El diseño de un proyecto electrónico o prototipo se resume en las siguientes etapas: la prueba del circuito armado en protoboard, el diseño esquemático del circuito, el diseño del circuito impreso (y fabricación), y el ensamble de componentes y chasis. La primer etapa se considera fundamental, con ella se certifica que el circuito bajo prueba funcione a la perfección. Existen paquetes (software) que se utilizan, como es el caso del paquete de simulación o modelado de dispositivos y circuitos electrónicos “Pspice”.
Una vez que el circuito se prueba y se acepta, la siguiente etapa a realizar, es la etapa de diseño del esquemático que se apoya en el paquete de diseño CAE OrCAD/SDT, éste es un conjunto que se fundamenta en la técnica de diseño CAD; se hace alusión a éste para que el usuario cuente con una referencia más de entre las diferentes técnicas de diseño existentes en el mercado.
La etapa de diseño del circuito impreso se apoya al hacer uso del paquete de diseño CAE Auto TRAX, el cual es un conjunto de programas que se fundamenta en la misma técnica de diseño anterior.
Finalmente se analizan algunas técnicas elementales de fabricación de circuitos impresos que se comparan, con el fin de determinar cual de ellas se ajusta a las posibilidades de cada persona.
OBJETIVO DEL CURSO Al final del curso el usuario contará con los conocimientos suficientes de un proceso de diseño y fabricación de circuitos impresos, con ellos es capaz de:
Seleccionar el equipo adecuado para correr un sistema CAD/CAM/CAE, como lo es el paquete OrCAD/SDT. Construir una hoja de trabajo mediante el OrCAD/SDT (Diagrama Esquemático). Diseñar un circuito impreso a partir de su diagrama esquemático bajo el ambiente del paquete Auto TRAX. Conocer algunas técnicas elementales de fabricación de circuitos impresos y dominar la técnica de trazado serigrafico.
TRAZADO DE LOS CIRCUITOS IMPRESOS. Las técnicas para trazar circuitos impresos que se encuentran al alcance, son pocas por el costo del equipo y materiales, que se requieren para implementar un proceso sofisticado de los mismos, algunas técnicas permiten obtener impresos de muy buena calidad a bajo costo, por ejemplo la técnica tradicional de serigrafía. A continuación se listan algunas técnicas tradicionales.
1.- Circuitos impresos elaborados con tinta indeleble. 2.- Circuitos impresos elaborados con logotipo. 3.- Circuitos impresos elaborados con la técnica de serigrafía. 4.- Circuitos impresos elaborados con la técnica fotográfica.
MATERIALES PARA TARJETAS DE IMPRESION Existen dos tipos de materiales útiles que se utilizan como tarjetas de impresión o trazado de circuitos impresos, los más comunes de encontrar en el mercado son la fibra fenólica (baquelita) y la fibra de vidrio. Estos materiales cuentan con una y/o dos caras cubiertas de una capa delgada de cobre sobre la cuál se traza el circuito impreso. Ofrecen características físicas adecuadas para el proceso de manufactura de los circuitos impresos, como la capacidad para soportar el calor, la rigidez que ofrecen para llevar a cabo el montaje de los componentes y la facilidad de corte para obtener tarjetas de variadas dimensiones.
DESCRIPCION DE LAS TECNICAS DE TRAZADO DE LOS CIRCUITOS IMPRESOS LOS CIRCUITOS IMPRESOS ELABORADOS CON TINTA INDELEBLE
Esta manera de producir tarjetas de circuito impreso, es la mas económica que existe, ya que solo se necesita un plumón de tinta indeleble, la baquelita donde se plasma el diseño y el agente que se encarga de corroer la superficie de cobre no deseada. Este agente es el conocido cloruro férrico.
La manera de producir estas tarjetas se realiza mediante el dibujo manual de las pistas del circuito, razón por la cual resulta muy difícil llegar a obtener trabajos de mediana complejidad, además de carecer de calidad de impresión, esta forma de obtener circuitos impresos se recomienda se utilice por aprendices o aficionados a la electrónica, de esta forma se realizan pequeños proyectos a muy bajo costo.
