El circuito impreso método fotográfico es un proceso utilizado en la fabricación de circuitos electrónicos, donde se emplea la acción de la luz para crear patrones de cobre en una placa de circuito impreso (PCB). Este método es muy popular en la industria electrónica debido a su precisión y eficiencia, ya que permite la producción de circuitos más complejos en comparación con otros métodos convencionales.
El proceso consiste en recubrir una placa de circuito impreso con una película fotosensible, que reacciona ante la exposición de la luz ultravioleta. Posteriormente, se utiliza una máscara o plantilla que contiene el diseño del circuito, el cual se coloca sobre la placa. Al exponer la placa a la luz ultravioleta, las áreas cubiertas por la máscara no se ven afectadas, mientras que las áreas expuestas quedan alteradas y permiten eliminar el material no deseado en el paso siguiente.
Una vez completada la exposición, la placa se sumerge en una solución de revelador que disuelve la película afectada por la luz y revela el patrón de cobre deseado. Finalmente, la PCB se somete a un proceso de ataque químico que elimina el cobre no protegido, resultando en la producción de un circuito impreso preciso y funcional.
Definición de Circuito Impreso Método Fotográfico
El circuito impreso método fotográfico es una técnica ampliamente utilizada en la fabricación de circuitos impresos (PCB, por sus siglas en inglés). Este proceso se basa en la exposición de la placa de circuito a la luz ultravioleta (UV) a través de una máscara que contiene el diseño del circuito. Posteriormente, el material fotosensible de la placa se revela y se elimina mediante un proceso químico desarrollador, dejando al descubierto las pistas de cobre del circuito.
Para llevar a cabo este método, primero se prepara una placa de circuito cubierta con un material fotosensible, generalmente denominado fotoresina. La fotoresina es una sustancia que, al exponerse a la luz UV, se endurece y se adhiere firmemente al cobre. Luego, se coloca una máscara sobre la placa, la cual contiene el diseño del circuito en formato negativo. Esta máscara puede ser impresa en un papel transparente especial o, en el caso de equipos industriales, utilizando fotolitos.
A continuación, se expone la placa con la máscara a la luz UV durante un tiempo determinado, lo que hace que la fotoresina se endurezca en las áreas correspondientes al diseño del circuito. Después de la exposición, se retira la máscara y se sumerge la placa en una solución química desarrolladora, la cual disuelve la fotoresina no endurecida, dejando al descubierto las áreas de cobre que conformarán las pistas del circuito.
Una vez realizado el desarrollo, es necesario eliminar el cobre no deseado mediante un proceso de grabado. Para ello, la placa se sumerge en una solución química, generalmente una mezcla de ácido clorhídrico y peróxido de hidrógeno, que ataca y disuelve el cobre expuesto, dejando intactas las pistas protegidas por la fotoresina.
Finalmente, se elimina la fotoresina endurecida utilizando un disolvente o una solución alcalina, dejando al descubierto el circuito impreso terminado. Este método fotográfico es preciso y eficiente, permitiendo la creación de circuitos con pistas muy finas y detalles más pequeños en comparación con otros métodos, como el método de transferencia térmica o el tallado a mano. Además, es escalable para la producción en serie de PCBs.
Materiales y Herramientas Utilizadas
Placas de Circuito Impreso Fotográficas
Las placas de circuito impreso (PCB) fotográficas están recubiertas con una capa sensible a la luz ultravioleta. Esta capa es una emulsión fotosensible que se polimeriza cuando se expone a la luz UV, permitiendo la formación del patrón del circuito. Las placas deben almacenarse en un lugar oscuro y fresco antes de su uso para evitar su deterioro.
Fuentes de Luz Ultravioleta
Se utiliza una fuente de luz ultravioleta para exponer la placa fotográfica a la luz UV. Hay diferentes tipos de fuentes de luz UV, como lámparas y cajas de exposición UV. Es fundamental asegurar una exposición uniforme de la placa y controlar el tiempo de exposición para obtener resultados óptimos.
Máscara de Fotolito
La máscara de fotolito es una película transparente que contiene el diseño del circuito en áreas opacas (negras). Se coloca sobre la placa fotográfica, asegurando un contacto firme y sin burbujas, antes de exponerla a la luz UV. La máscara protege las áreas del circuito de la exposición a la luz, permitiendo que sólo las áreas no protegidas se polimericen.
