Método UV para la fabricación de PCBs

11 min readFeb 2, 2023

Hoola #tecnoamigos, volvemos con los artículos sobre electrónica! 🤘 En esta ocasión estaremos empleando el método UV para fabricar PCBs (placas de circuito impreso). ¿Cansados de usar la plancha y obtener malos resultados? ¿Cansados de no poder sacar PCBs con vías diminutas?

El siguiente método me lo heredaron empíricamente, pero funciona siempre y cuando se sigan las instrucciones, le di mi toque leyendo otros artículos, las referencias hasta abajo. Gracias amigo Mauro.

Imprime placas como un profesional, con materiales fáciles de conseguir al menor precio del mercadoooo😎.

Este método es ideal para obtener:

Resultados precisos
Placas PCBs con vias diminutas (ideal para componentes SMD)
Fabricación de PCBs a mayor escala, el único material no reutilizable es el film fotosensible, los demás pueden ser usados por mucho tiempo.

Los materiales contemplados para la fabricación de PCBs a través del método UV son:

Film fotosensible
Impresora de inyección de tinta
Inkjet film (hoja de impresión transparente compatible con impresoras a tinta)
Linterna UV
Soda Cáustica
Cloruro férrico
Agua
Placa PCB virgen
Mini-drill (taladro)
Soporte para mini-drill o taladro
Brocas de 0,8mm y 1mm
Tijeras para corte de metal

⚠️ Al realizar la PCB de ejemplo en este artículo no tuve las precauciones necesarias y acabe con una infección ocular, por lo que recomiendo los siguiente:

Guantes de latex (para librarnos de los residuos quimicos en las manos, que suelen entran en contacto con los ojos).
Gafas de protección (Todo momento, impide que los elementos químicos o las astillas del corte de la placa PCB entren en contacto con los ojos)
Gafas oscuras o de sol (para cuando se irradie la luz UV)
Barbijo (para no absorver completamente el humo a la hora de soldar)

Nota: me la pase haciendo ese tipo de cosas sin ninguna protección como 3 años 😆, este método es más exigente, más vale que te protejas.

A continuación, el procedimiento se encuentra diseccionada en 6 fases:

Impresión
Preparación
Exposición
Revelado
Correción de Errores (opcional)
Ataque Químico

Impresión

El resultado de esta fase es la impresión del diseño PCB en cualquier tipo de acetato o lámina transparente, en este caso, mediante una impresora de inyección de tinta sobre un inkject film (hoja transparente compatible con la impresora de inyección de tinta), cabe resaltar que no cualquier lámina transparente es útil en ese tipo de impresora; en general, es recomendable usar una impresora láser y un acetato común, sin embargo, dependerá de su disponibilidad. De cualquier forma, el diseño PCB pasa por un proceso de conversión antes de imprimirse, comenzando por tornarse al negativo y posteriormente reflejarlo (mirroring).

No hace falta emplear algún tipo de herramienta adicional para realizar las conversiones a la imagen final del PCB, muchas de las herramientas CAD ya las tienen integradas. Posteriormente, agarra el negativo reflejado e imprimelo, el resultado es la obtención del negativo impreso en un pedazo de lámina transparente.

Preparación

El diseño en negativo debe plasmarse en la placa virgen, su limpieza es importante ya que cualquier tipo de desnivel o irregularidad en la misma proboca pésimos resultados, debe verse sumamente lisa. Realiza un lijado con movimientos circulares en toda la superficie de la placa virgen con ayuda de un pedazo de esponja de acero inoxidable, como ilustra la siguiente imagen.

Por otro lado, los tres líquidos usados en este método y de cuya preparación dependen las siguientes fases son los siguientes:

Liquido Revelador su tarea es retirar los residuos no irradiados por la luz ultravioleta de la superficie de película fotosensible de la placa virgen, en otras palabras se encarga de mantener estampado todo el cuerpo del diseño electrónico. Se prepara con:

5 gramos de Soda Cáustica (nombre comercial) o Hidróxido de Sodio (nombre químico)
500 mililitros de Agua
Balanza de cualquier estilo

Ambos elementos se mezclan en un recipiente y se espera a que la soda cáustica este totalmente disuelta, la preparación debe ser precisa ya que mas o menos gramos y mililitros alteran los resultados drásticamente, los implementos usados en esta mezcla se encuentran en la siguiente imagen.

