Técnicas para la construcción de Circuitos Impresos

Técnicas para la construcción de Circuitos Impresos

Para la realización de un montaje práctico deberemos tener conocimiento acerca de algunos pasos a seguir y otros tantos detalles que nos ayudarán a evitar la rotura de los componentes a montar, con su correspondiente pérdida de dinero y tiempo.

Lo primero que debemos saber es el orden en que desarrollaremos nuestro trabajo, lo cual, una vez elegido el proyecto que vamos a realizar, deberemos estar seguros de no realizar acciones que sean contraproducentes con el normal desarrollo de nuestra tarea.

El circuito impreso:

Comenzaremos con la construcción del circuito impreso, esto lógicamente, luego de ya tener todos los elementos necesarios para la construcción del mismo.

El primer paso para la realización de un circuito es el diseño o dibujo sobre el papel de la interconexión, es decir, de la disposición geométrica que han de tener los conductores o pistas que unirán eléctricamente los diferentes componentes. Esta fase es de gran importancia y requiere dedicarle todo el tiempo necesario ya que cualquier error que se cometa se traducirá después en un problema que será difícil de eliminar sobre el circuito ya terminado.

El diseño se realiza asignando los espacios que ocuparán los componentes, teniendo en cuenta las dimensiones de los mismos. Una vez realizado esto procederemos a dibujar las pistas de interconexión, con la precaución lógica de que no pueden cruzarse. Si el circuito es monocara, los cruces de conductores deberán realizarse mediante puentes de hilo situados en la cara de montaje de componentes, en cambio si el circuito es doble cara, los cruces se realizarán mediante pistas en la misma cara que en el anterior caso.

Con el diseño ya realizado procederemos a obtener un negativo fotográfico a tamaño natural y en los circuitos momocara cubriremos por la cara del cobre con una emulsión fotosensible y se sitúa sobre ella el negativo con la imagen del diseño obtenido anteriormente, exponiendo luego el circuito a la luz, para lo cual se emplean lámparas especiales de alta luminosidad o directamente la luz solar. En esta fase se impresionarán únicamente las zonas expuestas a la luz, del negativo, es decir, las pistas conductoras.

A continuación se procederá al revelado, durante el cual se eliminarán las zonas donde la emulsión fotográfica no haya sido impresionada, quedando protegidas únicamente las vías conductoras.

Si no poseemos de un negativo fotográfico podremos realizar la tarea a mano dibujando las pistas con tinta indeleble directamente sobre la cara de cobre, esta acción no es la mejor ni la más recomendable dado que no se alcanza el nivel de terminado que se logra utilizando el negativo fotográfico, además deberemos tener cuidado de que la tinta seque bien antes de continuar con el siguiente paso.

Después de completar el proceso fotográfico (o manual) se somete al circuito a un  ataque químico con el fin de eliminar el cobre de las zonas no cubiertas, empleándose para ello una disolución de cloruro férrico en agua.

Esta tarea se realizará colocando el ácido en un recipiente plástico o de vidrio y calentándolo a Baño María hasta que alcance la temperatura de 45ºC, colocándose dentro la placa mediante la cual vamos a obtener nuestro circuito impreso.

Una vez obtenida la imagen deseada sobre el laminado, habiendo desaparecido las zonas de cobre no útiles, procedemos a eliminar la emulsión fotográfica de las pistas con un disolvente (si lo realizamos con tinta indeleble limpiaremos las pistas con un algodón embebido en alcohol), después se deja secar el circuito y se pasa a la fase de taladro de todos los puntos donde se insertarán los terminales de los componentes.

Montaje de los componentes:

Una vez que tenemos el circuito impreso ya construido, deberemos proceder al montaje de los componentes, para esto es necesario realizarles una preparación previa con el fin de facilitar su inserción en el circuito como así también su posterior soldadura.

Esta preparación previa se realiza con objeto de adaptar, lo mejor posible, la forma y dimensiones de cada componente al espacio físico que va a disponer sobre el circuito. A dicha tarea la denominaremos preformado de los componentes.

A partir del preformado nos podremos evitar riesgos de roturas de terminales, cortocircuitos accidentales, y cualquier otro problema que pueda surgir en un montaje cuando no  tenemos en cuenta estas precauciones.

Los componentes de dos terminales se pueden clasificar en: componentes con terminales axiales y componentes con terminales radiales. Los primeros presentan los terminales de salida situados sobre los extremos del cuerpo y alineados con éste, formando una línea imaginaria que pasaría por su centro geométrico, los segundos poseen sus terminales en forma perpendicular al cuerpo en los extremos de éste.

