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Placas fotosensibles para fabricar circuitos impresos: Guía esencial

Jul 28, 2023 Uncategorized

El mundo de la electrónica ha experimentado avances significativos a lo largo de los años, y uno de esos avances se encuentra en la tecnología de circuitos impresos, también conocidos como PCB. Uno de los métodos más efectivos y precisos para fabricar estos circuitos involucra el uso de placas fotosensibles. Esta técnica ha revolucionado la industria y ha permitido una mayor flexibilidad y versatilidad en el diseño y la producción de componentes electrónicos a nivel mundial.

Las placas fotosensibles, esencialmente, son placas de circuito impreso (PCB) que han sido recubiertas con un material fotosensible. Este material reacciona a la luz ultravioleta, permitiendo la transferencia precisa de un diseño de circuito a la placa. El proceso comienza exponiendo la placa a la luz ultravioleta a través de una máscara que contiene el diseño del circuito. Una vez que la exposición ha ocurrido, se revela el diseño y se atraviesa un proceso de grabado químico que elimina el material no deseado, dejando atrás el circuito impreso deseado.

En el siguiente artículo, exploraremos en detalle cómo funcionan las placas fotosensibles, así como sus ventajas y posibles desafíos en el proceso de fabricación de circuitos impresos. Además, analizaremos algunos ejemplos de cómo esta tecnología ha impactado significativamente varias industrias y ha permitido la creación de dispositivos electrónicos cada vez más sofisticados y eficientes.

Tipos de Placas Fotosensibles

Las placas fotosensibles son utilizadas en la fabricación de circuitos impresos y vienen en diferentes tipos. En esta sección se discutirán dos tipos principales de placas fotosensibles: Pre-sensibilizadas y No Pre-sensibilizadas.

Pre-sensibilizadas

Las placas pre-sensibilizadas están recubiertas con una capa de material fotosensible que es sensible a la luz ultravioleta (UV). Estas placas pueden ser utilizadas directamente en el proceso de fabricación de circuitos impresos, sin necesidad de aplicar una capa adicional de material fotosensible.

A continuación, se mencionan algunas características de las placas pre-sensibilizadas:

  • Facilidad de uso: por tener la capa fotosensible ya aplicada, se agiliza el proceso de fabricación de circuitos.
  • Menor margen de error: el material fotosensible se encuentra uniformemente distribuido en la placa, lo que minimiza el riesgo de errores durante la exposición.

No Pre-sensibilizadas

Las placas no pre-sensibilizadas, en cambio, no cuentan con una capa de material fotosensible aplicada de antemano. Para utilizar estas placas en la fabricación de circuitos impresos, es necesario aplicar manualmente la capa de material fotosensible antes de su exposición.

A continuación, se mencionan algunas características de las placas no pre-sensibilizadas:

  • Flexibilidad: se puede aplicar el tipo de material fotosensible que más convenga según las necesidades del proyecto.
  • Precio: suelen ser más baratas que las placas pre-sensibilizadas, aunque se debe considerar el costo adicional de aplicar el material fotosensible.

Cabe mencionar que, independientemente del tipo de placa que se utilice, es crucial seguir las instrucciones del fabricante al momento de exponer las placas a la luz UV, así como tener en cuenta las condiciones de almacenamiento y manipulación para mantener la calidad y funcionalidad de las placas fotosensibles.

Proceso de Fabricación de Circuitos Impresos

Diseño del Circuito

Antes de fabricar un circuito impreso, es necesario diseñar su esquema eléctrico utilizando un programa de diseño asistido por computadora (CAD). Aquí se definen las conexiones entre los componentes y se establece el diseño físico del circuito.

Preparación de la Placa Fotosensible

Una vez diseñado el circuito, se prepara una placa fotosensible, que consiste en un sustrato de materiales aislantes, como la fibra de vidrio o plástico, recubierta de una capa de cobre fotosensible. La placa se limpia y se aplica una resistencia fotosensible, la cual se endurece al exponerse a la luz ultravioleta (UV).

Exposición y Revelado

El siguiente paso es la exposición de la placa fotosensible al patrón de diseño del circuito impreso. Se coloca el diseño sobre la placa y se expone a la luz UV. La resistencia fotosensible se endurece en las áreas expuestas a la luz y permanece blanda en las áreas protegidas por la máscara del diseño. Luego, se revela la placa al sumergirla en una solución de revelador, eliminando la resistencia fotosensible blanda y dejando al descubierto el cobre no protegido.

Grabado del Circuito

Finalmente, se realiza el proceso de grabado al sumergir la placa en una solución química que disuelve el cobre expuesto, dejando intactas las áreas protegidas por la resistencia fotosensible endurecida. Tras el grabado, se retira la resistencia restante y se obtiene el circuito impreso diseñado.

El proceso de fabricación de circuitos impresos mediante placas fotosensibles es preciso y eficiente, permitiendo la producción de circuitos de alta calidad y complejidad en poco tiempo.

Métodos de Exposición de Placas Fotosensibles

A continuación se describen 3 métodos comunes para exponer placas fotosensibles en la fabricación de circuitos impresos.

