Las placas electrónicas (PCB) están presentes en todos los dispositivos electrónicos modernos, ya que nos permiten realizar toda la circuitería de los dispositivos de manera organizada y sólida. Si eres un «manitas» y quieres fabricar tu propio PCB personalizado para tus proyectos domésticos (o no), en este tutorial te vamos a contar cuáles son los pasos que debes seguir para lograrlo.
Antes de comenzar debes saber que hay compañías que se dedican a fabricar estos PCB personalizados por ti; simplemente deberás enviarles el diseño y ellos se encargarán del resto, facilitando enormemente las cosas aunque eso sí, por un precio. No obstante, en este tutorial lo que vamos a enseñarte es a fabricar un PCB personalizado en tu casa, si bien es cierto que como es lógico necesitarás disponer de algunas herramientas que, realmente, no todo el mundo tiene en su casa de manera normal y, por lo tanto, está orientado a aficionados al DIY (do it yourself, hazlo tú mismo) que ya tengan ciertos conocimientos al respecto.
¿Qué es un PCB y para qué se utiliza?
PCB son las siglas de Printed Circuit Board, también llamado placa electrónica o placa de circuito impreso. Se trata de una superficie constituida por caminos, pistas o buses de material conductor laminadas sobre una base no conductora, es decir, no es sino una placa de conexiones en realidad a la que luego se pueden soldar los componentes del dispositivo que se quiera fabricar. Podríamos decir que, por ejemplo, una placa base de PC consta de un enorme PCB en realidad.
Las placas de circuito impreso se utilizan para conectar eléctricamente diferentes componentes eléctricos a través de las pistas conductoras, a la vez que se sostienen mecánicamente por medio de la placa no conductora el conjunto de componentes.
Por ejemplo, podríamos fabricar una placa base de PC simplemente conectando todos los componentes directamente por cables, pero además de ser un lío de conexiones tremendo, estaría todo «al aire» sin nada que lo sostuviera; con un PCB conseguimos que todo esté organizado, con fácil acceso y además en una superficie sólida y resistente.
La fabricación del PCB y el montaje de los componentes está generalmente automatizado, permitiendo su producción en masa y haciendo que el conjunto sea mucho más económico y fiable. No obstante, esto no significa que puedas fabricar tu propio PCB en casa si tienes los componentes adecuados y la habilidad suficiente para ello, así que vamos a ver cómo se haría si te decides a ello.
Cómo fabricar un PCB personalizado
Obviamente, lo primero que debes hacer es el diseño del PCB, que puede ser más complicado o más sencillo dependiendo de para qué vayas a utilizarlo (esto depende de ti). Puedes utilizar programas como EasyEDA o PCBWizard, pero también con herramientas muy avanzadas como Autodesk Eagle. No vamos a entrar en la parte del software, pero como es lógico debes tener el esquema eléctrico preparado para saber cómo fabricar el PCB personalizado de antemano.
Una vez que tengas el diseño hecho en el software, necesitarás una impresora láser para imprimirlo (ojo porque para esto no vale una impresora de inyección de tinta por los sedimentos que deja en el papel) en forma de espejo y debes asegurarte de que lo imprimes en un papel con acabado brillante (puedes reutilizar, por ejemplo, la portada de una revista para ello).
Una vez que tengas esto listo, necesitarás una pieza de cobre CEM cortada con el tamaño adecuado para que entre la plantilla que acabas de imprimir. Debes asegurarte de que la superficie de cobre es lo más lisa posible y que está completamente limpia; para ello, límpiala bien con estropajo y detergente para lavar los platos, aclárala y sécala completamente con papel de cocina o un trapo seco. Una vez seco, repasa toda la superficie con alcohol isopropílico para eliminar cualquier resto que pudiera quedar.
Ahora viene un paso muy delicado porque de ello depende la calidad del circuito impreso: en un folio doblado como mostramos en la siguiente imagen debes poner la pieza de cobre y el esquema del circuito impreso encima; recordamos que es importante que el papel tenga acabado brillante y que la impresión se haya realizado con una impresora láser, y en el siguiente paso verás por qué; coloca la cara de la impresión encima de la lámina de cobre y dobla el papel.
Ahora lo que debes hacer es colocarlo (intenta que no se mueva) encima de una superficie lisa y dura que no se queme fácilmente, como un tablón de madera, y literalmente plancharlo con una plancha de ropa a máxima potencia. Con esto lo que conseguiremos es que la impresión del diseño del circuito se despegue de la superficie brillante que hemos utilizado y, con el calor, que se transfiera a la lámina de cobre.
Con unos 5 minutos aplicando calor (o menos, dependiendo de la potencia de la plancha) será suficiente. Después, con mucho cuidado y con protección debes meter la lámina de cobre con el papel pegado en agua fría para que se despegue.
Cuando se enfríe podrás sacarlo y al retirar el papel verás que la impresión se ha quedado grabada en la placa de cobre. Si ves que la impresión del esquema no se ha quedado completamente transferido a la placa de cobre, puedes repasar las líneas o puntos con un rotulador indeleble, preferiblemente de color negro (para que se vea más sobre la superficie).
Ahora es necesario un poco de química, y para ello necesitarás peróxido de hidrógeno, ácido cítrico en polvo y sal fina común. En un recipiente de plástico, debes añadir 100 ml de peróxido de hidrógeno, 30 gramos de ácido cítrico en polvo y 5 gramos de sal. Remueve con cuidado (no te preocupes, no es tóxico) hasta que quede una mezcla homogénea.
Ahora debes dejar tu placa de cobre en esta solución que hemos creado; se producirá una reacción química (que puedes acelerar si lo calientas un poco) y verás que la placa electrónica comienza a burbujear suavemente y a ponerse verde (no, los PCB no suelen ser verdes por esto) y tras un tiempo, azul.
El color verde / azul es porque la reacción química está separando el cobre de la placa CEM, y sabrás que el proceso ha terminado porque la placa ahora es translúcida. Debería quedar algo como esto, y verás que la impresión en negro (y/o el rotulador indeleble) son precisamente para que la parte de cobre de debajo de éstos prevalezca a la solución química. Dicho de otra manera, ahora la parte translúcida no es conductora pero la parte negra sí.
Ya prácticamente tienes listo tu PCB personalizado, pero ahora deberás quitar precisamente el tóner / rotulador, y para ello puedes hacerlo simplemente con un algodón y alcohol. Verás que debajo de lo negro, aparece el cobre conductor.
Ahora ya puedes utilizar un pequeño taladro o punzón eléctrico (más recomendado, de hecho) para agujerear los puntos donde deben ir soldados los componentes.
A pesar de que ya tenemos las líneas de cobre hechas y son conductoras, es recomendable repasarlas utilizando estaño con la ayuda de un soldador.
Una vez hecho esto, ya tienes tu PCB personalizado totalmente terminado y podrás soldar los componentes que necesites según el diseño que hayas realizado.
