Nota: El tiempo de revelado de la seda y de secado de las tarjetas aqui expuesto, cambia dependiendo de la calidad de la tinta, del tipo de bombillo que utilice y distancia de la luz, al exponer las tarjetas. Recomendamos hacer pruebas hasta encontrar los tiempos, que se demore, tanto el revelado, como el secado de las pinturas, según las cosas que consiga en su país.
Materiales
Seda No 90 y No 120 con su respectivo marco o bastidor –T300
90% emulsión nacional universal o atlas verde y revelador 10%
Solvente (activador) o PREGASOL EP 3
Espuma floral (oasis)
1 vidrio de 4 o 5 milímetros con las mismas dimensiones que el unterior del marco.
Pintura antisoldante (solder mask UV)
Pintura UV blanca y verde o tinta para metal o de polietileno (timpes) screen line
1 espátula de plástico (Racleta o rasero) (desecho de los acrílicos)
Hipoclorito o Varsol para rendir la tinta
Cloruro férrico
Thinner
Resina Colofonia
Soda cáustica
Cloro domestico
Recipiente de plástico adecuado para el baño de las tarjetas
Bombillo de rayos UV o photoflood
Trozos de tela y estopa
NOTA: LAs tintas originales usadas en la fabricación de circuitos impresos las consigue en los almacenes Microcircuitos , en procircuitos.com o en TAIYO América.
La serigrafía es una técnica muy antigua, que permite imprimir imágenes sobre cualquier material. Básicamente es transferir una tinta a través de una malla de seda templada en un marco de madera. La seda ha sido tratada previamente con una emulsión que bloquea el paso de la tinta en las áreas donde no habrá imagen, quedando libre la zona donde pasará la tinta. Este sistema de impresión se usa para imprimir muchas cantidades, sin perder definición.
La técnica de producción de circuitos impresos con serigrafía se usa industrialmente, ya que se pueden obtener impresos de muy buena calidad y a muy bajo costo. Una vez se tienen revelados los marcos de seda o mas conocidos como bastidores, se pueden realizar múltiples copias del mismo diseño. Esto permite la producción en serie de circuitos impresos. Aunque no deja de ser un procedimiento manual esta técnica es una de las más usadas, ya que permite obtener trabajos con la calidad y presentación necesarias, para la realización de prototipos electrónicos y/o aplicaciones en la industria.
La técnica de producción de circuitos impresos con serigrafía se usa industrialmente, ya que se pueden obtener impresos de muy buena calidad y a muy bajo costo. Una vez se tienen revelados los marcos de seda o mas conocidos como bastidores, se pueden realizar múltiples copias del mismo diseño. Esto permite la producción en serie de circuitos impresos. Aunque no deja de ser un procedimiento manual esta técnica es una de las más usadas, ya que permite obtener trabajos con la calidad y presentación necesarias, para la realización de prototipos electrónicos y/o aplicaciones en la industria.
El bastidor
El bastidor es un marco de madera construido con listones de 3 x 3 centímetros, perfectamente cuadrado, que soporta una seda fina, muy templada y sin arrugas, que al colocarlo cobre una superficie plana, apoya uniformemente. La seda debe quedar bien templada y sin arrugas. Esta seda se pega al marco usando una grapadora, reforzándola con cinta de enmascarar y pegante. Se debe hacer tres bastidores; uno para el circuito impreso con seda de 120 hilos, ya que entre mas detalle se requiera, la cantidad de hilos debe ser mayor. El segundo bastidor es para la mascara de componentes y el tercero para la mascara antisoldante (solder mask UV), este debe ser de 90 hilos. En este tutorial, por comodidad y practicidad, usamos un bastidor de 120 hilos para hacer las tres impresiones.
Aplicando la emulsión
Después de tener los bastidores listos, en un cuarto donde no entre demasiada luz, con la ayuda de una espátula delgada, se mezclan 9 partes de emulsión por 1 de bicromato o revelador, hasta obtener una mezcla uniforme. Se debe mezclar lentamente, ya que si se hacen burbujas, se puede estropear el revelado. Una vez obtenida una mezcla uniforme, se esparce a lo largo y ancho de la seda, usando un emulsionador, como el que se aprecia en la fotografía, se aplican tres capas de emulsión; Una capa por el lado de posterior del bastidor y dos por el frente. La emulsión se debe aplicar de forma uniforme sobre la seda, teniendo en cuenta que no queden espacios sin emulsión o burbujas.En caso de no conseguir un emulsionador, puede usar una racleta o Rasero, que no es otra cosa que una espátula del ancho del marco, con borde de caucho. Puede hacer la espátula reciclando los bordes sobrantes de las láminas de acrílico grueso.
