Cómo hacer una PCB personalizada con un grabador láser de baja potencia: 8 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

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A la hora de hacer una PCB casera, puedes encontrar varios métodos online: desde los más rudimentarios, utilizando solo un bolígrafo, hasta los más sofisticados utilizando impresoras 3D y otros equipos. ¡Y este tutorial cae en ese último caso! En este proyecto, muestro cómo fabricar una placa de circuito impreso utilizando un cortador láser de bajo costo y baja potencia.

Hasta hace poco, solo encontraría una de esas máquinas en espacios de fabricación u otras instalaciones comerciales. Costarían miles de dólares, por lo que un fabricante común no podría tener uno para sí mismo. También hay algunos servicios de corte por láser en línea, pero en mi opinión, no serían la opción perfecta para la creación rápida de prototipos. ¡Afortunadamente, ahora hay varias máquinas de grabado láser disponibles en línea! La mayoría de ellos tienen láser de baja potencia y pueden usarse solo para grabar y grabar dibujos en diferentes superficies (vidrio, metal o madera, por ejemplo). Su superficie y potencia láser son solo una fracción de las de las máquinas profesionales, pero sería un buen comienzo para los fabricantes y aficionados.

En este tutorial, le mostraré cómo usé un grabador láser de baja potencia para producir una placa de circuito impreso (PCB). Sería una buena alternativa si desea hacer su primer prototipo de placa de circuito (¡al menos hasta que solicite una versión mejor a un fabricante en línea!).

Puede encontrar la cortadora láser que he utilizado en los siguientes enlaces:

rebrand.ly/laserengraver-BG

rebrand.ly/laserengraver-AMZ

rebrand.ly/laserengraver-GB

¿Sabías que puedes encontrar una increíble clase de corte por láser aquí en Instructables? Echale un vistazo:

www.instructables.com/class/Laser-Cutting-Class/

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Quando se trata de fazer uma PCB caseira, você pode encontrar vários métodos online: from os mais rudimentares, using apenas uma caneta, até os mais sofisticados using impressoras 3D e outros equipamentos. E esse tutorial cai nesse último caso! Nesse projeto eu mostro como fabricar uma placa de circuito impreso utilizando uma cortadora a laser de baixa potência e baixo custo.

Até recientemente, você só encontraria uma dessas máquinas em makerpaces ou outras instalações comerciais. Eles custariam milhares de dólares, então um fazedor comum não seria capaz de ter uma própria. Você pode encontrar también algunos servicios de corte a láser on-line, mas, na minha opinião, eles não seriam a escolha perfeita para prototipagem rápida. Felizmente, existem várias máquinas de gravação a laser disponíveis online! A maioria delas têm láseres de baixa potência e podem se utilizan apenas para gravação em diferentes superfícies (vidro, metal ou madeira, por exemplo). Sua área de superfície y potencia de láser tan solo una fração das máquinas profesionales, mas são um bom começo para os fazedores e entusiastas. Neste tutorial, mostrarei como usei uma gravadora a laser de baixa potência para producir una placa de circuito impreso (PCB ou PCI). Pode ser uma boa alternativa se você tiver uma dessas máquinas ao seu alcance e quiser fazer um primeiro protótipo e uma placa de circuito (pelo menos até encomendar uma versão melhorada de algum fabricante online!).

Você pode encontrar a gravadora a laser usada nesse tutorial no link abaixo:

rebrand.ly/laserengraver-BGhttps://rebrand.ly/laserengraver-AMZ

rebrand.ly/laserengraver-GB

Você sabia que pode encontrar uma incrível aula de corte a laser aqui na Instructables? Confira:

www.instructables.com/class/Laser-Cutting-Class/

Paso 1: herramientas y materiales

En este tutorial se utilizaron las siguientes herramientas y materiales:

