Cómo Fabricar placas de circuitos impreso fotosensibles

Hola a todos voy a intentar explicar paso a paso como elaborar placas de circuitos impresos por el método de insolado lo más sencillo posible y los riesgos derivados de la utilización de los productos, antes de nada he de decir que no me hago responsable de los daños causados por la mala manipulación de esto productos ya que si no se tiene cuidado pueden ocasionar daños grabes para la salud de las personas ya que las sustancias manipuladas son peligrosas

Idea general del proceso:
La placa PCB tiene un baño de cobre por una o por las dos caras, dependiendo del tipo de PCB que vayamos ha hacer, si es de doble cara o de una cara, en este ejemplo sólo usaremos una cara. Ésta cara a su vez está recubierta con un barniz fotosensible que reacciona con la luz ultravioleta, hay dos tipos de PCB en función del barniz con el que estén fabricadas, emulsión positiva y negativa. La positiva se degrada las zonas expuestas a luz ultravioleta, la emulsión negativa es todo lo contrario. El proceso explicado a grandes rasgos se compone de varias fases que consisten en el insolado de la placa, revelado de la placa, atacado con ácido y protección de las pistas con barniz

Materiales y herramientas necesarios.
1 Par de guantes plásticos
2 Cubetas
2 Pinzas de plástico
1 Gafas para salpicaduras
1 Delantal plástico
1 Mascarilla antigas
1 Cierra de corte

Químicos necesarios.
1 Bote de salfumán
1 Bote de agua oxigenada 110 volúmenes (lo anterior se puede sustituir por)
1 Bote de cloruro férrico
1 Bote de sosa cáustica
1 Botella de agua

Creación del fotolito.
Se puede utilizar muchos de los softwares desarrollados para ello, el que suelo utilizar yo es el Kicad, es gratuito y funciona muy bien.
Hay muchas maneras de preparar el fotolito yo voy a decir los dos métodos más extendidos, se puede emplear una impresora láser o impresora de chorro de tinta, utilizaremos papel de transparencias (acetato) para impresora de tóner o papel de transparencias (acetato) para impresora de chorro de tinta, de los dos métodos que he utilizado me quedo con el de la impresora de chorro de tinta porque los negros del dibujo quedan más opacos que con la impresora láser con lo cual seguiré con la explicación con el método de la impresora por chorro de tinta.
Si nos fijamos en la transparencia, podemos comprobar que por un lado el acetato es liso y por el otro es rugoso, el dibujo se hará en el lado que es rugoso y tendremos que fijarnos a la hora de colocar el folio en la impresora de colocarlo en la posición correcta.
Es conveniente añadirle textos al diseño para a la hora de colocar el fotolito en la PCB no confundirnos de cara y evitar que se serigrafíe la imagen al revés
Un truco que yo utilizo es imprimir en el mismo folio en dos zonas lo más alejadas posibles la misma imagen del prototipo, luego corto el folio a la mitad y superpocisiono una imagen con la otra hasta que solo se vea una, esto lo hago para que el dibujo sea lo más opaco posible para un mejor insolado.

Preparación de la PCB.
La placa la corto más grande que el borde exterior del prototipo a fabricar, sobre un centímetro, el motivo es para que a la hora de colocar el fotolito nos de margen para ajustarlo y que no nos quede alguna zona de la imagen por fuera de la PCB, esto nos arruinaría el trabajo.
Una vez cortada la placa tendremos que limar las rebabas de los bordes, el motivo es para que el contacto de la transparencia con la placa sea lo mayor posible ya que si quedan cámaras de aire la impresión no será buena

Insolado de la PCB.
El barniz fotosensible que está recubriendo la PCB se degrada cuando se expone a la luz ultravioleta por ello al colocar un dibujo que aísle ciertas zonas de la exposición de dicha luz, las zonas expuestas se degradaran y las zonas ocultas permanecerán intactas, eso es lo buscamos cuando insolamos una PCB Colocamos el fotolito en el cristal de la insoladora y lo sujetamos con cinta adhesiva procurando que la cinta quede fuera del área de la placa, esto se hace para que no haya aire entre la placa y el fotolito y esta quede lo más pegada posible, cuanto más pegada esté mejor será la definición de las pistas y podremos hacer pistas más finas, lo mínimo que se recomienda es no bajar de 0,3mm de pista ya que a partir de ahí no se garantiza que el ácido no acabe con ellas. Una vez colocada la PCB se sierra la pata de la insoladora y le pondremos un peso encima para obligar a que el PCB se pegue lo más posible al fotolito. Ahora procedemos a insolar la placa, dependiendo del tipo de luz utilizada se tardará más o menos tiempo en el proceso, si utilizamos luz de fluorescente la duración puede ser de 90 minutos y si utilizamos luz ultravioleta el tiempo suele ser de 6 minutos, estos son tiempos aproximados cada uno tendrá que testear cuanto tiempo tardará con los medios de que disponga, para eso se suele coger unos trocitos pequeños de placa e insolarlos a diferentes tiempos hasta descubrir el tiempo óptimo. El principio de funcionamiento es

Revelado de la PCB.
Una vez insolada la PCB pasaremos a revelarla. El revelado consiste en eliminar el barniz que se ha degradado en la fase de insolado para que el metal quede expuesto a la acción del ácido ya que el barniz que queda es resistente a éste agente, de esta mena construiremos las pistas de nuestro prototipo.

