¿Cómo hacer una placa de circuito electrónico en casa?

En el mundo actual, las placas de circuito impreso se utilizan en la fabricación de circuitos electrónicos. Entre ellos se encuentran, por ejemplo, los conjuntos electrónicos. Una placa con múltiples capas de nuevos elementos electrónicos tiene la propiedad de estar integrada. Esta característica permite reducir el tamaño de los circuitos eléctricos y las técnicas de computación. La primera placa de circuito impreso apareció hace más de cien años.

¿Qué es un circuito impreso?

La placa de circuito impreso aparece como una oblea dieléctrica. La superficie del producto contiene los circuitos eléctricos. Se necesita una placa dieléctrica para conectar los componentes electrónicos. Los cables de los componentes de la placa se sueldan a las partes del patrón conductor.

El diagrama del circuito está hecho de una lámina sobre una superficie aislante sólida. En la placa de circuito impreso se realizan agujeros y almohadillas para el montaje de los componentes planos y de las clavijas. La lámina de la placa está dispuesta en varias capas, por lo que la conexión eléctrica a la placa se realiza mediante orificios de transición. La superficie exterior de la placa se cubre con una capa protectora (máscara de soldadura) y marcas (gráficos y textos adicionales según los documentos de diseño).

Clasificación de las placas de circuito impreso según el número de capas de lámina

• de una sola cara;
• doble cara;
• multicapa (unión de varias placas con una o dos capas).

¡IMPORTANTE! El número de capas se incrementa en función de la complejidad de la instalación del proyecto.

Hacer una placa de circuito electrónico en casa

Qué material se utilizará para la fabricación

Los sustratos de lámina dieléctrica se utilizan para las placas de circuitos impresos. El material consiste en placas multicapa con aislamiento eléctrico o películas sintéticas de fluoroplástico o poliimida. Encima del aislamiento o la película hay una lámina de cobre, aluminio o níquel.

• El papel de aluminio no suelda bien.
• La lámina de níquel tiene mayor resistencia y baja disipación de calor. Además, su producción es más costosa.
• La lámina de cobre se puede soldar muy bien. El grosor es de 18 a 35 μm.

En el mercado existen muchos materiales para fabricar tablas. Para hacer una placa con tus propias manos puedes utilizar fibra de vidrio o gethinax:

• El float reforzado con fibra de vidrio es un material compuesto a base de fibra de vidrio. El material compuesto está impregnado de resina epoxi y revestido con una lámina de cobre. Fibra de vidrio La fibra de vidrio tiene una gran conductividad térmica, resistencia y aislamiento eléctrico. El peso del material no pesará la unidad montada. El material es fácil de mecanizar. La temperatura de aplicación oscila entre menos 60 y más 125 grados Celsius. El grosor permitido es de 1,5 milímetros. En el hogar, es preferible 0,8 milímetros con una sola capa.
• El Gethinax es un papel impregnado de barniz de baquelita. Las capas del material se obtienen tras el prensado en caliente del papel. El Gethinax está impregnado de resina epoxi. La temperatura de aplicación oscila entre menos 65 y más 120 grados Celsius. La elección de la variedad de Gethinax depende del uso futuro.

Requisitos básicos para los tableros fabricados

• Forma rectangular con revestimiento de doble cara.
• Espesor: no más de tres milímetros (debe coincidir con el sustrato dieléctrico).
• Los contornos de los rebajes y las ranuras se sitúan alrededor del perímetro de la placa y no coinciden con las líneas de la rejilla.
• Los centros de todos los agujeros están situados en los nodos de la cuadrícula.
• El espacio entre los bordes del orificio y el tablero no debe superar el grosor del tablero.
• El tamaño del área de contacto determina el diámetro del agujero.
• El grosor de las pistas y el espacio entre ellas es de unos 0,2 milímetros.

Herramientas y química necesarias

• tablero de fibra de vidrio o gethinax;
• rascador de lavavajillas;
• detergente para lavavajillas;
• acetona;
• quitaesmalte sin acetona;
• alcohol industrial o médico;
• un viejo cepillo de dientes;
• papel higiénico suave de dos capas;
• jeringa de dos tazas;
• papel fotográfico;
• una impresora láser en blanco y negro con una resolución de más de 600 ppp y su cartucho;
• tijeras de costura;
• brocas de 0,6 milímetros, 0,8 milímetros y 1 milímetro
• marcador para dibujar placas de circuitos;
• mini taladro;
• hidroperitida;
• ácido cítrico;
• sal de roca (no yodada);
• contenedor de plástico para el grabado;
• tarjeta de plástico;
• 3 kg de peso;
• flujo de la bombona de alcohol;
• estación de soldadura.