LOS CIRCUITOS IMPRESOS ELABORADOS CON LOGOTIPO
La elaboración de circuitos impresos mediante logotipo es muy similar a la que se menciona anteriormente, solo que difiere en la forma de impresión, en el procedimiento anterior se dibuja a mano el diseño de circuito impreso sobre la baquelita con la tinta indeleble.
Esta técnica consiste en colocar sobre la baquelita logotipos (calcomanías) que tienen diversa figuras: pistas y terminales de componentes. Tienen la característica de que inhiben sobre la superficie cubierta la acción corrosiva del cloruro férrico, de esta forma se llegan a obtener circuitos impresos con mejor calidad que con el procedimiento anterior, aunque no deja de ser una forma artesanal de producción. De la misma manera resulta muy difícil llegar a obtener diseños de circuito impresos de mediano tamaño, esta forma de producción es un menos económica a la anterior por el costo del logotipo, está al alcance de aprendices o aficionados a la electrónica.
CIRCUITOS IMPRESOS ELABORADOS CON LA TECNICA DE SERIGRAFIA.
Material a Utilizar:
Seda No.90 y No. 120 con su respectivo marco. 1 Kg. de emulsión y un frasco de bicromato. 1 Litro de Solvente serie 300. 10 Cms. de rasero. 1 Cristal delgado con las mismas dimensiones que el marco. 1 Cuadro de esponja grueso del tamaño interior del marco. 100 Gms tinta para metal serie 300. 1 Kilogramo de estopa blanca. 2 Espátulas de plástico pequeñas. 1/4 Litro de solvente retardante serie 300. 1/2 Litro de cloruro férrico. 1 Litro de Thinner. 1 Litro de Cloro doméstico. Recipientes de plástico adecuados para el baño de las tarjetas. 2 Trozos de tela o franela: Uno para limpiar y el otro para cubrir contra la luz, de preferencia este último que sea denso y obscuro.
Esta técnica de producción de circuitos impresos tiene la ventaja de obtener trabajos de buena calidad a un precio razonable, además permite la realización de varias copias del mismo diseño una vez que se ha revelado en la seda, lo que nos lleva a una producción en serie de tarjetas impresas. Aunque no deja de ser un proceso manual esta técnica es válida y permite obtener trabajos con la suficiente calidad y presentación necesarias para la realización de prototipos electrónicos y/o aplicaciones especificas de la Industria.
EL PROCESO. El procedimiento serigráfico es muy sencillo, a grandes rasgos consiste en revelar la seda con el diseño del Circuito Impreso, para lo cual será necesario contar primero con el FOTOLITO (Positivo) del Diseño realizado..
Paso 1: En un ambiente de baja visibilidad (cuarto obscuro) se mezcla con la espátula 10 porciones de emulsión por 1 de bicromato hasta obtener una mezcla uniforme. Una vez que se obtiene la mezcla se esparce a lo largo y ancho de la seda haciendo uso del rasero, hasta formar una capa uniforme sobre la superficie, se deja secar por un período de 15 a 20 minutos, recomendación: utilice una secadora de pelo para minimizar el tiempo de secado, los resultados no se afectan.
Paso 2: Una vez que seco la mezcla esparcida sobre la seda y que se cuenta ya con el fotolito del diseño, este se fija en el cristal (recomendación: de preferencia con cinta transparente). Se cuida que la parte frontal del fotolito se coloque hacia el cristal, una vez hecho esto se coloca el cristal sobre la seda y se coloca del lado donde la seda se encuentra sujeta al marco. Se coloca la esponja por la parte posterior de la seda, de tal forma que la presione contra el cristal, para lograr con ello, que el espacio entre el fotolito que se sujeta al cristal y la seda sea el menor posible, nota: con esto el revelado sobre la seda es lo más fiel y fino posible.
Paso 3: Utilizando el trozo de tela denso se cubre el cristal, el marco y la esponja para evitar el paso de la luz. Ahora preparamos un espacio o lugar adecuado para exponer a la luz del día la seda sin mover el cristal y la esponja. Otra opción sería exponer la seda a la luz de una lampara o foco de gran intensidad. Antes de proceder a descubrir la seda, debemos asegurarnos de que la intensidad de luz sea la adecuada (Recomendación: Iguale la intensidad del sol proporcionada aproximadamente como a las 12:00 hsr. del medio día).
