PCB Presensibilizadas: Guía Definitiva de Diseño y Fabricación

Los PCB (placas de circuito impreso) son la columna vertebral de todo dispositivo electrónico. Entender su funcionamiento es esencial para estudiantes de fabricación PCB y técnicos de reparación experimentados. Un PCB típico contiene componentes pasivos y activos conectados por pistas de cobre. Existen dos tipos principales: PCB tradicionales y PCB presensibilizadas (presensitized PCBs). Esta guía cubre qué son, su diseño y proceso de fabricación, cómo grabar (etch) una, y sus ventajas.

Qué es un PCB Presensibilizado

Un PCB (printed circuit board) cumple dos funciones principales en herramientas automatizadas: montar componentes y proporcionar conectividad eléctrica entre ellos.

Hay diferentes tipos de PCB en el mercado. ¿Qué son los PCB presensibilizados? Un PCB presensibilizado es una placa fabricada en fábrica/profesionalmente cuya superficie tiene una capa de emulsión fotosensible (photoresist) pre-aplicada.

Hoy, casi todo producto electrónico en el mercado usa PCB presensibilizados. Son uno de los dispositivos electrónicos más comunes en componentes actuales a la venta.

Proceso de Diseño y Fabricación

¿Quiere crear su PCB como lo hacen empresas profesionales? ¿Tiene un proyecto electrónico en mente? Relájese, ha llegado al sitio correcto. Guía paso a paso para crear su placa. ¡Empecemos!

2.1 Materiales a Comprar

• Caja de exposición UV (Exposure box)
• Brocas (Drill bits: 0.8 mm, 1.0 mm, 1.2 mm)
• Cloruro férrico (FeCl₃) - grabador
• Hidróxido de sodio (NaOH) - revelador
• Gafas de seguridad (Goggles)
• Solución de estañado (Tin solution)
• Epoxi presensibilizado / Placa FR-4 con photoresist (Presensitized epoxy board)
• Fuente de alimentación (Power supply)
• Bata de laboratorio / ropa protectora (Dust coat / Lab coat)
• Temporizador (Timer)
• Cubos para químicos (Buckets)
• Soldadura (Solder) - para estañado final
• Acetona - para retirar photoresist residual
• Agua destilada - baños de lavado
• Papel absorbente
• Hojas de acetato/transparencias para impresión del artwork
• Impresora láser (imprescindible para tóner opaco)

2.2 Dibuje su PCB

Si ya tiene el diseño imaginado, pase al siguiente paso. Si no, continúe.

Software habitual: Proteus (ARES) para diseño profesional. Alternativa gratuita: Fritzing (más sencillo). Lo bueno: exportar diseño a PDF a escala 1:1 mantiene tamaño real, evitando problemas de escala al imprimir.

2.3 Impresión del Artwork (Máscara Fotográfica)

Con el diseño en transparencias, imprima al menos 3 copias del mismo artwork. ¿Por qué? Superponerlas aumenta opacidad, bloqueando mejor la luz UV en zonas negras (pistas/pads), asegurando exposición correcta.

Es necesario espejar (mirror) la imagen para que textos aparezcan correctamente en la transparencia. Active solo capas: Top Layer, Dimension, Vias, Pads (para single-sided). Para doble cara, repita para Bottom Layer.

2.4 Configuración Química (Chemical Setup)

Paso crítico: máxima precaución. Use guantes, gafas, bata, y área bien ventilada. Manipulará ácidos/bases fuertes (FeCl₃, NaOH); algunos evaporan rápido. Las manchas de FeCl₃ son difíciles de limpiar.

1. Prepare solución FeCl₃ (cloruro férrico). Para acelerar: agite/caliente (máx 40-50°C) o use bomba de burbujeo. Sin catalizar, resultados decepcionantes.
2. Prepare baño de NaOH (revelador): típicamente 1% p/v (10g NaOH / 1L agua). ¡Cuidado! Reacción exotérmica al disolver.
3. Prepare baño de agua destilada para lavados entre pasos. Tenga papel absorbente listo para secar.

2.5 Exposición UV (PCB Exposure)

1. Configure caja UV: bloquea rayos UV en líneas negras de su diseño.
2. Fije primer artwork con cinta al cristal. Añada las copias restantes (2-3) alineadas para opacidad total.
3. Trabaje con luz roja/segura (safe light) al manipular photoresist.
4. Con cuidado, retire film protector de la PCB (cara fotosensible hacia arriba), fije con cinta.
5. Introduzca en caja UV: cara sensible hacia tubos UV. Cierre herméticamente.
6. Exponga 2' a 2'30'' (ajuste según potencia lámparas/distancia). Use guantes. Al terminar, apague y retire PCB.

