FABRICACION CASERA DE CIRCUITOS IMPRESOS

Presento acá una técnica sencilla que he empleado durante mucho tiempo para confeccionar mis prototipos de forma económica y rápida a una calidad muy buena. Usted perfeccionara la técnica con la practica. Básicamente consiste en transferir el toner de una imagen fotocopiada en un acetato o impresa en una transparencia con impresora LASSER, en la superficie virgen cobre de una baquelita para PCB. ¿Que necesitas?: Deberás disponer de un software para diseño de circuitos impresos, hay muchos en la webb, puede cer EAGLE,PCBEXPRESS;TRAXMAKER....etc. Puedes adquirir otros, que también son muy buenos Una ves hayas aprendido a dibujar tus prototipos deberás imprimirlos en tamaño 1:1, sin invertir la imagen y diseñando por la cara superior (top View). Imprime en alta resolución; burbuja o láser. Fotocopia la imagen en acetato ^TRANSPARECIAS PARA IMPRESORA Y QUE SEA PARA IMPRESORA JET O DE BURBUJA] MUCHA ATENCION ASI IMPRIMAMOS CON LASER EL ACETATO DEBE SER TIPO BURBUJA... La razon se esta eleccion se debe a un fabuloso descubrimiento que detecte en esta tranasparencia y es que tiene una capa de una solucion soluble al agua esto es fabuloso ya que la idea es que el TONNER LASSER quede debilmente aderido a la transparencia pero fuertemente aderido al cobre al ser soluble al agua una capa nos permite que sea super facil despegarse la imagen de la transparencia y quede muy buena sobre el cobre a demas no es necesario aplicar mucho calor con la plancha que aplasta y deforma las figuras o pistas y pads. si tu original es papel o Imprime en este acetato directamente si tu impresora es láser. Nota:cuando imprimas trata de producir un original con todos los prototipos que te quepan en la hoja, eso no te aumentara el costo de la fotocopia y te permitirá tener mas de un intento en caso de dañar algún acetato y mientras aprendes la técnica.

Preparación de la superficie del cobre. Deberás desengrasar la superficie del cobre. Emplea jabón desengrasante, alcohhol industrial,tetracolruro de carbono o los que encuentres. utiliza una esponja de ollas no abrasiva; como la Scotch Brite de 3M. Lava generosamente con agua, cuidando que en tus dedos al lavar no quede nada de este jabón. Seca con algo muy limpio, ojalá papel desechable. Nunca utilices servilletas con perfume, pues pueden volver a engrasar el cobre.

Una vez seca la lamina ojala la seques con secador de pelo, toma una plancha casera que tenga recubrimiento de teflon si es posible coloca el acetato por la cara impresa enfrentada a la cara del cobre, asegurate que no se mueva la imagen en el primer contacto, no presiones demasiado por que se te podría levantar el cobre src="http://www.geocities.com/ResearchTriangle/System/9627/plancha1.gif" width="385" height="141">

Luego toma una mota de papel desechable y presiona fuertemente el acetato contra el cobre por medio de movimientos circulares, mira muy bien que el toner se adhiera lo mas fuerte posible al cobre, esto se nota verificando la no-existencia de burbujas de aire o corrugas en el acetato adherido al cobre, si notas que el cobre se enfría antes de una buena adherencia, puedes aplicar mas calor con la plancha a la baquelita, pero cuidando que el calor no sea demasiado por que podrían correrse las líneas o aplastasen distorsionando la imagen.

Un truco que yo empleo es colocar el acetato adherido al cobre boca abajo y aplicar el calor por detrás o por el lado de la baquelita, pero pongo adelante un trapo con el fin de emparejar la presión de la plancha si esta no esta recubierta de teflon .

Continua luego los movimientos con la mota de papel y por unos tres minutos luego humedece un poco la mota en agua fría pero hazlo rápido y trata de enfriar las superficies adheridas hazlo por 30 segundos y luego deposita el sanduche en agua fría, déjalo unos 10 segundos y retira con mucho cuidado el acetato. Si la adherencia y desengrase fueron buenos, el impreso saldrá muy bueno de lo contrario las pequeñas imperfecciones se corrigen con un marcador de tinta indeleble para evitar el ataque químico en zonas no deseadas. Una ves tengas la imagen transferida al cobre deberás preparar la solución de ataque químico, toma algo así como medio pocillo de cloruro férrico y disuélvelo en agua caliente como a 70 grados trata de no inhalar los gases de la reacción al disolver. Una ves disuelta la solución, toma una cubeta donde te quepa la lamina de cobre y procede a agitarla suavemente como muestra la animación.

Esto se hace con el fin de oxigenar la solución, que mejora la rapidez y calidad del ataque químico, si tu impreso es muy grande o la disposición exige retirar mucho cobre, podría suceder que durante la agitación la solución se te sature o se te agote químicamente. Este síntoma se puede verificar con el grado de coloración verde de la solución de la cubeta y es cuando el color pasa de rojizo a verdaceo si esto pasa cambia la solución por solución nueva. Toma la cubeta con tus dos manos y procede a inclinarla de lado a lado.

Cuando termines de retirar todo el cobre lava muy bien la baquelita y sécala con un algodón empapado en thinner, retira el toner del cobre y luego procede a perforar los agujeros. Usa un minitaladro con broca de 1/32 de pulgada, el taladro no debe vibrar mucho y debe estar muy bien centrada la broca, ojalá usar un taladro de velocidad variable, no intentes usar taladros grandes, puedes dañar la broca no sobra decirte que en todas estas operaciones protege tus ojos con gafas, sobretodo si usas para perforar un moto-tool ( Dreemel ).

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Al acabar todos los huecos, limpia las rebadas de los taladros con la misma esponja, luego lava y seca. Después procede a proteger la superficie contra el oxido causado por tus dedos o el medio ambiente, para esto toma laca transparente en aerosol de buena calidad y rocía el lado del cobre, pero hazlo de lejos con el fin de que la capa de laca sea muy delgada tan delgada como se pueda. Si no te queda delgada podrías tener problemas al soldar si se te va la mano con la laca retírala con el tinner muy bien y repite la operación.