La anterior imagen ilustra claramente los elementos empleados, en adición se encuentran también los instrumentos de medición, una jarra con un medidor de mililitros y una balanza de cocina para medir precisamente cada uno de los elementos. El resultado de realizar este paso de forma minuciosa es una solución química que se ajusta a los tiempos de exposición y contacto expuestos más adelante, lo que garantiza la obtención de resultados similares.

Liquido de ataque químico o ácido existen distintas formas de atacar el cobre de la superficie de la placa virgen, no obstante, en Bolivia el químico mas empleado para esta tarea es el “cloruro férrico” y puede encontrarse en cualquier tienda de componentes electrónicos, la mezcla y preparación varía de presentación en presentación, sin embargo, el producto contiene instrucciones y advertencias claras para realizar su preparación.

Liquido elemento (Agua) 500 ml disueltos en un recipiente, solo se encarga de limpiar los residuos de cada uno de los líquidos expuestos con anterioridad.

Los líquidos mencionados interactúan con la placa pcb de forma pasiva, la obtención de los mejores resultados depende de simples elementos que pueden ser reciclados en casa.

El líquido revelador requiere de un cepillo de dientes de cerdas blandas, ayuda a remover los residuos de la película fotosensible adherida a la placa virgen, para el agua la esponja es de gran apoyo y el líquido de ataque químico requiere de un palo de madera para mover, agitar y retirar la placa cuando sea necesario.

Cabe mencionar que tener contacto directo con los líquidos puede producir infecciones oculares e irritaciones en la piel (en el peor de los casos), por lo que es totalmente aconsejable el uso de guantes de latex y gafas de protección durante el proceso de manipulación de los líquidos químicos.

Exposición

Esta fase consiste en irradiar las luces UV sobre la placa con el film fotosensible ya adherido junto al negativo (pedazo de lamina transparente con el PCB impreso en blanco y negro) sobrepuesto en la placa, de tal forma que las luces UV irradien solo los espacios blancos que es el circuito en sí, este proceso permite aumentar la resistencia de esos espacios al líquido revelador, el espacio en negro es protegido de las luces UV, por lo tanto no obtiene la resistencia suficiente para soportar al liquido revelador, la siguiente imagen lo explica de una manera mas sencilla.

Los pasos para obtener tales resultados son: Cortar un pedazo de film fotosensible del tamaño de la placa, en este caso 6cm x 6cm.

Adherir el film fotosensible a la placa virgen (previamente preparada), este proceso se realiza con la ayuda de dos pedazos de cinta adhesiva, dichos pedazos se pegan en ambas caras de alguno de los bordes del pedazo de film y se realiza una operación de separación como si de un sticker (pegatina) se tratara, el resultado es que una de las caras del film es destapada (como si fuera una pegatina), esa cara es pegajosa y azuleja, es la que debe adherirse a la superficie limpia de la placa virgen, este proceso es similar a cuando se aplica un protector de pantalla a un teléfono inteligente, no debe quedar ninguna burbuja o irregularidad en la superficie.

El siguiente paso es calentar y aplanar la superficie de la placa virgen (con
el film ya adherido), este paso solo se logra con una plastificadora profesional o con una plancha caliente y un pedazo de papel higiénico doble.

El procedimiento es el siguiente: cubrir la superficie de la placa con el papel higiénico doble, pasar la plancha ya caliente sobre el papel y la placa con movimientos rectos tratando de cubrir todos los espacios equitativamente, retirar de vez en cuando la plancha, un contacto continuo puede no tener buenos resultados; la plancha debe estar configurada con la temperatura más baja que posea (configuración nylon en algunas de las planchas).

El contacto directo entre la plancha y la placa daña todo el proceso previo,
asi que es importante asegurar que la plancha transmita su calor y presión a través del papel higiénico, el tiempo de este proceso es de aproximadamente 2 minutos. Es totalmente normal que la placa este caliente al finalizar este paso, exceder la temperatura puede causar daños en el film.

Con la superficie sin ningún tipo de burbuja o irregularidad, se procede a acomodar el negativo (el circuito impreso en un pedazo de lamina transparente) sobre la placa el negativo y la placa tiene un tamaño aproximado, por lo tanto encajan muy bien, ya acomodados se trasladan sobre un pedazo de vidrio o cualquier superficie en el que se fija su posición sobreponiendo otro pedazo de vidrio encima, el resultado
es una placa con el negativo (acomodado correctamente) presionados con un pedazo de vidrio en ambas caras, la cara importante es la que tiene el negativo sobrepuesto sobre la placa, finalmente con ayuda de una linterna de luces UV se irradia toda la superficie de forma uniforme por 30 segundos, sobrepasar este tiempo produce resultados deficientes y altera el tiempo de los siguientes procesos. Mientras el procedimiento este en ejecución es sumamente aconsejable usar las gafas de sol, de tal forma que se evite en cierto grado el impacto de las luces UV en los ojos.

