Anteriormente para diseñar un circuito electrónico se tenía que dibujar el circuito a mano o utilizar plantillas prediseñadas para la elaboración de la tarjeta.
Este proceso era tedioso, principalmente para las personas que no se les da bien el dibujo.
Actualmente podemos fabricar proyectos electrónicos con una terminación de primera, gracias al Diseño Asistido por Computadora (Computer Aided Design) o CAD este término es empleado tanto para el dibujo, como para el resto de las herramientas que ayudan al diseño.
Hay varios software disponible para el diseño de circuitos en este caso utilizaremos "PROTEUS" un software de diseño electrónico desarrollado por Labcenter Electronics.
Un PCB o "Printed Circuit Board" es un medio para sostener mecánicamente y conectar eléctricamente componentes electrónicos, a través de rutas o pistas de material conductor, grabados en hojas de cobre laminadas sobre un sustrato no conductor.
Proceso de diseño
Análisis del circuito
Se realiza un diagrama esquemático que cumpla los requerimientos o necesidades para la cual se diseña.Simulación
Utilizando el software verificamos el correcto funcionamiento del sistema, en caso de ser necesario se realizan cambios en el circuito.Elaboración del PCB
Los software disponibles para el diseño del PCB cuentan con informaciones precisas de la estructura y dimensiones de los dispositivos, significa que al seleccionar un dispositivo "X" en el diseño, al fabricar la tarjeta en el momento de la instalación este dispositivo encajará perfectamente en el circuito.La placa
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| Baquelita virgen, vista de la cara aislante |
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| Baquelita virgen, vista de la cara conductora |
Las placas más comunes están compuestas por una placa de fibra de vidrio o resina fenólica sobre la cual se dibujan las pistas metálicas generalmente de cobre.
Número de caras
La más sencillas tienen solo una capa de pistas dispuestas sobre una de sus caras (monocapa). Para circuitos de mediana y alta complejidad se usan en cambio las que tienen dos capas, una por cada una de sus caras (bicapa) y las multicapas.
Tipos de montajes
Montaje convencional o de inserción THD (Through-hole divices).
Montaje en superficie SMT (Surface Mount Technology).
ISIS (Intelligent Schematic Input System) es uno de los programas de PROTEUS dedicado al diseño y simulación de los circuitos electrónicos.
Después de realizar el esquemático del circuito el siguiente paso es utilizar el "ARES" (Advanced Routing and Editing Software) es el otro programa del PROTEUS utilizado para la fabricación de placas de circuito impreso.
Al realizar el diseño del PCB podemos tener una idea de como va quedando el circuito ya que hay una vista disponible en tres dimensiones.
Finalizado el diseño del PCB se puede realizar una exportación del archivo en PDF para poder imprimir el diseño en una computadora aunque no tenga el PROTEUS instalado.
Impresión del diseño
Se debe utilizar una impresora láser, con una muy buena calidad de tinta.
Hay un papel especialmente diseñado para la construcción del PCB llamado termotransferible, es el mejor para realizar esta etapa de la fabricación del circuito.
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| Papel termotransferible |
Si no tenemos a mano el papel termotransferible se puede realizar el trabajo con papel satinado o papel fotográfico.
Todos estos papeles tienen en común una estructura lisa sin porosidades la cual facilitará el proceso de transferencia de la tinta del papel a la placa.
Pasos para la fabricación del PCB
Remover cualquier suciedad, grasa, pintura, oxido, entre otros.
para tener una mejor adherencia de la tinta en la cara de cobre de la baquelita.
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| Utilizar lija, lima para uñas o brillo para platos. |
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| Limpieza del cobre para tener una buena adherencia de la tinta |
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| Estará lista cuando quede brillosa y sin residuos de suciedad. |
La baquelita deberá tener las dimensiones del impreso, podrá ser un poco más grande, nunca más pequeña.
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| La baquelita se cortó con las dimensiones del impreso |
Para transferir el impreso del papel a la baquelita, se debe combinar el lado del papel que tiene la impresión con la cara conductora de la baquelita (cobre).
Método del planchado
Es un método utilizado para transferir la imagen del PCB desde el papel hacia la placa, al calentar el papel con la plancha la tinta se fija a la placa.
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| Plancha para ropas. |
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| Transfiriendo el PCB |
Es importante que al planchar el papel estemos pendiente de que no queden imperfecciones en el mismo, este deberá tener una estructura lisa sin arrugas.
Después de varios minutos de aplicar calor al papel, dejaremos enfriar un poco la tarjeta para retirar el papel.
Al retirar el papel quedará el impreso en el cobre de la baquelita, verificamos que todas las conexiones estén correctas, si falta alguna la completamos con un marcador de tinta indeleble.
Verificado el impreso y reparado (si es necesario), el siguiente paso es eliminar todo el cobre que no tenga tinta en la baquelita.
Para esto aplicaremos un ataque químico a la baquelita el cual oxidará todo el cobre que no tenga tinta hasta eliminarlo, es el resultado de una reacción química entre el metal y el ácido.
El ataque químico se podrá realizar con sulfato férrico o una combinación de ácido muriático y agua oxigenada.
La tinta del impreso funciona como una barrera entre el metal y el ácido por esta razón después de la reacción química solo quedará en la cara metálica de la tarjeta los espacios protegidos por la tinta.
Utilizando un recipiente de plástico (para que no le afecte el ácido), colocamos la baquelita con la cara del impreso hacia arriba y agregamos ácido muriático hasta tapar la tarjeta.
Luego agregamos un poco de agua oxigenada y movemos el recipiente, el oxigeno adicional que agregamos con el agua oxigenada ayuda a la oxidación del metal (para que la reacción sea más rápida).
En varios minutos notaran que el liquido cambia de color, se torna verdoso (este es el color del sulfato de cobre) y el cobre sin tinta empieza a desaparecer.
Cuando el ácido elimine todo el cobre descubierto de la tarjeta, sacamos la baquelita y lavamos con abundante agua para eliminar los residuos del ácido.
Así queda la tarjeta después del ataque químico.
Ahora retiramos la capa de tinta de las pistas de cobre.
Aplicamos una capa de fundente para evitar la oxidación de las pistas y ayudar al aplicar la soldadura.
Utilizando un taladro y las brocas adecuadas perforamos los puntos en donde se instalarán los dispositivos del circuito, estos puntos de denominan "donas".
Tarjeta lista para instalar los dispositivos y aplicar el circuito a satisfacer la necesidad para la cual se diseño.
En la cara aislante de la tarjeta se aplica un impreso llamado máscara de componentes cuya función es ayudar en la instalación de los dispositivos.
https://www.youtube.com/watch?v=YaLmEBTVgRE&feature=youtu.be