Un método mas automático para revelar la imagen, en lugar de la cubeta que te ocupa mientras podrías estar haciendo otra cosa es fabricar un tanque de revelado como te indicare a continuación con laminas de acrílico construye un tanque como se muestra en la animación y por medio de una manguera pequeña aplícale el aire de un motor de pesera, este método acorta los tiempos y aumenta la calidad del ataque químico.

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NOTA: Si no tienes taladro y lo quieres hacer, te recomiendo esta idea yo la use cuando fui estudiante; consíguete un compás con las siguientes características debe tener un sistema de soporte de la punta metálica tipo mediacaña, corta la media caña con una sierra y móntala sobre un buje de acople que una de forma alineada el eje de un motor pequeño y la media caña como se muestra en el gráfico, puedes usar el motor de un secador de pelo o un juguete.

Cuando requieras realizar impresos a dos caaras, aun no experimento con la metalizada de agujeros; aunque no es dificil yo hago lo siguiente. La capa top la imprimo real y la capa down la imprimo virtual, luego simplemente transfiero una cara pero cuando la llevo al baño de ataque protejo con laca la otra cara, al acabar el ataque limpio el barniz y el toner transfiero la otra cara pero antes realizo los agujeros que en este caso serviran para hacer que las dos caras encajen exactamente con el impreso caliente colocamos el otro acetato con mucho cuidado y cuidando que los huecos comunes ajusten a esta nueva cara y al final protegemos con barniz la imagen impresa anterior, esperamos a que seque o aceleramos el proceso de secado con un secador de pelo. Llevamos al ataque quimico,y asi ya tenemos un impreso de dos caras.

Cuando utilices impresos con base de fibra de vidrio al cortar y perforaar no inhales el povito que resulta tapate la nariz o toma una mascarilla. Para cortar perforar los impresos ya que algunos componetes como conectores y suiches requieren perforacciones adicionales y de formas que no siempre son agujeros yo utilizo un moto-tool pero he aprendido que las brocas y fresas que vende Dreemel son algo costosas yo simplemente voy a una tienda de articulos dentales y compro fresas y discos de carburo son de la misma calidad y hasta diamantados y cuestan mucho menos.

 

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Observa que practico es este mandri;l sujeta la broca por un sistema de prisioner. Debes procurar que el tornillo sea corto para evitar cabeceo y vibración del taladro.

Ten precaución al manipular el cloruro férrico aunque no es letal mancha la ropa, el piso y hasta tu piel. El no esta considerado como cancerígeno pero aun no te confíes. Este compuesto es altamente higroscopico y esto causa que se precipite mantenlo tapado siempre en recipientes que sean vidrio o sintetico. este compuesto lo puedes comprar en pequeñas cantidades en una tienda de articulos electronicos o por libras en un almacen de productos quimicos, es muy barato por libra. Si tienes problemas o deseas resolver alguna inquietud mándame un Email. Espero que estas ideas y experiencias te sean útiles.

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Circuito impresoDe Wikipedia, la enciclopedia libre

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Parte de una tarjeta madre de computador de 1983 Sinclair ZX Spectrum. Se ven las líneas conductoreas, los caminos y algunos componentes montados.

En electrónica, un circuito impreso o PCB (del inglés Printed Circuit Board), es un medio para sostener mecánicamente y conectar eléctricamente componentes electrónicos, a través de rutas o pistas de material conductor, grabados desde hojas de cobre laminadas sobre un sustrato no conductor.

Los circuitos impresos son robustos, baratos, y habitualmente de una fiabilidad elevada. Requieren de un esfuerzo mayor para el posicionamiento de los componentes, y tienen un coste inicial más alto que otras alternativas de montaje, como el montaje punto a punto (o wire-wrap), pero son mucho más baratos, rápidos y consistentes en producción en volúmenes.

Tabla de contenidos[ocultar]

1 Historia 2 Composición física

o 2.1 Sustratos 3 Diseño

o 3.1 Diseño electrónico automatizado 4 Manufactura

o 4.1 Patrones o 4.2 Atacado o 4.3 Perforado o 4.4 Estañado y máscara antisoldante o 4.5 Serigrafía o 4.6 Montaje o 4.7 Pruebas y verificación o 4.8 Protección y empaquetamiento

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5 Tecnología de montaje superficial 6 Listado de maquinas industriales que se intervienen en la fabricación de

PCB 7 Programas para el diseño de circuitos impresos

8 Otros Enlaces

Historia [editar]

El inventor del circuito impreso es probablemente el ingeniero austriaco Paul Eisler (1907-1995) quien, mientras trabajaba en Inglaterra, hizo uno alrededor de 1936, como parte de una radio. Alrededor de 1943, los Estados Unidos comenzaron a usar esta tecnología en gran escala para fabricar radios que fuesen robustas, para la Segunda Guerra Mundial. Después de la guerra, en 1948, EE.UU. liberó la invención para el uso comercial. Los circuitos impresos no se volvieron populares en la electrónica de consumo hasta mediados de 1950, cuando el proceso de Auto-Ensamblaje fue desarrollado por la Armada de los Estados Unidos.

Antes que los circuitos impresos (y por un tiempo después de su invención), la conexión punto a punto era la más usada. Para prototipos, o producción de pequeñas cantidades, el método 'wire wrap' puede ser más eficiente..