Luego secamos la seda con la emulsión utilizando un secador de pelo que ayuda a minimizar el tiempo de secado. Recuerde que la emulsión es fotosensible, por esto se debe hacer el proceso lo más rápido posible.
Para ver más grande la foto y poder observar en detalle haga clic sobre ella.
Una vez seca la emulsión, se colocan el acetato, o en este caso los acetatos, con los diseños del impreso sobre la seda, por el lado posterior del bastidor y se fijan con cinta pegante transparente. Todos los acetatos van al revés, es decir; por el lado contrario al que se verá el impreso, cuando esté hecho. Tenga mucho cuidado en este procedimiento, ya que de esto depende que los circuitos impresos queden bien o toque repetir el trabajo, perdiendo material y tiempo.
Para hacer los acetatos con el diseño del circuito impreso, máscara de componentes y máscara antisoldante, se debe imprimir en un sitio donde tengan maquina de quemado de planchas fotomecánicas. No sirve hacerlo en impresora láser, ya que si no es una impresora de muy buena calidad, quedan con poros los dibujos.
Si usted se encuentra en Bogotá Colombia, le recomendamos mandar imprimir sus acetatos con la empresa FILMCTP, en la calle 11, No. 28-45, Local 103. E-mail: filmctp@gmail.com.
Si usted se encuentra en Bogotá Colombia, le recomendamos mandar imprimir sus acetatos con la empresa FILMCTP, en la calle 11, No. 28-45, Local 103. E-mail: filmctp@gmail.com.
Revelado de la emulsión
Ahora le damos la vuelta al bastidor, le colocamos una espuma delgada que puede ser jumbolon de 3 milímetros, luego le colocamos un vidrio que cubra la totalidad de la seda y para terminar le colocamos peso encima y así evitar que haya una separación entre los acetatos, la seda, la espuma y el vidrio.
Todo esto va sobre una mesa de revelado que podemos construir con un cajón de madera, al cual le colocamos en el fondo, a unos 50 centímetros del vidrio superior, un reflector, con un bombillo de luz ultravioleta o rayos UV. Este puede ser un bombillo de reflector de calle de 250W.
Exponemos el conjunto de; marco, acetato y vidrio a La luz durante 13 minutos, ni más ni menos. En el caso de no tener un reflector, se puede exponer la seda a la luz de una lámpara o foco de gran intensidad, usando un bombillo (Photoflood) a 15 centímetros de distancia, por un tiempo de 2 minutos y medio. Tenga cuidado con el calor.
Todo esto va sobre una mesa de revelado que podemos construir con un cajón de madera, al cual le colocamos en el fondo, a unos 50 centímetros del vidrio superior, un reflector, con un bombillo de luz ultravioleta o rayos UV. Este puede ser un bombillo de reflector de calle de 250W.
Exponemos el conjunto de; marco, acetato y vidrio a La luz durante 13 minutos, ni más ni menos. En el caso de no tener un reflector, se puede exponer la seda a la luz de una lámpara o foco de gran intensidad, usando un bombillo (Photoflood) a 15 centímetros de distancia, por un tiempo de 2 minutos y medio. Tenga cuidado con el calor.
Después de exponer el marco a la luz, inmediatamente cubrimos la seda y la llevamos a una fuente de agua a presión, para enjugarla por ambos lados. Después de unos cuantos segundos se observa como la seda revela el dibujo del circuito impreso, a medida que se cae la emulsión de las zonas donde no entró la luz por el cubrimiento que daba el acetato. El revelado es idéntico, conforme al diseño.
Una vez revelada la seda la secamos con el secador de pelo durante 10 minutos y estará lista para imprimir cuantas tarjetas queramos. El secado de la emulsión se distingue porque el brillo disminuye al secar.
Cortando la Baquelita
Procedemos a cortar la placa fenólica al tamaño del circuito impreso, teniendo en cuenta de dejar un pequeño borde de unos 5 milímetros que sirve como margen a la hora de imprimir. Cuando la placa es de baquelita, se debe calentar antes de cortar para facilitar el corte y evitar que se parta. En la foto apreciamos una cizalla semi industrial con la que se corta el material. De no tener una de estas, puede usar un formón bien afilado y una regla de metal e ir marcando varias veces, hasta que la tarjeta corte.