• Grabador láser de 10W (enlace / enlace / enlace). Se utilizó para imprimir el dibujo del circuito en una placa PCB de cobre en blanco.
• PCB de cobre (enlace / enlace / enlace). Las placas de circuito hechas en casa generalmente se imprimen en placas fenólicas recubiertas de cobre. Toda la superficie del tablero está revestida (en un lado o en ambos). El cobre es un material conductor, mientras que el sustrato fenólico no puede conducir la electricidad. Al eliminar partes de la capa de cobre, se pueden crear pistas entre los componentes, creando la placa de circuito.
• Tinta látex PVA base agua. Como verá más adelante en este tutorial, utilicé tinta a base de agua para crear una máscara en la superficie de una PCB de cobre. Esta máscara evita que la solución de cloruro férrico elimine partes de la capa de cobre.
• Cepillo de pintura. Deberá aplicarse una capa gruesa de pintura en la placa de circuito, y aquí será útil un pincel.
• Cloruro férrico. Viene en forma de sal y debe disolverse en agua antes de usarse. Esta solución puede corroer el cobre, eliminándolo de su sustrato fenólico. Aplique una mascarilla y solo se disolverán las partes de la placa de cobre expuestas a la solución.
• Papel de lija. Al final, tendrás que quitar la máscara restante del tablero. Esto se puede hacer fácilmente con papel de lija.

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Os seguintes materiais e ferramentas foram used nesse tutorial:

• Gravadora laser de 10W (link / link / link). Esse equipamento foi usado para impresionar do desenho do circuito em uma placa cobreada nova.
• PCB de cobre (enlace / enlace / enlace). Circuitos caseiros normalmente impresos en placas cobreadas de fenolite, podendo ter um lado ou ambos revestidos con cobre. O cobre é um material condutor, enquanto o substrato de fenolite se comporta como isolante de eletricidade. Removendo-se partes da camada de cobre, pode-se criar trilhas entre os componentes, criando-se assim um circuito impreso.
• Tinta PVA base água. Como você vai ver más tarde nesse tutorial, eu usei uma tinta base água para criar uma máscara na superfície da placa cobreada. Essa máscara evita que partes de la camada de cobre sejam ermovidas pela solução de cloreto de ferro.
• Pincel. Uma camada de tinta precisará ser aplicada sobre una placa de circuito a ser impressa, e um pincel será útil nesse momento.
• Cloreto de ferro. Essa substância é vendida na forma de um sal que deve ser disolvida em água antes de ser usada. Essa solução é capaz de correr o cobre, removendo-o do substrato formado pela placa de fenolite. Aplicando-se uma máscara, garante-se que apenas nas partes de cobre exposiciones serão disolvidas.
• Lixa. Ao fim do processo, você precisará remover o restante da máscara da placa. Isso pode ser feito facilmente utilizando-se uma lixa.

Paso 2: Proceso de fabricación de PCB hecho en casa

El proceso de fabricación de PCB casero suele constar de los siguientes pasos:

1. Diseño de PCB

En este paso se realiza el dibujo del tablero a realizar. Es posible diseñar una nueva placa y hacer copias de proyectos de código abierto. Se pueden utilizar diferentes programas de CAD (Fritzing, KiCAD, Proteus, Eagle, etc.).

2. Aplique una máscara en la placa de circuito impreso

Una vez diseñada la placa de circuito impreso, debe transferirse a la placa de circuito. Hay varias formas de hacer esto: usando el método térmico (transfiriendo tóner de una hoja de papel a la placa, aplicando calor), manualmente (dibujando los circuitos con un lápiz adecuado) e incluso usando una impresora 3D. En este proyecto, utilicé un grabador láser para transferir el diseño a la plancha.

3. Grabado químico de la PCB

Una vez que la máscara se transfiere a la placa, se realiza la corrosión de partes de la placa para eliminar partes del cobre. Al final del proceso, la placa solo debe quedar con las pistas que componen el circuito.

4. Limpieza y acabado

Una vez que la corrosión sea completa, la placa estará lista para ser limpiada, perforada y los componentes soldados. Después de eso, ¡solo revisa todo, enciéndelo y sé feliz!

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O proceso de fabricación de PCB caseira normalmente consiste en los siguientes pasos:

1. Design da placa

Nesse passo é feito o desenho da placa que se pretende producir. É possível tanto realizado o projeto de uma placa nova, quanto realiza cópias de projetos opensource. Diferentes softwares de CAD podem ser utilizados (Fritzing, KiCAD, Proteus, Eagle, etc.).

2. Aplicación de máscara en PCB

Uma vez com o desenho do circuito impreso, é needário transferi-lo para a placa de circuito. Existem várias formas de fazer isso: using o método térmico (transferindo-se toner de uma folha de papel para a placa, através da aplicação de calor), manualmente (desenhando-se os circuito com uma caneta apropriada) e até mesmo using-se uma impressora 3D. Nesse projeto, utilizei uma cortadora laser para transferir o desenho para a placa.