Impresión del dibujo del tablero en la impresora

1. Para obtener el máximo ancho de línea en el dibujo debe desactivar el modo de ahorro de energía en las propiedades de la impresora. Es posible que tenga que seleccionar un modo diferente para obtener un buen resultado. La representación gráfica del tablero no debe estar borrosa ni rayada.
2. Seleccione la máxima resolución y el modo blanco y negro en los ajustes de impresión (en el caso de una impresora en color).
3. La escala debe ser realista.
4. Una vez terminada la impresión, una imagen con elementos gráficos no debe tocarse a mano. Es mejor dejar un borde en la hoja antes de recortar el dibujo. Un área extra de dos centímetros es suficiente para sostener el papel con los dedos sin tocar el diagrama.

¡IMPORTANTE! Debe dejar tres milímetros del borde al recortar para que pueda ver los bordes al transferir.

Preparación de la solución de transferencia química

Para hacer la solución química, necesitarás

• un líquido sin acetona y la propia acetona en la proporción 2:1;
• jeringa;
• Un recipiente de vidrio con tapa de goma.

Ambos líquidos se miden con una jeringa, se mezclan y se vierten en un recipiente bien cerrado. Si se almacena durante mucho tiempo, la acetona puede evaporarse y la sustancia se deteriorará.

Fabricación de plástico reforzado con fibra de vidrio (PRFV)

• El tablero de fibra de vidrio requiere una superficie amplia y uniforme, en cuyo centro se coloca un trozo de papel higiénico.
• Luego viene la preparación del material. El tablero de fibra de vidrio se frota de forma circular con una esponja metálica para eliminar la oxidación, los arañazos y las huellas dactilares. El plato debe brillar.
• Vierta el detergente en el centro de la placa y haga espuma. Además, se aplica una solución jabonosa en las manos.
• La placa se lava durante unos minutos y se enjuaga con agua fría. El tablero debe ser sostenido por sus lados por los bordes.
• Tras el lavado, coloque la tabla sobre el papel. Aplique un par de gotas de solución de acetona en la parte superior y limpie con papel higiénico hasta que esté completamente seco.

¡IMPORTANTE! No permita que entren pelusas finas, polvo o pelo en la superficie del tablero. Limpie la zona antes del procedimiento.

Transferencia del patrón

• Vierta dos mililitros de solución en una jeringa.
• El tablero se coloca sobre el papel. Se debe colocar una superficie de lámina de cobre en la parte superior.
• Se aplica una fina capa de líquido sobre la superficie de cobre, sin dejar huecos.
• El dibujo del circuito se coloca uniformemente en la placa con la junta hacia abajo. El papel no debe moverse.
• Utiliza una tarjeta de plástico para secar el papel y exprimir el exceso de solución.
• Después de diez segundos, se colocan dos trozos de papel encima, después de otros diez segundos, se coloca una prensa lisa (3 kilogramos) sobre la placa y se aplica presión durante cinco segundos.
• Después de cinco minutos, se retira el peso. El papel con el diseño debe secarse (volverse blanco).
• Para eliminar el papel, empapa un cepillo de dientes en alcohol y moja la superficie. Una vez que se ha engrasado, se dobla el papel por uno de sus bordes y se vierte alcohol por debajo con el pincel. El área de dibujo debe estar completamente cubierta con el líquido volátil.
• La hoja se retira uniformemente para que la pintura permanezca en la placa. Rellenar periódicamente con alcohol.

¡IMPORTANTE! Si quedan pequeñas zonas de tóner en el papel, puedes utilizar un rotulador y puntear los huecos. Es aconsejable pintar en dos capas para conseguir un efecto de lacado negro. Antes de dibujar en la pizarra debes medir la geometría del dibujo con una regla.

