Placas caseras con lámina fotosensible

La película seca fotosensible es una lámina de plástico que se adhiere mediante calor a la superficie de una placa de cobre y nos permite impresionar sobre ella un circuito eléctrico usando luz ultravioleta. De esta forma no es necesario usar placas fotosensibles, sino que cualquier placa de cobre normal y corriente ya nos sirve para este menester.

Un rollo de cinco metros se puede encontrar en internet desde los 5€ (y cinco metros dan para muuuchas placas). Teniendo en cuenta los precios tanto de las placas de cobre como de los químicos necesarios, resulta un método asequible cuando queremos preparar nuestras propias placas en casa (por ejemplo para testear algún prototipo).

Para crear un circuito con este método vamos a necesitar estos elementos:

  • Lámina fotosensible.
  • Placa de cobre, de una o dos caras según el circuito.
  • Una máquina de plastificar (laminadora) o una plancha.
  • Una insoladora.
  • Carbonato de sodio, sosa caústica, salfumán y agua oxigenada.

El primer paso es imprimir el fotolito con el circuito que queremos realizar. Podemos usar tanto impresora láser como de tinta, en papel normal (con truco), papel cebolla o acetato para transparencias. En mi caso la mejor calidad la he obtenido con impresora láser usando folios normales, ya que mi impresora de tinta deja bastante que desear (y con papel cebolla la tinta acaba chorreando y emborronando todo).

En este ejemplo vamos a montar un cartucho de MSX usando una EPROM, utilizando una placa de doble cara. Recordar que vamos a impresionar un negativo sobre la placa, por lo que el fotolito debe ser negro en las zonas donde no queremos cobre y blanco en las pistas y pads. Además colocaremos la zona entintada directamente sobre el cobre, por lo que la imagen debe estar invertida horizontalmente como la imagen en un espejo.

Ojo, el papel normal es opaco a la luz ultravioleta, con lo que no nos va a servir para impresionar la lámina sin aplicar un pequeño truco antes. Algo tan simple como mojarnos el dedo en aceite de girasol y empapar todo el fotolito con él. Enseguida vemos como el papel se torna translúcido al estilo del papel cebolla:

Lo secamos bien con papel de cocina y ya tendríamos nuestro fotolito preparado. Ahora preparamos una placa de cobre de doble cara del tamaño adecuado y la limpiamos usando estropajo de metal, lana de acero o lija fina, lavándola bien después con agua y lavavajillas.

A la hora de impresionar una placa de doble cara podemos optar por una de estas dos opciones:

  • Impresionar las dos caras a la vez, y una vez terminado todo el proceso de revelado y atacado con ácido realizar los agujeros, o bien
  • Impresionar una cara primero, taladrar y después impresionar la otra cara usando los agujeros como referencia.

En mi caso no me veía con maña suficiente como tirar por el primer camino, con lo que he dado un pequeño rodeo usando el segundo método. Con la placa ya limpia cortamos un trozo de lámina que la cubra totalmente. Despegamos el protector plástico de uno de sus lados y la aplicamos sobre una de las caras del cobre, presionando con los dedos desde el centro hacia afuera intentando que no quede ninguna burbuja.

Recortamos los bordes y la pasamos varias veces por la laminadora.

Una laminadora de este tipo se encuentra desde los 20€, pero si no tienes ninguna a mano puedes usar una plancha aplicando calor sobre la placa con un trapo de tela entre medias. Así se consigue que la lámina plástica quede perfectamente adherida al cobre.

Recordemos que, aunque la placa es de doble cara, solo hemos aplicado la lámina por una de ellas. Ahora es cuando vamos a impresionar uno de los dos fotolitos en esta cara, para efectuar los taladros después. Colocamos el fotolito sobre la placa de forma que la zona entintada del papel esté enfrentada al cobre, y lo preparamos para pasar por la insoladora haciendo un sandwich entre dos cristales para que el papel quede bien pegado a la placa.

Una insoladora casera se puede construir con una placa perforada y 50 leds ultravioletas, por ejemplo siguiendo este estupendo tutorial. La que hemos usado para este ejemplo está construida de esta manera, metida dentro de una caja y conectada a un transformador de 12V. Ponemos la placa encima y la encendemos diez minutos para que el fotolito quede bien impresionado en la lámina.

Ojo, mucha precaución con la luz ultravioleta. Ni mirarla directamente ni exponerse a ella.

Al apagarla y revisar la placa nos encontramos el negativo del circuito sobre el cobre.

Retiramos la segunda lámina protectora que aún quedaba sobre la placa y ya podemos usar esta plantilla para realizar los agujeros en la placa, usando brocas de 1mm o menos y un taladro montado en una columna vertical si fuera posible. Si no, taladro de mano y un poco de pulso.

Lo normal es que la impresión se deteriore al hacer los taladros, por eso la vamos a descartar para realizar una nueva. Para ello sumergimos la placa durante unos minutos en agua con un poco de sosa caústica, que provocará el desprendimiento de toda la lámina fotosensible y dejará la placa lista para una nueva impresión.

Con la placa limpia de nuevo volvemos a pegar sobre ella la lámina fotosensible, esta vez en las dos caras de la placa. Antes de pasarla por la máquina laminadora es conveniente pinchar con un alfiler en los agujeros, para evitar que se formen burbujas al calentarse.

Poniendo la placa delante de una fuente de luz podemos colocar los dos fotolitos usando los agujeros como referencia, hasta que queden perfectamente alineados con los taladros. Podemos usar un poco de celo en los bordes para sujetarlos y evitar que se nos muevan mientras la llevamos a la insoladora.

