CIRCUITOS IMPRESOS
METODO DE TRANSFERENCIA TERMICA
Este método tiene apenas algunos años en la electrónica y promete ser el mas practico para la mayoría de aficionados y estudiantes. La principal características del método es que usted deberá tener a disposición un impresor del tipo LASER o una FOTOCOPIADORA y la condición mas importante y obligatoria es que el impresor Láser y la Fotocopiadora son del tipo que trabajan con el material denominado TONER ( Polvo normalmente de color negro muy refinado y sensible a las cargas eléctricas ).
Para poder entender como trabaja el método será necesario explicar como trabaja un impresor Láser y una Fotocopiadora, sin embargo la explicación aquí será de manera superficial y no técnica. Todo el secreto de un impresor láser y una fotocopiadora están basados en la teoría de la electroestática.
En una fotocopiadora la imagen es transferida por medio de procesos ópticos a un cilindro de aluminio. Este cilindro es del mismo ancho del papel, su diámetro es de dos a cinco pulgadas y la superficie del cilindro esta cubierta de una sustancia especial muy sensible a la carga eléctrica. Primero la imagen es transferida al tambor de aluminio, esto quiere decir que la imagen se encuentra colocada sobre la superficie del tambor de aluminio en forma de electricidad con carga positiva ( imagen no visible para el ojo humano ) posteriormente la superficie del tambor pasa por una segunda sección donde se encuentra un reservorio de material denominado Toner. Las partículas de toner son atraídas únicamente a la superficie del cilindro que están cargadas electrostaticamente, es decir solamente en las zonas que se encuentra la imagen. Cuando toda la superficie del cilindro ha pasado por el reservorio de toner, se podrá observar claramente la imagen en la superficie del cilindro de aluminio. Ahora llegamos a una tercera etapa que consiste transferir la imagen que se encuentra en el cilindro de aluminio hacia el papel. El cilindro de aluminio pasa muy cerca del papel que tiene carga negativa y atrae las partículas de toner que se encuentran en la superficie del tambor en aproximadamente un 60 %. En este paso tenemos ahora la imagen colocada sobre el papel y finalmente el papel pasa por un pequeño horno eléctrico que funde las partículas de toner fijandose al papel. Finalizado este proceso, usted obtiene la copia de su imagen en el papel.
En un impresor Láser la imagen es transferida al tambor de aluminio por medio de un rayo láser y un espejo altamente sincronizados y se repite el proceso antes descrito igual que una fotocopiadora.
Una vez entendido como trabaja un impresor Láser y una Fotocopiadora, podemos entender el MÉTODO DE TRANSFERENCIA TERMICA. Este método lo podemos terminar completamente en ocho pasos muy sencillos.
PASO 1:
Ahora en vez de usar una hoja de papel común y corriente utilizaremos una lamina de plástico especial parecida a una transparencia. Esta lamina es llamada PRESS-N-PEEL y tiene características especiales ya que puede resistir altas temperaturas sin deformarse, también tiene adherido en uno de sus lados una delgada capa de un material para FILM que reacciona químicamente con el toner fundido proveniente de un impresor láser o una fotocopiadora, el otro lado de la lamina no tiene absolutamente nada. En la siguiente imagen se muestra la impresión láser de un circuito impreso en la lamina de Press-n-Peel. Esta imagen se le cambiaron los colores intencionalmente para que usted pudiera observarla mejor, pero los colores originales de la lamina es de color azul oscuro. Es recomendable que realice algunas pruebas primero con papel corriente antes de realizar la impresión final con el FILM.
