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Qué es un circuito impresoUn circuito impreso es una placa o láminaaislante que tiene adheridas líneas conduc­toras muy delgadas por una o ambas caras ysobre la cual se montan los componenteselectrónicos que forman un circuito. Las lí­neas conductoras o trazos, se utilizan paraestablecer las diferentes conexiones entre loselementos del circuito y en sus extremos tie­nen orificios en los cuales se insertan y suel­dan los terminales de los componentes. Po­pularmente, los circuitos impresos reciben elnombre de plaquetas. I

Curso Práctico de Electránica Modema • eEKff

Cuando estamos desarrollando un proyec­to, laprimera prueba de funcionamiento se debehacer sobre el protoboard o tablero de pruebasin soldaduras. Después de esto, se debe cons­truir el circuito impreso, el cual permitirá ubi­car fácilmente todos los componentes de for­ma segura. Este último es un eslabón esencialpara llevar a feliz término la construcción delaparato.Adicionalmente, existen diferentes cIa­ses de circuitos impresos y diferentes métodosparadiseñarlos. En el desarrollo de esta prácti­ca veremos algunos aspectos importantes in­volucrados en este tema.

El diseño del circuitos impresos esuna labor que combina paciencia,ciencia y arte. Quien la realizadebe tener, además de losconocimientos sobre materiatécnicas, mucha creatividad eingenio para lograr acomodar deforma ordenada y en el menorespacio posible, todos loscomponentes del circuito.

Diseño y fabricaciónde circuitos im

PRACTICA N~9

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9. Diseño y fabricación de circuitos impresos

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Figura 9.2 Equivalencia entre el diagrama esquemáticoy el circuito impreso

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Pasos para la elaboración de uncircuito impresoEl diseño o dibujo de un circuito impreso parte delplano o diagrama esquemático del circuito, figura9.2a. Con esta información debemos llegar a laelaboración de una plaqueta en donde se montan ysueldan los componentes. figura 9.2b.

gicas. etc .. se utilizan los de doble cara y encircuitos muy complejos como las computa­doras, se emplean circuitos multicapa.

48

Tipos de circuitos impresosLos circuitos impresos pueden ser rígidos oflexibles y se clasifican según el número decapas conductoras que posean. Por ejemplo. losde una sola capa, los de dos capas o doble faz(doble cara) y los multicapas, en los cuales sedebe especificar el número de ellas. En la figu­ra 9.] se muestran circuitos impresos de dife­rentes tipos. Los de tipo rígido y una ola cara,son los más utilizados en circuitos sencillos ysobre ellos centraremos nuestra atención. Enaparatos con muchos circuitos integrados comomemorias. microprocesadores. compuertas ló-

• Facilitan las conexiones y por lo tanto sedisminuyen los errores

• Su uso ha permitido lograr la miniaturiza­ción de muchos aparatos

• Permiten realizar fácilmente labores de en­samble y reparación

• Sirven como soporte físico para los compo­nentes

• Proporcionan uniformidad en las series deproducción

Anteriormente, los aparatos electrónicosdebían llevar cables entre todos sus com­ponentes ya que no se disponía de ningunatécnica para facilitar el ensamble. Con el de­sarrollo de la tecnología y la invención denuevas técnicas. se logró el perfecciona­miento de los circuitos impresos, los cualesjuegan un papel muy importante en el desa­rrollo de la electrónica moderna, ellos pre­sentan muchas ventajas a la hora de armarun proyecto tale como:

Figura 9.1 Diferentes tipos de circuitos impresos a) De una cara, b) Flexible, e) De doble cara

a)

Cursol'ráctico de Electránica Moderna • (Et::I/iKIÍ1r

Figura 9.4 Circuitoimpreso terminado.Elpercloruro férricose encargade rebajarel cobre sobrante.

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~ lJImln:J do cobre

49

Por último, las perforaciones para losterminales de los componentes en un circui­to impreso. permiten el montaje de los com­ponentes que van sobre la superficie que notiene cobre y cuyos terminales se sueldanen los conductores del lado opuesto. Todosesto procesos los iremos explicando deta­lladamente a medida que vamos desarrollan­do esta práctica.

La parte más crít ica de este proceso esel diseño de los trazos o pistas del circuitoimpreso, es decir, la ubicación de los COIll­

ponentes y la unión de sus terminales hastacompletar el diagrama esquemático. El tras­lado de este diseño ti la lámina de cobre sepuede realizar por diferentes métodos comoson: el marcador o lapicero de tinta resis­tente al ácido. por screen . con el sistema fo­tográfico (photoresisl) y con láminas detransferencia de tone r para impresoras lá­ser o fotocopiadoras. La eliminación delcobre sobrante se realiza sumergiendo la 1,1-mina con el dibujo en un compuesto corro­sivo como el percloruro férrico. el cual ata­ca este metal y lo disuelve.

En la figura 9.3 tenemos el aspecto yconfiguración de la lámina especial fabri­cada para este fin. antes del proceso de re­bajado. Como ya lo mencionamos, está for­mada por una lámina aislante, generalmen­te baquelita o fibra de vidrio, recubierta to­talmente por un lado con una lámina muydelgada de cobre. En la figura 9A tenemosel circuito impreso terminado después deeliminar el cobre sobrante.

2. Traslado o copia del diseño a la superficiede la lámina de cobre.

3. Eliminación o rebajado del cobre sobrantepara que queden las líneas del circuito úni­camente.

-l. Perforación de los agujeros para los termi­nales de los componentes.

Figura 9.3 Laminade cobre sinprocesar Sobre ellase debe dibujar elcircuito impreso.

1. Diseño de los trazos del circuito para quetocios los componentes queden conectadoscomo lo indica el diagrama esquemático.Puede ser en una hoja de papel o en la pan­talla de una computadora.

Igual que un aparato electrónico completo,uncircuito impreso también se fabrica en formadeprototipoexperimental. y al utilizarlo. ensam­blandoun circuito de prueba. se puede mejorar orediseñar hasta que cumpla lodos los requisitostécnicosy de e. tética que esperamos. Pura la fa­bricaciónde un prototipo de circuito impreso deunasola cara, que es el tema que nos interesa porahora,se deben seguir los siguientes pasos:

El diagrama debe ser lo más claro posi­hlc y contener el valor exacto de sus com­ponentes ya sea que estén escritos en formadirecta, por ejemplo, 100 ohm a 1I2W parauna resistencia, o indicados con las referen­cias R 1, R2, C 1.Cl. etc .. o que exista unalista de materiales con los datos necesarios.De esta información depende la configura­ción del circuito impreso ya que la forma ytamaño de los diferentes componentes de­pende de su valor (unidades de medida y es­peci Iicaciones).

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. Diseño por computadora o CADEn los dos métodos anteriores. la ubicación delos componentes y el trazado de las líneas sehace manualmente. lo que toma la mayor partedel tiempo. El desarrollo de equipos más po-

Aquí se parte del mismo proceso del dise­ño manual a lápiz descrito anteriormente y lue­go. utilizando la computadora. dibujamos enla pantalla los diferentes elementos del circui­to como son los círculos para los terminales.las perforaciones y las líneas. Luego se elabo­ra el arte final con una impresora de chorro detinta (inkjet) o láser. De esto depende en granparte la calidad del circuito impreso ya queéstos generalmente tienen líneas muy delga­das y círculos pequeños que son difíciles dedibujar a mano. Con este método, se puedenborrar y repetir cuantas veces se quiera las lí­neas, variar la posición de los componentes yen general. hacer modificaciones. algo muycomún en este proceso.

rramientas de un programa de dibujo como esel caso del Free-Hand en las computadoras Ma­cintosh, figura 9.6, y del Corel Draw, PowerPoint oAutoCAD en las computadoras tipo Pe.

Diseño manual con dibujopor computadoraEste proce. o es intermedio en­tre el diseño manual y el diseñoasistido por computadora. Eneste caso. se remplazan las he­rramientas manuales por las he-

sea finalizarlo con tinta negra yuna vez terminado. recibe elnombre de arte, con el cual sehace un negativo o un positivofotográfico. Si el dibujo se hacecon tinta china. en un papel se­mitransparente, se puede utilizardirectamente como base para elproceso de fabricación, tal comose explicará más adelante.

.... 50

Inicialmente, se hace un borrador a lápizcon medidas aproximadas partiendo de la ubi­cación de los componentes y del diagrama es­quemático o plano. Luego, se van completan­do y corrigiendo las líneas hasta lograr un di­bujo aceptable. Este se debe pasar en limpio o

Diseño manualEs el método más utilizado por los experimen­tadores y sobre el cual desarrollaremos el temainicialmente ya que su conocimiento es nece­sario para avanzar hacia los métodos más mo­dernos. Consiste en elaborar con los elemen­tos comunes del dibujo técnico como el lápiz,borrador, papel, reglas, escuadras, plantilla decírculos, plantilla de componentes, etc., un di­bujo correspondiente a los trazos definitivosdel circuito impreso. figura 9.5.