Originalmente, cada componente electrónico tenía patas de alambre, y el circuito impreso tenía orificios taladrados para cada pata del componente. Las patas de los componentes atravesaban los orificios y eran soldadas a las pistas del circuito impreso. Este método de ensamblaje es llamado through-hole ( "a través del orificio", por su nombre en inglés). En 1949, Moe Abramson y Stanilus F. Danko, de la United States Army Signal Corps desarrollaron el proceso de Autoensamblaje, en donde las patas de los componentes eran insertadas en una lámina de cobre con el patrón de interconexión, y luego eran soldadas. Con el desarrollo de la laminación de tarjetas y técnicas de grabados, este concepto evolucionó en el proceso estándar de fabricación de circuitos impresos usado en la actualidad. La soldadura se puede hacer automáticamente pasando la tarjeta sobre un flujo de soldadura derretida, en una máquina de soldadura por ola.

Sin embargo, las patas y orificios son un desperdicio. Es costoso perforar los orificios, y el largo adicional de las patas es eliminado. En vez de utilizar partes through-hole, a menudo se utilizan dispositivo de montaje superficial. Vea Tecnología de montaje superficial más abajo.

Composición física [editar]

La mayoría de los circuitos impresos están compuestos por entre una a dieciséis capas conductoras, separadas y soportadas por capas de material aislante (sustrato) laminadas (pegadas) entre sí.

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Las capas pueden conectarse a través de orificios, llamados vías. Los orificios pueden ser electorecubiertos, o se pueden utilizar pequeños remaches. Los circuitos impresos de alta densidad pueden tener vías ciegas, que son visibles en sólo un lado de la tarjeta, o vías enterradas, que no son visibles en el exterior de la tarjeta.

Sustratos [editar]

Los sustratos de los circuitos impresos utilizados en la electrónica de consumo de bajo costo, se hacen de papel impregnados de resina fenólica, a menudo llamados por su nombrefgh comercial Pértinax. Usan designaciones como XXXP, XXXPC y FR-2. El material es de bajo costo, fácil de mecanizar y causa menos desgaste de las herramientas que los sustratos de fibra de vidrio reforzados. Las letras "FR" en la designación del material indican Resistencia a las Llamas (Flame Resistance en inglés).

Los sustratos para los circuitos impresos utilizados en la electrónica industrial y de consumo de alto costo, están hechos típicamente de un material designado FR-4. Éstos consisten de un material de fibra de vidrio, impregnados con una resina epóxica resistente a las llamas. Pueden ser mecanizados, pero debido al contenido de vidrio abrasivo, requiere de herramientas hechas de carburo de tungsteno en la producción de altos volúmenes. Debido al reforzamiento de la fibra de vidrio, exhibe una resistencia a la flexión y a las trizaduras, alrededor de 5 veces más alta que el Pertinax, aunque a un costo más alto.

Los sustratos para los circuitos impresos de circuitos de radio frequencia de alta potencia usan plásticos con una constante dieléctrica (permitividad) baja, tales como Rogers® 4000, Rogers® Duroid, DuPont® Teflón® (tipos GT y GX), poliamida, poliestireno y poliestireno entrecruzado. Típicamente tienen propiedades mecánicas más pobres, pero se considera que es un compromiso de ingeniería aceptable, en vista de su desempeño eléctrico superior.

Los circuitos impresos utilizados en el vacío o en gravedad cero, como en una nave espacial, al ser incapaces de contar con el enfriamiento por convección, a menudo tienen un núcleo grueso de cobre o aluminio para disipar el calor de los componentes electrónicos.

No todas las tarjetas usan materiales rígidos. Algunas son diseñadas para ser muy o ligeramente flexibles, usando DuPont's® Kapton® film de poliamida y otros. Esta clase de tarjetas, a veces llamadas circuitos flexibles, o circuitos rígido-flexibles, respectivamente, son difíciles de crear, pero tienen muchas aplicaciones. A veces son flexibles para ahorrar espacio (los circuitos impresos dentro de las cámaras y audífonos son casi siempre circuitos flexibles, de tal forma que puedan doblarse en el espacio disponible limitado. En ocasiones, la parte flexible del circuito impreso se utiliza como cable o conexión móvil hacia otra tarjeta o dispositivo. Un ejemplo de ésta última aplicación es el cable que conecta el cabezal en una impresora de inyección de tinta.

Diseño [editar]

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Usualmente un ingeniero eléctrico o electrónico diseña el circuito y un especialista diseña el circuito impreso. El diseñador debe obedecer numerosas normas para diseñar un circuito impreso que funcione correctamente y que al mismo tiempo sea barato de fabricar.

Diseño electrónico automatizado [editar]

Los diseñadores de circuitos impresos a menudo utilizan programas de diseño electrónico automatizado (EDA por sus siglas en inglés), para distribuir e interconectar los componentes. Estos programas almacenan información relacionada con el diseño, facilita la edición, y puede también automatizar tareas repetitivas.

La primera etapa es convertir el esquemático en una lista de nodos (o net list en inglés). La lista de nodos es una lista de las patas y nodos del circuito, a los que se conectan las patas de los componentes. Usualmente el programa de captura de esquemáticos, utilizado por el diseñador del circuito, es reponsable de la generación de la lista de nodos, y esta lista es posteriormente importada en el programa de ruteo.

El siguiente paso es determinar la posición de cada componente. La forma sencilla de hacer esto es especificar una rejilla de filas y columnas, donde los dispositivos deberían ir. Luego, el programa asigna la pata 1 de cada dispositivo en la lista de componentes, a una posición en la rejilla. Típicamente, el operador puede asistir a la rutina de posicionamiento automático al especificar ciertas zonas de la tarjeta, donde determinados grupos de componentes deben ir. Por ejemplo, las partes asociadas con el subcircuito de la fuente de alimentación se le podría asignar una zona cercana a la entrada al conector de alimentación. En otros casos, los componentes pueden ser posicionados manualmente, ya sea para optimizar el desempeño del circuito, o para poner componentes tales como perillas, interruptores y conectores, según lo requiere el diseño mecánico del sistema.