Imagen mas detallada de como queda el acabado final de un circuito impreso con Press-n-Peel |
Circuito impreso imprimido en una hoja de papel corriente y en la lamina de Press-n-Peel |
PASO 2:
Ahora, después de haber obtenido la impresión del circuito impreso en la lamina de Press-n-Peel, usted podrá transferir fácilmente el circuito impreso en una baquelita. Para ahorrar material del FILM, primero recorte el área del circuito impreso para que la sección restante no se dañe con la manipulación. La baquelita deberá estar en condiciones optimas; es decir; si la baquelita se encuentra rayada puede corregir los defectos con un papel de lija de grano N-. 1200. Una vez finalizada la correcciones, proceda a limpiarla muy bien con abundante agua y jabón. También es recomendable pasarle un algodón mojado en alcohol.
Recorte la sección donde se encuentra el circuito impreso. |
Observe la superficie de cobre de la baquelita: Si esta muy rayada, proceda a lijarla con una lija de papel grano 1200 y posteriormente limpiela muy bien con alcohol o agua con jabón. |
PASO 3:
El siguiente paso consiste en colocar la lamina Press-n-Peel del lado que tiene la capa del FILM sobre la superficie de cobre de la baquelita. Seguidamente se procede aplicarle calor con una plancha como las utilizadas en el hogar. El calor de la plancha hará que las áreas que están imprimidas solamente se adhieran a la superficie de cobre de la baquelita.
Deberá aplicarle suficiente calor, no se preocupe que la lamina de plástico es muy resistente al calor. |
Esta es una plancha especial y practica ya que permite ubicar la zona caliente de la plancha en lugares específicos sobre todo cuando los circuitos impresos son muy pequeños. Con una plancha normal, las dimensiones son tan grandes que abarcan prácticamente toda la hoja por lo tanto quedara la lamina de Press-n-Peel casi completamente inutilizada y no podrá recuperarse para realizar otro circuito impreso. La plancha de TOP-FLITE incorpora un termostato automático y un regulador de temperatura manual, trabaja con 110 Voltios. |
PASO 4:
Espere que la baquelita se enfríe completamente antes de extraer la lamina de Press-n-Peel, hemos observado algunas veces que si se extrae la lamina en caliente se suelen romper las pistas del circuito impreso. Ahora tenemos nuestra baquelita con el circuito impreso fijado a el, deberá tener mucho cuidado en la manipulación del mismo ya que esta en una etapa muy delicada por que las pistas, tracks y pads se rayan muy fácilmente.
En esta etapa es donde radica la importante que debe tener el impresor láser o la fotocopiadora en dar como resultado una imagen sin detalles. Cualquier detalle de impresión de los equipos mencionados, se reflejara en la baquelita.
Otro detalle importantísimo que deberá tomar en cuenta se refiere a la impresión del circuito impreso en la cual podría estar al revés, esto afecta directamente a los elementos electrónicos que tienen polaridad como por ejemplo los circuitos integrados. La imagen a la izquierda es exactamente igual a la imagen anterior, pero con la diferencia que una es el espejo de la otra. Observe la zona demarcada en amarillo que representa la ubicación de un circuito integrado, la flecha señala el Pad de forma cuadrada la cual indica donde esta el Pin N-. 1 del circuito integrado. Observe ahora la imagen superior y notese que el mismo pad se encuentra del lado derecho. Por lo tanto si usted se equivoca en obtener el circuito impreso con sus polaridades automáticamente no le funcionara. |
PASO 5:
Ahora proceda a limpiar el circuito impreso extrayendole la capa protectora del FILM y después deberá sumergir el circuito impreso dentro del CLORURO FERRICO. Este liquido funcionara como se explica a continuación: Como ya sabemos la baquelita tiene una lamina de cobre muy fina y sobre la baquelita tenemos nuestro circuito impreso dibujado. Cuando es sumerge la baquelita dentro del Cloruro Férrico, este reaccionara químicamente con la lamina de cobre disolviendola lentamente. Las áreas de cobre que tienen el circuito impreso, no permiten que se exponga al cloruro férrico. Después de algunos minutos ( Dependiendo de la concentración del cloruro férrico. ) las áreas de cobre expuestas desaparecen totalmente quedando solamente el circuito impreso.