9.1 Técnicas para el diseño decircuitos impresosExisten diferentes formas de diseñar los cir­cuitos impresos. Según las herramientas y losconocimientos que tengamos, se pueden utili­zar medios manuales o computarizados parahacerlo. A continuación haremos una brevedescripción de ellos.

Figura 9.5 Diseño manual de circuitos impresos. Esta labor exigemucha imaginación y paciencia por parte del practicante.,

51Curso Práctico de Electrónica Moderna. Cli!llClív

FIgura9.6 Diseño de circuitos Impresos en un programa de dibujo. Aquíse combinan elementos del diseño manual y del diseño por computadora.

Cada circuito electrónico tiene un diseñode circuito impreso diferente y cada persona lo

hace de distinta manera. Por lotanto. la ubicación elelos com­ponentes y el trazado de las lí­neas, aunque debe obedecer aciertas reglas, no tiene un pro­cedimiento definido y depen­de en gran parte de la habili­dad personal de cada indivi­duo para resolver el problema.En la figura 9.7 tenemos elejemplo de un circuito electró­nico sencillo; en el podemosobservar los diferentes compo­nentes montados sobre el cir­cuito impreso y los trazos decobre que van por debajo elela lámina.

9.2 Diseño manual de circuitosimpresosEl diseño manual de los circuitos impresos esuna combinación de técnica y arte que requie­re ingenio y más que todo, paciencia. Se tratade ubicar ordenadamente, y con estética, loscomponentes de un circuito en el menor espa­cio posible y luego unir, por medio de trazos olíneas. que no se tocan entre sí, los diferentespuntos de conexión de ese circuito.

para la mayoría de los presupuestos. Para lasuniversidades. laboratorios. centros de inves­tigación e industrias. es el método que sedebe emplear por su agilidad y velocidad enel diseño. En una práctica posterior vamos adedicar un buen número de páginas al dise­ño de circuitos impresos con un programa es­pecializado. Vamos ahora a explicar detalla­damente cada uno de estos procesos inician­do por el método manual, que como ya diji­mos, es la base para todos y sin conocerlo,no se pueden utilizar los otros sistemas; ade­más porque es la mejor alternativa para losprincipiantes.

Este es el proceso ideal y su única lirni­tante es el costo ya que el equipo necesario ylos programas tienen un valor un poco alto

Para este proceso, han salido al mercadomuchos programas que trabajan en forma si­milar. así: se captura o lleva a la pantalla dela computadora el diagrama esquemático delcircuito. Luego, el programa genera la listade materiales y una lista de conexiones lla­mada netlist. Con esta lista, se van ubicandouno por uno. en forma manual. los compo­nentes en un área definida para el circuito.Después se le da la orden a la computadoraque haga los trazos, y según el modelo, capa­cidad y velocidad de la máquina, realiza esteproceso en forma automática, ahorrando mu­cho tiempo en el diseño.

derososy de programas especializados para estalabor, ha sido un factor muy importante en elavance de la electrónica ya que, en los circui­tos complejos. con una gran cantidad de com­ponentes, como es el caso de las tarjetas paracomputadora, se hace indispensable la utiliza­ción de circuitos impresos de varias capas, loscuales son prácticamente imposibles de dise­ñar manualmente.

Moderna

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Figura 9.8 Elementos involucrados en el diseño deun circuito impreso.

EspaCIOocupadopór los componentes

Pistas de cobre queforman el circuito

Pertoracion para Insertar losterminales de los componentesPartcracrón para

el montaje

Después se debe establecer la forma físicageneral del aparato. Esto incluye un diseño pre­liminar o tentativo del chasís. si lo lleva. paradeterminar cómo van montados y distribuidoslos diferentes elementos externos como con­troles, potenciómetros. conectores, cables dealimentación. interruptores. parlantes. bornes,medidores. indicadores (LED. pilotos o dis­plavsi. motores. sensores. etc. Esto determinalos puntos de conexión de estos elementos, conlos componentes electrónicos del circuito. Cer­ca a estos puntos de conexión, deben ir termi­nales o cocnectores para llevar alambres desdeel circuito impreso. a los elementos externos.

protoboard, es tener el diagrama definitivo contodos los valores de los componentes. Luego,debemos tener todos los componentes a la manoya que de su forma. medidas y configuraciónde los terminales depende en gran parte el di­seño del circuito impreso. De algunos compo­nentes, por experiencia. se conocen sus medi­das. pero otros cambian según la marca y aveces hay que remplazarlos por lo que debe­mos asegurarnos teniéndolos a la mano.

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Diseño del circuito impresoComo ya vimos. el primer paso para el diseño,después de hacer las pruebas del circuito en un

Figura 9.7 Componentesmontados sobre elcircuito impreso.

En la figura 9.8 se pueden observar los prin­cipales elementos que se deben tener en cuentapara el diseño de cualquier circuito impreso así:• En la gran mayoría de los casos. los circui­

tos impresos son rectangulares.• Las medidas dependen de la cantidad de

componentes del circuito y de la densidadque se pueda lograr. (Agrupación de loscomponentes).

• Todo circuito impreso debe llevar perfora­ciones para su fijación en el chasís a menosque se diseñe un tipo de montaje especial.por ejemplo. una tarjeta de computador quese inserta en una ranura o slot.

• Para cada terminal de los componentes debeir una perforación con el fin de insertarlos ysoldarlos. Alrededor de esa perforación seestablecen los círculos o donas en donde seaplica la soldadura.

• Las donas o puntos de soldadura, van uni­das por trazos, líneas o pistas de cobre paraformar el circuito, según el diagrama.

• Los componentes deben tener espacio sufi­ciente para que se puedan instalar sin tocar­se con los demás, pero sin dejar muchosespacios vacíos.

CirCUitO Integrildo

Pistas de cobreen el encuno

impreso

53

Figura 9.10 Diámetro externo de lospuntos de conexión

Medidas de los componentesEl primer elemento con el cual debemos fami­liarizarnos y del cual depende el tamaño de loscircuitos impre os es el de las medidas de loscomponentes. Esto implica determinar su for­ma y tamaño y en cuanto a sus terminales. lacantidad, disposición y separación. Veamos aho­ra las medidas de los componentes mas comu­nes en los circuitos electrónicos.

Para el diseño del circuito impreso, debemosconocer también los voltajes y corrientes que cir­culan por las diferentes líneas o trazos de un cir­cuito. Esto determina su eparación y espesor. yaque no es lo mismo un circuito de baja potenciaque funciona con 6 ó 12voltios de corriente con­tinua y unos pocos miliamperios. que un circuitoque trabaja con 110 ó 220 voltios de corrientealterna con varios amperios. Hay algunos casosen donde también influye la frecuencia de traba­jo. Los circuitos impresos para aparatos de radiofrecuencia o RF, por ejemplo. necesitan un dise­ño especial.

Figura 9.9 Formas más utilizadas para las donas opuntos de conexión

o • O • IIIICirculos o "donas' O O- • O - O IIII

Ovalos

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Conjunto de donaspara transítores,

D • O .. circuitos integrados.Cuadrados conectores. tic.

CursoPráctico de Electrónica Moderna • tClSlIClí".

Este conocimiento comprende su forma.tamaño o medidas. tipo de terminales o cablesdeconexión, polaridades, posibles reemplazos.etc. De estos factores depende en gran parte eldiseño del circuito impreso ya que el funcio­namiento de la parte electrónica se estudia ycorrige en el proceso de ensamble del prototi­po en un protoboard o en un programa de si­mulación por computadora.

Conocimiento de los componenteselectrónicosEl primer paso para la elaboración de un circuitoimpreso es el conocimiento, desde el punto devista de su aspecto físico, de los componenteselectrónicos más comunes que se encuentran entodos los circuitos electrónicos como: las resis­tenciaso resistores, los condensadores. las bobi­nas, los transformadores, los diodos, los transis­lores, los circuitos integrados, los interruptores,los indicadores luminosos, los conectores, etc.

Los puntos de soldaduraEstos puntos, llamados popularmente "domas"o donas, y que en inglés reciben el nombre depads, son los que están dedicados a las perfora­ciones por donde se insertan los terminales deloscomponentes para realizar su posterior solda­duraen los circuitos impreso. En la figura 9.9 semuestran las formas rná utilizadas para ellos:círculos. cuadrados, óvalos y otras formas com­puestas. El tamaño de estos puntos depende deltipo de terminal que se va a insertar y soldar enél. Un diámetro muy pequeño del punto puederesultaren su desaparición cuando se haga la per­foración,o un punto muy grande, desperdicia elespacio en la plaqueta, figura 9.10.