El computador luego expande la lista de componentes en una lista completa de las patas para la tarjeta, utilizando plantillas de una biblioteca de footprints asociados a cada tipo de componentes. Cada footprint es un mapa de las patas de un dispositivo, usualmente con la distribución de los pad y perforaciones recomendadas. La biblioteca permite que los footprint sean dibujados sólo una vez, y luego compartidos por todos los dispositivos de ese tipo.

En algunos sistemas, los pads de alta corriente son identificados en la biblioteca de dispositivos, y los nodos asociados son etiquetados para llamar la atención del diseñador del circuito impreso. Las corrientes elevadas requieren de pistas más anchas, y el diseñador usualmente determina este ancho.

Luego el programa combina la lista de nodos (ordenada por el nombre de las patas) con la lista de patas (ordenada por el nombre de las patas), transfiriendo las coordenas físicas de la lista de patas a la lista de nodos. La lista de nodos es luego reordenada, por el nombre del nodo.

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Algunos sistemas pueden optimizar el diseño al intercambiar la posición de las partes y compuertas lógicas para reducir el largo de las pistas de cobre. Algunos sistemas también detectan automáticamente las patas de alimentación de los dispositivos, y generan pistas o vías al plano de alimentación o conductor más cercano.

Luego el programa trata de rutear cada nodo en la lista de señales-patas, encontrando secuencias de conexión en las capas disponibles. A menudo algunas capas son asignadas a la alimentación y a la tierra, y se conocen como plano de alimentación y tierra respectivamente. Estos planos ayudan a blindar los circuitos del ruido.

El problema de ruteo es equivalente al problema del vendedor viajero, y es por lo tanto NP-completo, y no se presta para una solución perfecta. Un algoritmo práctico de ruteo es elegir la pata más lejana del centro de la tarjeta, y luego usar un algoritmo codicioso para seleccionar la siguiente pata más cercana con la señal del mismo nombre.

Después del ruteo automático, usualmente hay una lista de nodos que deben ser ruteados manualmente.

Una vez ruteado, el sistema puede tener un conjunto de estrategias para reducir el costo de producción del circuito impreso. Por ejemplo, una rutina podría suprimir las vías innecesarias (cada vía es una perforación, que cuesta dinero). Otras podrían redondear los bordes de las pistas, y ensanchar o mover las pistas para mantener el espacio entre éstas dentro de un margen seguro. Otra estrategia podría ser ajustar grandes áreas de cobre de tal forma que ellas formen nodos, o juntar áreas vacías en áreas de cobre. Esto permite reducir la contaminación de los productos químicos utilizados durante el grabado y acelerar la velocidad de producción.

Algunos sistemas tienen comprobación de reglas de diseño para validar la conectividad eléctrica y separación entre las distintas partes, compatibilidad electromagnética, reglas para la manufactura, ensamblaje y prueba de las tarjetas, flujo de calor y otro tipo de errores.

La serigrafía, máscara antisoldante y plantilla para la pasta de soldar, a menudo se diseñan como capas auxiliares.

Manufactura [editar]

Patrones [editar]

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A la izquierda la imagen de la PCB diseñada con comupator y a la derecha la PCB manufacturada y montada.

La gran mayoría de las tarjetas para circuitos impresos se hacen adhiriendo una capa de cobre sobre todo el sustrato, a veces en ambos lados (creando un circuito impreso virgen), y luego removiendo el cobre no deseado después de aplicar una máscara temporal (por ejemplo, grabándola con percloruro férrico), dejando sólo las pistas de cobre deseado. Algunos pocos circuitos impresos son fabricados al agregar las pistas al sustrato, a través de un proceso complejo de electrorecubrimiento múltiple. Algunos circuitos impresos tienen capas con pistas en el interior de éste, y son llamados cicuitos impresos multicapas. Éstos son formados al aglomerar tarjetas delgadas que son procesadas en forma separada. Después de que la tarjeta ha sido fabricada, los componentes electrónicos se sueldan a la tarjeta.

Hay varios métodos típicos para la producción de circuitos impresos:

1. La impresión serigráfica utiliza tintas resistentes al grabado para proteger la capa de cobre. Los grabados posteriores remueven el cobre no deseado. Alternativamente, la tinta puede ser conductiva, y se imprime en una tarjeta virgen no conductiva. Esta última técnica también se utiliza en la fabricación de circuitos híbridos.

2. El fotograbado utiliza una fotomecánica y grabado químico para eliminar la capa de cobre del sustrato. La fotomecánica usualmete se prepara con un fotoplotter, a partir de los datos producidos por un programa para el diseño de circuitos impresos. Algunas veces se utilizan transparencias impresas en una impresora Láser como fotoherramientas de baja resolución.

3. El fresado de circuitos impresos utiliza una fresa mecánica de 2 o 3 ejes para quitar el cobre del sustrato. Una fresa para circuitos impresos funciona en forma similar a un plotter, recibiendo comandos desde un programa que controla el cabezal de la fresa los ejes x, y y z. Los datos para controlar la máquina son generados por el programa de diseño, y son almacenados en un archivo en formato HPGL o Gerber.

4. la impresión en material termosensible para transferir a través de calor a la placa de cobre. En algunos sitios comentan de uso de papel glossy (fotográfico), y en otros de uso de papel con cera como los papeles en los que vienen los autoadesivos.

Tanto el recubrimiento con tinta, como el fotograbado requieren de un proceso de atacado químico, en el cual el cobre excedente es eliminado, quedando únicamente el patrón deseado.

Atacado [editar]

El atacado de la placa virgen se puede realizar de diferentes maneras. La mayoría de los procesos utilizan ácidos o corrosivos para eliminar el cobre excedente. Existen métodos de

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galvanoplastia que funcionan de manera rápida, pero con el inconveniente de que es necesario atacar al ácido la placa después del galvanizado, ya que no se elimina todo el cobre.

Los químicos más utilizados son el Percloruro Ferrico, el Sulfuro de Amonio, el Ácido clorhídrico mezclado con Agua y Peróxido de hidrógeno. Existen formulaciones de ataque de tipo alcalino y de tipo ácido. Según el tipo de circuito a fabricar, se considera más conveniente un tipo de formulación u otro.