Usted deberá saber algunos puntos importantes referente al cloruro férrico.:
1-. El tiempo que tarda el cloruro férrico. en disolver las áreas de cobre expuestas puede reducirse si usted moviliza la baquelita para que se renueve el liquido que se encuentra en la superficie. Algunas empresas sumergen la baquelita en forma vertical y le agregan una bomba de oxigeno para que las burbujas tengan en constante movimiento al cloruro férrico. La bomba de oxigeno es aquella utilizada comúnmente para los acuarios.
2-. La temperatura en los lugares de climas fríos, retardan el proceso, por lo tanto podría introducir un regulador de temperatura utilizado también en los acuarios para colocarla aproximadamente a 28 grados centígrados.
3-. Tenga cuidado con las salpicaduras, pues producen manchas muy difíciles de quitar sobre superficies de madera o plásticas. Sobre la piel, dejan un color amarillento que, con el tiempo, paciencia y muchísimos lavados, acaban por quitarse. Estas manchas no son peligrosas aunque es un producto muy tóxico.
4-. El reservorio que usted utilizara para almacenar, operar, trabajar, etc; deberá ser de material plástico o de vidrio, no podrá ser de ningún tipo de metal ya que el cloruro férrico. Reacciona químicamente con los metales. Las herramientas para sostener la baquelita como pinzas, etc; deberán ser también de plástico.
5-. El cloruro férrico. puede volverse a utilizar sin ningún problema varias veces, la diferencia radica solamente en que cada vez que sea usado, su efecto reductor de la superficie de cobre será mas lento. El cloruro férrico. no podrá renovarse ni filtrarse para obtener mayor eficiencia debido a los efectos químicos que ha pasado anteriormente.
PASO 6:
Una vez finalizada la deducción de cobre expuesta al cloruro férrico., se precederá a lavarla con abundante agua para eliminar todas las partículas y los residuos de cloruro férrico. Ahora se volverán a ver el circuito impreso de color natural en cobre. La siguiente imagen es otro circuito impreso, los colores fueron manipulados para mejor visualización. La sección Negra representa las áreas de la baquelita que se elimino el cobre y la sección dorada representa el circuito impreso final sin la capa protectora del FILM.
Ahora el circuito impreso estará listo para proceder a perforar los lugares donde se insertaran los elementos electrónicos. Existen actualmente métodos muy económicos para realizar este trabajo como por ejemplo la utilización de un sencillo taladro. Existen otros métodos disponibles para realizar la perforación en una forma mas precisa y presentable estéticamente. De todo esto, usted deberá estar muy pendiente de la perforación, ya que la mayoría de los elementos pueden variar los diámetros de los alambres para su interconexión. Por ejemplo los condensadores electrolitioco de alta capacidad tienen alambres muy gruesos, por lo tanto usted deberá utilizar una mecha que le corresponda con el diámetro. Por otro lado las resistencias de 1/4 de Watts tienen alambres de interconexión muy finos y deberá utilizar una mecha que le corresponda al diámetro.
Es importante realizar las perforaciones con los diámetros requeridos para que los elementos electrónicos no tengan demasiado juego y la soldadura no se complique.
La siguiente imágenes muestran un mini taladro fabricado por la compañía DREMEL y que tiene muchos años en el mercado. El taladro trabaja con 110 Voltios y existen versiones de dos velocidades y de cinco velocidades; estos pueden alcanzar entre 4000 y 26000 Revoluciones por minuto. La imagen de la derecha representa una base vertical que puede sostener el taladro y hacerlo bajar manualmente pero con precisión. Ambos equipos se venden por separado.
CONSIDERACIONES MUY IMPORTANTES Y TRUCOS DE EXPERIENCIA
Finalmente expondremos en esta sección algunos trucos basados en la experiencia para que no tenga que volver hacer el circuito impreso o perder material de alguna forma.