Hasta ahora hemos vi to a grandes rasgos lospasosinvolucrados en el diseño manual de circui­to impresos.A partir de este punto los trataremosen forma detallada. Se debe recordar que estospaso son fundamentales no sólo para el diseñomanualsino también para el diseño por computa­doraque trataremos en una práctica posterior.

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Figura 9.14 Donas o pads para circuitos integrados

Las medidas de los componentes electró­nicos se expresan general­mente en décimas de pulga­da de acuerdo a los estánda-

res establecidos desdehace m ucho

integrados, las medi- ~das de los puntos de Figura 9.13 Donas o pads

para transistoresconexión son fijas yaque los terminales son muy rígidos y cortos y nose pueden desplazar de su medida original, figura9.14. Como se puede notar, los puntos para losterminales de los circuitos integrados tienen unaforma diferente. Esto con el fin de facilitar. enalgunos casos, el paso de líneas entre los temu­nales y para evitar cortocircuitos. con la soldadu­ra, de dos puntos adyacentes. Recuerde que el di­seño se debe hacer siempre pensando en el pro­ceso de ensamble; un buen circuito impreso lofacilita y uno malo lo hace difícil.

II I II I II I II I II I II I II I I

¿~oEn los circuitos

tengan el tamañoadecuado para admi­tir la perforación sinque se pierda el co­bre para la soldadu­ra, figura 9.13 .

En los transistores, cuyo cuerpo y separa­ción entre terminales es muypequeño, los puntos de co­nexión se pueden separar has­ta permitir que éstos

debe dejar mas o menos un milímetro entre sucuerpo y el punto en donde se dobla el termi­nal, figura 9.12.

54

Figura 9.12 Forma adecuada para calcular elespacio ocupado por una resistencia

a. Medida del componenteb. Espacio mínimo para doblarc. Separación de las donas

c = a + (2 +b)

b

La disposición de los terminales puede te­ner forma lineal, triangular, rectangular, endos filas, etc. En algunos componentes, debeexistir una separación entre su cuerpo y lospuntos de conexión con el fin de poder insta­lar fácilmente los terminales en el momentode su montaje. En las resistencias, diodos ycondensadores de tipo axial, por ejemplo. se

En la figura 9.11, mirando por debajo delcircuito impreso, tenemos varios tipos de re­sistencias, condensadores, diodos, transistores,circuitos integrados y conectores; la línea pun­teada indica el cuerpo del componente que vapor encima. y como se puede ver, en cada ter­minal debe ir un punto de conexión.

Figura 9.11 Tamaño real de algunos componentes".•

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o..... Condensadoresde tipo radial.

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55

a) Trabaje siempre con lápiz, ya que lo másseguro es que un diseño se deba corregir mu­chas veces antes de quedar terminado.

b) Tómese un buen rato para analizar deteni­damente el diagrama esquemático; segura­mente le surgirán varias ideas sobre la ma­nera óptima de distribuir los componentes.

e) Un circuito impreso debe tener el menor tama­ño posible sin que ésto dificulte su ensambley conexión a los otros elementos del aparato.

d) Los componentes se deben colocar en for­ma paralela o perpendicular a los bordes dela plaqueta, en ningún caso inclinados, re­servando un área para su cuerpo y marcan­do los puntos para los terminales.

e) Procure, en lo posible, distribuir los compo­nentes en toda la superficie dejando uno odos milímetros de separación entre ellos paraque éstos se puedan montar fácilmente. Sino se deja este espacio, puede quedar unomontado sobre el otro.

f) Los elementos que producen calor como trans­formadores, resistencias, diodos, transistores

Primeros pasos para el diseñoAunque no existen reglas o parámetros exac­tos para este procedimiento, vamos a dar algu­nas sugerencias que lo facilitan.

Si hay partes del circuito que manejan co­rrientes altas, como en las líneas de la fuente dea1imentación, o en circuitos de corriente alternacon cables de entrada, relés, triacs, etc. se debenutilizar lineas más gruesas. En la figura 9.1.6 seespecifican los espesores recomendados según lacorriente a manejar por una línea del circuito.

puntos de conexión aumentando sin necesidadel tamaño del circuito impreso. Eléctricamen­te, su ancho determina la capacidad de corrienteen amperios que pueden manejar. Para circui­tos de baja potencia, una línea de 0.5 mm essuficiente en la mayoría de los casos. Si hayespacio disponible, se puede utilizar 1 mmcomo espesor para todas las líneas.

CursoPráctico de Electrónica Moderna • et;gKJ'T

Figura 9.16 Capacidad decorriente permitida en laspistas de un circuito impreso

Máxima corriente perrnltida(cobre de tez)

Ancho pista Amps.(mm)0.12 0.50.25 0.80.5 1.40.75 1.81.25 2.21.75 3.52.5 45 6

Trazos de las líneasLas líneas que unen los puntos de conexión enlos circuitos impresos, deben cumplir ciertosrequisitos mecán i­cos, eléctricos yestéticos. Desde elpunto de vista me­cánico, deben te­ner la medidaexacta.Si son muydelgadas, se pue­den romper en elproceso de rebaja­do químico y sison muy gruesas,no dejan espacioparaotras líneas y

tiempo por el sistema americano. En nuestrocaso, como trabajamos con el sistema deci­mal, se convierten estas medidas a milíme­tros y centímetros. Sin embargo, para los cir­cuitos integrados es necesario conservar lasmedidas en décimas de pulgada, pues es muydifícil dibujar los puntos con separaciones de2.54 111msentre eUos, figura 9.15. Si usted tra­baja o piensa trabajar con frecuencia en el di­seño de circuitos impresos, le recomendamosque tenga una regla con divisiones marcadasen décimas de pulgada (0.1").

Figura 9.15 Separación de los pads en circuitosintegrados

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e~llClílr • Curso Práctico de ELectrónicaModerna

b)

Dibuje de manera aproximada la forma ytamaño de los componentes, ya que si Jos mideuno por uno, se tomará mucho tiempo; utilicelíneas punteadas para evitar confusión con laslíneas del circuito. Dibuje CÍrculos pequeñospara los puntos de conexión y líneas delgadaspara los trazos. Cuando el diseño inicial co­rresponda al diagrama, se dibujan los compo­nentes. los puntos de conexión y las líneas, conlas medidas reales.

Cómo empezarTomemos como ejemplo un circuito senci­llo. En este caso, una etapa amplificadora conun transistor, figura 9.18a. Inicialmente, serealiza una distribución rápida de los com­ponentes en borrador, figura 9.18b. Este esquizás el punto más importante en el diseñode un circuito impreso. De este paso depen­de en gran parte que el diseño se facilite ysea correcto. Este procedimiento se debe rea­lizar tanto para el diseño manual, como parael ejecutado por computadora y de ahí su granimportancia.

das para realizarlo sin dificultad. En la ma­yoría de los casos estos se dejan cerca a unborde del circuito impreso, figura 9.17.

j) Si hay componentes que tienen un peso ma­yor de lo normal. deben tener algún soportemecánico para asegurarlos del circuito im­preso. o montarlos por fuera de éste.

56

a)+Vcc

Figura 9. 17 Los componentes ajustables se debenubicar cerca a los bordes del circuito impreso

y circuitos integrados de potencia, con susdisipadores, deben tener un área libre paraque no afecten el funcionamiento de los otroscomponentes. Así mismo. sus partes metáli­cas deben quedar separadas entre sí ya quese podrían producir cortocircuitos.

g) Algunos componentes que producen cam­pos magnéticos como los transformadoresy los parlantes, deben quedar alejados deotros que se puedan afectar por esos cam­pos, como las bobinas por ejemplo.

h) Tenga en cuenta la orientación de los pilles oterminales en los componentes que van po­lanzados (diodos y condensadores electrolí­ticos) o que tienen una distribución única deellos (transistores y circuitos integrados) paraque en el diseño no queden cambiados.

i) Si hay algún componente que necesite unajuste mecánico como potenciómetros tipotrimmer.bobinas y condensadores variables,se debe dejar el espacio y la forma adecua-

-

Figura 9.18 El primer paso para diseñar el circuito impreso es dibujar un borrador a lápiz sobre una hoja de papel

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57

En este caso podemos ver, por ejemplo,que se han alineado todas las resistencias enun sólo lado y al otro los dos transistores y doscondensadores. Los transistores son los ele­mentos centrales del circuito. alrededor de loscuales van conectados los demás componen­tes. Note que se han dejado cuatro puntos deconexión externos, dos para la alimentación(+ y -) y dos para la salida de la señal. En estecaso, se utilizarán terminales para circuito im­preso, llamados espadines. Cuando se requie­ran otro tipo de conectores, se debe dibujar laforma como van distribuidos sus terminales.

