Crear placas caseras

Aquí explicaré como crear una circuito impreso en una placa de cobre por el método de insolación. Hay otros métodos que nombraré pero que no puedo explicar mucho más de lo que hay en Internet porqué yo no los he usado.

Materiales

Materiales necesarios para la creación de una placa de cobre:

Insoladora

La parte más importante de un insoladora es la bombilla. Esta será la que transferirá el dibujo del circuito a la placa. Yo la que tengo es una simple tabla de madera con un flexo y una bombilla. He visto por google algunas más elaboradas. Se parecen a un escaner donde abres la tapa y pones la transparencia junto con la placa. Cierras la tapa y enciendes la luz. En vez de llevar una bombilla suelen llevar 3 fluorescentes (no se de que tipo). Realmente la que se tenga da igual, con un solo flexo y una bombilla de 250W ya es suficiente.

Esta es la que yo tengo.


Esta es una más elaborada.

Placa de cobre

Existen varias marcas de placas de cobre así como dos tipos (las de 1 cara y las de 2 caras). Yo utilizo las de la marca Repro.
Los tiempos de insolado dicen que cambian según una marca o otra.

Sosa cáustica

La sosa cáustica es la encargada de sacar la protección que lleva la placa una vez insolada, para que el cloruro férrico pueda atacarla y "comerse" el cobre que sobra. Este producto es bastante barato y fácil de conseguir en cantidades mas o menos grandes. Ademas de que con pocos gramos de sosa cáustica tienes para hacer mucho producto.
Enlace wikipedia sosa cáustica

Cloruro férrico

Es el componente que se encarga de "comerse" todo el cobre que no ha sido protegido de la insolación y que ya no tiene la protección que le ha quitado la sosa cáustica. Este en cambio es más caro. Necesitas bastantes gramos de cloruro férrico para conseguir el producto final.
Enlace wikipedia cloruro férrico

Cubetas de plástico

Pues las típicas cubetas que se usan en revelado de fotografía. Yo tengo 3, una para la sosa cáustica, otra para el cloruro férrico y otra para agua.

Balanza

Para poder hacer las proporciones de gramos por litro de la sosa cáustica y el cloruro férrico. En principio en cada bote te dice las cantidades de agua que tienes que poner a los gramos que lleva el bote, pero yo como no necesito tanta cantidad de liquido hago las proporciones para conseguir menos producto.

Pinzas de plástico

Para manipular las placas sin rallarlas.

Acetona

Sirve para sacar la protección que le quedan a las pistas después de todo el proceso. Yo compré un litro de acetona en una droguería, no necesitas ir a ningún sitio específico.

Materiales alternativos

• Placas fotosensibles

Buscando por internet encontré que se puede coger una placa de cobre normal y hacerla fotosensible con un spray. Este método no lo he probado y no se si vale la pena por el tema precios, pero lo dejo ahí por si acaso.

• Sosa cáustica

Para la sosa cáustica no hay problema porqué he visto un video en que uno tiene una bolsa de 1 kg o así de sosa cáustica del mercadona. Así que si que no hace falta irse muy lejos a buscarla.

• Cloruro férrico

El cloruro férrico es otra historia. Por lo poco que he visto venden sacos de 1 kg por internet, que para mí seria la mejor opción, porqué en las tiendas de electrónica es mucho más cara en comparación.
Luego hay otra alternativa que es substituir el cloruro férrico por ácido clorídrico (o también conocido como salfumant) y peróxido de hidrógeno (o también conocido por agua oxigenada) de 110 volúmenes. Por lo poco que leí la mezcla es a partes iguales. El resultado ni idea porque no lo he probado, pero yo lo comento.

Software

Aquí hay varios software para hacer un circuito. Yo el que utilizo es el eagle y es el que explicaré. Supongo que con el tiempo me picará la curiosidad y miraré alternativas, pero de momento a por el eagle.

Espacio de trabajo

Cuando abrimos el Eagle nos encontramos con el Panel de Control:



Aquí lo que vemos son los proyectos que tenemos hechos en Eagle. Cada proyecto consta de dos partes: el Schematic y el Board.

El Schematic es la vista del esquema eléctrico del circuito.

El Board es la vista de la placa como quedará en la realidad: su distribución, tamaño de las pistas, ...

Ambas ventanas han de estar abiertas siempre porqué sino sale un error de consistencia lo que significa que si en el schematic hago un cambio no se refleja en el board (y viceversa).

Schematic

Vista de la ventana schematic del eagle:

Como se puede ver en la imagen la parte interesante de esta ventana está a la izquierda, la barra de herramientas. Desde esta barra se hace casi todo para poder crear la placa.
Los dos botones principales son el de add y el de wires (que están señalados en rojo). El botón add sirve para añadir los componentes de nuestro circuito.
Eagle dispone de una gran variedad de librerías con infinidad de componentes(resistencias, condensadores, conectores, ...). Para buscar un elemento la mejor forma es utilizar los *. Por ejemplo, si quiero buscar el transistor BC556 lo haré así,
*BC556*
y entre todos los resultados elijo el que sea más conveniente para mi.
Luego están los wires, que son los cables que conectan los elementos entre si. Lo único que hay que hacer aquí es empezar por un elemento y acabar en el elemento siguiente.

Hay otra manera de conectar dos elementos y es por el nombre, como se puede ver en la imagen inferior:



Con un componente con tantos conectores, si empiezo a crear cables desde el componente al conector tendría un batiburrillo de cables y me seria muy difícil saber donde va conectado cada uno. Por eso se hace de esta manera.

Para hacer esto creo un pequeño cable en cada salida/entrada del componente (en este caso el TCM8240MD) y a ese cable le doy un nombre concreto. Luego me voy al componente a donde tiene que ir conectado esa salida/entrada (en este caso el JP1) y creo otro pequeño cable, dándole el mismo nombre. El programa entenderá que hay un cable que conecta esa dos salidas/entradas.