Los elementos del segundo grupo no necesitarán preformado si las perforaciones en el circuito impreso coinciden con la separación entre los terminales, caso contrario será necesario realizar un preformado. Los del primer grupo requieren que siempre se realice el preformado.

Para realizar esta acción es necesario conocer previamente a qué distancia deben doblarse los terminales para su inserción en el circuito impreso, ello requiere realizar la medida de la distancia entre las perforaciones para el montaje, pudiéndose realizar la misma con un calibre o con una regla graduada en milímetros. Los componentes con terminales axiales se montarán paralelos al circuito impreso y generalmente apoyados sobre él, al realizar el preformado deberá procurarse que la referencia o valor del componente que aparezca en el cuerpo quede visible para facilitar así una rápida identificación después de su inserción en el circuito.

El doblado de los terminales se puede realizar a mano o con algunas herramientas especiales para este trabajo.

Cuando se haga a mano se deberán tener presente un conjunto de precauciones para evitar la rotura del componente:

- El doblado se realizará con un alicate de puntas finas haciendo presión en el punto de doblado teniendo especial cuidado en no hacerle fuerza al elemento en sí, sino solamente sobre el terminal.

- No se ejercerá fuerza sobre la zona de unión del cuerpo con el terminal, ya que se podría desprender éste.

- No deberá quedar el doblado en un exagerado ángulo recto, sino que se tratará de dar una pequeña curvatura, evitándose así debilitar al alambre en ese punto.

- Se tratará de tener una cierta estética en el montaje realizando el preformado en forma simétrica con respecto al cuerpo.

- Se deberá dejar una pequeña porción de terminal entre el cuerpo y el punto de doblado.

Existe una herramienta especial para realizar esta tarea denominada conformador de componentes, en la que, una vez ajustada la distancia entre los dos puntos de doblado, se realiza toda la operación en solo paso evitándose de esta manera todos los riesgos mencionados con anterioridad.

Los componentes con terminales de salida radiales se pueden montar directamente y presentan generalmente sus terminales ya cortados a la longitud adecuada, sin embargo a veces es preciso realizar un conformado, cuando la distancia entre sus salidas no coincide con la separación entre los agujeros del circuito impreso. En este caso se procederá a medir la distancia entre agujeros y realizar en forma manual el doblado de los terminales a la distancia medida.

Es muy importante realizarles a los componentes un estañado previo con el fin de facilitar su posterior soldadura, y mas aún si las superficies a soldar se encuentran sucias o presentan algo de óxido. Para realizar el estañado previo se podrá utilizar el soldador, aplicando directamente con la punta del mismo una pequeña cantidad de estaño que será distribuido uniformemente sobre el terminal, se deberá evitar que la capa de estaño sea muy gruesa dado que esto dificultará la inserción del componente en el circuito impreso.

Componentes de mayor potencia:

Antes de proceder al montaje deberemos identificar aquellos elementos del circuito que sean capaces de producir durante el funcionamiento una cierta radiación de calor por estar sometido a condiciones de uso que les obliguen a disipar una determinada potencia.

Estos elementos pueden ser las resistencias cuya potencia sea mayor a 1/2 watt y también algunos transistores de media o alta potencia.

Con todos estos elementos se procurará mantener una separación mínima de
5 mm ya que en caso contrario se puede llegar a dañar al mismo.

Si se presentan resistencias de alta potencia con un cuerpo relativamente grande y con sus dos salidas ubicadas en el mismo extremo del cuerpo, se utilizarán unos soportes metálicos especiales que aseguren su fijación mecánica e impidan cualquier movimiento que pueda llegar a romper los terminales.

Montaje de los alambres y cables:

El alambre "desnudo" o "pelado" que se va a emplear para enlazar sobre el circuito impreso los puntos que lo requieran, se cortará con alicate a la medida necesaria, realizándoles un doblado en sus extremos de la misma forma que vimos para los terminales de los componentes, obteniendo así los puentes aptos para su montaje.

A los cables de conexión entre circuitos impresos o entre éstos con los componentes situados fuera del mismo, deberemos cortarlos a la longitud precisa, pelando luego sus extremos en una longitud de 4 o 5 mm con un alicate o tenaza de pelar.

Para pelar un cable se deben tener en cuenta las siguientes recomendaciones:

- El alicate deberá estar perfectamente ajustado al diámetro del conductor para que únicamente se corte la cubierta y evitemos dañar a éste en forma inadvertida.

- No deberá quedar dañado el conductor en ningún punto, para evitar riesgos posteriores de roturas.

- Se evitará dejar restos de la cubierta en la zona que hemos pelado, evitando así posteriores problemas con la soldadura.