Teniendo los componentes a la mano,conociendo su tamaño y la separación en­tre sus terminales, debemos distribuirlos detal manera que sea fácil su interconexión.Observando detenidamente el diagramadebemos lJegar a la ubicación de los com­ponentes tal cómo se muestra en la figura9.19b. Este es quizás el paso y el momentomás importante en el diseño, ya que de estadistribución, depende en gran parte que lostrazos se realicen fácilmente. Aquí es don­de entra en juego la imaginación y la esté­tica. Se debe establecer una agrupación or­denada y lógica de los componentes deacuerdo a sus conexiones entre sí o a pun­tos comunes en el diagrama como la alimen­tación positiva y la negativa o áreas de en­trada y de salida. Esta distribución no tienereglas fijas y cada persona la hará diferen­te, pero al final, el resultado debe ser elmismo. El tamaño de los componentes sedibuja en forma aproximada y en el diseñofinal se ajusta a la medida real.

de conexión (donas o pads) unidos por las li­neas o trazos (pistas). El primer ejemplo es eldiseño del circuito impreso para un circuitoGenerador de señales o multivibrador astable,formado por dos transistores PNP, varias resis­tencias y condensadores, cuyo diagrama semuestra en la figura 9.19a.

....CursoPráctico de Electrónica Moderna. (f':/l;gllClív

9.3 Ejemplos de diseño manualde circuitos impresosEldiseño de un circuito impreso consiste en par­tirde un diagrama y llegar a un dibujo de puntos

Para conectar los elementos externos con losot.roscomponentes que están montados sobre elcircuito impreso, se debe dejar una dona o padpara allí colocar un terminal o para insertar el ca­ble que va hacia dicho elemento. Muchas vecesse agrupan varios puntos de conexión externospor medio de conectores, de los que existe unagran variedad y con los cuales se debe ir familia­rizando. La utilización de estos elementos es muyrecomendable ya que facilitan el ensamble y lareparación de los circuitos y aparatos.

Componentes externosLo ideal en un circuito electrónico es que todos suscomponentes vayan montados sobre el circuitoimpreso. Esto facilita su ensamble y garantiza unmejor funcionamiento. Sin embargo, en la mayo­ríade los casos, esto no es posible ya que hay algu­nos componentes que por su forma y tamaño de­ben ir montados sobre los paneles (frontal y t:rase­ro) ° en el chasís de los aparatos. Tal es el caso delostransformadores, interruptores, potenciómetros,indicadores (LED, voltímetros, etc.), conectores,portafusibles y cables de alimentación, entre otros.

Cuando considere que el diseño está listo,revíselo nuevamente para buscar una mejor for­ma de acomodar los componentes o cambiar lostrazos de las líneas. Este proceso se debe reali­zar varias veces hasta lograr el diseño final.Como ya lo hemos mencionado antes, un cir­cuito impreso siempre tendrá múltiples formasde distribuir los componentes y las líneas; final­mente, lo que importa, es que cumpla la funciónde conectar todas las partes del circuito de acuer­do al diagrama. Antes de distribuirlos, hay quetener en cuenta dos factores: primero, la deter­minación sobre cuáles van montados por fueradel circuito impreso y segundo, la proximidadentre ellos en el diagrama esquemático.

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forma ylos mide); utilice1con lasequeñosdelgadasicial co­i compo­[leas, con

senci­ira connte, ses com­~ste esdiseñodepen­cilite y.be rea­no parasu gran

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a ma­a a un7.

9. Diseño y fabricación de circuitos impresos

(f;~IIC¡¡'jj' • Curso Práctico de Electrónica Moderna

Figura 9.20Diseño final delejemplo 1

+ .v -

En las figuras 9.19gy9.19h,se muestra la conexión entre C 1,el colector de Q2, un terminal deR6 y uno de C3. Finalmente, enlas figuras 9 .19i Y9 .19j tenemosla conexión de los terminales res­tantes ele los componentes delcircuito. Como notarán, se hanutilizado lineas rectas y ángulosa 45° lo que agiliza el diseño y leda una buena presentación.

'l.

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Ejemplo 1Iniciamos con la unión del ter­minal de alimentación negati vacon uno de los terminales de lasresistencias R 1, R3, R4 y R6, ti­gura 9.19d, cuya parte equivalen­te en el diagrama se muestra enrojo en la figura 9.19c. Como seve, las líneas unen los círculos ypasan por debajo de los compo­nente. ; recuerde que lo que seestá dibujando son líneas de co­bre que están por debajo de labaquelita o lámina de circuito im­preso. En la práctica, para facili­tar el diseño, se pueden resaltarcon un marcador rojo. en unacopia del diagrama, las lineas co­nectadas. Continuando con el di­seño, se conectan el terminalpositivo, una de las salidas deseñal y las resistencias R2 y R5,figuras 9.] ge y 9.19[

58

Figura 9.19 Pasos para el diseño del circuito impreso del ejemplo 1

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59CursoPráctico de Electrónica Moderna • ~KiT

Figura 9.21 Pasos para el diseño del circuito impreso del ejemplo 2

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Figura9.22 Diseño final delejemplo2

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~Q9·EJÓQQ Salida YYOauxiliar

+ IV -Luz intermitente

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Ejemplo 2En este caso tenemos un circui-10de Luz Intermitente, que haceencender y apagar un LED pormediode un circuito integrado555. En la figura 9.21a tenemosla distribución inicial de loscompopentes, la cual se ha rea­lizadoen una sola Líneatenien­doencuenta lo siguiente: Comoelemento principal tenemos elcircuito integrado 555, en elcualmarcamos el terminal o pinN° l. Siempre se deben marcarlospines de Jos integrados, Josterminales positivos de los con­densadores electrolíticos. el á­nodoy el cátodo de los diodos,labase,emisor y colector de lostransistores,etc. Esto ayudará aevitar errores.

Una vez terminadas las co­nexionesde todo el circuito, de­bemos revisar varias veces si eldiseñocorresponde al diagramapara evitar la pérdida de tiempovaliosocuando se fabrica el pro­totipo.Con el diseño definitivoen borrador, se debe realizar eldiseñofinal a mano o en la corn­putadora, figura 9.20, Lemaque.e tratará próximamente.

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ClISIICÓ". • Curso Práctico de Electrónica Moderna

Figura 9.24 Diseño final delejemplo 3

SIRENA POlICIAL Q

60

9V .=..

En la figura 9.23f sepuede observar la inclusiónde dos puentes de alambreen los pines 5 y 7 del 555.que se real izan ante la difi­cultad de unir por debajociertos puntos del circuito.Este recurso se utiliza confrecuencia pero no se puedeabusar de él ya que el en­samble del circuito se haríadifícil. En la figura 9.24 te­nemos el diseño definitivodel circuito impreso con lasmedidas reales.

oFigura 9.23 Pasos para el diseño del circuito impreso del ejemplo 2

o

o

En la figura 9.23b tenemos la distribu­ción inicial de los componentes que se ha rea­lizado ubicándolos alrededor del circuito in­tegrado, unos a la derecha, otros a la izquier­da y otros en la parte superior. En la figura9.23d tenemos los primeros trazos correspon­dientes a las alimentaciones positiva y ne­gativa. Note la vuelta que se hace con la lí­nea del positivo hasta unir los pines 4 y 8del integrado.

Ejemplo 3En este caso, tenemos un circuito de sirenapolicial, formado por un circuito integrado 555,un transistor, varias resistencias y condensa­dores, cuyo diagrama esquemático. e muestraen la figura 9.23a ..

En la figura 9.22 tenemos el diseño defini­tivo. Note el ajuste de las medidas de los com­ponentes al tamaño real y su agrupación, sinmontarse unos sobre otros, para reducir el cir­cuito'impreso hasta un tamaño mínimo.

Volviendo a la distribución de los componen­tes, observamo cómo R2 y R 1se han ubicado a laderecha para facilitar su conexión a los pines 6 y 7del circuito integrado. A la izquierda, se han colo­cado el, R3 y el LED que van conectados a lospines 1,2 Y3, situados a ese lado del integrado. Enla figura 9.21c, tenemos la unión de todos los pun­tos correspondientes al terminal positivo del cir­cuito. En la figura 9.21e están las conexiones delterminal negativo y en las otras figuras tenemoslas conexiones de los demás componentes, hastacompletar el diseño en borrador, figura 9.21i.