Paso 4: Se descubre entonces la seda y se expone a la luz por un período aproximado a 40 segundos; inmediatamente después de este tiempo cubra la seda y la llevela a una fuente de agua y enjuaguela por ambos lados y si es necesario frotela suavemente con las yemas de las manos mientras se enjuaga. Después de unos cuantos segundos se observa como la seda se revela conforme al Diseño.
Paso 5: Una vez revelada la seda y completamente seca se podrán trazar sobre las tarjetas que se requieran, el diseño del circuito impreso, poniendo estás en la parte frontal de la seda (para mayor referencia del lado donde se une al marco). Y colocando la tinta para metal por el otro lado de la seda, se traza con el mismo rasero el diseño del circuito impreso sobre la superficie de las tarjetas.
Paso 6: Después de haber terminado todas las impresiones deseadas es necesario limpiar la seda de la tinta acumulada, ya que de lo contrario se taparía la seda estropeándola, para esto utilizamos el solvente de tinta serie 300 con una estopa y limpiamos la seda. Si se desea eliminar el circuito impreso de la seda, entonces utilizaremos posteriormente al solvente adecuado: el cloro que removerá el circuito plasmado en la seda para dejar habilitada la seda para otro diseño de circuito impreso.
CIRCUITOS IMPRESOS ELABORADOS CON EL PROCESO FOTOGRAFICO. El método fotográfico para la elaboración de circuitos impresos se lleva a cabo a partir de un fotolito negativo, ya sea de un dibujo manual en papel o de un diseño por computadora impreso.
Material a utilizar:
1 frasco de revelador (COPIREV-200B). 1 frasco de sensibilizador (COPILAC-206). 2 vidrios de 20×20×0.5 cms. 1 pincel suave. 2 clips. 1 bola de fibra metálica. 1 botella de cloruro férrico. 2 palitos de madera.
Los pasos para el empleo de este método son: paso 1. Limpiar perfectamente la tablilla de circuito impreso con fibra metálica, agua y jabón en polvo. No tocar después la superficie de cobre con los dedos, (dejar secar perfectamente). paso 2. En un cuarto oscuro aplicar sensibilizador con un pincel de cerdas finas a la tablilla, de manera uniforme hasta formar una capa que cubra toda la tablilla. Dejar secar y luego aplicar una segunda capa y dejarla secar. Vaciar la cantidad suficiente de revelador en un recipiente No metálico y preparar otro recipiente con agua jabonosa.
paso 3. Colocar el negativo encima de la tablilla cuidando que no quede al reves, situarlos, situarlo entre los dos cristales y colocar los clips.
paso 4. Exponer la tablilla al sol por un minuto aproximadamente.
paso 5. Meter la tablilla al cuarto obscuro, desmontarla de los cristales y retirar el negativo.
paso 6. Sumergir la tablilla en el liquido revelador con los palitos de madera, cuidando no raspar la superficie de cobre de la misma, y meterla en un recipiente con agua jabonosa agitando la tablilla.
paso 7. Retirar la tablilla del liquido revelador con los palitos de madera y meterla en el recipiente con agua jabonosa agitando la tablilla.
paso 8. Encender la luz o salir del cuarto obscuro y limpiarla con un chorro de agua y dejar secar. Revisar el estado de las pistas plásticas en la superficie de la tablilla y si es necesario retocar las que lo requieran.
paso 9. Se procede a realizar la corrosión del cobre en las tarjetas procesadas.
CORROSION DEL COBRE EN LAS TARJETAS IMPRESAS. Una vez trazadas las tarjetas se procede a bañar las mismas en Cloruro Férrico, con lo cual la acción corrosiva del cloruro férrico actuará sobre las superficies descubiertas de la tinta metálica, obteniendo así el Circuito impreso. Para obtener el Circuito Impreso en la versión de Cobre, se procede a eliminar la tinta metálica de la tarjeta que protegió de la corrosión al Diseño, una técnica rápida y limpia es mediante un doble baño: Primeramente en Thinner y posteriormente en Agua. Con la realización de los pasos anteriores se obtiene una tarjeta de circuito impreso de Calidad y Presentación aceptables.
att:luis gerardo zabala(zabala_431@hotmail.com)