Revelador de Placas
Una vez expuesta la placa, se utiliza un revelador de placas para eliminar la emulsión fotosensible no polimerizada de las áreas del diseño. El revelador se aplica sobre la placa siguiendo las instrucciones del fabricante y luego se enjuaga con agua para detener el proceso de revelado. Después de esto, la placa está lista para ser atacada químicamente.
Etchante
El etchante es una solución química que disuelve el cobre expuesto en las áreas no protegidas por la emulsión fotosensible. Hay varios tipos de etchantes, como el cloruro férrico y el persulfato de amonio. El proceso de ataque debe realizarse en un recipiente adecuado y con la protección adecuada, como guantes y gafas de seguridad. Una vez completado el proceso, se enjuaga la placa y se retira la emulsión fotosensible restante, revelando el circuito impreso finalizado.
Proceso de Fabricación
Diseño del Circuito
El primer paso en el proceso de fabricación de un circuito impreso mediante el método fotográfico es el diseño del circuito. Usando software especializado se dibuja el esquema y se determina la ubicación de las pistas y componentes.
Creación del Fotolito
El siguiente paso es la creación del fotolito. En esta etapa, se imprimen las diferentes capas del diseño del circuito en un film transparente, que se usará posteriormente para exponer la placa a la luz ultravioleta.
Preparación de la Placa
Para la preparación de la placa, se recubre un sustrato (usualmente de fibra de vidrio), con una capa de material sensible a la luz (fotosensible). Esta capa fotosensible protegerá las áreas que se desean preservar en la placa final.
Exposición de la Placa a la Luz Ultravioleta
La exposición de la placa a la luz ultravioleta es la etapa en la que se coloca el fotolito sobre la placa fotosensible. Se expone a una fuente de luz ultravioleta, lo que provoca el endurecimiento de la capa sensible a la luz en las zonas donde estaban las pistas.
Revelado y Ataque Químico
La última etapa es el revelado y ataque químico. En este paso se sumerge la placa en un químico revelador el cual solamente elimina la capa fotosensible en las áreas no endurecidas por la exposición a la luz ultravioleta. Luego, se sumerge en otro producto químico que disuelve el cobre de las áreas expuestas, dejando las pistas del circuito intactas.
La técnica de circuito impreso método fotográfico es útil para obtener resultados precisos en la fabricación de placas de circuitos impresas.
Ventajas y Desventajas
Ventajas del Método Fotográfico
El método fotográfico para la fabricación de circuitos impresos ofrece varias ventajas:
- Alta precisión: La reproducción de los patrones del circuito es muy precisa, lo que permite crear trazas y espacios más estrechos sin problemas de continuidad o cortocircuitos.
- Calidad y Confianza: La calidad de los circuitos impresos producidos mediante este método es alta, lo que significa una mayor durabilidad y menor índice de fallos.
- Repetibilidad: Es posible crear múltiples placas idénticas sin variaciones entre ellas, lo cual es crucial para la fabricación en serie.
Desventajas del Método Fotográfico
A pesar de las ventajas mencionadas, también existen algunas desventajas al utilizar el método fotográfico en la producción de circuitos impresos:
- Costo y tiempo: La preparación de la placa y el proceso de exposición puede llevar tiempo y aumentar los costos de producción, especialmente en prototipos o producciones de baja escala.
- Manejo de productos químicos: La manipulación de ácidos y soluciones químicas puede ser un riesgo para la salud y el medio ambiente si no se manejan correctamente.
- Equipamiento especializado: Para obtener resultados de alta calidad, se requiere de equipos específicos como máquinas de insolación y laminadoras, lo cuales pueden ser costosos e inaccesibles para usuarios individuales.
En resumen, el proceso fotográfico para la fabricación de circuitos impresos ofrece resultados de alta precisión y calidad, pero con la desventaja de un mayor costo y tiempo de producción. Además, plantea condiciones de trabajo específicas y especializadas que pueden representar una barrera para las personas o empresas con recursos y conocimientos limitados.