61

Paso 1. Corte de la lámina para el circuitoDe acuerdo al diseño definitivo. marque conun lápiz el tamaño del circuito impreso so-

9.5 Fabricación de circuitosimpresos con marcador de tintaespecialEn pocas palabras. el método consiste en di­bujar sobre el lado del cobre. el diseño delcircuito impreso utilizando un marcador detinta que no se borra con los líquidos. luegoeste se sumerge en una solución corrosivaque elimina el cobre que no está pintado. Loselementos básicos que se utilizan para esteprocedimiento son: un lapicero o marcadorde tinta especial, una esponjilla o tela abra­siva limpiadora, la placa de baquclita y co­bre y el compuesto corrosivo. figura 9.26. Acontinuación. explicaremos detalladamenteel procedimiento mencionado, para lo cualse debe tener el diseño listo de un circuitoimpreso sencillo.

A continuación. explicaremos paso apaso el primer método ya que por su senci­llez y efectividad. es el más recomendadopara los que se inician en esta rama de laelectrónica práctica. Con unos pocos mate­riales de bajo costo. y siguiendo las instruc­ciones con cuidado, se puede lograr un pro­totipo de un circuito impreso, a partir de undiseño, en menos de 30 minutos. De los otrosmétodos hablaremos más adelante.

Figura 9.25 El diseño detiniuvo del circuito impreso sepuede hacer con reglas y plantillas especiales.

CursoPrácticode Electrónica Moderna • <e~IICIíf'

9.4Fabricación de prototipos decircuitos impresosEsteproceso puede hacerse utilizando diferen­tesmétodos, dependiendo del tamaño y el tipodecomponentes que forman el circuito. Si éstetiene trazos simples y lleva pocos componen­tes, entre ellos no más de 1 ó 2 circuitos inte­grados, se recomienda el método del marca­dorespecial de tinta antiácida por ser una for­marápida y directa. Si el circuito es complejoy de tamaño mediano o grande, se recomiendaelmétodo de la serigrafía o screen y si el cir­cuito tiene muchos circuitos integrados y lí­neasmuy delgadas, se debe utilizar el métodofotográficoo de fotosensibilización.

Cuando se diseñan circuitos impresos anivel profesional o industrial, se recomien­da hacerlos en escala de 2 a 1 con el fin defacilitar el trabajo y lograr una mejor cali­dad. Esto quiere decir que todas las medidasde los componentes se dibujan al doble desu tamaño real y luego, por métodos defoto­mecánica. se reduce el diseño a su tamañonormal. Las plantillas especiales vienen enescala I a I ó 2 a l.

Como vimos en los ejemplos anteriores,se debe obtener un diseño o arte final conlas medidas reales para que a partir de éste,se fabrique el prototipo del circuito impre­so. Ya habíamos hablado también de la ne­cesidad de hacer prototipos de los proyectoscon el fin de corregir posibles errores o me­jorar su diseño a partir de las pruebas con unmodelo real. Para la elaboración de un pro­totipo, el dibujo no requiere de mucha cali­dad ni precisión; sin embargo, debemos acos­tumbrarnos a hacer el diseño de la mejormanera posible para que nos sirva en unapróxima ocasión. Este diseño final puedehacerse con el método tradicional de dibujomanual con plantillas de círculos, reglas, tin­ta china. etc. o utilizando plantillas especia­les diseñadas para tal fin. figura 9.25.

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Con un punzón, ouna aguja gruesa,marque los puntos

Figura 9.29 El diseno enque corresponden a apel se debe pegar sobrecada CÍrculo o dona ~ plaqueta de cobre paradel diseño del circui- marcar las perforaciones

Figura 9.28 Para el corte de la plaquetatambién se puede utilizar un bisturí

Figura9.27 Laplaqueta de cobre se debecortaral tamaño indicadopor el diseño final

.Figura 9.26 Materiales para fabricar elprototipo del circuito impreso

e) Con el lapicero especialde tinta antiácida, dibujecírculos pequeños de 3mms aproximadamente al­rededor de cada marca quehaya dejado el punzón enla lámina de cobre, figura9.32. Deje secar por un

momento la tinta yrepinte varias veceslos círculos hastaque queden perfecta­mente dibujados;tenga cuidado de noapoyar la mano so-

b) Tome la lámina para elcircuito impreso y límpie­la bien con una esponja debrillo de las que se utilizanpara limpiar los utensiliosde cocina, hasta que el co­bre quede brillante. figura9.31. Tenga cuidado de noengrasar la superficie conlos dedos después de lim­piarla. Es obligatorio rea­lizar esta limpieza debidoa que el cobre se oxida fá­cilmente al entrar en con­tacto con el oxígeno delaire y se forma una capaprotectora que no permiteactuar al líquido corrosivoo ácido dañando el proce­so de fabricación del cir­cuito impreso.

to impreso, figura 9.30. Estos puntos sirvencomo guías para dibujar los círculos y paralas perforaciones donde se insertarán los com­ponentes. Cuando se asegure que todos los

puntos quedaron marcados,retire la hoja con el dibujoque sirvió como patrón.

Paso 2. Traslado deldiseño del circuito a lalámina de cobrea) Obtenga una copia del di­

seño original y corte el pa­pel dejando unos dos cen­tímetros por fuera de cadaborde del diseño. Coloqueeste papel sobre la placapor el lado del cobre ydoble los bordes hacia elotro lado para que el di­bujo no se mueva; si esnecesario, fije la hoja a laplaca con cinta adhesivapor el lado de la ba­quelita, tal como se a)indica en las figuras9.29a y 9.29b.

bre la baquelita y con una sierra de mano dedientes suaves, efectúe el corte con cuidadopara no dañar la placa ya que este materiales muy frágil, figura 9.27. También se pue­de cortar la lámina hacien-do varias pasadas (unascinco veces) por ambos la-dos con el lado opuesto alfilo de una cuchilla o bis-turí, hasta que se puedaquebrar sin problema, figu­ra 9.28. Con el último mé­todo, el corte queda másrecto. Luego, con una limaplana. elimine las asperezasque pudieran quedar en losbordes de la placa despuésdel corte.

63

Dependiendo de su ta­maño, vierta en la cubetaunos 250 a 500 c.c (1/4 a1/2 litro) de agua preferi­blemente pura o destilada;el agua del suministro pú­blico contiene cloro y otroselementos que neutralizanel percloruro férrico. Utili­zando siempre guantes de

Curro Práctico de Electró"ica Moderna • fCEKiy

Figura 9.33 Los trazos o pistas delcircuito se pueden hacer a mano o con

cuentra un error, puede una regla y se deben repintar varias veces.

Cuando finalice circuito impreso

este paso, repinte las pis­tas nuevamente para quelas líneas queden bienmarcadas ya que de estodepende en gran parte elbuen resultado de estemétodo. Revise variasveces el diseño para nocometer errores o dejarlíneas sin marcar. Si en-

Para remover el cobre,se utiliza un producto lí­quido corrosivo de fácilpreparación. Sus compo­nentes son agua y perclo­ruro férrico. el cual se con­sigue en forma de polvo en

los almacenes de su­ministro de produc­tos químicos. La pro­porción del percloru­ro debe ser del 50%con respecto a lacantidad de agua.

borrar la línea con una cu­chilla y volver a dibujar lalínea correcta.

d) Después de completarlos círculos, y pasandosuavemente el marca-

Figura 9.31 La plaqueta de cobre sedor, dibuje las líneas o debe limpiar muy bien ya que se oxidapistas del circu ito IlTI- rápidamente al hacer contacto con el airepreso, tomandoel diseño originalcomo muestra, lafigura 9.33. Estaslíneas se puedenhacer a mano outilizando unaregla para que las Figura 9.32 En los sitioslíneas queden donde se marcaron las

perforaciones con labien rectas. aguja, se deben dibujar

los círculos o donas del

Figura 9.30 Con un punzón o agujagruesa se marcan los puntos donde seharán las perforaciones para insertar lospines de lo componentes

Paso 3. Eliminado delcobre excedentePara que los trazos o pistasdel circuito impreso quedenen forma definitiva, se deberemover de la lámina el co­bre sobrante, o sea aquelque no está cubierto por latinta especial. Este proce­

i1=.1II dimiento recibe el nombrede rebajado o etching y sepuede realizar en una cu­beta de plástico con el ta­maño adecuado según elcircuito impreso.