Volvemos a insolar cada una de las caras, teniendo la precaución de tapar la cara que no estamos impresionando para evitar que pueda recibir algo de luz UV (tapándola con un trozo de papel, por ejemplo).

Transcurrido el tiempo necesario, si todo ha ido bien tendremos la placa impresionada por las dos caras con los taladros coincidentes en ambos lados.

Si la impresión nos convence, pasamos al revelado. Si alguno de los fotolitos no estaba bien colocado y las dos caras no están bien alineadas, podemos eliminar la lámina fotosensible con agua y sosa cáustica y volver a repetir los últimos pasos.

Con el revelado vamos a eliminar toda la parte no impresionada de la lámina, dejando solo las zonas azules. Para ello retiramos la lámina protectora en ambos lados de la placa (podemos usar un trozo de celo como ayuda) y preparamos un recipiente con agua y una cucharadita de carbonato de sodio. Este producto se utiliza para subir el pH de las piscinas, con lo que podemos encontrarlo en algunos supermercados (en mi caso todos los productos necesarios los encontré en el Mercadona de mi barrio).

Sumergimos la placa en la disolución y al cabo de un minuto aproximadamente se empieza a observar cierta turbiedad en las zonas no expuestas de la placa, que se va desprendiendo poco a poco.

En unos dos minutos podemos sacar la placa y frotarla suavemente con los dedos debajo del grifo, para ir eliminando toda la lámina no expuesta. Observamos la placa con buena luz para ver si se ha desprendido toda, y en caso contrario volvemos a sumergir la placa y volvemos a frotarla, así hasta que se vea el cobre limpio en las zonas entre pistas.

En ese momento podemos secar la placa y comprobar detenidamente si se ha desprendido alguna pista o hay alguna zona que no haya quedado bien expuesta. En ese caso podemos retocar con un rotulador (de los de escribir sobre CDs), por ejemplo alrededor de los taladros para engrosar un poco la pista de cobre alrededor del mismo.

Nota: hay gente que utilizar sosa cáustica para revelar la placa. En mi opinión la sosa ataca muy rápidamente tanto la zona no expuesta como las pistas del circuito, con lo que tienes que estar muy atento para sacar la placa de la disolución antes de que empiecen a desprenderse las propias pistas. El carbonato de sodio, por el contrario, tarda mucho mas tiempo en afectar a la lámina expuesta, con lo que tienes mucho mas margen para limpiar toda la zona no expuesta sin que empiecen a degradarse las pistas del circuito.

Llegados a este punto todo lo que hemos hecho hasta ahora es reversible (excepto los taladros, lógicamente). Es decir, que si no nos convence el resultado podemos volver atrás limpiando la placa con la disolución de sosa cáustica. En caso de estar todo correcto, pasamos al atacado con ácido usando una mezcla de salfumán y agua oxigenada.

Según las proporciones el proceso de atacado será mas o menos rápido, con lo que lo ideal es experimentar hasta encontrar un equilibrio entre un tiempo excesivo o un atacado demasiado rápido que nos coma alguna pista en un descuido (se puede empezar con 2 partes de agua oxigenada por 1 parte de salfumán, por ejemplo).

Movemos el recipiente arriba y abajo para crear cierto oleaje (la oxigenación favorece el proceso) y vamos dando la vuelta a la placa cada cierto tiempo, para que el proceso sea lo mas homogéneo en ambos lados. Cuando veamos que todo el cobre ha desaparecido de las zonas no expuestas, retiramos la placa y enjuagamos bien con agua.

La lámina fotosensible aún está adherida a las pistas, con lo que el siguiente paso consiste en retirar cualquier resto de esta lámina y dejar las pistas con el cobre al aire. Disolvemos un poco de sosa cáustica en agua y sumergimos la placa hasta que veamos que toda la lámina se desprende.

Ahora ya podemos enjuagar de nuevo la placa bajo el grifo y pasar una primera inspección visual del circuito resultante, buscando tanto pistas que se hayan podido cortar como contactos no deseados entre pistas o pads adyacentes. En el primer caso podemos reconstruir la pista con un poco de estaño e hilo de cobre fino, mientras que para el segundo problema podemos raspar con un cutter el cobre que está cortocircuitando las pistas. Para el test definitivo es imprescindible el uso del polímetro para asegurar la continuidad en todas las pistas del circuito.

Una vez comprobada la integridad del circuito se puede empezar a soldar los componentes en ella. En los taladros que comunican ambas caras de la placa se puede usar un trocito de hilo de cobre y soldarlo por los dos lados (si no tenemos los denominados “through hole rivets”). El trabajo de soldado se complica un poco al tener que soldar algunos componentes por las dos caras, por ejemplo las patillas de los zócalos.

Volvemos a comprobar todas las soldaduras buscando falsos contactos, y si vemos que todo está correcto ya podemos probar la placa, cruzando los dedos para que aquello funcione (o al menos no veamos salir humo mágico).

Otro ejemplo de placa casera, esta vez para los ordenadores Atari de 8 bits con un circuito mas simple que el del cartucho para MSX.

Como conclusión, teniendo en cuenta que hoy en día hay multitud de empresas que te mandan a casa tus propios PCBs con calidad industrial y a bajo precio está claro que este método no compensa cuando queremos hacer una tirada de placas, aunque sean pocas unidades. Por el contrario si solo necesitamos una o bien queremos testear nuestro propio diseño antes de mandarlo a fábrica, si que puede resultar una buena opción (siempre y cuando sean circuitos sencillos, si hablamos de usar componentes SMD o pistas muy finas la complejidad se dispara exponencialmente). Y por supuesto si lo único que pretendemos en aprender y disfrutar con todo el proceso, entonces el esfuerzo compensa siempre.

 

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