Para el tratamiento de los cables coaxiles, una vez que se ha realizado el pelado de la cubierta externa, se separará la malla trenzada que forma el conductor exterior, agrupando todos los hilos de ésta en un punto y quedando al descubierto el conductor interno. Ahora se realizará un segundo pelado sobre la cubierta del conductor interno, procurando dejar una cierta longitud de cubierta que garantice el aislamiento del otro conductor.

En caso de tratarse de un cable paralelo de dos conductores, primero los separaremos una distancia apropiada para luego realizar las operaciones ya explicadas.

Montaje de los disipadores térmicos:

Estos se colocan generalmente a algunos componentes y fundamentalmente a semiconductores.

Este radiador se situará sobre el componente, antes del montaje de éste sobre el circuito impreso. Cuando sea posible se procurará que el conjunto componente-radiador quede sujeto mecánicamente al circuito a través del mismo tornillo, conformando los terminales de una forma adecuada y añadiendo un separador de la altura suficiente para conseguir un aislamiento de la placa, realizando esto en un material que no trasmita el calor.

Hay algunos modelos de transistores y tiristores de potencia cuyo montaje se realiza diréctamente sobre un radiador lo suficientemente grande para que sea capaz de evacuar el calor producido.

Para su instalación se emplea una lámina de mica que aísla el cuerpo del transistor del radiador, y unas arandelas y tubos aislantes con los que se consigue el mismo efecto, sobre los tornillos de fijación y los terminales de salida.

Normalmente el transistor y su disipador son montados separados del circuito impreso y se sitúan en una zona del equipo que disponga de ventilación, para así poder evacuar el calor generado.

A partir de estos breves conceptos tratados hasta aquí, estamos en condiciones de realizar cualquiera de los montajes prácticos explicados en su respectiva sección.

En ellos se incluyen, en caso de serlas necesarias, otras indicaciones que hay que tener en cuenta para el armado del circuito.

Montaje de los componentes

Una vez que tenemos el circuito impreso ya construido, deberemos proceder al montaje de los componentes, para esto es necesario realizarles una preparación previa con el fin de facilitar su inserción en el circuito como así también su posterior soldadura.

Esta preparación previa se realiza con objeto de adaptar, lo mejor posible, la forma y dimensiones de cada componente al espacio físico que va a disponer sobre el circuito. A dicha tarea la denominaremos preformado de los componentes.

A partir del preformado nos podremos evitar riesgos de roturas de terminales, cortocircuitos accidentales, y cualquier otro problema que pueda surgir en un montaje cuando no  tenemos en cuenta estas precauciones.

Los componentes de dos terminales se pueden clasificar en: componentes con terminales axiales y componentes con terminales radiales. Los primeros presentan los terminales de salida situados sobre los extremos del cuerpo y alineados con éste, formando una línea imaginaria que pasaría por su centro geométrico, los segundos poseen sus terminales en forma perpendicular al cuerpo en los extremos de éste.

Los elementos del segundo grupo no necesitarán preformado si las perforaciones en el circuito impreso coinciden con la separación entre los terminales, caso contrario será necesario realizar un preformado. Los del primer grupo requieren que siempre se realice el preformado.

Para realizar esta acción es necesario conocer previamente a qué distancia deben doblarse los terminales para su inserción en el circuito impreso, ello requiere realizar la medida de la distancia entre las perforaciones para el montaje, pudiéndose realizar la misma con un calibre o con una regla graduada en milímetros. Los componentes con terminales axiales se montarán paralelos al circuito impreso y generalmente apoyados sobre él, al realizar el preformado deberá procurarse que la referencia o valor del componente que aparezca en el cuerpo quede visible para facilitar así una rápida identificación después de su inserción en el circuito.

El doblado de los terminales se puede realizar a mano o con algunas herramientas especiales para este trabajo.

Cuando se haga a mano se deberán tener presente un conjunto de precauciones para evitar la rotura del componente:

- El doblado se realizará con un alicate de puntas finas haciendo presión en el punto de doblado teniendo especial cuidado en no hacerle fuerza al elemento en sí, sino solamente sobre el terminal.

- No se ejercerá fuerza sobre la zona de unión del cuerpo con el terminal, ya que se podría desprender éste.

- No deberá quedar el doblado en un exagerado ángulo recto, sino que se tratará de dar una pequeña curvatura, evitándose así debilitar al alambre en ese punto.

- Se tratará de tener una cierta estética en el montaje realizando el preformado en forma simétrica con respecto al cuerpo.

- Se deberá dejar una pequeña porción de terminal entre el cuerpo y el punto de doblado.

Existe una herramienta especial para realizar esta tarea denominada conformador de componentes, en la que, una vez ajustada la distancia entre los dos puntos de doblado, se realiza toda la operación en solo paso evitándose de esta manera todos los riesgos mencionados con anterioridad.