Importante: La tinta de estelapicero es muy volátil ) seseca nipidamente: por lo tan­le) no lo deje destapado mu­cho tiempo) a que su puntase seca y le impide el paso ala tinta más interna.

bre el cobre para no en­grasarlo. Para este pro­cedimiento, puede utili­zar una plantilla de cír­culos que puede conse­guirse en una papelería;así las donas quedaránbien redondas.

a Moderna

especial, dibujeos de 3lente al­arca quenzón ene, figurapor un

1 tinta yas veces-s hasta)erfecta­ujados;jo de nolana so-

para ellímpie­onja deutilizanmsiliose el co­, figurao de nocíe conde lim­rio rea-debidoxida fá­en con­eno delna capapermiteirrosi va1 proce­del cir-

sirveny parais corn­dos losrcados,dibujorón.

9. Diseño y fabricación de circuitos impresos

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cecg/ICff • Curso Práctico de Electrónica Moderna64

componentes.

Los materiales para efectuar esteprocedimiento se pueden conseguir en CEKITy sus distribuidores bajo la referencia K-SSO,"Kit para fabricar Circuitos Impresos".

Lista la solución, y después de revolverlasuavemente. se coloca la lámina del circuitoimpreso en la cubeta con el lado del cobre ha­cia arriba y se agita periódicamente en formasuave y en un sólo sentido para evitar el de­rramamiento del ácido, figura 9.34. En unoslOó 12 minutos, el cobre sobrante será remo­vido. Es conveniente sacar con una pinza plás­tica la placa para inspeccionarla cada 3 a 5minutos. Mientras revisa la placa, se darácuenta que el cobre se va eliminando hastaquedar solo el trazado del circuito impreso.Si dejamos mucho tiempo la lámina en el áci­do, el cobre empezará a deteriorarse y se pue­de perder el trabajo realizado.

con alguna parte de su cuerpo. lá- .A... Figura 9.35 Las

vese con agua abundante y SI hay perforaciones paraquemadura o molestia acuda a un insertar los componentes secentro de salud. pueden hacer con un taladro

o un Moto-toot.

Paso 4. Perforación de losagujeros para los terminalesProceda a hacer las perforaciones entodas los círculos o donas utilizan-

.... do un taladro pequeño oMoto-Tool,figura 9.35. que es una herramientamuy apropiada para este fin. Utiliceuna broca de 1/32"(0.8 mm) para to-dos los agujeros de los componentes

y si es necesario, amplíe con una broca de 3/64"(1,2 mm) las perforaciones donde se van a soldarcomponentes con terminales más gruesos o co­nectores. También se deben perforar los agujerospor donde pasan los tornillos de sujeción de loscircuitos en el chasfs con una broca de 9/64"(3,5 mm). Con estas perforaciones. queda listoel circuito impreso para el paso siguiente en laelaboración del proyecto: insertar y soldar los

Precaucién: El percloruro férri­co es un ácido muy corrosivo. queno sólo ataca los metales sino tam­bién la ropa y la piel. Evite el COIl­

tacto directo lomando todas lasprecauciones necesarias y utilicelos guantes de caucho durantetodo el proceso. Si en algún mo­mento. el ácido entra en contacto

gar suficientemente ventilado.Nota: el dibujo y el rebajado delcobre se deben hacer e Imismo díaporque una VCl que se ha pulidoel cobre. su oxidación ocurre encorto tiempo.

caucho o de plástico,agregue len tamenteunos 150 gramos depercloruro de hierro enpolvo hasta disolverlocompletamente en elagua. Mientras haceesto, notará que la tem­peratura de la sol uciónaumenta, expidiendogases tóxicos que nodeben ser respirados:por lo tanto. esta mez­cla debe ser realizada en un lu-

Una vez que esté listo el circuito,retire la lámina y enjuáguela muy biencon agua. Lave muy bien sus manos yel recipiente cuando termine este pro­ceso y deje secar la plaqueta por eva­

poración colocándolaen forma vertical. Latinta especial no debeeliminarse. ya q ueprotege el circuitocontra la oxidación y

I sobre ella se pueden........ I!!!!!!, realizar las soldaduras

sin ningún problema.

Figura 9.34 Elcircuito con laspistas dibujadasse sumerge en elácido para rebajarel cobre sobrante

'a Modema 65C'I¡rs(1 Prácticode Electrónico Moderna. elSle"

Figura9.36 Pasos para el estampado en una hoja de papel

n CEKITK-550,as".

t!1. .

Josinalasionesenitilizan­Ito-Tool,amienta1.UtiliceIpara to­ponentesde 3/64"1a soldarsoso ce­agujerosón de losde 9/64"leda listoente en la.oldar los

Para mejorar el proceso, y hacerlo posibleen muchos casos, describiremos ahora el rné­lodopor serigrafía O screen. Este se refiere él laforma de pasar el diseño a la placa de cobre;losdemás pasos del procedimiento, se conser­van iguales. La única desventaja, aunque apa­rente, es su costo debido a los materiales y altiempoempleados. Como es obvio, un prototi-

Ido delmodíapulidoJITeen

La serigrafíaSe define como la técnica por medio de la cualse pueden imprimir cualquier tipo de dibujos.figuras, letras. etc. sobre un objeto, utilizan­do una malla tratada especialmente para quedeje pasar por ella una tinta o pintura en algu­nas parles de su tramado. La malla puede serde acero inoxidable, seda o hilos muy finosde nylon. La serigrafía ha sido ampliamenteutil izada en el campo de las artes gráficas des­de hace muchos años presentando como prin­cipal ventaja la facilidad del proceso y el bajocosto de los implementos y materiales. Ennuestro caso, la utilizaremos para la fabrica­ción de prototipos y pequeñas series de cir­cuitos impresos.

cuito,, biennos y~pro­r eva­ndolaal. La) debe1 que'cuitoción yuedenadurasrlema.

po o muestra, siempre es más costoso que laproducción en serie de varias unidades y comoya lo mencionamos anteriormente, su elabora­ción es un paso necesario e ineludible para eldiseño de un aparato electrónico. Sin embar­go, como la fabricación de circuitos impresoses algo permanente dentro del estudio y expe­rimentación electrónicos, el montaje inicial sepuede utilizar muchas veces 10 que difiere sucosto con el tiempo y el número de circuitosimpresos fabricados.

9.6Fabricación de circuitosimpresos por el método deserigrafía o screenCon esta explicación pretendemos que us­ted pueda montar su propio taller de estam­pados para la fabricación de circuitos im­presos. placas indicati vas o paneles de con­trol para equipos electrónicos. En las pági­nas anteriores se explicó el método paratrasladar el diseño de un circuito impreso ala lámina de cobre utilizando un lapicero omarcador especial de tinta antiácida. Estemétodo. aunque muy fácil. tiene sus lirni­tantes en cuanto a cantidad y tipo de com­ponentes, espesor de las líneas y calidad deldibujo. Cuando hay varios circuitos integra­dos, por ejemplo, se requieren líneas muydelgadas y es muy difícil dibujarlas con estetipo de marcador.

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SedasLas sedas que se utilizan en estampado vienendiferenciadas por grados, dependiendo del nú­mero de hilos por centímetro cuadrado. Las quetienen mayor densidad de hilos dan como re­sultado agujeros más pequeños, por lo tanto ladefinición que se puede lograr en los contor­nos (o líneas) del dibujo que se va a estampares muy buena. Para el estampado de circuitos

de lo contrario deberá construir una cámaraoscura o trabajar en las noches (si es que elcuarto tiene entrada de luz natural).

A continuación, se sugieren una serie demateriales para la construcción de la cámarade revelado, de los estarcidores y de algunoselementos de trabajo propios de esta técnica.* Una lámina de vidrio de 50 cm por 35 cm y

5mm de espesor:;: Listones de madera seca (procure usar una

madera de buena calidad)* Herramienta de carpintería (martillo. serru­

cho. escuadra, puntillas)* Dos lámparas fluorescentes de 20 W* Trozos de tela para limpiar (preferiblemente de

algodón ya que estas son más absorbentes):1: Disolventes como: thinner, varsol. aguarrás* Limpiadores como hipoclorito de sodio o

límpido* Pegan te a base de polivinilo de acetato (col­

bón madera, Ega, etc.)* Sedas de diferentes grados, normalmente se

utiliza la número 90 (90 hilos por centíme­tro cuadrado)

* Grapadora, preferiblemente de tipo industrial* Pinceles* Papel periódico* Secador para cabello* Tintas* Espátula* Cinta transparente adhesiva* Manguera con boquilla de 2 ó 3 mm de aber­

tura para aplicar agua a presión* Pesos (bloques de plomo o hierro de 1 Kg

cada uno)

66

Taller básico de serigrafíaEs recomendable que disponga de un lugarpermanente para la instalación de la mesa detrabajo y la cámara de revelado, además de unpequeño estante para almacenar los materialesde trabajo. Otra característica que debe tenerel taller es que se pueda aislar de la luz cuandose vayan a sensibilizar las sedas (estarcidores),

Después de haber secado la emulsión, yen un cuarto oscuro. se hace el revelado de laplancha con la ayuda de una cámara para reve­lar, durante un tiempo determinado; seguida­mente se lava el estarcidor con agua a presión,se seca con aire caliente y se instala con bisa­gras en una base que tiene las guías para colo­car las láminas de baquelita. El proceso culmi­na con la aplicación de la tinta sobre la lámina,pasándola a través de la malla del estarcidorcon ayuda de un escudillín.