Para la fabricación industrial de circuitos impresos es conveniente utilizar máquinas con transporte de rodillos y cámaras de aspersión de los líquidos de ataque, que cuentan con control de temperatura, de presión y de velocidad de transporte. También es necesario que cuenten con extracción y lavado de gases.

Perforado [editar]

Las perforaciones, o vías, del circuito impreso se taladran con pequeñas brocas hechas de carburo tungsteno.El perforado es realizado por maquinaria automatizada, controlada por una cinta de perforaciones o archivo de perforaciones. Estos archivos generados por computador son también llamados taladros controlados por computador (NCD por sus siglas en inglés) o archivos Excellon. El archivo de perforaciones describe la posición y tamaño de cada perforación taladrada.

Cuando se requieren vías muy pequeñas, taladrar con brocas es costoso, debido a la alta tasa de uso y fragilidad de éstas. En estos casos, las vías pueden se evaporadas por un láser. Las vías perforadas de esta forma usualmente tienen una terminación de menor calidad al interior del orificio. Estas perforaciones se llaman micro vías.

También es posible, a través de taladrado con control de profundidad, perforado láser, o pre-taladrando las láminas individuales antes de la laminación, producir perforaciones que conectan sólo algunas de las capas de cobre, en vez de atravesar la tarjeta completa. Estas perforaciones se llaman vías ciegas cuando conectan una capa interna con una de las capas exteriores, o vías enterradas cuando conectan dos capas internas.

Las paredes de los orificios, para tarjetas con dos o más capas, son metalizadas con cobre para formar, orificios metalizados, que conectan eléctricamente las capas conductoras del circuito impreso.

Estañado y máscara antisoldante [editar]

Los pads y superficies en las cuales se montarán los componentes, usualmente se metalizan, ya que el cobre al desnudo no es soldable fácilmente. Tradicionalmente, todo el cobre expuesto era metalizado con soldadura. Esta soldadura solía ser una aleación de plomo-estaño, sin embargo, se están utilizando nuevos compuestos para cumplir con la directiva RoHS de la UE, la cual restringe el uso de plomo. Los conectores de borde, que se

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hacen en los lados de las tarjetas, a menudo se metalizan con oro. El metalizado con oro a veces se hace en la tarjeta completa.

Las áreas que no deben ser soldadas pueden ser recubiertas con un polímero resistente a la soldadura, el cual evita cortocircuitos entre las patas cercanas de un componente.

Serigrafía [editar]

Los dibujos y texto no se pueden imprimir en las superficies exteriores de un circuito impreso a través de la serigrafía. Cuando el espacio lo permite, el texto de la serigrafía puede indicar los nombres de los componentes, la configuración de los interruptores, puntos de prueba, y otras características útiles en el ensamblaje, prueba y servicio de la tarjeta. También puede imprimirse a traves de tecnología de impresión digital por chorro de tinta (inkjet/Printar) y volcar información variable sobre el circuito (serialización, codigos de barra, información de trazabilidad).

Montaje [editar]

En las tarjetas through hole (a través del orificio), las patas de los componentes se insertan en los orificios, y son fijadas eléctrica y mecánicamente a la tarjeta con soldadura.

Con la tecnología de montaje superficial, los componentes se sueldan a los pads en las capas exteriores de la tarjetas. A menudo esta tecnología se combina con componentes through hole, debido a que algunos componentes están disponibles sólo en un formato.

Pruebas y verificación [editar]

Las tarjetas sin componentes pueden ser sometidas a pruebas al desnudo, donde se verifica cada conexión definida en el netlist en la tarjeta finalizada. Para facilitar las pruebas en producciones de volúmenes grandes, se usa una Cama de clavos para hacer contacto con las áreas de cobre u orificios en uno o ambos lados de la tarjeta. Un computador le indica a la unidad de pruebas eléctricas, que envíe una pequeña corriente eléctrica a través de cada contacto de la cama de clavos, y que verifique que esta corriente se reciba en el otro extremo del contacto. Para volúmenes medianos o pequeños, se utilizan unidades de prueba con un cabezal volante que hace contacto con las pistas de cobre y los orificios para verificar la conectividad de la placa verificada.

Protección y empaquetamiento [editar]

Los circuitos impresos que se utilizan en ambientes extremos, usualmente tienen un recubrimiento, el cual se aplica sumergiendo la tarjeta o a través de un aerosol, después de que los componentes han sido soldados. El recubrimiento previene la corrosión y las corrientes de fuga o cortocircuitos producto de la condensación. Los primeros recubrimientos utilizados eran ceras. Los recubrimientos modernos están constituidos por soluciones de goma silicosa, poliuretano, acrílico o resina epóxica. Algunos son plásticos aplicados en una cámara al vacío.

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Tecnología de montaje superficial [editar]

Artículo principal: Tecnología de montaje superficial

La tecnología de montaje superficial fue desarrollada en la década de 1960, ganó impulso en Japón en la década de 1980, y se hizo popular en todo el mundo a mediados de la década de 1990.

Los componentes fueron mecánicamente rediseñados para tener pequeñas pestañas metálicas que podían ser soldadas directamente a la superficie de los circuitos impresos. Los componentes se hicieron mucho más pequeños, y el uso de componentes en ambos lados de las tarjetas se hizo mucho más común, permitiendo una densidad de componentes mucho mayor.

El montaje superficial o de superficie se presta para un alto grado de automatización, reduciendo el costo en mano de obra y aumentando las tasas de producción. Estos dispositivos pueden reducir su tamaño entre una cuarta a un décima parte, y su costo entre la mitad y la cuarta parte, comparado con componentes through hole.

