Saturday, October 25, 2014

Prototipado Rápido. Fabricación de PCBs

Existen bastantes métodos para fabricar PCBs, desde métodos profesionales a métodos caseros DIY. Pero ¿qué método utilizar para nuestra necesidad actual?. Yo diría que depende fundamentalmente de la complejidad del PCB a fabricar (Número de capas, sección de las pistas, geometría del PCB, serigrafía, máscaras, colores...) y no tanto del plazo de disponibilidad o precio, que hoy en día son muy razonables gracias a la competencia de ofertas vía internet de empresas de China.

Si se dispone de toda la instalación necesaria para fabricación profesional de PCBs, no hay mucho que decir, adelante con un prototipo profesional. Si no es así tenemos dos opciones: Encargar la fabricación a un tercero o fabricarlo nosotros (DIY).


Fabricación por terceros

Encargar la fabricación de PCBs es una opción muy recomendable cuando el PCB ha de tener un aspecto profesional o tiene una cierta complejidad. En el caso de empresas de ingeniería yo siempre recomiendo encargar la fabricación, a menos que se quiera fabricar algo muy sencillo para una prueba puntual de concepto. Hay multitud de empresas que fabrican PCBs en función de los ficheros Gerber generados desde nuestro editor de PCBs (Altium, Orcad, Eagle, kicad, ...). Se pueden encargar a empresas locales o incluso a China. La oferta en internet con presupuestos online es muy amplia, aunque lo normal es encargar una cantidad mínima, que suele ser de unas 5 unidades. Aún así suele merecer la pena, porque el acabado profesional puede ser muy necesario incluso durante el prototipado, entre otras cosas porque un acabado no profesional puede introducir incertidumbres en el prototipo, tales como ruidos eléctricos (en equipos de alta frecuencia por ejemplo). 


Fabricación DIY

Si el tipo de trabajo deseado no es complejo (1 o 2 capas, pistas no muy finas, sin serigrafía, sin máscara, para pruebas de concepto o diseños caseros), entonces podemos utilizar alguno de los numerosos métodos de fabricación DIY de PCBs. La mayor ventaja en este caso es la rapidez. Podemos disponer de un PCB prototipo en cuestión de una o dos horas y su precio suele ser ínfimo.

Tres métodos interesantes son:

  • Fabricación con fresadora CNC: Para ello es necesario obviamente disponer de una fresadora CNC. Es posiblemente el método más rápido para fabricación de PCBs que utilizarán componentes de inserción. La fresadora CNC realizará todas las perforaciones, eliminará todo el cobre innecesario de las placas y recortará el contorno del PCB, todo en menos de una hora. 
    A continuación se muestran en dos vídeos cómo hice el proceso de fabricación de un PCB desde su diseño con Eagle hasta su proceso con una CNC.


  • Fabricación por transferencia: Es un método muy común, en el que se imprime con una impresora láser el diseño del PCB sobre un papel termotransferible (en algunos casos utilizan papel de revista). Posteriormente se plancha este papel sobre un PCB, lo que transfiere el toner al cobre. Posteriormente se elimina el cobre sobrante con cloruro férrico. Finalmente se hacen las perforaciones necesarias. Este método también es rápido, aunque en ocasiones requiere algunos retoques manuales, además de las tareas de perforación y corte del contorno del PCB.

  • Fabricación por insolación: Se utiliza un PCB fotosensible o bien uno normal sobre el que se adhiere un film fotosensible. 
    Posteriormente se coloca el fotolito (negativo del PCB impreso en un film transparente) y se utiliza una insoladora, que emite rayos UV para "imprimir" sobre el PCB el circuito. 
    Tras la inmersión del fotolito en diversas soluciones químicas se obtiene un buen resultado, aunque como en el caso anterior, si se utilizan componentes de inserción, hay que realizar las perforaciones correspondientes, además del corte del PCB. 
    Este es un proceso más lento y engorroso, pero se pueden obtener muy buenos resultados.