Para dar un nombre al cable lo que tengo que hacer es seleccionar el cable con el botón derecho del ratón y apretar Properties. Una vez dentro de propiedades hay el apartado Name que es el nombre del cable.

Luego si queremos podemos añadir una etiqueta para que visualmente sepamos el nombre de esa salida/entrada.

Para hacerlo seleccionamos el cable con el botón derecho del ratón y clicamos en Label. Nos aparecerá el el label del cable y lo colocamos donde queramos.

Board

Al acabar de hacer el esquema del circuito y dirigirnos a la vista board nos encontramos con esto:



Como se ve en la imagen los componentes estan todos desordenados. Lo primero que tenemos que hacer es distribuirlos en el recuadro que vemos en pantalla según nuestras necesidades.

Una vez acabado de colocar cada componente en su sitio vamos a crear las pistas, como sale en la siguiente imagen:



Aqui vemos la mitad del circuito con pistas y la otra mitad sin ellas. La lineas azules son las pistas y las amarillas más delgadas son las conexiones que hay entre cada componente según hemos diseñado en la parte schematic.

Como se puede ver las pistas son azules. Hay dos tipos de pistas, las azules y las verdes. Las azules forman parte de la cara de abajo de la placa y las verdes de la cara de arriba. Esto nos es útil cuando queremos hacer una placa a doble cara. Para mostrar o ocultar las diferentes capas(las vias, los pads, los componentes, ...) tenemos el boton de Display, que cuando lo apretamos nos sale el menú de display para ver la capa que queramos (o varias)



Así es como queda la placa cuando están todas las pistas acabadas (también salen marcados los botones de crear pista y borrar pista):



Ahora solo queda imprimir en un papel transparente la placa. Para esto decidimos que queremos que salga en la transparencia:

• La cara de arriba o la de abajo
• Los pads, es donde estañaremos el componente
• tPlace, son los dibujos de los componentes
• tValues, son el valor de los componentes (o nombres)
• Drills, son las marcas para los agujeros (coincide con el pad)
• tDocu

Cantidades

Revelador
30g->3l
30g->500ml->2,5 litros de producto


Férrico
500g->500ml->500 ml de producto
con 100ml tengo para cubrir una placa

Proceso

Preparar transparencia para insolar

Preparar las transferencias para insolar en la placa es algo bastante sencillo. Solo tienes que imprimir la transparencia (no se si la parte impresa ha de tocar la placa o al revés), colocarla encima de la placa y encender la insoladora. La transparencia ha de estar completamente enganchada en la placa. Mi insoladora trae un vidrio que collo con dos soportes para dejar prensada la transparencia con la placa.
Para poder insolar placas de doble cara hay insoladoras a dos caras, pero no es mi caso, así que hago un truquito que saqué de este vídeo: Método práctico para colocar las transparencias de dos caras
Como veis es muy fácil de hacer y rápido :D

Insolación

Yo dejo la insoladora unos 4 minutos, con ese tiempo me va bien, pero no se si conseguiria mejores resultados con mas tiempo (o menos). Cada placa (marcas diferentes) tienen tiempos de insolado diferentes, por eso cuando compras una placa nueva de otra marca es conveniente ir cortando pedacitos pequeños de la placa para ir haciendo pruebas de insolado.

Sosa cáustica (revelado)

El proceso de revelado se hace justo después de la insolación. La sosa cáustica sirve para poder quitar la protección que lleva la placa de cobre, para que solo quede el cobre y así el atacador pueda eliminarlo. La protección que hay en la zona de las pistas no se quita, así el atacador no las eliminará.
Este proceso tiene un tiempo concreto dependiendo de cada marca de placa. Si se deja poco tiempo y no se va toda la protección, luego el atacador no podrá eliminar el cobre sobrante. pero si se deja demasiado tiempo la protección de las pistas podría irse, y el atacador eliminaría el cobre de las pistas.
Para saber si se ha ido la protección se va mirando si se ve la capa de cobre en toda la superficie de la placa. Cuando se vea ya se puede sacar la placa del revelador.
La protección de la placa se empieza a desprender al poner la placa en el revelador. Sale como un liquido lila o morado. Lo mejor es ir moviendo la placa para facilitar la eliminación de la protección.

Cloruro férrico (atacado)

El cloruro férrico es el encargado de eliminar el cobre sobrante. Este proceso es el más lento pero se puede acelerar utilizando agua caliente.
Aquí nos puede pasar como con la sosa cáustica. El tiempo es importante. Poco tiempo hace que no se elimine todo el cobre sobrante, y mucho tiempo hace que se puedan eliminar las pistas.
Aquí también es recomendable ir moviendo la placa de vez en cuando para que los residuos que el cloruro ha eliminado de la placa, y que aún están depositados encima de esta, salgan para facilitar la eliminación del cobre restante.

Limpiado de placa

Entre el proceso de revelado y atacado va bien pasar la placa por agua para que no se junten los dos productos. También se pasa por agua y se limpia con jabón una vez finalizado el proceso de atacado.

Limpiar las pistas

Una vez la placa ya esta limpia se utiliza algodón con acetona para limpiar los residuos de las pistas (aún tienen la capa de protección que el revelado y el atacado no han eliminado)

Documentación

http://www.jmnlab.com/pcb/pcb.html
http://www.cadsoft.de/wp-content/uploads/2011/05/V6_tutorial_en.pdf
http://www.neoteo.com/foro/f9/aprendiendo-realizar-esquematicos-y-o-pcb-cadsoft-eagle-1356-page-2/
http://www.fer.nu/placas/index.html