Una mejor forma de realizar este paso es hacerlo con una insoladora (máquina que irradia luces UV de forma uniforme), la cual garantiza un mejor resultado, no obstante, el resultado de la linterna sobre placas no mayores a 6cm x 6cm tiene buenos resultados.

Revelado

Con la placa correctamente expuesta a las luces UV, se procede a despegar la segunda cubierta del film (con ayuda de un pedazo de cinta adhesiva), seguidamente se introduce la placa al líquido revelador en un proceso de aproximadamente 1 minuto del cual 40 segundos consiste en estar en contacto con el liquido y los últimos 20 segundos realizando la limpieza de la superficie con ayuda de un cepillo de cerdas blandas o una esponja (del lado mas blando), tal proceso ayuda a limpiar los residuos del film fotosensible que no han sido expuestos a la luz UV por estar cubierta por la parte oscura del negativo.

Pasado el minuto del proceso anterior se hace una limpieza con agua (con ayuda de otra esponja), ayuda también llevarlo a un grifo y lavar su superficie con agua a presión, la idea es retirar el liquido revelador de la superficie de la placa hasta que la misma no se sienta semi-viscosa.

Cabe mencionar que los mejores resultados se obtienen después de una serie de iteraciones de prueba, siempre y cuando se sigan los tiempos y preparaciones detallados en esta guía los resultados deberían ser buenos. Los tiempos y medidas han sido obtenidos tras una serie de iteraciones, con resultados negativos, positivos y neutros.

Corrección de Errores (opcional)

Si los pasos hasta el momento no salen bien por contratiempos o descuidos, muchos de ellos desembocan en un problema común, deficiente marcado del circuito en la placa.

El problema se debe a altos tiempos de exposición al liquido revelador y poco cuidado al retirar los residuos del mismo, sin embargo, puede solucionarse remarcando todas las vías olos pads con errores con ayuda de un marcador de tinta indeleble (cuidadosamente).

Ataque Químico

La fase de ataque químico consiste en disolver todo el cobre que no esta cubierto por el film fotosensible, para finalmente dejar despejado el circuito.

El líquido empleado en este caso es, “cloruro férrico”, un químico altamente comercializado en ferreterías y tiendas de electrónica en general.

La placa debe depositarse en el líquido de ataque químico preferido, por un tiempo aproximado de 15 minutos, este tiempo evidentemente varía de caso en caso, sin embargo, puede tomarse como referencia, es notorio como el circuito va visualizándose claramente minuto a minuto, durante este proceso es aconsejable mover la placa cada 2 minutos y agitar levemente el recipiente en el que se encuentre.

El resultado de esta fase es la placa PBC con las vias y pads completamente despejados.

Perforado

Esta etapa es crucial ya que se debe tener en cuenta el tamaño que tienen los pines que se desea incrustar en los pads, en general varían de los 0.5mm a 1.2mm, sin embargo dependerán de las necesidades del circuito en curso.

Las perforaciones realizadas al PCB pueden realizarse de manera casera (con un mini-drill en mano) o con un equipo más especializado, las perforaciones deben ser precisas, en ese sentido, no esta demás invertir en el equipo propicio, tuve que improvisar mi mini-drill y adaptarlo a un soporte de taladro común, con telas y gomas en el sujetador dotándole de la estabilidad y firmeza necesaria, finalmente las perforaciones son realizadas de manera cuidadosa.

El resultado de esta fase es la placa PCB correctamente perforada.

El color azul proveniente del film fotosensible adherido a la placa, puede retirarse remojando la placa en el líquido revelador con un tiempo aproximado de 30 minutos o alternativamente limpiando con un trapo y acetona, no obstante, es recomendable preparar un nuevo líquido revelador con una doble dosis de soda cáustica para esta labor en específico.

A veces, como en este ejemplo la placa PCB puede tener una forma irregular (circular), es decir, diferente al que normalmente poseen (rectangular), en casos así, el recorte debe realizarse con delicadeza y ayuda de herramientas como: un taladro o mini-drill con una cuchilla cortadora (amoladora), tijera para el corte de metal y una lija. En cualquier caso, es recomendable hacer uso de las gafas de protección y el barbijo, ya que el polvo tras la fricción contiene baquelita o fibra de vidrio.