1-. En Venezuela se presenta un problema respecto a los elementos electrónicos. Por ejemplo si su diseño electrónico incluye un capacitor del tipo electrolitico de forma radial es factible que no lo encuentre en su suplidor de elementos electrónicos ya que posiblemente solamente disponen de un capacitor electrolitico de forma axial ( Axial es un elemento en forma horizontal y Radial es un elemento en forma vertical ). Para evitar esta problemática, le recomendamos primero adquirir todos los elementos electrónicos para que pueda observar sus características ( Largo, Ancho, Altura, calibre de los alambres de conexiones ) y posteriormente su diseño electrónico se basara en las medidas reales de los componentes que usted tiene disponible. Este paso preventivo le evitara muchos dolores de cabeza, perdidas de material y tiempo.
2-. Los programas para diseño de circuitos impresos normalmente tienen medidas preestablecidas para los diámetros de los PADS. Tenga cuidado con este diámetro por que posiblemente el elemento electrónico que usted tiene a disposición, sus alambres de interconexión tienen mayor diámetro que el mismo PAD y cuando usted proceda a perforar, no le quedara PAD para soldar el elemento electrónico. Le recomendamos que ajuste el programa según las características de cada elemento electrónico.
3-. Una vez finalizado y soldado completamente todo el circuito impreso, le recomendamos que le haga un baño protector al circuito impreso ( Solo el lado donde se encuentran las soldaduras ). Este baño le garantizara que el circuito impreso en las secciones de cobre expuestas al aire libre se pongan de color negro con el tiempo. El producto recomendado es de fácil adquisición y es de la empresa SQ llamado formula eléctrica 70-7. Este producto sella y aísla con una película transparente y que posteriormente si usted quiere realizar modificaciones las podrá hacer sin ningún problema.
CIRCUITOS O FUENTES ORIGINALES QUE USTED LE PODRA OBTENER SU CIRCUITO IMPRESO:
- Este método tiene enormes ventajas para poder obtener el circuito impreso proveniente de publicaciones en revistas ya que podrá utilizar un Escáner para capturar el circuito impreso que normalmente se encuentra a escala real, es decir 1:1; posteriormente lo podrá imprimir en la lamina de Press-n.Peel. La única problemática que se presenta principalmente en Venezuela será obtener los elementos electrónicos con sus características exactas referente al tamaño físico ( Largo, ancho y alto ) ya que el circuito impreso proveniente de las publicaciones ya tienen definido los elementos a usar. Otro punto importante, deberá estar muy pendiente si la imagen scaneada esta invertida para que proceda a colocarla de la forma correcta. La imagen capturada con el escáner deberá ser de optima calidad ya que como hemos explicado anteriormente los defectos capturados también serán imprimidos.
- También podrá obtener su circuito impreso de programas dedicados a los circuitos electrónicos, he aquí los mas reconocidos mundialmente: OrCad ( El mas costoso por su extensa liberaría para elementos de circuitos impresos y por la gran capacidad de resolver los problemas que se presentan en un circuito impreso ), Electronics WorkBench, Circuit Maker, Protel, Eagle II, Micro CaP, etc. Todos estos programas tienen la capacidad de poder crear el circuito impreso, algunos de una manera muy sencilla y otros generan un archivo especial que es procesado por otros programas. Es importante destacar la diferencia entre un programa bueno para crear un circuito impreso y un programa de mediano nivel. En el caso de Orcad por su alto nivel de análisis para circuitos impresos, este tendrá 100 % de mayor probabilidad de terminar el circuito impreso en una sola cara. La mayoría de los software crean sus circuitos impresos en dos caras utilizando una gran cantidad de Pads que están conectados eléctricamente con la cara superior e inferior. Los programas que son de muy bajo nivel de análisis, crean sus circuitos impresos en dos caras igualmente, pero con demasiados puntos comunes que tienen contacto eléctrico entre un Pad de la cara superior y el Pad de la cara inferior. En mi opinión personal, mientras el circuito tenga menos puntos comunes usted tendrá que trabajas mucho menos.