miércoles, 24 de julio de 2013

FABRICACIÓN DEL CIRCUITO IMPRESO (PCB) EN CASA.

(EN) Making my pcb at home.
(FR) Fabrication du circuit imprimé dans chez moi
(PT) Como fazer meu pcb em casa
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La entrada anterior "Mi interface pc a cctalk. Hazlo tu mismo", parece quedar un poco coja sin explicar como he hecho la placa pcb final.
El tema no es nada novedoso. Hoy en día se pueden encontrar muchos enlaces en internet explicando métodos para hacer circuitos impresos de forma casera. 
Pero esto es como he hecho yo.  Si aporto algo, encantado.

La idea general es la siguiente:
Tenemos una baquelita que soporta una fina capa de cobre. El cobre que queremos que finalmente forme las pistas conductoras lo cubrimos con tinta. La tinta funciona a modo de plástico protector. Metemos el conjunto en ácido y este come el metal que no está protegido hasta que queda solo la baquelita. Llegados a este punto solo nos queda quitar la tinta para descubrir ahora las pistas de cobre y perforarlas para insertar los componentes.

Si las placas que se quieren hacer son sencillas a modo de tinta podemos usar un rotulador con tinta indeleble (de esa que no se va con agua) y la mano para trazar las pistas.
 Un poco mejor puede quedar el usar calcomanías con pistas y pads que puedes conseguir en tiendas de electrónica. Si usas éstas, todo queda más recto, pero cuidado con las grietas o roturas en la operación de pegar la calcomanía. Repasa con el rotulador en los puntos sospechosos.

Yo he usado un proceso un poco más complicado, pero que mejora estéticamente el resultado. Usaré una placa virgen fotosensible. Vienen con una imprimación sensible a la luz ultravioleta.

Chemicals for my pcb
Productos para hacer mi pcb


Usaré los siguientes productos: 

-Cloruro de Hidrógeno (HCl). Tal vez más conocido como Ácido Clorhídrico, o comercialmente como Agua Fuerte. Lo puedes conseguir en droguerías o supermercados junto a los productos de limpieza. Es un ácido peligroso. Además cuidado con la ropa. Suele venir disuelto con agua (sobre un 20%).

-Peróxido de Hidrógeno (H2O2). Más conocido como Agua Oxigenada. En este caso que sea 110 volúmenes. (No tengo muy claro que quiere decir esto. Si alguien lo puede explicar bien, estaría encantado de añadirlo). No es la sanitaria pero puedes conseguirla en farmacias, o en tiendas de productos de peluquería para el tinte (quizás más barata). También es peligrosa. Te dejará las yemas de los dedos blancas un tiempo...

-Un revelador para placa positiva. Es un preparado que yo he adquirido en tiendas de electrónica. (Los otros productos también los tendrás probablemente en tiendas de electrónica pero seguramente más caros). El bote que compras hay que diluirlo en agua. Y cunde bastante. Yo a veces lo aprovecho para varias veces.

-Alcohol sanitario. Para limpiar la placa al final.

-Y una placa virgen para circuito impreso para revelado positivo que conseguirás en tiendas de electrónica. Traen una emulsión que aisla el cobre. Al darle la luz esta emulsión se descompone. Por eso vienen protegidas con una pegatina opaca. No la despegues hasta el último momento. Las hay de una o dos caras de cobre. Piensa que se trata de comer el menos cobre posible para ahorrar reactivos y simplificar el proceso. Asi que si vas a hacer solo una cara no uses la de dos caras. Hay tanto cobre para descomponer por un lado que se te "tostará" demasiado por el otro y gastarás más productos.