Listado de maquinas industriales que se intervienen en la fabricación de PCB [editar]

1. Perforadoras de control numérico EXCELLON 200 con cambio automático de mechas

2. Perforadora de control numérico PLURIMA 6 de 4 cabezales 3. Laminadora ROHM&HAAS 4. Iluminadora COLIGHT DMVL-930 de 2 x 1000W de una bandeja doble faz 5. Iluminadora NYLOTRON 60/75 de 2 x 5000W de doble bandeja doble faz 6. Reveladora de fotopolímeros RESCO de 4 cámaras 7. Desplacadora de fotopolímeros RESCO de 4 cámaras 8. Grabadora amoniacal RESCO de 2 cámaras + doble enjuague 9. Grabadora amoniacal PILL 10. Impresoras serigráficas semiautomáticas marca ARGÓN 11. Impresora NEW LONG 12.Pulidoras simpleS POLA&MASSA 13.Pulidora POLA&MASSA 14.Fotoploter de película continua de triple rayo láser 15.Reveladora continua de películas fotográficas 16.Router de control numérico de 1 cabezal de capacidad de 600 x 600 mm 17.Perforadora / apinadora de doble cabezal 18.Compresores TAUSEM de pistón seco de 10 HP 19.Compresor de tornillo de 30 HP 20.Guillotina ATLAS 21.Hornos de secado FUTURTEK 22.Afiladora de mechas de vidia HAWERA de 6 piedras

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23.Máquina de V-scoring 24.Reveladora CHEMCUT con 2 cámaras de enjuague 25.Máquina Bonding INDUBOND 130N de cuatro cabezales

Programas para el diseño de circuitos impresos [editar]

OrCAD . Proteus EDWinXP - Herramienta de diseño y simulación de esquemáticos,

simulación de código VHDL y elaboración de PCBs. Circuit Maker - Herramienta de diseño y simulación de esquemáticos y

elaboración de PCBs. FreePCB - Herramienta libre para Windows. PCB – Herramienta libre para X11. gEDA – Familia de herramientas EDA, disponibles bajo GPL Kicad – GPL PCB suite EAGLE – Herramienta comercial, existe una versión gratis para amateurs

(con limitaciones en el tamaño de la tarjeta) Cadstar – Completa herramienta comercial para el desarrollo de PCBs Cadstar Express – Herramienta de diseño gratis. Altium Designer – Sistema de desarrollo completo. Zuken – Software de diseño. [1] ; New Wave Concepts. RANGER XL – Herramienta comercial, existe una versión demo limitada en

numero de piezas

Otros Enlaces [editar]

Tutoriales en Robotic-Lab - Como hacer de forma casera y económica circuitos impresos.

Como fabricar tus propios PCB - Un tutorial paso a paso con fotografías sobre como construir circuitos impresos en casa.

Calculadoras de la impedancia del PCB - Calculadoras de la impedancia (en inglés)

Obtenido de "http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_impreso"

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Como hacer circuitos impresos

Ya que mucha gente escribió pidiendo datos al respecto decidimos hacer este cursillo donde el que no sabe encontrará todo lo que necesita saber para realizar sus propias plaquetas. Haremos referencia al método manual, de los calcos y el marcador dado que para aprender es el mas simple. En otras notas futuras comentaremos los métodos Press-N-Peel (autoadhesivo de transferencia térmica) y el método Crona (de transferencia por luz ultravioleta).

Tal como se puede ver en la foto de arriba un circuito impreso no es mas que una placa plástica (que puede ser de fenólico o pertinax) sobre la cual se dibujan "pistas" e "islas" de cobre las cuales formaran el trazado de dicho circuito, partiendo de un dibujo en papel o de la imaginación.

Para empezar tenemos que decidir que material vamos a precisar. Si se trata de un circuito donde hayan señales de radio o de muy alta frecuencia tendremos que comprar placa virgen de pertinax, que es un material poco alterable por la

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humedad. De lo contrario, para la mayoría de las aplicaciones, con placa de fenólico alcanza.

Cada trazo o línea se denomina pista, la cual puede ser vista como un cable que une dos o mas puntos del circuito. Cada círculo o cuadrado con un orificio central donde el terminal de un componente será insertado y soldado se denomina isla.

Cuando uno compra la placa de circuito impreso virgen ésta se encuentra recubierta completamente con una lámina de cobre, por lo que, para formar las pistas e islas del circuito habrá que eliminar las partes de cobre sobrantes.

Además de pistas e islas sobre un circuito impreso se pueden escribir leyendas o hacer dibujos. Esto es útil, por ejemplo, para señalar que terminal es positivo, hacia donde se inserta un determinado componente o incluso como marca de referencia del fabricante.

Para que las partes de cobre sobrantes sean eliminadas de la superficie de la placa se utiliza un ácido, el Percloruro de Hierro o Percloruro Férrico. Este ácido produce una rápida oxidación sobre metal haciéndolo desaparecer pero no produce efecto alguno sobre plástico. Utilizando un marcador de tinta permanente o plantillas Logotyp podemos dibujar sobre la cara de cobre virgen el circuito tal como queremos que quede y luego de pasarlo por el ácido obtendremos una placa de circuito impreso con el dibujo que queramos.

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Explicación detallada

1. Crear el original sobre papel:

Lo primero que hay que hacer es, sobre un papel, dibujar el diseño original del circuito impreso tal como queremos que quede terminado. Para ello podemos utilizar o bien una regla y lápiz (y mucha paciencia) o bien un programa de diseño de circuitos impresos. Ya sea a lápiz o por computadora siempre hay que tener a mano los componentes electrónicos a montar sobre el circuito para poder ver el espacio físico que requieren así como la distancia entre cada uno de sus terminales. Para guiarnos vamos a realizar un simple circuito impreso para montar sobre él ocho diodos LED con sus respectivas resistencias limitadoras de corriente.

