Tutorial: Fabricación de PCB

Hace algunos años compartí con mis compañeros del foro Chilemúsicos mi experiencia fabricando de forma casera placas de circuito impreso (PCB, por sus siglas en inglés), uno de los componentes más complicados de adquirir al momento de construir tu primer pedal.

Este tutorial es una opción barata y asequible que, a diferencia de métodos basados en serigrafía y fototransferencia, sólo requiere implementos relativamente fáciles de adquirir. Y aunque los resultados pueden no ser los mejores en tus primeros intentos, los mismos principios de este tutorial se aplican para realizar el grabado en ácido en cajas de aluminio, técnica con la que he transferido incontables diseños desde Photoshop a varios de mis pedales.

Espero que a más de alguien le facilite la entrada al entretenido mundo de la electrónica y fabricación a mano de efectos de guitarra.

Lo primero es contar con todos los materiales e implementos. Algunos precios en pesos chilenos van entre paréntesis:

• Una hoja de papel couché con el circuito a transferir impreso en toner o láser (300 pesos el pliego; unos 40 pesos la hoja tamaño carta).
• Una placa virgen recubierta de cobre por un solo lado y recortada en un tamaño similar al circuito final (800 pesos una placa de unos 15cm x 20cm). En este caso, usé una fabricada en pertinax, pero las hay de silicio, baquelita o fibra de vidrio, siendo esta última opción la más fácil de trabajar, en mi experiencia.
• Percloruro férrico (850 pesos por una botella de 500cc, en tiendas de electrónica). Tiempo después de publicar este tutorial descubrí que una opción más ecológica y barata es usar una mezcla de agua oxigenada (peróxido de hidrógeno) y ácido muriático, una combinación altamente corrosiva, pero que puede reutilizarse casi indefinidamente. Desconozco el proceso químico, pero entiendo que mientras más se use la mezcla, más reactiva se vuelve. MUCHO CUIDADO!!!
• Un recipiente plástico dedicado exclusivamente para este fin (por ejemplo, un envase de helado usado).
• Lija o virutilla fina (en S*dimac está a 50 pesos la lija grano 500).
• Algún tipo de cinta adhesiva (300 pesos, digamos).
• Una plancha de ropa (gratis, si la pedimos prestada).
• Un hervidor eléctrico, tetera o cualquier recipiente donde podamos calentar agua.
• Un lápiz marcador permanente (400 pesos)
• Guantes, gafas y otros elementos de protección.

Opcionales:

• Sal de mesa.
• Otro recipiente plástico más grande que el anterior.
• Diluyente, alcohol o acetona.
• Algún tipo de pinza de plástico.

Sobre la impresión del circuito a transferir

Aunque también se obtienen excelentes resultados con papel fotográfico o con transparencias, el papel que uso generalmente para esta técnica de impresión de placas es el llamado PAPEL COUCHÉ, el mismo con que se imprimen revistas, catálogos de supermercados, etc.

Generalmente se puede encontrar en librerías y tiendas especializadas para estudiantes de arquitectura o diseño. En Viña del Mar, esa tienda es la IMPORTADORA HISPANA, a pasos de la entrada principal de la Quinta Vergara. Ahí el pliego cuesta unos 300 pesos, y las hojas tamaño carta 40 pesos.

Cuando compres, tal vez te pregunten por el gramaje del papel. En la praxis, el gramaje determina el grosor de la hoja. Gramajes bajos (80 gramos) permiten que el papel se adhiera mejor a la placa. El papel que usé es de un gramaje medio (150), que se desprende más facilmente cuando se sumerge en agua caliente. Es un tema de práctica y preferencias.


Existe también couché brillante y opaco. En mi experiencia, el primero transfiere mejor el diseño, pero el otro tampoco está mal. Este tutorial lo hice con papel opaco.

Si te es imposible encontrar este papel porque vives en un pueblo donde no llega ni el papel de volantín, puedes reciclar el papel de revista. Los resultados no son tan malos, pero a veces se pega un poco de tinta de la revista a la placa o a la plancha. Ideal si usas hojas con pocos elementos impresos.

Cualquiera sea el método, lo que finalmente se adherirá a la placa será la "tinta" con que imprimas. Esta tinta en realidad es un polvo llamado TONER, usado en impresoras láser en blanco y negro y en máquinas fotocopiadoras. Si no dispones de una impresora láser, tendrás imprimir en una a tinta y llevar el diseño (junto con una hoja blanca de couché) a una fotocopiadora atendida por alguien de buena voluntad.

Es posible que el software de impresión deforme la imagen para que quepa en el papel, lo cual será un problema al momento de montar componentes de tamaño estándar, como circuitos integrados y potenciómetros. Hay buscar en la configuración de tu impresora la opción que debes deshabilitar para así impedir el escalado de la imagen, y de paso seleccionar la máxima calidad posible.

Respecto de la orientación de la impresión, lo explicaré de forma simple: Supongamos que vamos a hacer una placa con la palabra "pomo". Si queremos que al final del proceso la placa tenga esa palabra, hay que imprimir una versión invertida de la imagen en el papel. De este modo, cuando tengamos el papel couché en nuestras manos, veremos que dice "omoq".