Imprimiendo las pistas sobre la baquelita
Colocamos el bastidor sobre una superficie plana, dura y uniforme, fijándolo con unas prensas de bisagra, que permitan levantarlo fácilmente sin que se corra de posición. Colocamos la placa fenólica exactamente debajo del dibujo del circuito impreso con las pistas y la ajustamos con cinta adhesiva o colocándole unos topes construidos de trozos de baquelita sobrantes, para que al imprimir no se corra de sitio. Colocamos el marco encima de la placa, dejándolo al menos unos 5 milímetros levantado de esta, puede usar un pequeño trozo de madera. Luego aplicamos la tinta UV o en su defecto pintura de polietileno, por la parte de encima de la seda, haciendo un camino en la parte anterior al dibujo, para luego trazar con la espátula (Rasero o Racleta), el diseño del circuito impreso sobre la superficie de las tarjetas. Este proceso no es sencillo la primera vez y deberá practicarlo hasta que el impreso le que de perfecto.
Observe como debe quedar la impresión. Debe ser impecable, sin corrimientos o manchas que perjudiquen el impreso.
Después de hacer 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 varsol con una estopa y limpiamos la seda. Si se desea eliminar el circuito impreso de la seda y habilitarla para otro diseño, utilice cloro o thinner para remover el circuito plasmado en la seda.
Ahora procedemos a dejar secar las tarjetas antes de seguir con el revelado.
Secado al horno de rayos UV
Las tintas apropiadas para hacer la impresión sobre la placa fenólica, son aquellas que no se deshacen o corren al momento de sumergir la tarjeta en el acido de revelado. En la industria de fabricación de impresos se usan tintas que secan a la exposición de los rayos ultravioletas, por su gran resistencia a los solventes. Para esto hay que hacer un horno de rayos UV, que puede fabricarse de manera casera usando un reflector de calle de unos 400W a 500W, y una caja metalica, aunque en este caso vemos que es de madera y no tiene problemas. Los bombillos que se usan en los reflectores de iluminación exterior, emiten rayos ultravioleta en pocas cantidades. Estos son suficientes para secar la pintura UV. Se debe dejar la placa impresa al menos unos 10 minutos en el hormo, antes de pasar al revelado del cobre.
NOTA: Un bombillo comercial y que emite bastantes rayos UV es el llamado Photoflood
Corrosión del cobre en las tarjetas impresas
Una vez seca la tinta se procede a bañar las tarjetas en cloruro ferrico. Se puede fabricar un recipiente como el que se aprecia en la foto, que usa una motobomba eléctrica especial, conocida con el nombre de Bomba de arrastre magnético (magnet pump). Esta bomba mantiene el cloruro férrico en movimiento. El recipiente tiene un orificio en el fondo. La bomba succiona el cloruro férrico y lo envía nuevamente al recipiente por medio de mangueras perforadas, tal como se aprecia en la foto.
La acción corrosiva del cloruro férrico actúa sobre las superficies que no están cubiertas por tinta, obteniendo así el circuito impreso. Si no tiene la posibilidad de hacer un revelador como este, puede usar una cubeta de plástico y con sus manos agite el cloruro con solo una tarjeta a la vez, hasta que esta haya perdido el cobre sobrante y proceda con la tarjeta siguiente.
La acción corrosiva del cloruro férrico actúa sobre las superficies que no están cubiertas por tinta, obteniendo así el circuito impreso. Si no tiene la posibilidad de hacer un revelador como este, puede usar una cubeta de plástico y con sus manos agite el cloruro con solo una tarjeta a la vez, hasta que esta haya perdido el cobre sobrante y proceda con la tarjeta siguiente.
Cuando ya vemos que todo el cobre sobrante se ha removido de la tarjeta, la retiramos del cloruro férrico y procedemos a eliminar la tinta que protegió las pistas de la corrosión, lavando primero la tarjeta con agua, retirando el cloruro férrico, luego se sumerge en soda cáustica disuelta en agua durante un minuto y se cepilla hasta que se haya caído toda la pintura. posteriormente se lava nuevamente con agua, hasta retirar la soda cáustica. Seque muy bien las tarjetas.
Si los pasos anteriormente descritos se hacen meticulosamente, se obtiene una tarjeta o circuito impreso de calidad y buena presentación.
Si los pasos anteriormente descritos se hacen meticulosamente, se obtiene una tarjeta o circuito impreso de calidad y buena presentación.
Perforaciones
A continuación se perforan todos los agujeros de las tarjetas, usando un taladro de árbol o un mototool. Se deben tener brocas de diferentes calibres, ya que las patas de los componentes tienen diferentes diámetros.