Como primer paso se diseña el arte o di­bujo del éircuito impreso en papel pergamino,mantequilla o en película fotográfica. Luegose construye un marco de madera (también seconsiguen ya hechos en los almacenes del ramode la serigrafía) al cual se fija una seda espe­cial. Esta se sensibiliza con una emulsión lacual puede ser de dos tipos: PVC o Poli.

El dibujo o diseño que se quiere estamparse fija en la seda o malla mediante un procesofotoquímico. En la seda quedarán tapados losorificios por los que no debe pasar la tinta.mientras que los otros. que en conjunto formanel dibujo cn sí. darán paso a la tinta de estam­par cuando ésta sea estarcida o repartida sobrela malla con una rasqueta o escudillín. La figu­ra 9.36 muestra una serie de dibujos con lospasos necesarios para estampar una lámina decircuito impreso utilizando este método. Antesde explicar detalladamente cada uno de lospasos, haremos un resumen del proceso basa­do en la figura anterior, con el fin de tener unaidea general sobre el mismo.

67

TintasEn serigrafía hay muchas clases de tintas y pin­turas, pero sólo dos de ellas son adecuadas paratrabajar con circuitos impresos: la pintura poli­gráfica y la pintura de serigrafía PVc. Antes deusar cualquiera de ellas, se debe diluir un poco

De acuerdo a las proporciones que se die­ron anteriormente, usted debe hacer el ajustede las cantidades para conservar las relacio­nes de los componentes químicos; esto es, sila cantidad de emulsión que necesita es pe­queña. Existen otras fórmulas, pero finalmentetodas se basan en las dos principales, o sea latextil y la PVC. Las diferencias con respectoa las básicas tienen como propósito adaptar­las a casos particulares.

La preparación del bicromato se hace dela siguiente forma: en 100 g de agua tibia sedisuelven 10 g de bicromato de amonio o depotasio; cuando esté trabajando con el bicro­mato debe evitar el contacto continuado conel, porque a largo plazo le puede producirdermatitis.

- 850 g de alcohol (preparado)- 43 g de pigmento (cualquier color)- 20 g de bicromato

Sólo en el momento de emulsionar o sen­sibilizar el estarcidor se le agrega el bicrorna­tooPara preparar un kilo de emulsión, las pro­porciones son las siguientes:

Emulsión fotográfica PVCSu preparación se realiza tomando como baseel alcohol polivinílico; inicialmente se tornan100 g del alcohol y se disuelven en 1000 g deagua caliente agitando lentamente hasta que lamezcla torne una consistencia espesa, pareci­da a la del Colbon. Esta preparación se debeguardar en un frasco color ámbar con buenatapa, para evitar que vaya a perder sus propie­dades sensibles a la luz.

CursoPráctico de Electrónica Moderna • ©~/lClí=;r

Emulsión fotográfica textilPara la preparación de un kilo se mezclan850 g de Colbón madera (Acetato Poli vini-10),20 g de pigmento azul y 150 g de bicro­mato de amonio o de potasio. Una vez pre­parada, se debe envasar en un frasco ámbaro preferiblemente negro y guardar en un lu­gar fresco, seco y libre de la luz para que nose afecten sus propiedades fotosensibles.

Lo más aconsejable es adquirir las emul­siones ya preparadas en las tiendas o almace­nes especializados en el ramo. Sin embargo, siUsted es de las personas a quienes les gustahacer todo y conocer los procesos, les infor­mamos que éstas son fáciles de preparar y paraello entregamos a continuación las instruccio­nes correspondientes.

Hay dos tipos principales de emulsiones:la primera se denomina "Emulsión fotográfi­ca textil:' y se utiliza principalmente para elestampado con pinturas textiles, tintas y la­cas. La otra se denomina "Emulsión Fotográ­fica PVC" que se emplea especialmente conpinturas PVC y Poli, las cuales se aplican so­bremateriales como el vidrio, la cerámica, losacrílicos, los metales, los plásticos, etc. Estaes la más recomendada para los circuitos im­presos.

EmulsionesLas emulsiones para la sensibilización de lassedas tienen propiedades fotosensibles; una vezsecas, se endurecen por efecto de la luz (espe­cialmente la ultravioleta) y se hacen insolublesenciertos líquidos como los disolventes orgáni­cos (thinner, aguarrás, varsol etc.). Las panesque no han sido expuestas se lavan fácilmente,permitiendo que los orificios de la seda quedenlibres y permitan el paso de la tinta o pintura.

impresos se recomienda el uso de seda númeroTI00, pues esta ofrece una muy buena defini­ción, aún con líneas hasta de 0.2 mm.

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Figura 9. 38 Detalle de ,. unión de los listones

La mejor calidad se logra obteniendo unpositivo fotográfico en película tipo Kodalith oPolychrome PLH4 (película ortocrornática dealto contraste). Así se pueden lograr muy bue­nas reproducciones, ya que con este material segarantiza que las partes oscuras bloqueen com­pletamente la luz y las otras sean totalmentetransparentes. Para lograr un positivo de estematerial, lleve su dibujo o diseño final ya seaelaborado a mano o por computadora, a un ta­ller o laboratorio de fotomccánica (son muy co­munes en el mundo de las artes gráficas) y soli­cite que le elaboren un "positivo en película" yellos harán el resto. Con este método tambiénes posible realizar el original del dibujo al doblede la escala normal (2: 1) lo que facilita el dise­ño y al ordenar el positivo, se dice que lo haganen una escala del 50% quedando al tamaño realdel circuito impreso. Esto es lo más normal den­tro de este proceso y con el positivo en películase pasa a sensibilizar la malla.

miendo con la tecnología de chorro de tintao por el método láser. Cuando se haga eldibujo a mano, se recomienda repasar por lomenos dos veces en las partes del trazado quese ven más claras para que queden bien defi­nidas y oscuras. Si se dibuja por computado­ra. la tinta debe estar nueva o el tóner de laimpresora láser con buena calidad. El papeldebe dejar pasar la luz para que haya con­traste entre lo negro y lo transparente en elmomento de sensibilizar.

68

Figura 9. 37 Herramientas básicas para laconstrucción de los marcos

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Hay dos formas de realizar los artes odibujos: por el método tradicional dibujan­do a mano con rapidógrafo y tinta china so­bre papel pergamino o mantequilla (del uti­lizado para los planos de arquitectura o endibujo mecánico) o por computadora, impri-

Artes o dibujos para el procesoEn el proceso de la serigrafía se parte de undibujo original llamado "arte" el cual se debepasar o "quemar" a la malla del estarcidor. Unode los aspectos fundamentales para que la im­presión sobre la lámina de cobre o sobre cual­quiet superficie que se vaya a imprimir o es­tampar. tiene que ver con la oscuridad de lostrazos del arte o dibujo original. En otras pala­bras, las líneas del dibujo del circuito impresovistas a trasluz no deben permitir el paso deesta, ya que de lo contrario. la seda no quedaráuniformemente expuesta y, como resultado, seperderá definición y semejanza entre el mode­lo original y el estampado.

con el disolvente adecuado, ya que si se aplicamuy espesa, se secará rápidamente y los porosde la seda se taparán. Además, cuando se esténrealizando varios estampados, se debe contro­lar continuamente su consistencia, agregando lacantidad adecuada de disolvente. Si la cantidadde disolvente es mayor de lo normal, la pinturaquedará tan diluida, que al aplicarla tenderá acorrerse por debajo del estarcidor, ocasionandomanchas en el objeto a estampar.

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Cámara de reveladoComo se puede apreciar en la figura 9.40, lacámara de revelado es una caja rectangularde madera (28 x 38 x 50 crns), en cuyo inte­rior se alojan dos tubos fluorescentes de 20W cada uno (dependiendo del tamaño de losestarcidores para revelar. se determina la can­tidad y tamaño de las lámparas) y los demáselementos que conforman el circuito de laslámparas. En la parte superior. la cámara estácubierta por una lámina de vidrio de 5 mm

fibras del tejido deben quedar paralelas a loslistones. Es conveniente colocar una buenacantidad de grapas en los bordes del marco.sin ser exagerados. Con esto nos aseguramosde que esta no pierda tensión con el uso y ellavado continuo.