Este es el circuito esquemático del que hablamos, recibe cero o cinco voltios por cada uno de los pines del puerto paralelo del PC y, a través de cada resistencia limitadora de corriente iluminan ocho diodos LED. Observemos el diagrama. Tenemos ocho entradas, cada una de ellas conectada a una resistencia. Cada resistencia se conecta al cátodo (+) de cada diodo LED. Y todos los ánodos (-) de los diodos LED se conectan juntos al terminal de Masa. Vamos a utilizar diodos LED redondos de 5mm de diámetro, que son los mas comunes en el mercado.

Lo primero que haremos es colocar las islas. Para los que usan programas de diseño de circuitos impresos por computadora las islas aparecen como "Pads".

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Como se observa, no es mas que una simple representación del circuito de arriba con círculos. Luego uniremos las islas con pistas, que en los programas suelen aparecer como "Tracks". 

CORRECTO INCORRECTO

Algo a tener en cuenta: cuando una pista tiene que virar lo correcto es hacerlo con un ángulo oblicuo y no a secas (90º). Si bien eléctricamente es lo mismo, conviene hacerlo así porque al momento de atacar el cobre con el ácido es mas probable que una pista se corte si su ángulo es abrupto que si lo es suave.

Nuevamente podemos apreciar que no es mas que una copia del circuito eléctrico anterior.

Imprimimos el circuito sobre un papel y paso 1 concluido.

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2. Corte del trozo de circuito impreso:

Esto no es mas que marcar sobre la placa virgen un par de líneas por donde con una sierra de 24 dientes por pulgada cortaremos.

Es conveniente hacerlo sobre un banco inclinado de corte para que sea mas fácil mantener la rectitud de la línea.

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Una vez cortado el trozo a utilizar lijar los bordes tanto de la cara de cobre como de la otra a fin de quitar las rebabas producidas por el corte. Con la ayuda de un taco de madera es mas fácil de aplicar la lija.

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3. Preparar la superficie del cobre:

Consiste en pulir la superficie de cobre virgen con un bollito de lana de acero (Virulana, en Argentina) para remover cualquier mancha, partículas de grasa o cualquier otra cosa que pueda afectar el funcionamiento del ácido. Recordemos que el ácido solo ataca metal, no haciéndolo con pintura, plástico o manchas de grasa. Por lo que donde este sucio el cobre resistirá y quedará sin atacar.

Como se ve en la foto es conveniente utilizar guantes de latex, del tipo utilizado para inspección bucal, para evitar que la grasitud de los dedos tome contacto con el cobre. La lana de acero debe ser frotada sobre la cara de cobre y preferentemente dando círculos, para facilitar la adherencia tanto de los Pads como de la tinta del marcador.

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4. Pasar el dibujo al cobre:

Consiste en hacer que el dibujo del impreso que tenemos sobre el papel quede sobre la cara de cobre y de alguna forma indeleble. Adicionalmente tendremos que tener cuidado de no tocar con nuestros dedos el cobre para evitar engrasarlo. Es por ello que en este paso también utilizaremos guantes de latex, pero cuidando que no queden en ellos restos de viruta de acero que puedan dañar el dibujo sobre el cobre.

Para este paso requeriremos un marcador fino indeleble, uno grueso, un lápiz blando (mina B), una o varias plantillas Logotyp de islas (esto depende de la cantidad de contactos del circuito así como del tipo de islas requeridas). Ambos marcadores deben ser de tinta permanente al solvente. Hasta ahora el mejor que hemos usado es el edding 3000.

Es conveniente, antes de usar las plantillas Logotyp, probarlas sobre otra superficie para constatar que no estén vencidas. A nosotros nos paso que con la que arriba se ve a la izquierda (la de las líneas) no pegaba sobre el cobre y tuvimos que hacer todos los trazos rectos con marcador y regla. Lo mismo sucede

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con el marcador. Antes de aplicarlo sobre la placa hacer un par de trazos sobre un cartón (preferentemente brilloso) a fin de ablandar la tinta en la punta.

Para aplicar los dibujos de las plantillas colocar la misma sobre la lámina de cobre y, con el lápiz frotar cada uno suavemente hasta que queden estampados sobre el circuito impreso.

Para afirmarlos colocar el papel de cera que trae cada plantilla y colocarlo sobre el dibujo recién aplicado. Pasar el dedo una o dos veces manteniendo el papel quieto y listo, dibujo afirmado.

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Si por error se aplico un dibujo que no debía estar se lo puede quitar fácilmente raspándolo con un cortante filoso. No hay que preocuparse porque donde se paso el cortante quede raspado, puesto que el cobre no quedará en esa zona no nos interesa entonces como este antes de ser atacado.

En las islas, sobre todo en las aplicadas por plantilla, es conveniente no tapar el punto central. Esto quedará como un pequeño orificio en el cobre que luego servirá como guía cuando hagamos el perforado de la placa.

Para hacer los trazos con marcador se pueden utilizar reglas y regletas plásticas caladas como las pizzini. Prestar cuidado cuando se apoya la regla sobre la placa para no dañar el dibujo.

Una vez terminado el trabajo de pasar el dibujo al cobre será conveniente revisar el mismo a comparación con el dibujo sobre papel, para cerciorarse de que todo esta en orden.

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5. Preparar el ácido:

Antes de sumergir la placa en el ácido hay que tomar algunos recaudos y precauciones. También hay que seguir algunos pasos para que el ataque sea efectivo. Como dijimos arriba, el ácido empleado es Percloruro de Hierro, el cual se puede comprar en cualquier comercio del rubro.

Para que el ácido funcione correctamente y pueda actuar sobre el cobre debe estar a una temperatura comprendida entre 20 y 50 grados centígrados. Para mantenerlo en ese rango usaremos un calefactor eléctrico a resistencia, como el que se ve abajo.

Cabe aclarar que al ser una resistencia de alambre esta se encuentra "viva" con tensión de red en su recorrido, lo que obliga a separar al calefactor del fuentón al menos un centímetro. Para ello utilizamos dos ladrillos acostados los que se ven en la foto de arriba.

