Fotolito en positivo

La creación de un circuito impreso con un fotolito en positivo es una técnica usada desde hace muchos años. Básicamente consiste en imprimir el circuito sobre una placa de cobre y después eliminar el exceso de cobre mediante ácido.

Este tutorial se dividirá en dos partes:

1- Imprimir los fotolitos e insolarlos sobre la placa de cobre.

2- Revelar y atacar con ácido.

1- Imprimir fotolitos e insolarlos sobre la placa de cobre

¿Qué es un fotolito en positivo?

Un fotolito es, en resumen, una "plantilla" de nuestro circuito. Es una impresión de nuestro circuito en el que las pistas el contorno y la serigrafía están en negro y todo lo demás en blanco (no hay grises) por eso se denomina en positivo. El fotolito en negativo sería el que tiene los colores invertidos.

Una vez introducidos en materia pasemos a imprimir nuestros fotolitos. Para ello tenemos que abrir el programa de layout Ares (cualquier otro vale pero nosotros en clase usamos ese) y desde el menú superior "output" hacer click a "print".

En el menú que nos sale a continuación tenemos que escoger las capas que queremos imprimir. Las capas edge y mech siempre estarán. A la hora de imprimir la capa "top" deberemos de hacerle un mirror para que después, a la hora de insolar la placa, podamos poner la parte de la tinta pegada al cobre y así que la luz no pueda pasar por donde no debe y hagamos un revelado de mala calidad. Para la cara bottom no hará falta hacer el mirror. Tenemos que tener cuidado de imprimir cada capa en partes diferentes de la hoja para después poder recortar los dos trozos.

Fotolito de la cara TOP

Fotolito de la cara BOTTOM

Ya con los fotolitos imprimidos es bueno rociarlos con un espray fijador de tinta para que esta se torne más oscura y cierre todos los poros que puedan quedar y así evitar que la luz penetre a la hora de la insolación. Nosotros en clase tenemos uno llamado "kimoto".

Nota: El papel para imprimir estos fotolitos puede ser un folio normal pero se recomienda usar papel de cebolla para que la luz pueda pasar mejor por las zonas libres de tinta a la hora de insolar.

Lo siguiente es hacer los agujeros antes de insolar, para ello se usó la máquina ProtoMat S62, de la cual ya hice un tutorial de uso que podéis ver haciendo click AQUÍ. En este caso usaremos un trozo de placa más pequeño de lo normal por lo que no podremos usar los pernos de los extremos para sujetar la placa. Nosotros fijamos con mucho cuidado la placa con cinta adhesiva para que no se mueva durante el proceso.

Una vez tengamos hechos los agujeros recortaremos nuestro trozo de placa para usar únicamente lo necesario y así no desperdiciar partes que nos pueden servir para futuros proyectos. Para ello usaremos un cepo bien afilado y engrasado. Por supuesto tendremos el máximo cuidado para evitar accidentes desagradables.

Cortando la placa

Una vez cortado nuestro trozo, guardaremos los restantes

Para el siguiente paso es importante estar es un cuarto con luz infrarroja para evitar que se nos velen las placas antes de la insolación. Decir que no pasa nada por que le de la luz normal durante un corto periodo de tiempo pero es mejor que esto no ocurra.

Una vez estemos en el cuarto con la luz especial, quitaremos la pegatina que recubre la placa y pegaremos los fotolitos haciendo coincidir los agujeros de la placa con los agujeros de los fotolitos. Si hemos hecho todos los pasos hasta aquí correctamente el lado impreso de los fotolitos debería de estar pegado a la placa.

Fotolito posicionado

Una vez tenemos los fotolitos correctamente colocados y fijados con cinta adhesiva pasaremos a insolar la placa. Para ello nosotros en clase disponemos de dos insoladoras que primero hacen vacío y después pasan a insolar. Nosotros insolaremos 350 segundos con cuidado de colocar el circuito en donde haya un tubo fluorescente y donde no haya suciedad que pueda impedir que la luz llegue de forma correcta. Si no se dispone de máquina insoladora lo único que hay que hacer es sacar la placa con el fotolito y dejarla a la luz ambiente. Este proceso es algo más lento pues suele tardar unos 14-15 minutos y el resultado no suele ser tan bueno como con una insoladora pero es una opción totalmente viable.