Figura 9.39 Aquí se muestra en que forma seempieza a pegar la seda sobre el marco yposteriormente la forma en que se deba tensar paracontinuar cosiendo.

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La seda, después de asegurada, debe pre­sentar una tensión uniforme en toda su área,sin ondulaciones y consistente en cualquierlugar cuando se le haga presión; además, las

Cómofijar la seda en el marcoLa operación de fijar la seda en el marco esalgo delicada ya que si la tensión no se con­trola debidamente, ésta se puede romper oquedar demasiado floja. Normalmente se re­quieren dos personas; una de ellas sostiene elmarco firmemente, mientras la otra estira ypega la seda usando una eosedora o grapado­ra industrial. Si no cuenta con alguien que leayude, debe conseguir una prensa para soste­ner el marco. En la figura 9.39 se muestranalgunos pasos de este proceso.

El marco debe ser mayor que el di­bujo que se quiere estampar (unos 6 cmde ancho y 12 cm de largo). El espacioque se reserva a lo largo es importantepara dar lugar al desplazamiento de larasqueta en el momento de aplicar lapintura. No es muy recomendable acu­mular muchos estarcidores por el espa­cio que estos ocupan; lo mejor es cons­truir un sólo estarcidor grande de usogeneral; éste puede ser, para electróni­ca, ele unos 20 cms. por 30 cms., e ircambiando el dibujo a medida que sevaya necesitando.

Construcción de los estarcidoresCuando deseamos fabricar nuestros pro­pios estarcidores no se necesita ser unexperto ebanista. basta un poco de expe­riencia y tener mucho cuidado para rea­lizar con exactitud y calidad los cortesde los listones con los cuales se armanlos marcos para fijar la seda. En las fi­guras 9.37 y 9.38 se muestran, por unlado, las herramientas necesarias y porel otro, un detalle del corte y la unióncorrecta de la madera.

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ReveladoEl revelado consiste en interponer entre la fuen­te de luz de la cámara y el estarcidor ya sensi­bilizado, un dibujo, diseño o texto que esténimpresos en papel o película transparente.Como la luz queda bloqueada por los trazos ennegro, la parte de la emulsión que no la reciba,no se endurece y por lo tanto, se desprenderácon facilidad cuando se lave con agua lo quepermite el paso de la tinta en esa parte de la

Antes de emulsionar tenga en cuenta quela película que aplique debe ser uniforme entoda su extension, o sea, pareja y sin concen­traciones aisladas. Sostenga el estarcidor conla seda hacia arriba y en ángulo de 4S grados.Aplique la emulsión en la forma que se indicaen figura 9.41. Con la espátula o emulsiona­dor, distribúyala uniformemente a lo largo delestarcidor; luego recoja los sobrantes y envá­selos de nuevo. Seque ahora la seda con airetibio y recuerde que una vez seca, se vuelvesensible a la luz.

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Figura 9. 41 Aplicación de la emulsión sobre la seda

Cómo sensibilizarEl proceso de la sensibilización consiste encubrir la seda con una capa delgada y uni-

de espesor, la cual sirve de apoyo al arte odibujo, al estarcidor y demás elementos pro­pios del revelado.

forme de emulsión. Antesde hacerlo, limpie la sedacon thinner o un disolventesimilar para eliminar cual­quier rastro de grasa quepudiera tener y luego seseca con aire caliente a pru­dente distancia. Duranteeste proceso, se debe traba­jar en un lugar iluminadosólo por luz roja de seguri­dad (de las que se utilizanen los laboratorios de foto­grafía) para no afectar las

•••••••• iIí •• características de la emul­sión. (Algunas emulsiones permiten trabajaren lugares con luz artificial sin que presen­ten problemas). Tenga lista la emulsión dePVC o poliéster, varios trozos de tela, un se­cador de cabello y un emulsionador, o en sudefecto una espátula.

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Cómo estampar elcircuito impresoLa lámina de baquelita quevaya a estampar debe tenerlos bordes libres de filos y .iliIIlilillIIiI ••• ~::illIiIi.ííií _IIIlIí_

Lavado de la planchaTerminado el tiempo de revelado se procede alavar la plancha. Utilize una manguera con lascaracterísticasdescritas en la lista de materiales.Apliquela presión de agua adecuada sobre la seda, Prepare la tinta según la recomendaciónespecialmente en aquellas partes donde la emul- del fabricante o vendedor, coloque un pocosi6nes más blanda (se distingue porque es de co- sobre la plancha y con el escudillín extiénda­lor más claro). Se sabe que la ~""':"""~~~~~--.:::'0::::~~~~

planchaestá lavada cuando lasporcionesque corresponden aldibujo están libres de emul­sión;así se puede ver que losporosdela seda quedan total­mentelibres.

puntas para que la seda no se rompa; ade­más. la superficie debe estar completamen­te limpia. Cuando se van a estampar variasláminas iguales, se debe instalar una guíaen forma de «U» sobre la mesa y el estarci­dor se asegura con visagras, como se mues­tra en la figura 9.43.

Las pesas que se montan sobre el estar­cidor se necesitan para que proporcionen elmejorcontacto posible entre el dibujo y la ~!§Gi;lfttj~

seda.Cuando todos los elementos estén dis­puestos.se encienden las lámparas duranteel tiempo suficiente para impresionar lamalla.Normalmente, se requieren entre 5 y8minutos para la emulsión PVC y entre 5 a15 minutos para la emulsión Poli. La expe­riencia muestra que aunque se preparen lasmismas emulsiones, se pueden necesitardistintos tiempos de revelado. Esto se pre­senta debido a las diferencias en las com­posiciones químicas de los elementos queintervienen en el proceso y a la variaciónen la intensidad luminosa de las lámparasen las cámaras de revelado. Por lo tanto,cadapersona debe establecer sus tiempos de ex­posición por el método de prueba y error hastalograrlos resultados esperados.

seda. En la figura 9.42 se muestra el or­den en que se colocan los elementos so­bre la cámara de revelado.

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Los que tienen esta actividad comoparte importante de sus tareas, debenrecurrir al diseño de circuitos impresospor computadora ya que dicho métodopermite realizar trabajos de excelentecalidad y en tiempos mucho menoresque el proceso manual.Además, loscambios que se requieran se pueden ha­cer fácilmente. En una práctica poste-. rior explicaremos este método.

ConclusiónLa fabricación de un prototipo de uncircuito impreso es un proceso sencilloque puede ser realizado en casa sin nin­gún problema, el método que se utilicepara ello depende del diseño en parti­cular, del presupuesto y de la disponi­bilidad de los elementos. Para las per­sonas que requieren hacer circuitosimpresos con cierta frecuencia y/o decierta complejidad, se recomienda queobtengan sus películas por medios defotomecánica y que fabriquen sus cir­cuitos o los manden a hacer por el mé­todo de screen.

Recubrimiento de la superificie decobrePara darle un acabado profesional al circuitoimpreso y además evitar que el cobre se oxideal reaccionar con el oxígeno del aire, se debecubrir con una película de colofonia. En un al­macén de materiales químicos puede conseguir­la en forma sólida y empacada por peso. Paraprepararla, tome un frasco de vidrio de bocaancha y con tapa metálica, introduzca en él unos50 grs. de colofonia y 300 ce de thinner. Tapeel frasco y agite de vez en cuando hasta lograruna disolución completa. Con esta preparacióny un pincelo cepillo de cerdas suaves, cubra elcircuito impreso como si estuviera pintando obamizando una superficie cualquiera, luego sé­quelo con aire caliente para que no quede pe-

gajoso y se pueda trabajar bien con él.-~.

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Figura 9.44. Aplicación de la tinta

Siempreque termine de estampar, se debe lim­piarcompletamente el estarcidorcon varsolo agua­rrás (nunca con thinner porque podria estropear­lo). También se puede remover toda la emulsiónpara el uso posterior de la seda con otro dibujo; sieste es el caso, lave durante unos diez minutoscon límpido o hipoclorito de sodio sin diluir (useguantes de caucho). Las láminas para circuitos im­presos ya estampadas, se dejan secar al sol (secadorápido) antes del ataqueo rebajado con el percloru­ro de hierro.Finalmente se remueve latintacon thin­ner y así quedará el circuito impreso listo para superforación y el montaje de los componentes.

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la sobre el dibujo, manteniendo la presión yel ángulo de inclinación constantes. La figura9.44 muestra en detaUe este procedimiento.