Sobre esto se coloca el fuentón de aluminio, dentro del cual se colocará la batea plástica donde verteremos el ácido. En el fuentón colocar agua previamente

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calentada para que el ácido se caliente por el efecto "Baño María". Entre el fuentón y la batea es conveniente colocar dos separadores para que el metal caliente no entre en contacto directo con la batea plástica.

En la foto de arriba se observa como queda todo en su sitio listo para utilizar.

Es muy importante respetar el rango de temperatura de trabajo. De ser inferior a 20ºC es posible que el ácido tarde mucho o que incluso no ataque el cobre. De estar a mas de 50ºC el ácido puede entrar en hervor provocando que moléculas de cloruro se desprendan del compuesto. De ser respiradas pueden causar fuertes afecciones respiratorias e incluso dejar internado al que lo inhale. El sitio donde se vaya a usar el compuesto deberá estar completamente ventilado, de ser posible con aire forzado constante. Aclaraciones pertinentes: Si el ácido toma contacto con la ropa la mancha es permanente. No se quita con nada. Si entra en contacto con la piel, lavar con abundante agua y jabón. Si entra en contacto con la vista lavar con solución ocular y acudir de inmediato a un servicio de urgencia ocular. De no tratarse adecuadamente una herida por este ácido puede causar ulceraciones en el globo ocular. Ante ingesta concurrir de inmediato a un

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gastroenterólogo. En ambos casos explicar detalladamente al profesional de que se trata el ácido para que éste pueda actuar como corresponda.

6. Ataque químico:

Una vez que el ácido esta en temperatura colocamos la placa de circuito impreso flotando, con la cara de cobre hacia abajo y lo dejamos así durante 15 minutos.

Ahí lo dejamos tranquilo y de no ser estrictamente necesario nos vamos a otra parte para evitar respirar tan feo bao tóxico. Al cabo de los 15 minutos, con un guante de latex, levantamos la placa de circuito impreso y observamos como va todo. Si es necesario sumergir la placa en agua para observar en detalle es posible hacerlo, pero no frotar ni tocar con los dedos el dibujo para evitar dañarlo. Si el cobre que debía irse aún permanece colocar la placa al ácido otros 10 minutos mas y repetir inmersiones de 10 minutos hasta que el circuito impreso quede completo.

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Si en alguna de las observaciones se nota que una pista corre peligro de cortarse secar cuidadosamente solo en esa zona y aplicar marcador para protegerla de la acción oxidante del ácido.

Una forma práctica de ver si el ácido comenzó a "comer" el cobre es iluminando la batea desde arriba con un potente reflector. Si se ve la silueta de las pistas marcada es clara señal de buen funcionamiento. Si se ve todo opaco quiere decir que aún no comenzó el ataque químico.

Una vez que el ácido atacó todas las partes no deseadas del cobre sacar de la batea, colocarla en un recipiente lleno de agua, llevarla hasta la pileta de lavar mas próxima y dejarla bajo agua corriente durante 10 minutos. Luego, secar con papel para cocina y quitar el marcador con solvente. De ser necesario pulir suavemente con viruta de acero.

Una vez hecho esto tendremos las pistas ya definidas sobre el impreso.

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7. Prueba de continuidad:

Con un probador de continuidad verificar que todas las pistas lleguen enteras de una isla a otra. En caso de haber una pista cortada estañarla desde donde se interrumpe hasta el otro lado y colocar sobre ella un fino alambre telefónico. De ser una pista ancha de potencia colocar alambre mas grueso o varios uno junto a otro. Si no se tiene un probador de continuidad una batería de 9V con un zumbador auto-oscilado en serie y un juego de puntas para tester pueden ser se gran ayuda. Colocar todo en serie de manera que, al juntar las puntas, se accione el zumbador. Comprobado el correcto funcionamiento eléctrico de la plaqueta es hora de pasar al perforado.

8. Perforado:

Para que los componentes puedan ser soldados se deben hacer orificios en las islas por donde el terminal de componente pasará.

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Un taladro de banco es de gran ayuda sobre todo para cuando son varios agujeros. Para los orificios de resistencias comunes, capacitores y semiconductores de baja potencia se debe usar una mecha (broca) de 0.75mm de espesor. Para orificios de bornes o donde se suelden espadines o pines una de 1mm es adecuada. Aquí será de suma utilidad atinarle al orificio central de la isla para que quede la hilera de perforaciones lo mas pareja que sea posible.

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Quizás sea necesario comprar un adaptador dado que la mayoría de los taladros de banco tienen un mandril que toma mechas desde 1.5mm en adelante. Y luego vendrá el dolor de cabeza porque centrar el adaptador y el mandril no es tarea simple. Hay que prestar atención a que este bien centrado, porque de no estarlo el agujero saldrá de cualquier forma, si es que sale.

9. Acabado final:

Con el mismo bollito de viruta de acero que veníamos trabajando hay que quitar las rebabas de todas las perforaciones para que quede bien lisa la superficie de soldado y la cara de componentes. Luego de esto comprobar por última vez la continuidad eléctrica de las pistas y reparar lo que sea necesario.

Hasta aquí hemos llegado y tenemos ahora si la plaqueta lista para soldarle los componentes.

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Siempre hay que seguir la regla de oro, montar primero los componentes de menor espesor, comenzando si los hay por los puentes de alambre. Luego le siguen los diodos, resistencias, pequeños capacitores, transistores, pines de conexión y zócalos de circuitos integrados. Siempre es bien visto montar zócalos para los circuitos integrados puesto que luego, cuando sea necesario reemplazarlos en futuras reparaciones será un simple quitar uno y colocar otro sin siquiera usar soldador. Además, el desoldar y soldar una plaqueta hace que la pista vaya perdiendo adherencia al plástico y al cabo de varias reparaciones la isla sede al igual que las pistas que de ella salen.

En la foto se observan puentes de alambre, resistencias, capacitores, zócalos para circuitos integrados, algunos diodos LED y un cristal.

 

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