Grabado del tablero

• Para preparar la solución, vierta 50 mililitros de agua caliente en un recipiente.
• Se añaden tres pastillas de hidroperitida al agua hasta que se disuelve. El resultado es peróxido de hidrógeno (3%).
• Se añaden al líquido 15 gramos de ácido cítrico y 5 gramos de sal hasta su completa disolución.
• Vierte la solución en un recipiente de plástico y sumerge la placa de circuito en ella durante media hora (a veces cuarenta minutos).
• Lave la tabla con agua tibia y limpie el tóner con acetona. El tablero se recubre con fundente de alcohol y canifón.

Perforación de agujeros

Los agujeros se perforan en la salida de la pista. Los segundos agujeros se perforan en la salida de la pista. Se añaden transiciones alrededor de los bordes de la placa para una mayor rigidez. Se necesita un minitaladro porque se utiliza un diámetro de broca pequeño.

Quemar el tablero

El desbarbado de una placa protege el revestimiento de cobre de la corrosión. Se necesita una estación de soldadura para el proceso. El trenzado se sujeta a la punta del soldador y se estaña con un hilo para conseguir un buen resultado de estañado.

La placa y la trenza están cubiertas de fundente. A continuación, se aplica el estaño a la placa. En el proceso se eliminan las motas de cobre de la trenza.

Recetas de soluciones de grabado

Solución de grabado de peróxido de hidrógeno y ácido cítrico

Ingredientes:

• peróxido de hidrógeno (3 %);
• ácido cítrico;
• sal común;
• agua caliente (100 ml).

Una solución de grabado de 100 mililitros es suficiente para eliminar la lámina de cobre (35 µm de grosor) de una superficie de placa de 100 centímetros cuadrados. La solución preparada no debe almacenarse. En lugar de ácido cítrico, se puede utilizar ácido acético, pero el tablero tendrá que secarse al aire libre debido a su desagradable olor.

Las ventajas de esta solución son el bajo coste, la fácil disponibilidad de los ingredientes, la alta velocidad y la seguridad. El grabado puede realizarse a temperatura ambiente.

Solución de decapado de cloruro de hierro

La solución de cloruro férrico no requiere temperatura. El tiempo de grabado es rápido. Sin embargo, la velocidad disminuye a medida que se consume el cloruro férrico del líquido.

Para la preparación necesitarás: 200 mililitros de agua y 150 gramos de cloro hierro en polvo. Remover los componentes hasta que estén completamente disueltos.

¡IMPORTANTE! La solución de grabado puede almacenarse en un recipiente bien cerrado y utilizarse repetidamente. Para un uso repetido, se "anima" con clavos de cobre. El inconveniente de esta solución es su elevado coste.

Solución de grabado a base de peróxido de hidrógeno y ácido clorhídrico

La solución de grabado es rápida y fácil de conseguir. El hidroperitol o el peróxido de hidrógeno pueden obtenerse en la farmacia.

Para prepararlo, se vierte una solución de peróxido de hidrógeno (3%) en ácido clorhídrico (agitándolo) en un chorro fino. Deben tomarse precauciones de seguridad durante el proceso de grabado porque el ácido clorhídrico corroe las manos y estropea otros objetos. Por este motivo, no se recomienda utilizar la solución en casa.

¡IMPORTANTE! En lugar de ácido clorhídrico se puede utilizar el electrolito de la batería al que se le añade sal.

Una solución de grabado a base de sulfato de cobre

Rara vez se utiliza una solución de decapado a base de sulfato de cobre porque el procedimiento es complicado. Además, el sulfato de cobre es un plaguicida que se utiliza en la agricultura para eliminar las plagas. Se vende en puntos de venta para jardineros.

Método de preparación: se mezcla sulfato de cobre (⅓ parte) con sal de mesa (⅔ parte). Vierta 1,5 tazas de agua caliente en la mezcla para disolver la sal.

El tiempo de decapado con sulfato de cobre es de unas cuatro horas. La temperatura requerida está entre 50 y 80 grados Celsius. La solución debe cambiarse constantemente durante el proceso de grabado.

El método de fabricación de placas de circuito impreso en casa es útil para quienes se inician en la electrónica. Es posible adquirir los conocimientos necesarios en casa antes de trabajar profesionalmente. El número de métodos es variado, lo que afectará al éxito de lo concebido.

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