Exposición Directa al Sol

El sol es una fuente de luz ultravioleta (UV) y puede utilizarse para exponer placas fotosensibles. Aunque este método es fácil de realizar, presenta algunas limitaciones:

  • Inconsistencias por variaciones en la intensidad de la luz solar.
  • La incapacidad de controlar el tiempo de exposición con precisión.

Proceso básico:

  1. Colocar el diseño del circuito en acetato sobre la placa fotosensible.
  2. Exponer a la luz solar directa durante 2 a 3 minutos.
  3. Desarrollar la placa en una solución reveladora adecuada.

Lámparas Ultravioleta

Las lámparas UV ofrecen mayor control sobre la intensidad y el tiempo de exposición en comparación con la exposición directa al sol.

Ventajas:

  • Mayor consistencia y precisión en la exposición.
  • Fácil de disponer en talleres o laboratorios.

Pasos básicos:

  1. Colocar el diseño del circuito en acetato sobre la placa fotosensible.
  2. Exponer a la luz de la lámpara UV durante un tiempo fijo (según las especificaciones del fabricante).
  3. Desarrollar la placa en una solución reveladora adecuada.

Equipos de Exposición Dedicados

Los equipos de exposición profesionales son los más precisos y consistentes para la exposición de placas fotosensibles.

Características principales:

  • Tiempo de exposición ajustable y controlado.
  • Alta intensidad de luz ultravioleta.
  • Uniformidad en la distribución de la luz.

Proceso básico:

  1. Colocar el diseño del circuito en acetato sobre la placa fotosensible.
  2. Colocar la placa en el equipo de exposición ya configurado.
  3. Realizar la exposición durante el tiempo preestablecido.
  4. Desarrollar la placa en una solución reveladora adecuada.
PCB 4 capas
PCB 4 capas

Ventajas

Consideraciones de Seguridad

Al trabajar con placas fotosensibles para fabricar circuitos impresos, es fundamental tener en cuenta ciertas medidas de seguridad para proteger a las personas y garantizar un proceso exitoso. Estas precauciones incluyen:

  • Uso de equipo de protección personal: Utilizar guantes, gafas de protección y ropa adecuada para evitar el contacto directo con productos químicos y prevenir lesiones o irritaciones en la piel y los ojos.

  • Almacenamiento adecuado de los materiales: Las placas fotosensibles y los productos químicos utilizados en el proceso deben almacenarse en lugares frescos, secos y oscuros para garantizar su correcto funcionamiento y evitar su deterioro.

  • Manejo de productos químicos: Tener precaución al manipular productos químicos como corrosivos o tóxicos y seguir las recomendaciones del fabricante para su uso, almacenamiento y eliminación.

  • Ventilación adecuada: Trabajar en áreas bien ventiladas o con sistemas de extracción de aire para prevenir la acumulación de vapores de productos químicos y mantener un ambiente seguro.

  • Iluminación adecuada: Utilizar iluminación ultravioleta (UV) sólo cuando sea necesario y siguiendo las precauciones de seguridad para evitar la exposición prolongada a los rayos UV y proteger los ojos y la piel.

Al cumplir con estas medidas de seguridad al trabajar con placas fotosensibles y fabricar circuitos impresos, se reduce significativamente el riesgo de accidentes y se garantiza un ambiente de trabajo seguro y eficiente.

Alternativas a las Placas Fotosensibles

Existen diversas alternativas en el mercado para fabricar circuitos impresos sin el uso de placas fotosensibles. A continuación, se describen algunas de las más conocidas:

  1. Transferencia térmica: Este método utiliza papel especial de transferencia térmica para transferir el diseño del circuito a la placa de cobre. Primero, se imprime el diseño en el papel y luego se coloca sobre la placa de cobre. Con la ayuda de una plancha caliente, se transfiere el diseño del papel a la placa. Este proceso es fácil y rápido, pero puede tener problemas de precisión.

  2. CNC (Control Numérico Computarizado): Las máquinas CNC son dispositivos precisos y automatizados que pueden fabricar circuitos impresos mediante fresado. Se introduce el diseño del circuito en la máquina CNC, y esta elimina selectivamente el cobre de la placa de circuito, dejando el trazado deseado. Este método es muy preciso, pero el equipo CNC puede ser costoso.

  3. Grabado químico: Este proceso utiliza productos químicos para eliminar el exceso de cobre de la placa de circuito, dejando solo el diseño del circuito impreso. Se protegen las áreas de cobre que se quieren conservar utilizando algún resistente, como esmalte de uñas o marcador permanente, y se sumerge la placa en un baño químico que disuelve el cobre expuesto. Este método es económico pero puede ser un poco más lento y difícil de controlar que otros métodos.

  4. Fotograbado: Similar al proceso de placas fotosensibles, este método también utiliza luz ultravioleta para transferir el diseño a la placa de circuito, pero en lugar de usar una placa fotosensible, se coloca una película de resistente a la luz sobre la placa de cobre. Luego, se expone la placa a la luz UV a través de una máscara, y se revela el diseño en la placa. Este proceso es más rápido que el grabado químico, pero sigue siendo menos preciso que las máquinas CNC.

Cada alternativa tiene sus ventajas y desventajas, y la elección del método dependerá de factores como la precisión requerida, el presupuesto disponible y las preferencias personales del fabricante de circuitos impresos.

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