Los componentes con terminales de salida radiales se pueden montar directamente y presentan generalmente sus terminales ya cortados a la longitud adecuada, sin embargo a veces es preciso realizar un conformado, cuando la distancia entre sus salidas no coincide con la separación entre los agujeros del circuito impreso. En este caso se procederá a medir la distancia entre agujeros y realizar en forma manual el doblado de los terminales a la distancia medida.

Es muy importante realizarles a los componentes un estañado previo con el fin de facilitar su posterior soldadura, y mas aún si las superficies a soldar se encuentran sucias o presentan algo de óxido. Para realizar el estañado previo se podrá utilizar el soldador, aplicando directamente con la punta del mismo una pequeña cantidad de estaño que será distribuido uniformemente sobre el terminal, se deberá evitar que la capa de estaño sea muy gruesa dado que esto dificultará la inserción del componente en el circuito impreso.

Componentes de mayor potencia:

Antes de proceder al montaje deberemos identificar aquellos elementos del circuito que sean capaces de producir durante el funcionamiento una cierta radiación de calor por estar sometido a condiciones de uso que les obliguen a disipar una determinada potencia.

Estos elementos pueden ser las resistencias cuya potencia sea mayor a 1/2 watt y también algunos transistores de media o alta potencia.

Con todos estos elementos se procurará mantener una separación mínima de
5 mm ya que en caso contrario se puede llegar a dañar al mismo.

Si se presentan resistencias de alta potencia con un cuerpo relativamente grande y con sus dos salidas ubicadas en el mismo extremo del cuerpo, se utilizarán unos soportes metálicos especiales que aseguren su fijación mecánica e impidan cualquier movimiento que pueda llegar a romper los terminales.

Montaje de los alambres y cables:

El alambre "desnudo" o "pelado" que se va a emplear para enlazar sobre el circuito impreso los puntos que lo requieran, se cortará con alicate a la medida necesaria, realizándoles un doblado en sus extremos de la misma forma que vimos para los terminales de los componentes, obteniendo así los puentes aptos para su montaje.

A los cables de conexión entre circuitos impresos o entre éstos con los componentes situados fuera del mismo, deberemos cortarlos a la longitud precisa, pelando luego sus extremos en una longitud de 4 o 5 mm con un alicate o tenaza de pelar.

Para pelar un cable se deben tener en cuenta las siguientes recomendaciones:

- El alicate deberá estar perfectamente ajustado al diámetro del conductor para que únicamente se corte la cubierta y evitemos dañar a éste en forma inadvertida.

- No deberá quedar dañado el conductor en ningún punto, para evitar riesgos posteriores de roturas.

- Se evitará dejar restos de la cubierta en la zona que hemos pelado, evitando así posteriores problemas con la soldadura.

Para el tratamiento de los cables coaxiles, una vez que se ha realizado el pelado de la cubierta externa, se separará la malla trenzada que forma el conductor exterior, agrupando todos los hilos de ésta en un punto y quedando al descubierto el conductor interno. Ahora se realizará un segundo pelado sobre la cubierta del conductor interno, procurando dejar una cierta longitud de cubierta que garantice el aislamiento del otro conductor.

En caso de tratarse de un cable paralelo de dos conductores, primero los separaremos una distancia apropiada para luego realizar las operaciones ya explicadas.

Montaje de los disipadores térmicos:

Estos se colocan generalmente a algunos componentes y fundamentalmente a semiconductores.

Este radiador se situará sobre el componente, antes del montaje de éste sobre el circuito impreso. Cuando sea posible se procurará que el conjunto componente-radiador quede sujeto mecánicamente al circuito a través del mismo tornillo, conformando los terminales de una forma adecuada y añadiendo un separador de la altura suficiente para conseguir un aislamiento de la placa, realizando esto en un material que no trasmita el calor.

Hay algunos modelos de transistores y tiristores de potencia cuyo montaje se realiza diréctamente sobre un radiador lo suficientemente grande para que sea capaz de evacuar el calor producido.

Para su instalación se emplea una lámina de mica que aísla el cuerpo del transistor del radiador, y unas arandelas y tubos aislantes con los que se consigue el mismo efecto, sobre los tornillos de fijación y los terminales de salida.

Normalmente el transistor y su disipador son montados separados del circuito impreso y se sitúan en una zona del equipo que disponga de ventilación, para así poder evacuar el calor generado.

A partir de estos breves conceptos tratados hasta aquí, estamos en condiciones de realizar cualquiera de los montajes prácticos explicados en su respectiva sección.

En ellos se incluyen, en caso de serlas necesarias, otras indicaciones que hay que tener en cuenta para el armado del circuito.