Otra forma de hacer las perforaciones en los circuitos impresos se hace utilizando una máquina conocida como CNC.
La sigla (CNC) quiere decir Control Numérico por Computadora (CN). En este caso se trata de un robot que tiene un taladro de árbol, que se mueve en todas direcciones y que es controlado por un computador.
Para poder hacer los orificios utilizando una CNC, se debe convertir el archivo del circuito impreso en formato Gerber o cnc. Por ejemplo nosotros hacemos nuestros diseños en Corel Daw, entonces lo que hacemos es exportar el diseño a un formato de Autocad llamado DXF o .AI de Adobe Ilustrator. Este formato es compatible con los programas para máquinas CNC, tales como el Artcam. Luego con este programa convertimos el archivo a Gerber o CNC. En ese momento ya podemos ordenar a nuestra máquina CNC para que perfore los orificios automáticamente. En la siguiente página se explica esto más a fondo.
La sigla (CNC) quiere decir Control Numérico por Computadora (CN). En este caso se trata de un robot que tiene un taladro de árbol, que se mueve en todas direcciones y que es controlado por un computador.
Para poder hacer los orificios utilizando una CNC, se debe convertir el archivo del circuito impreso en formato Gerber o cnc. Por ejemplo nosotros hacemos nuestros diseños en Corel Daw, entonces lo que hacemos es exportar el diseño a un formato de Autocad llamado DXF o .AI de Adobe Ilustrator. Este formato es compatible con los programas para máquinas CNC, tales como el Artcam. Luego con este programa convertimos el archivo a Gerber o CNC. En ese momento ya podemos ordenar a nuestra máquina CNC para que perfore los orificios automáticamente. En la siguiente página se explica esto más a fondo.
Imprimiendo el antisolder sobre la placa
La máscara antisoldante (Solder mask UV), se aplica sobre las pistas, de la misma manera que el procedimiento usado al aplicar la pintura para la elaboración de las pistas del circuito impreso. Esta pintura es costosa. Protege las pistas de cobre, contra el óxido y posibles corto circuitos, además de darle al impreso una muy buena presentación.
Una manera económica de hacer pintura antisoldante es mezclando Barniz Dieléctrico con unas gotas de tinte verde de origen vegetal. Después de aplicar la pintura, usando el bastidor que previamente hicimos con el acetato correspondiente, se seca, utilizando un horno de rayos ultra violeta (UV).
Una manera económica de hacer pintura antisoldante es mezclando Barniz Dieléctrico con unas gotas de tinte verde de origen vegetal. Después de aplicar la pintura, usando el bastidor que previamente hicimos con el acetato correspondiente, se seca, utilizando un horno de rayos ultra violeta (UV).
La pintura antisolder es de secado a los rayos UV, por lo que se deben hornear las tarjetas unos 10 minutos.
Para ver más grande la foto y poder observar en detalle haga clic sobre ella.
Imprimiendo la máscara de componentes
Para imprimir la máscara de componentes, se coloca cada tarjeta por el lado contrario al de las pistas y con el bastidor que previamente revelamos con el acetato de esta máscara, trazamos con la pintura UV, con tinta de poliuretano o de polietileno de color blanco, todas las tarjetas, teniendo en cuenta que deben coincidir los orificios de las tarjetas con los dibujos de los componentes.
La pintura usada industrialmente para hacer la máscara de componentes también es de secado a los rayos UV, por lo que se deben hornear las tarjetas unos 10 minutos. Si su presupuesto es bajo, puede usar pintura de poliuretano, que es muy resistente, aunque no tanto como la pintura UV. Sin embargo puede obtener un resultado aceptable con esta pintura.
Ahora que tenemos los circuitos impresos terminados, debemos aplicarles, por el lado de las pistas, una mezcla de resina colofonia y thinner, para evitar la oxidación de las pistas de cobre, además da un acabado a la plaqueta mas brillante. También al momento de soldar, disminuye la tensión superficial del estaño y la temperatura de fusión, evitando así el deterioro de los componentes y terminales. Esta mezcla recibe el nombre de contacflux.
Después de hacer todas las impresiones deseadas es necesario limpiar la seda de la tinta acumulada, de lo contrario se taparía la seda, estropeándola. Para esto utilizamos varsol con una estopa y limpiamos la seda. Si se desea eliminar el circuito impreso de la seda y habilitarla para otro diseño, utilice cloro o thinner para remover el circuito plasmado en la seda.
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