¡¡OJO MUY IMPORTANTE!!
Utilizar guantes, gafas protectoras y ropa aislante, la sosa cáustica es corrosiva. No utilizar en espacios cerrados No tocar ni raspar el barniz con nada ya que lo eliminaremos y arruinaremos el prototipo.

Disolvemos 6 gramos de sosa cáustica en medio litro de agua la reacción hará que el agua se caliente un poco pero no lo suficiente para alcanzar una temperatura óptima para el revelado, esta temperatura suele ser sobre los 30 ºC con esta mezcla el tiempo de revelado sería entre 2 y 4 minutos, éste tiempo depende de la cantidad de sosa cáustica y temperatura que utilicemos, recomiendo hacer test con pequeños trozos para ajustar el tiempo y mezcla, en la PCB se puede ver como va quedando el metal expuesto, el color del metal expuesto es más brillante que el que está recubierto por el barniz. Una vez transcurrido el tiempo de revelado y decidamos que está la PCB está lista, sumergiremos la PCB en agua para para la acción del revelado.

Atacado con ácido.
En la fase final atacaremos la PCB con ácido para que se coma el cobre sobrante y nos quede nuestro prototipo cómo hemos diseñado, para ello tenemos dos tipos de ácidos.

¡¡OJO MUY IMPORTANTE!!
los ácidos son muy peligrosos, utilizar guantes, mascarilla antigas, gafas protectoras y ropa aislante, hacer este proceso en un lugar ventilado y si es posible al aire libre, no tirar el químico por el sumidero ni verterlo en la tierra, llévelo a un punto limpio para que sea tratado, el planeta te lo agradecerá cómo las criaturas que viven en el

Salfumán + agua oxigenada 110 volúmenes.

El salfumán es ácido clorhídrico se puede comprar en cualquier ferretería y su precio es muy económico, el agua oxigenada 110v. se compra en farmacias y también es económica, se puede utilizar agua oxigenada normal para las heridas pero es más floja que la anterior.
La mezcla de estos compuestos suele ser 50% de cada uno pero la agresividad es brutal con lo cual se suele mezclar con agua para reducir su efecto y que el proceso sea más lento. Si la acción del ácido es muy rápida, terminaremos el atacado en seguida pero corremos el riesgo de que se coma pistas muy finas, si la acción es más lenta respetará mejor las pistas finas.
Una mezcla que a mi me funciona bastatnte bien es de 2 partes de agua oxigenada 110 vol, 1 parte de salfumán y 2 partes de agua normal.
Recomiendo lo mismo que en los pasos anteriores, hacer test.

¡¡OJO MUY IMPORTANTE!!
Al acabar no guardar la mezcla, ésta seguirá reaccionando y produciendo vapores si confinamos la mezcla en un recipiente cerrado, éste irá incrementando la presión interna y si no revienta esparciendo lo todo por su alrededor, al ir a abrirlo la diferencia de presión del interior del recipiente al exterior hará que el ácido salga disparado pudiéndonos alcanzar produciendo quemaduras químias graves

Cloruro férrico.
Este ácido es más caro que el compuesto anterior, pero tiene la ventaja de que no produce gases en exceso, se puede guardar para reutilizarlo y no es tan agresivo, si te cae en la piel y te lavas con agua rápidamente no te causará daños, si te cae en la ropa pues te causará una mancha de color óxido que con el tiempo se agujerará. Su acción es mucho más lenta tardando hasta 4 veces más pero te permite diseñar pistas muy finas menores de 0,3mm. Para acelerar su acción se recomienda calentar el ácido hasta una temperatura de entre 60 y 70ºC Los métodos de utilización de los dos ácidos son similares, Introduces el prototipo en el ácido y mueves el ácido hasta que se termine el proceso, es importante no dejar de mover la mezcla. Una vez terminado el proceso se introduce la PCB en agua para parar la acción del ácido y listo.

Acabado.
Para terminar podemos o dejar el barniz que trae la placa sin tocar o sacarlo y utilizar un barniz para proteger el cobre del oxígeno.
Lo que hago yo es eliminar la resina fotosensible con acetona y barnizar la pcb y para ello utilizo un barniz casero que puede fabricarse uno mismo ya que los barnices industriales son caros.
Utilizaremos una resina de pino que se emplea para la fabricación de barnices industriales y en arte, la resina tiene muchos nombre y se llama colofonia, pierubio, piedrega, pez de castilla y no sé de que otra forma más, yo la conseguí en una tienda de arte online pero en foros se dice que en ferreterías y droguerías puede que haya, yo pregunté en mi ciudad y no di con ella.
Suele venir en dos formatos, en piedras cristalizadas o en polvo, en polvo es más cara y el efecto es el mismo.

El proceso es el siguiente.
en un bote o recipiente cerrado vertemos acetona y dentro depositamos resina de colofonia y dejamos macerar hasta que se disuelva totalmente la resina, añadiremos resina hasta la saturación

Una vez que ya está preparado el barniz lo aplicamos con un pincel antes de soldar los componentes y dejamos secar, tardará unas 24 horas.

Este barniz ayuda a la soldadura de echo con esta resina se fabrican flux para la soldadura electrónica.
Y el resultado final quedará más o menos así

Espero que les haya servido este tutorial