3. Corrosão da PCB

Uma vez transferida a máscara para a placa, é realizada a corrosão de partes da placa para remoção de partes do cobre. Ao fim do processo, a placa deverá ficar apenas com como trilhas que compõem o circuito.

4. Limpeza e acabamento

Uma vez concluída a corrosão, a placa estará pronta para ser limpa, perfurada e ter os componentes soldados. Depois disso, é só verificar tudo, energizar e ser feliz!

Paso 3: Diseño de PCB y creación de la máscara

Una vez que tenga un diseño de PCB (diseñado con cualquier software CAD de su elección), puede exportarlo en formato SVG para leerlo en otro software de edición gráfica. En este proceso se pueden exportar varias capas: vista superior, vista inferior, máscara, seda, etc. Todas las capas están disponibles en formato normal o reflejado. El proceso de fabricación descrito en este tutorial requiere que se aplique una máscara a la PCB. La parte de la placa de cubierta que está cubierta por la máscara no se corroerá y, por lo tanto, quedará retenida en la placa del extremo. Las partes que no estén cubiertas con la máscara quedarán expuestas al cloruro de hierro, se corroerán y se retirarán de la placa de circuito impreso.

En este proceso, es necesario recubrir toda la placa con una capa de pintura y eliminar solo algunas secciones con el grabador láser.

De esta manera, la máscara generada por la mayoría de software debe tener sus colores invertidos (invertir los píxeles negros a blancos y viceversa). Para realizar la inversión de la máscara se utilizaron dos softwares:

- Inkscape: se utiliza para convertir archivos SVG a formato de imagen (PNG). También se utiliza para transformar el dibujo en una imagen en blanco y negro (si el CAD exporta en formato de color);

- Gimp: se utiliza para invertir el color de la máscara (píxeles blancos en píxeles negros).

Luego, la imagen resultante se carga en el software del grabador láser para imprimir en la superficie de la placa.

Preste atención a las dimensiones de la imagen: compruebe que las dimensiones de salida del software del grabador láser sean las deseadas para el prototipo real.

En el caso de este tutorial, no se realizó el diseño de una placa específica. En cambio, intenté replicar un tablero de código abierto, desarrollado por Fábio Souza: Franzininho. ¡Esta increíble placa puede ser fácilmente ensamblada y programada por usuarios de todos los niveles, es compatible con el IDE de Arduino y está completamente diseñada en Brasil!

Más información sobre la placa en el proyecto Github:

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Una vez que haya tenido el diseño de la placa (proyecto que utiliza un software de CAD calificado de su preferencia), es posible exportar o modelo sin formato SVG para leer en otros softwares de edición gráfica. Várias camadas podem ser exportadas nesse processo: vista superior, vista inferior, máscara, seda, etc. Todas como camadas são podem están disponibles sin formato normal ou espelhado.

O proceso de fabricación descrito nesse tutorial requiere que seja aplicada uma máscara sobre un PCB. A parte da placa cobreada que estiver coberta pela máscara não será corroída e, portanto, será mantida na placa final. As partes que não estiverem cobertas com una máscara serão expostas ao cloreto de ferro, sendo corroídas e removidas da placa de circuito impreso.

Nesse processo é needário revestir toda una placa com uma camada de tinta, e removedor apenas algumas seções utilizando una cortadora a láser.

Dessa forma, una máscara gerada pela maioria dos softwares deverá ter suas cores invertida (inverter os pixels pretos para branco y viceversa). Para realizar una inversión de la máscara, los programas utilizados en estos programas:

- Inkscape: utilizado para convertir archivos SVG en formato de imagen (png). Também utilizado para transformar o desenho em uma imagem preto e branca (caso o CAD exporte em formato colorido);

- Gimp: utilizado para inverter a cor da máscara (pixels brancos em pixels pretos).

Una imagen que se obtiene en la carregada no es un software de gravadora ni un láser para la impresión en la superfície de la placa.

Atentar para as dimensões da imagem: deve-se verificar se as dimensões de saída do software da gravadora são as desejadas para o protótipo real.

No caso desse tutorial, não foi feito o projeto de uma placa específica. Ao invés disso, tentei replicar uma placa opensource, desenvolvida pelo Fábio Souza: a Franzininho. Essa incrível placa pode ser facilmente montada e programada por usuários de todos os níveis, é compatível com o Arduino IDE e inteiramente projetada no Brasil!

Más información sobre una placa no Github do projeto: