Circuitos impresos elaborados con la tcnica de serigrafa
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, segn las cosas que consiga en su pas.
MaterialesSeda No 90 y No 120 con su respectivo marco o bastidor
T300 90% emulsin nacional universal o atlas verde y revelador 10%
Solvente (activador) o PREGASOL EP 3 Espuma floral (oasis) 1 vidrio
de 4 o 5 milmetros 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
esptula de plstico (Racleta o rasero) (desecho de los acrlicos)
Hipoclorito o Varsol para rendir la tinta Cloruro frrico Thinner
Resina Colofonia Soda custica Cloro domestico Recipiente de plstico
adecuado para el bao de las tarjetas Bombillo de rayos UV o
photoflood Trozos de tela y estopa NOTA: LAs tintas originales
usadas en la fabricacin de circuitos impresos las consigue en los
almacenes Microcircuitos o en TAIYO Amrica. La serigrafa es una
tcnica muy antigua, que permite imprimir imgenes sobre cualquier
material. Bsicamente es transferir una tinta a travs de una malla
de seda templada en un marco de madera. La seda ha sido tratada
previamente con una emulsin que bloquea el paso de la tinta en las
reas donde no habr imagen, quedando libre la zona donde pasar la
tinta. Este sistema de impresin se usa para imprimir muchas
cantidades, sin perder definicin. La tcnica de produccin de
circuitos impresos con serigrafa 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 mltiples copias del mismo diseo.
Esto permite la produccin en serie de circuitos impresos. Aunque no
deja de ser un procedimiento manual esta tcnica es una de las ms
usadas, ya que permite obtener trabajos con la calidad y
presentacin necesarias, para la realizacin de prototipos
electrnicos y/o aplicaciones en la industria.
El bastidor
El bastidor es un marco de madera construido con listones de 3 x
3 centmetros, 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,
reforzndola 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 emulsin
Despus de tener los bastidores listos, en un cuarto donde no
entre demasiada luz, con la ayuda de una esptula delgada, se
mezclan 9 partes de emulsin 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 fotografa, se
aplican tres capas de emulsin; Una capa por el lado de posterior
del bastidor y dos por el frente. La emulsin se debe aplicar de
forma uniforme sobre la seda, teniendo en cuenta que no queden
espacios sin emulsin o burbujas. En caso de no conseguir un
emulsionador, puede usar una racleta o Rasero, que no es otra cosa
que una esptula del ancho del marco, con borde de caucho. Puede
hacer la esptula reciclando los bordes sobrantes de las lminas de
acrlico grueso.
Luego secamos la seda con la emulsin utilizando un secador de
pelo que ayuda a minimizar el tiempo de secado. Recuerde que la
emulsin es fotosensible, por esto se debe hacer el proceso lo ms
rpido posible. Para ver ms grande la foto y poder observar en
detalle haga clic sobre ella.
Una vez seca la emulsin, se colocan el acetato, o en este caso
los acetatos, con los diseos del impreso sobre la seda, por el lado
posterior del bastidor y se fijan con cinta pegante transparente.
Todos los acetatos van al revs, es decir; por el lado contrario al
que se ver el impreso, cuando est 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 diseo del circuito
impreso, mscara de componentes y mscara antisoldante, se debe
imprimir en un sitio donde tengan maquina de quemado de planchas
fotomecnicas. No sirve hacerlo en impresora lser, ya que si no es
una impresora de muy buena calidad, quedan con poros los dibujos.
Si usted se encuentra en Bogot Colombia, le recomendamos mandar
imprimir sus acetatos en Tecniartes, en la calle 21, No. 8-72,
Oficina 201. E-mail: [email protected].
Revelado de la emulsin
Ahora le damos la vuelta al bastidor, le colocamos una espuma
delgada que puede ser jumbolon de 3 milmetros, luego le colocamos
un vidrio que cubra la totalidad de la seda y para terminar le
colocamos peso encima y as evitar que haya una separacin entre los
acetatos, la seda, la espuma y el vidrio. Todo esto va sobre una
mesa de revelado que podemos construir con un cajn de madera, al
cual le colocamos en el fondo, a unos 50 centmetros 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 ms ni menos. En el caso de no tener un reflector, se
puede exponer la seda a la luz de una lmpara o foco de gran
intensidad, usando un bombillo (Photoflood) a 15 centmetros de
distancia, por un tiempo de 2 minutos y medio. Tenga cuidado con el
calor.
Despus de exponer el marco a la luz, inmediatamente cubrimos la
seda y la llevamos a una fuente de agua a presin, para enjugarla
por ambos lados. Despus de unos cuantos segundos se observa como la
seda revela el dibujo del circuito impreso, a medida que se cae la
emulsin de las zonas donde no entr la luz por el cubrimiento que
daba el acetato. El revelado es idntico, conforme al diseo.