Continuando...

El siguiente paso es pegar el toner a la placa de cobre. Como se ve la foto, me gusta ahorrar tiempo y recursos, de modo que imprimiré varios circuitos en dos placas distintas. Para tus primeros intentos, recomiendo imprimir sólo un circuito por placa, a fin de minimizar la posibilidad de errores.

Aunque no es estrictamente necesario, he cortado de antemano un par de trozos casi exactamente a la medida de la impresión usando una simple sierra de marco (hay quienes usan guillotinas o cuchillos tipo xacto). Para tus primeros intentos es mejor dejar algo de margen.

En este punto debes usar la lija fina o virutilla y lavar con detergente para quitar todo resto de grasa, dejando la superficie de cobre lo más lisa y limpia posible para el siguiente paso.

A continuación se fija con cinta adhesiva el papel a la placa para el posterior planchado. Tras asegurarte de que el dibujo del papel no quedó fuera de la superficie de la placa, es hora de pasar la plancha.

 

Algunos dicen que un par de pasadas de plancha son suficientes, pero la experiencia me ha mostrado que el toner se pega mejor cuando uno plancha hasta que el papel empieza a oscurecerse. Las primeras pasadas deben hacerse siempre en la misma dirección.

 

En la siguiente foto es posible notar cómo las pistas se van pegando a la placa. Hay que prestar especial atención a las partes donde no se noten las pistas, ya que en el próximo paso podrías lamentar no haber sido suficientemente prolij@.

Cuando todo se vea listo, baña la placa en agua caliente. Esto hará que el papel se suavice y se haga más sencillo de retirar.

Al quitar el papel puede que suceda lo que se temía: que se no se haya pegado todo el toner a la placa. Mientras se trate de sólo un par de pistas no es para alarmarse.

Para esto simplemente se usa un plumón permanente, aunque hay quienes usan esmalte para uñas, que sin duda entrega mejores resultados, pero requiere de una mejor motricidad fina.

Sólo una placa presentó problemas

Nos acercamos al momento de la verdad!

Para que el percloruro férrico funcione mejor, lo ideal es precalentarlo a baño maría en un recipiente plástico que uses sólo para este fin. Junto con la cerveza, el percloruro es una de las sustancias más peligrosas que puedes tener en tu casa.

 

Si el percloruro es de calidad y está caliente, es probable que salgan burbujas de gas producto de la reacción, así que conviene cumplir este paso en un lugar bien ventilado. Ten en cuenta que este líquido deja manchas indelebles y de un olor muy fuerte y desagradable.

Ya con la placa sumergida en el líquido, es necesario mover constantemente el recipiente. Balanceándolo cada dos o tres minutos habrá una mayor certeza de que el percloruro trabajará como corresponde

La idea es ir revisando constantemente. En general el proceso tarda de 10 a 25 minutos, dependiendo de la calidad y la temperatura del percloruro. Sabrás que estás a punto de terminar cuando veas que el cobre se pone rojizo/rosado y el recubrimiento de comienza a desaparecer, generalmente desde los bordes hacia dentro.

¿Mencioné que el percloruro es VENENOSO?

Siempre conviene evitar el contacto directo. Si tienes pinzas de plástico, excelente. Yo simplemente tengo los cubiertos plásticos que sobraron de algún cumpleaños y sirven perfectamente para sacar la placa del recipiente cuando está lista, como se aprecia acá:

Ya casi terminamos. Sólo resta lavar la placa y limpiar de todo residuo.

Aunque algunos dicen que el percloruro no se puede usar para más de una aplicación, cierto mito dice que un poco de sal reactiva sus propiedades, otorgando una mayor capacidad corrosiva a la sustancia que ya utilizamos. Si tienes planeado imprimir más de una placa, puedes usar un recipiente más grande para calentar a baño maría el percloruro que usaste. Una imagen habla más que mil palabras:

Una vez que tengas tus placas impresas y limpias, puedes retirar el toner con diluyente, acetona, alcohol, etc. Para evitar manchas y más olores fuertes, prefiero optar por virutilla fina o lija. Si tras lijar quedan restos de toner en la placa, el diluyente se hace preciso.

 

Si todo resultó bien, poseerás unas hermosas placas de circuito impreso, con las que podrás jactarte en frente de tus amigos, colegas, familiares, mascotas, desconocidos, miembros del clero, autoridades políticas, civiles y militares.

Puedes proteger las pistas de cobre cubriéndolas con una fina capa de soldadura. En este punto también es recomendable usar un multitester para probar si hay continuidad o cortos entre pistas contiguas, la causa #1 de que un pedal no funcione a la primera.

Luego sólo resta hacer los hoyitos usando un taladro o Dremel con una broca de <1mm, montar los componentes, soldar, mecanizar y rockear.

Suerte y felicitaciones de antemano!

Revisa este post donde se discute este mismo tutorial. Puedes postear tus consultas allá, mediante mi formulario de contacto o en los comentarios de esta misma entrada.