Printing pcb
Negativo del circuito impreso


Y empezamos la ejecución.
Lo primero es imprimir la imagen del circuito que queremos construir sobre la placa. Esta imagen la hemos realizado con un programa de diseño de pcb. En mi caso he usado KiCad. O la podemos  copiar una ya hecha (la mía para el interface pc-cctalk puedes descargarla en pdf, aquí). Ojo con respetar el escalado y el tamaño original para que los componentes coincidan.
Hemos de imprimirla sobre una superficie totalmente transparente. Como una transparencia para proyectar. Encontrarás acetatos para transparencias en una librería o papelería bien surtida. Si usas impresora láser, el acetato es liso completamente. Para imprimir transparencias con impresora de chorro de tinta, estás presentan rugosidades o estrías por una de las caras. Asegúrate de comprar la apropiada.





pcb in exposure box
En la insoladora

Recortamos el trozo de placa virgen y el acetato que la cubrirá. Sacamos la pegatina que cubre la placa en el último momento. Y seguimos las indicaciones sobre el tiempo que aconseja el fabricante. En mi caso sobre unos cinco minutos para luz ultravioleta. Ojo con el sentido de colocación de la transparencia.
 Sobre la insoladora que uso, ya hay una entrada anterior, por si quieres echar un vistazo.



Processing photosensitive pcb
Revelando PCB

Una vez que el tiempo en la insoladora haya pasado, introducimos la placa en el líquido revelador. El líquido ha sido preparado diluyendo el revelador comercial en agua como indicaba el fabricante. Cuando veamos aparecer nítidamente las pistas paramos el proceso de revelado con un aclarado en agua. Ante la duda deja la placa un poco más, que las pistas se definan bien.




Pcb chemical reaction
Ataque pcb fallido con 50%agua, 25%HCl, 25%H2O2



 Para preparar el ácido que atacará al cobre de la placa espera también al último momento. El agua oxigenada se va degradando con el tiempo. La exactitud en la mezcla no es demasiado comprometida. Influye la temperatura, la cantidad de cobre que debamos "hacer desaparecer"...
En principio una proporción que me parece buena es a partes iguales agua, agua fuerte, y agua oxigenada. Si diluimos más agua haremos que la cosa vaya un poco más lenta. Podremos seguir mejor el proceso pero puede enternizarse, como me ha pasado a mí en el primer intento. Se va desconponiendo la protección y el ácido ataca por debajo algunas partes, mientras otras aún no han sido acabadas.
Si diluimos poca agua, la cosa será demasiado rápido. Las burbujas no nos dejarán ver el proceso y si nos despistamos puede haberse comido todo.

El proceso termina cuando todas las pistas se han separado. Y antes de que el ácido comience a comer por los bordes de la protección y "adelgacen" demasiado las pistas. Parar la reacción con agua. Y limpiamos la sustancia que cubre el cobre con alcohol para que las pistas queden descubiertas y podamos soldar sobre el cobre.



Pcb chemical reaction OK
Ataque pcb correcto 33%agua, 33%HCl, 33%H2O2
Yo he tenido que repetir la placa. En el primer intento, el proceso ha sido muy lento, y ha comido más la placa, por un borde que por el otro. Las pistas han sido demasiado corroidas.



Bad and good pcb
Pcb mala y buena

En el segundo intento, hecho a partes iguales, con agua, HCL, y H2O2 el resultado ha sido mucho mejor. Observad que las pistas de la placa de la izquierda están cortadas en muchos sitios y han adelgazado demasiado.



Serigrafía de mi pcb a mano.

La artistada ya está hecha. Lo que queda es más evidente. Estropearla un poco con serigrafía a mano alzada. Algo muy útil para orientarse, aunque me haya quedado un poco fea. (Con este rotulador indeleble, es con el que podríamos haber dibujado las pistas, a mano, directamente sobre el cobre).



Drilling pcb
Taladrando los pads sobre la pcb

Hacer los agujeros de los pads, o puntos de conexión. Es evidente que cuanto más ajustado el diametro de la broca, al diámetro real del terminal que lo atravesará mejor sujección y menos errores. Por eso, para hacer, así manualmente todo el proceso, con las pistas y los pads hemos de ser realistas y no usar tamaños demasiado pequeños. Las pistas y separación entre pistas, de más de 0.75 mm de grosor, y los pads de más de 2 mm de diametro. Más pequeños, para mí, son  problematicos.



Drilled pcb against the light
Circuito impreso perforado a contraluz

 Si necesitas agujerear con brocas anchas para terminales gordos, te quedas sin pad, y el ácido siempre tiende a comer un pelín más los bordes de las pistas y pueden quedar más finas que el trazo inicial impreso sobre el fotolito de acetato.




Soldering pcb
Soldando mi placa

Por lo demás, a soldar...




Y finalizada.