Una vez revelada la seda la secamos con el secador de pelo
durante 10 minutos y estar lista para imprimir cuantas tarjetas
queramos. El secado de la emulsin se distingue porque el brillo
disminuye al secar.
Cortando la Baquelita
Procedemos a cortar la baquelita al tamao del circuito impreso,
teniendo en cuenta de dejar un pequeo borde de unos 5 milmetros que
sirve como margen a la hora de imprimir. La 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 formn
bien afilado y una regla de metal e ir marcando varias veces, hasta
que la baquelita corte.
Imprimiendo las pistas sobre la baquelita
Colocamos el bastidor sobre una superficie plana, dura y
uniforme, fijndolo con unas prensas de bisagra, que permitan
levantarlo fcilmente sin que se corra de posicin. Colocamos la
baquelita exactamente debajo del dibujo del circuito impreso con
las pistas y la ajustamos con cinta adhesiva o colocndole unos
topes construidos de la misma baquelita, para que al imprimir no se
corra de sitio. Colocamos el marco encima de la baquelita, dejndolo
al menos unos 5 milmetros levantado de la baquelita, puede usar un
pequeo 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
esptula (Rasero o Racleta), el diseo del circuito impreso sobre la
superficie de las tarjetas. Este proceso no es sencillo la primera
vez y deber practicarlo hasta que el impreso le que de
perfecto.
Observe como debe quedar la impresin. Debe ser impecable, sin
corrimientos o manchas que perjudiquen el impreso.
Despus de hacer todas las impresiones deseadas es necesario
limpiar la seda de la tinta acumulada, ya que de lo contrario se
tapara la seda, estropendola. 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 diseo, 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
Las tintas apropiadas para hacer la impresin sobre baquelita,
son aquellas que no se deshacen o corren al momento de sumergir la
tarjeta en el acido de revelado. En la industria de fabricacin de
impresos se usan tintas que secan a la exposicin 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
iluminacin exterior, emiten rayos ultravioleta en pocas cantidades.
Estos son suficientes para secar la pintura UV. Se debe dejar la
baquelita impresa al menos unos 10 minutos en el hormo. Antes de
pasar al revelado del cobre.
Corrosin del cobre en las tarjetas impresas
Una vez seca la tinta se procede a baar las tarjetas en cloruro
ferrico. Se puede fabricar un recipiente como el que se aprecia en
la foto, que usa una pequea motobomba elctrica, que mantiene el
cloruro frrico en movimiento. La accin corrosiva del cloruro frrico
acta sobre las superficies que no estn cubiertas por tinta,
obteniendo as el circuito impreso. Si no tiene la posibilidad de
hacer un revelador como este, puede usar una cubeta de plstico 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 frrico y procedemos a eliminar la
tinta que protegi las pistas de la corrosin, lavando primero la
tarjeta con agua, retirando el cloruro frrico, luego se sumerge en
soda custica disuelta en agua durante un minuto y se cepilla hasta
que se haya cado toda la pintura. posteriormente se lava nuevamente
con agua, hasta retirar la soda custica. Seque muy bien las
tarjetas. Si los pasos anteriormente descritos se hacen
meticulosamente, se obtiene una tarjeta o circuito impreso de
calidad y buena presentacin.
Perforaciones
A continuacin se perforan todos los agujeros de las tarjetas,
usando un taladro de rbol o un mototool. Se deben tener brocas de
diferentes calibres, ya que las patas de los componentes tienen
diferentes dimetros.
Imprimiendo el antisolder sobre la baquelita
La mscara antisoldante (Solder mask UV), se aplica sobre las
pistas, de la misma manera que el procedimiento usado al aplicar la
pintura para la elaboracin de las pistas del circuito impreso. Esta
pintura es costosa. Protege las pistas de cobre, contra el xido y
posibles corto circuitos, adems de darle al impreso una muy buena
presentacin. Una manera econmica de hacer pintura antisoldante es
mezclando Barniz Dielctrico con unas gotas de tinte verde de origen
vegetal. Despus 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 ms grande la
foto y poder observar en detalle haga clic sobre ella.
Imprimiendo la mscara de componentes
Para imprimir la mscara 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 mscara, 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 mscara de
componentes tambin 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 oxidacin de las pistas de
cobre, adems da un acabado a la plaqueta mas brillante. Tambin al
momento de soldar, disminuye la tensin superficial del estao y la
temperatura de fusin, evitando as el deterioro de los componentes y
terminales. Esta mezcla recibe el nombre de contacflux. Despus de
hacer todas las impresiones deseadas es necesario limpiar la seda
de la tinta acumulada, de lo contrario se tapara la seda,
estropendola. 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 diseo, utilice cloro o thinner para
remover el circuito plasmado en la seda.