PCB con film fotosensible
Hola a todos los integrantes de Foros de electrónica
En la fabricación de nuestras placas electrónicas, o también conocidas PCB, (Printed circuit boards), hasta el momento debemos lidiar, con los métodos tradicionales conocidos, a nuestro alcance.
La transferencia térmica, usando la plancha, un simple dibujo a mano alzada con una fibra, las antiguas letraset, con sus plantillas de pistas que había que transferir aplicando presión, para pegar al cobre y luego poner en ácido, los métodos serigráficos, con sus bastidores con sedas y tintas especiales, con todas las imperfecciones que estos métodos traen aparejados como pistas levantadas, y puntos que había que rellenar con marcadores etc.
Hasta llegar a las placas sensibilizadas, de hoy que además de ser caras resulta que no son, tan fáciles de conseguir y también tienen fecha de vencimiento.
En este momento estoy en condiciones de comentarles sobre un producto nuevo en el mercado denominado, film fotosensible, que consiste, en una película, que es la misma que se utiliza en la fabricación industrial de placas a gran escala, con máquinas especiales para tal fin entre las que se encuentran, laminadoras, insoladoras, perforadoras, etc, y que dan lugar a las maravillosas placas de todos los equipos electrónicos comerciales fabricados de esta manera.
Este es un método manual, adaptado de los procesos industriales, en el que se usa la misma película fotosensible, permitiendo obtener resultados similares y con mucho menos esfuerzo y costo, además de permitir, la cantidad de prototipos o placas que se necesiten con excelente calidad y a un costo similar al de la transferencia térmica, pero con mucho menos trabajo y tiempo.
Quiero contar mi experiencia personal para que todos los interesados en esto, que pienso, serán muchos, puedan aprovecharla y mejorar sus trabajos o hobby.
Esta película, es sensible a la luz UV (ultra violeta) en el rango de longitudes de onda 350 a 400nm. Se presenta compuesta por: la película fotosensible, azul, y dos cubiertas plásticas de protección, una interna opaca y otra externa brillante. Se comercializa por metro y en un ancho de 30cm, en Mercado Libre Argentina.
Es muy importante que el lugar donde realicemos los procesos que se describen a continuación, se encuentren libres de polvo y limpios para garantizar buenos resultados. Esto es fundamental.
1) Limpieza
Una vez cortada nuestra placa, a la medida de nuestro proyecto, debemos, limpiar muy bien el cobre, con un limpia metales industrial, para quitar el óxido y grasitud de su superficie, cuando hablo de oxido se trata de una película muy fina en la superficie, que se puede notar por un sutil cambio de tonalidad, (se obtienen excelentes resultados usando limón para la limpieza), este paso es muy importante.
Los bordes de la placa, deben ser limados, para eliminar rebabas y filos que puedan lastimar la película.
Terminar este proceso pasando alcohol isopropílico con un paño que no deje pelusas. También se puede pasar aire comprimido.
Es recomendable usar pañuelos descartables en lugar de paños.
Si es necesario lavar con detergente, y enjuagar bien. La placa que compramos no debe tener rayones profundos ni estar arqueada tengan cuidado con esto. Para determinar si la placa se encuentra, verdaderamente limpia no se deben formar charcos al estar mojada.
2) Laminación
Cuando hablo de laminación, me refiero, al proceso de pegado de la película sobre el cobre, este proceso se realiza, haciendo un precalentado del cobre a una temperatura entre 60 y 70ºC, con una pistola de calor o un secador de pelo.
Aplicar agua destilada con un rociador formando gotas sobre toda la superficie.
Se retira, de la película, la capa protectora interna opaca; (ayudarse con un pedazo de cinta adhesiva tipo Scottch), se extiende, el film, sobre la cara cobreada, con un rodillo de goma semidura, este rodillo se usa para extender tintas de alta densidad en imprenta, o una regla sin filo.
En este paso lo importante es lograr que no se formen arrugas o globos entre la película y la placa de cobre. La presión ejercida con el rodillo debe ser baja, pero la suficiente para lograr un buen pegado.
Dejar reposar durante 10 minutos y aplicar nuevamente calor para evaporar el agua y adherir la película a los poros del cobre, usando el rodillo o regla para extender la misma.
Con un cuter cortar los sobrantes de película.
En todas las etapas previas a la insolación, es necesario trabajar con luz amarilla o roja, emitida por lámparas de filamento o lámparas sin emisión de luz UV, para no afectar la película, que es sensible a esta luz.
3) Insolado
Sistemas de reacción Negativa y Positiva
Las películas fotosensibles, funcionan de manera similar al proceso fotográfico, tanto en positivos como negativos. La diferencia mostrada en la figura, es el resultado de reacciones químicas, que ocurren durante la exposición a la luz. En las películas de reacción positiva, durante la exposición, ocurre una reacción, que incrementa la solubilidad de la película en la solución reveladora. En este caso, son estas regiones expuestas las que se remueven en la solución reveladora.
En las películas de reacción negativa, la máscara o fotolito, bloquea la luz y son estas regiones no expuestas las removidas por la solución reveladora.
Nota: La película, requiere que el patrón, o transparencia, que se transferirá sea en formato NEGATIVO. El uso de negativos profesionales, es decir, que fueron procesados por una reveladora de negativos, es recomendado para obtener los mejores resultados. Es posible utilizar acetatos impresos en láser o en inyección de tinta, con las precauciones necesarias.
