Cómo hacer una placa de circuito: desde la creación de prototipos domésticos hasta la producción en fábrica

Construir tu propia placa de circuito es una de esas habilidades que te recompensarán por el resto de tu vida electrónica. Convierte una maraña de cables de puente en una placa en algo que puedes atornillar a un gabinete y realmente confiar. Hemos estado fabricando placas de circuito impreso desde 2013 y todavía nos divierte ver una placa por primera vez salir de la bandeja de grabado con rastros limpios. Si está aprendiendo el oficio en casa, aquí tiene la versión honesta: cómo funcionan los tres métodos caseros comunes, lo que realmente le cuesta cada uno en términos de tiempo y el punto en el que entregar el trabajo a una casa de fabricación es simplemente la decisión más inteligente.

Antes de tocar el cobre: esquema y diseño

Cada tablero comienza como un dibujo, no como una pieza de laminado revestido de cobre. Saltarse este paso es la razón más común por la que falla una primera placa.

Capture el esquema primero

Dibuja el circuito en KiCad, EasyEDA o cualquier herramienta que prefieras y deja que el software confirme que cada red está conectada a algo. Si el circuito es nuevo para usted, constrúyalo primero en una placa de pruebas. Descubrir que un regulador necesita un valor de resistencia diferente le cuesta veinte minutos en una placa y una noche entera en una placa que acaba de grabar.

Luego traza las huellas

Primero coloque los conectores y cualquier pieza que deba asentarse en un lugar fijo y luego trabaje hacia adentro. Dele a las pistas de energía más ancho que a las señales, mantenga el camino de retorno corto y deje un espacio entre almohadillas que una broca de aficionado realmente pueda manejar. Si planeas hacer el tablero en casa, diséñalo como un tablero de un solo lado con un par de puentes en lugar de intentar alinear dos capas a ojo. Nuestro Guía de diseño y disposición de PCB. explica las opciones de acumulación y la solución de problemas que siguen a un diseño deficiente, y vale la pena leerlo antes de comprometerse con un diseño.

Tres formas de hacer una placa de circuito en casa

Transferencia de tóner: rápida y económica

Imprima el diseño reflejado en papel brillante con una impresora láser, limpie un trozo de tablero revestido de cobre con un abrasivo fino y acetona, luego planche la impresión sobre el cobre. Remoje el papel, retoque los rastros rotos con un marcador permanente y grabe. La instalación no cuesta casi nada y una tarde es suficiente para terminar una pequeña tabla. La calidad de la línea es el límite: espere trazas de alrededor de 0,2 mm con práctica y espere reparar al menos un espacio.

Exposición a los rayos UV con una placa presensibilizada.

Imprima el diseño en una película transparente, presiónelo contra un tablero presensibilizado y expóngalo a los rayos UV. Las áreas expuestas se desarrollan y la resistencia restante protege el cobre que se encuentra debajo. La resolución es notablemente mejor que la transferencia de tóner, más cercana a 0,1 mm, y el texto fino y las almohadillas densas se reproducen de manera mucho más confiable. La compensación es más equipo y tiempos más estrictos: una fuente de UV, un revelador y un proceso consistente.

Fresado CNC: limpio pero complicado

Un pequeño enrutador con una broca en V corta el cobre a lo largo de los caminos de aislamiento. Sin ácido, sin resistencia, sin cuarto oscuro, solo polvo y ruido, y el proceso se repite bien una vez que se ajusta. El problema es que la cama es plana. Unas pocas centésimas de milímetro de deformación cambian la profundidad de corte, por lo que los trazos finos se levantan o se cortan. El fresado también se ralentiza considerablemente a medida que el tablero se vuelve más denso.

Grabado, perforación y acabado

Cualquiera que sea el método de resistencia que utilice, el último tercio del trabajo es donde se guardan o arruinan las tablas. Calienta ligeramente el grabador y agita la bandeja; El cloruro férrico funciona bien a temperatura ambiente, mientras que el persulfato de amonio prefiere aproximadamente 40 grados Celsius. Tira del tablero en el momento en que se despeje la última isla de cobre. Dos minutos adicionales convierten una placa de trabajo en un conjunto de trazas finas como un cabello que no sobrevivirán a la soldadura.

Taladre con brocas de carburo a alta velocidad del husillo y ligera presión. Un taladro lento rompe brocas y rasga almohadillas. Utilice 0,8 mm para cables de componentes estándar y 1,0 mm para pasadores más pesados. Una vez que los agujeros estén hechos, retire la resistencia con acetona, sostenga la placa contra una luz para inspeccionar las pistas y verifique si hay cortocircuitos con un multímetro antes de soldar algo. Una ligera capa de fundente o un paño de soldadura sobre el cobre expuesto evita que se oxide mientras llena la placa.