2.6 Revelado (PCB Development)

1. Inmediatamente, sumerja PCB en baño NaOH (cara sensible arriba).
2. Aparece color azul-púrpura (o grisáceo).
3. Agite suavemente 30"-60" hasta que el diseño sea visible (pistas claras, fondo oscuro).
4. Lave en baño de agua destilada.

2.7 Grabado (Etching / Engraving)

1. Ya puede encender luces normales (photoresist ya no es sensible).
2. Sumerja PCB (cobre arriba) en baño FeCl₃, agite suavemente constantemente.
3. La solución en movimiento permite la reacción. A 20'-40' (según temp. baño y concentración), el cobre no protegido se disuelve.
4. Retire PCB inmediatamente, enjuague en baño agua destilada aparte, seque.

2.8 Lavado Final de PCB

1. El photoresist residual en pistas necesita retirarse. Sumerja en baño de acetona; notará que la acetona se vuelve amarilla.
2. 10"-20": cobre expuesto limpio. Enjuague en agua y frote suavemente con cepillo.

2.9 Estañado (Tinning) - Opcional pero Recomendado

1. Coloque PCB casi lista en bandeja vacía, espolvoree/rocie solución de cloruro de estaño (SnCl₂).
2. El estañado protege cobre de oxidación y mejora soldabilidad futura.
3. ¡Ya tiene su PCB presensibilizada lista para usar!

2.10 Taladrado (Drilling)

Use taladro vertical (drill press) + broca 0.8 mm para todos los orificios. Si un componente no entra (pata > 0.8 mm), use broca 1.2 mm para ensanchar ese orificio. Precaución: no dañe pistas adyacentes.

Cómo Grabar (Etch) PCB Presensibilizadas - Resumen del Proceso Químico

El grabado PCB es paso vital en procesamiento químico sustractivo. Consiste en eliminar cobre para lograr patrones de circuito deseados. Se elimina todo cobre excepto el circuito protegido por estañado (o photoresist residual en proceso positivo).

Grabar PCB presensibilizadas parece complicado, pero no lo es tras reunir materiales. Imprima layout en transparencia (acetato) usando impresora láser (imprescindible: tóner opaco bloquea UV; inkjet no sirve). Si no tiene láser, use fotocopiadora en acetato.

Soluciones de grabado caseras: cloruro férrico (FeCl₃) en polvo o solución. Revelador: NaOH en polvo, disolver en agua tibia. ¡Ya tiene revelador universal! Para polvo, mismo proceso. Tras completar, placa lista.

Photoresist UV (UV Photo-resist) en PCB Presensibilizadas

El photoresist UV es crítico en desarrollo de dry film. Reacción química iniciada por luz UV → nombre "UV activated photoresist".

1. Recubrir sustrato con material orgánico fotosensible.
2. Aplicar revelador (developer) en superficie.
3. Aplicar material patrón (artwork) para bloquear luz: solo regiones no enmascaradas reciben exposición UV.

Photoresist positivo: Luz degrada material fotosensible. Revelador disuelve zonas expuestas → queda recubrimiento en zona enmascarada.

Photoresist negativo: Luz fortalece material. Revelador disuelve zonas NO expuestas → queda recubrimiento donde luz llegó.

Muchos photoresist de PCB presensibilizado y dry film usan tinta azul/verde estable en oscuridad, que reacciona con activador al exponerse a UV, sedimentándose y actuando como photoresist.

Ventajas de PCB Presensibilizadas

Varias ventajas las hacen opción preferida para fabricantes de instrumentos/equipos electrónicos:

• Compactas, ahorran cableado: Interconexión por pistas de cobre vs múltiples cables. Menos voluminosas.
• Fáciles de reparar: Fallo → fácil comprobación y reemplazo de componente específico. Componentes y polaridades claramente etiquetados en placa.
• Ahorro de tiempo en ensamblaje: PCB tradicionales tardan más en cablear componentes. Presensibilizadas: mucho menos tiempo.
• Inmunes a movimiento/vibración: Componentes tienen agarre firme (soldadura). No se mueven aunque la placa vibre.
• Alta fiabilidad: Rendimiento y fiabilidad superiores vs PCB convencionales. Por eso fabricantes eléctricos las prefieren.

Conclusión

Uso de PCB presensibilizadas aumenta abrumadoramente. Fabricarlas no es complicado si se siguen todos los pasos rigurosamente. Además de diseño y fabricación, ofrecen ventajas significativas; por eso fabricantes mundiales las prefieren sobre tradicionales. PCB presensibilizada es placa de prueba perfecta para experimentar: bajo coste, pocos pasos. En WellPCB estamos deseando trabajar con usted y entregar su pedido de PCB presensibilizada.