Apliquen agua común o destilada (indistinto) sobre la película, no habrá daño alguno debido a que existe la segunda capa protectora, que será retirada posteriormente.
Colocar el negativo sobre la película y el agua. Este proceso permitirá que exista un íntimo acercamiento entre el negativo y la película (esta es una de las razones por las que transparencias impresas en inyección de tinta, no funcionarían del todo, ya que el agua borraría las líneas en inyección de tinta)
Nota: Sugiero dejar, un espacio entre los bordes de la placa y del negativo de al menos 1cm, por lado (ver siguiente imagen), de manera que tenga suficiente movilidad para alinear el negativo.
Retiren el exceso de agua con el rodillo (o regla de plástico sin filo). Es necesario que toda el agua se retire, para evitar movimiento del negativo durante la exposición con la luz.
Se debe colocar la placa, y el negativo debajo de un vidrio, en la fuente de exposición de luz UV, lámpara de vapor de mercurio, bajo consumo blanca, o directamente bajo el sol, aunque sea un día nublado, y debe existir, una presión entre el vidrio y el negativo. Esto es fundamental para lograr una exposición exitosa del negativo a la película.
Exponer, durante 5-10 minutos, este tiempo depende de varios factores, principalmente de la potencia de la fuente de luz y de la complejidad del patrón.
Nota: Sugiero experimentar con diferentes tiempos de exposición, previo a una producción real, para evaluar, cuál es el tiempo adecuado para cada tipo de trabajo (este proceso se irá perfeccionando con el tiempo).
Terminada la exposición se retira el negativo y se deja reposar de 10-30 min. No más, de 8 horas sin revelar, ya que perderá propiedades de adherencia, así como generará oxidación importante.[/SIZE]
Continuando con el tema abierto:
4) Revelado
Los tiempos de revelado son críticos para contar con una buena resistencia al ataque químico del cobre. Tiempos prolongados en el químico revelador adelgazarán la película y por lo tanto, existirá la posibilidad de despegue.
Para revelar se retira primero, cuidadosamente la lámina externa de film protector, y se sumerge la placa, en la solución reveladora (1 litro en 10 gramos), frotando suavemente con una esponja. Las zonas que no han sido expuestas se lavarán, quedando el metal al descubierto, este proceso no deberá sobrepasar los 2 minutos. Lavar con abundante agua y secar.
NOTA: Usar lentes de seguridad, como guantes descartables, ya que exposiciones prolongadas provocan irritación severa en la piel.
Mezclar el Revelador en la siguiente concentración:
Polvo revelador Agua destilada
10 grs 1 Lt
5 grs ½ Lt
2.5 grs ¼ Lt
Recomiendo, preparar la cantidad necesaria, ya que se puede re-utilizar bastantes veces. Utilizar recipientes de vidrio para almacenar el revelador ya usado.
Retiren la capa transparente de protección de la película, con esta protección no se puede revelar la película.
Colocar, la placa dentro del contenedor y mover, permitiendo que el líquido viaje de un lado a otro, es importante oxigenar la película por lo tanto, que en cada movimiento quede expuesta al aire una parte.
El revelado final deberá exponer al 100% el cobre de la placa, así como tener ángulos rectos en los lados revelados.
No dejen el sustrato más tiempo del necesario dentro del revelador, ya que adelgazará la película, el tiempo correcto dependerá de la concentración del revelador, del movimiento y de la oxigenación.
Enjuaguen la placa con agua hasta eliminar por completo los remanentes del revelador. Sequen por completo, con la ayuda de aire comprimido, se podrá acelerar este proceso.
Utilicen una esponja (dureza baja-media) limpia para frotar sobre las áreas expuestas de la placa, de manera que se eliminen los excedentes de película, formados en el filo de cada línea expuesta, normalmente estos excedentes tienen un aspecto de "vellos”. Apliquen aire caliente por última vez a las pistas expuestas de manera que tenga una última exposición térmica, aunque en esta ocasión no debe ser tan intensa como en el proceso de adherencia.
Deje reposar hasta que se enfríe a temperatura ambiente
6) Eliminación de película
NOTA: Preferentemente en este proceso utilicen, lentes de seguridad, como también, guantes de látex o neoprene, ya que exposiciones prolongadas provocan irritación severa en la piel.
Los tiempos de eliminación son variados hasta que la película se despegue por completo. Tiempos prolongados en el químico removedor provocaran una acumulación de sal sobre el sustrato, así como una oxidación moderada.
Mezcle el removedor en la siguiente concentración:
Removedor Agua destilada
30 grs 1 Lt
15 grs ½ Lt
7.5 grs ¼ Lt
Es recomendable preparar solo la cantidad necesaria que deberá colocarse sobre el contenedor, ya que se puede re-utilizar bastantes veces. Utilicen recipientes de vidrio para almacenar el removedor ya utilizado.
Introduzcan la placa en la solución removedora, el tiempo necesario hasta que se Elimine por completo, la película, el comportamiento normal de este proceso es que se retire una capa por completo, no es necesario mover el baño, para lograr mejores resultados. Verifiquen que toda la película, haya sido eliminada y enjuaguen con agua.
De esta manera hemos llegado al final de este tutorial y espero haber traído un tema de interés general para todos los electrónicos y desde ya estoy a su disposición, para cualquier consulta o duda.
Un cordial saludo para todos y estamos en contacto.