Comparando los tres métodos caseros

Ninguno de estos enfoques es incorrecto; simplemente se adaptan a diferentes trabajos y diferentes tolerancias al desorden.

Cuando la fabricación de viviendas deja de tener sentido

La fabricación casera funciona muy bien para tableros de una sola cara con piezas con orificios pasantes y espacios generosos. Empieza a doler en el momento en que necesitas orificios pasantes chapados, porque una vía hecha en casa es un cable que debes soldar en ambos lados de la placa. Los tableros de doble cara exigen un registro más estricto de lo que el ojo puede lograr, y la máscara de soldadura, la serigrafía y un acabado superficial adecuado están efectivamente fuera del alcance de la mesa de la cocina.

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Si un diseño se ha adaptado a algo que construirá más de una vez, el siguiente paso natural es un tablero de una sola cara con acabado OSP. No hay que preocuparse por la oxidación, se suelda directamente de la bolsa y cada copia se comporta de la misma manera que la anterior.

Lo que aporta una casa de fabricación profesional

Una vez que un diseño sale del taller, la lista de cosas que trae una casa fabulosa es larga: vías perforadas y enchapadas, registro preciso de dos caras, impedancia controlada, inspección óptica automatizada, pruebas eléctricas y acabados superficiales seleccionados para el proceso de ensamblaje en lugar de lo que sea que esté en el cajón.

También cambia la aritmética en el tiempo. Un prototipo simple de doble cara se puede procesar rápidamente, y los pedidos por lotes de tableros de una y dos caras generalmente duran alrededor de una semana, por lo que la creación de prototipos y la producción dejan de competir en las mismas noches. Si desea ver cómo eso fluye de un extremo a otro, nuestro servicio de fabricacion y montaje La página cubre los pasos desde la revisión de Gerber hasta la inspección final.

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Cuando dos capas no son suficientes

Hay un punto en el que el enrutamiento simplemente no encaja. Los diseños digitales densos, múltiples rieles de alimentación y cualquier cosa con un paquete de paso fino generalmente requieren cuatro capas, donde un plano de tierra interno resuelve rutas de retorno que ningún enrutamiento cuidadoso de una sola capa puede manejar. Las placas multicapa también hacen que las trazas de impedancia controlada sean prácticas, razón por la cual las interfaces de alta velocidad a menudo se comportan mal en dos capas.

Aquí es donde el banquillo local tiene que ceder. Los tableros de cuatro capas implican núcleos laminados, registro en cada capa y orificios chapados, un conjunto de procesos que sólo tienen sentido económico en una línea de fabricación.

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Errores que arruinan las primeras tablas

• Saltarse el paso de limpieza. Las huellas dactilares y el óxido evitan que la resistencia se pegue y el grabador se desliza por debajo de los bordes.
• Sobregrabado. Revise el tablero cada treinta segundos en lugar de dejarlo en la bandeja e irse.
• Intentar usar tableros de dos caras demasiado pronto. La alineación visual rara vez supera los 0,3 mm en un primer intento.
• Perforación a baja velocidad del husillo. La perforación lenta rasga las almohadillas y rompe las brocas de carburo.
• Soldar antes de probar. Una verificación de continuidad de cinco segundos salva un tablero completamente poblado del contenedor de desechos.

Preguntas frecuentes

¿Puedo hacer una placa de circuito de doble cara en casa?

Puede hacerlo utilizando pasadores de registro y una alineación cuidadosa, pero los rendimientos son bajos y las vías chapadas no son posibles sin equipo de chapado. La mayoría de los fabricantes utilizan enlaces de alambre para los pocos cruces que necesitan y luego se mudan a una casa fabulosa una vez que el diseño crece.

¿Cuál es la forma más barata de hacer una placa de circuito?

Transferencia de tóner. Una impresora láser, papel satinado, una plancha doméstica y cloruro férrico cubren todo el proceso, y el desembolso total es lo suficientemente pequeño como para que la mayoría de la gente comience por ahí.

¿Qué tan finas pueden ser las trazas caseras?

Con la transferencia de tóner, aproximadamente 0,2 mm es realista. La exposición a los rayos UV se acerca a 0,1 mm. Debajo de eso, necesita herramientas fotográficas, un control estricto del proceso y un entorno limpio, que es un trabajo de fabricación.

Aprender a hacer una placa de circuito a mano le enseñará más sobre el cobre, la resistencia y las tolerancias que cualquier hoja de datos, y esos instintos siguen siendo útiles mucho después de que deje de mezclar el grabador. Cuando tus diseños finalmente superan la bandeja, eso no es un fracaso. Es el camino normal desde el prototipo hasta el producto, y es un camino que recorremos con los clientes todas las semanas.