Insoladora

Cuando terminemos de insolar y quitemos los fotolitos no encontraremos ninguna diferencia, esto es completamente normal, para empezar a ver los cambios tendremos que revelar la placa. Con esto empezamos la segunda parte del tutorial.

2- Revelar y atacar con ácido.

A la hora de revelar lo único que tenemos que hacer es sumergir la placa en el líquido de revelado, para ello podemos usar un recipiente plástico cualquiera. Una vez sumergida la placa en el líquido de revelado esperaremos el tiempo suficiente para que aparezcan las pistas y todos los demás componentes del circuito. De vez en cuando removeremos el líquido de revelado para acelerar el proceso. Ya lo tenemos listo cuando presenta un estado parecido al de la foto. Lo siguiente será aclarar con agua los restos de líquido de revelado que pueda tener antes de sumergirlo en el ácido.

Placa ya revelada

El ácido que tenemos que preparar debe llevar 1/3 parte de agua 1/3 parte de agua oxigenada de 110 volúmenes*1 y 1/3 parte de ácido clorhídrico al 20%*2. Con la mezcla hecha con estas proporciones pasaremos a meter nuestra placa y esperar a que haya desaparecido totalmente el cobre sobrante y quede únicamente nuestro circuito en cobre.

*1Agua oxigenada 110 volúmenes: 33% de agua oxigenada (peróxido de hidrógeno, H2O2) y un 67 % es agua (H2O).
*2Ácido clorhídrico 20%: 20% de ácido clorhídrico (cloruro de hidrógeno, HCl) y 80% de agua (H2O). 

Ayudandonos de una probeta para medir las cantidades

Si vemos que la reacción es muy lenta podemos optar por echar un poco más de agua oxigenada pues la utilidad de este compuesto es únicamente el de ser catalizador*3 para el proceso químico. De todas formas con las proporciones antes citadas el proceso suele ser suficientemente rápido.

*3 El cobre es un metal muy poco reactivo, así que por mucho que sumerjamos el cobre en ácido clorhídrico estos dos compuestos no reaccionarían entre sí ya que el medio es neutro. Por eso necesitamos un medio ácido para poder llegar a oxidar el cobre.

Lo que ocurre es que el agua oxigenada reacciona con el ácido clorhídrico disociando el hidrógeno y dejando el cloro elemental (un oxidante MUY fuerte) libre para atacar el cobre. Dejo las formulas químicas sin ajustar para que se vea mejor el proceso.

H2O2 + HCl --> H2O + Cl  //con esto tenemos el cloro libre.
Cl + Cu --> CuCl // y así es como el cloro ataca el cobre formando cloruro de cobre, de color verdoso.

Ahora dejo las fórmulas ajustadas para que no se me enfaden los químicos:
H2O2 + 2HCl --> 2H2O + 2Cl
2Cl + Cu --> CuCl2  
H2O2 + 2HCl + Cu –> CuCl2 + 2H2O //reacción química completa.

 Si alguien quiere saber más sobre el proceso que se eche un vistazo a las reacciones redox

Ácido clorhídrico y agua oxigenada atacando al cobre

Cuando el proceso químico haya terminado, sacaremos del recipiente nuestra placa y la aclararemos con abundante agua hasta eliminar cualquier resto que haya.

Ahora ya únicamente queda recortar los trozos sobrantes para quedarnos con una placa lo más pequeña posible y ya habremos terminado todo el proceso.

Lo único que queda por hacer es la limpieza de todo nuestro puesto de trabajo. Es importante limpiarlo todo cuidadosamente, tanto los materiales como el sitio en el que hayamos trabajado. El líquido de revelado y el ácido clorhidrico pueden reutilizarse, aunque este último pierde la capacidad de reacción en unas horas. Pero si consideramos que los compuestos ya no son reutilizables deberemos desecharlos. A la hora de desechar el ácido clorhídrico hay que tener cuidado de no tapar el recipiente donde lo metamos pues puede hincharse y llegar a explotar.

Es necesario hacer una limpieza general

SEGURIDAD Y SALUD

En todo este proceso estaremos expuestos a materiales nocivos que pueden ser perjudiciales para nuestra salud. Por ello es importante tomar las medidas de seguridad adecuadas para no inhalar los gases desprendidos de las reacciones químicas y/o que nos caiga sobre la piel algún material corrosivo. También es importante apuntar que si en nuestro sitio de trabajo hay mascarillas no desechables es recomendable usar la nuestra propia para evitar el contagio de enfermedades.

Mascarilla y guantes