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PCB con film fotosensible Tutorial VI

Por  Ing. Guillermo Redin              www.film-uv.com

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Í n d i c e

Introducción    . .   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .      2
Materiales    .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .       2
Procedimiento   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . .     3
Limpieza de placa.  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .      3
Adherencia de la película.  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  3
Exposición   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .         5
Sistemas de reacción positiva y negativa   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .5
Revelado   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .         7
Ataque químico   .  .  .  .  .  .  .  .  .   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .     8
Eliminación de película   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 8

 

1  INTRODUCCION

El método de aplicación de este tutorial, es una adaptación de métodos industriales recomendados,  por los fabricantes del  film, en los cuales,  se emplean:   Limpiadoras, Laminadoras, Insoladoras, Routers CNC, Hornos etc.

Este método artesanal, es el adecuado para obtener los mejores resultados y se recomienda seguir las indicaciones detalladas a continuación. La película es la misma que se utiliza en la industria.

 Los datos volcados aquí, son  valores obtenidos en nuestras pruebas de laboratorio y  no necesariamente, están, garantizados. Dependiendo de las condiciones de trabajo, puede haber diferencias, en los resultados, por lo tanto, se deben realizar repetidas pruebas para determinar las mejores condiciones de procesamiento.

 

2  MATERIALES

  • Fuente de luz ultravioleta, tubos UV-A,  lámparas de bajo consumo blancas, leds,  el sol.
  • Pistola de aire caliente
  • Bandeja de plástico o vidrio
  • Cortador (cúter)
  • Lima
  • Rodillo de goma,  regla de plástico, o  regla con borde de goma (manigueta serigráfica)
  • Cinta adhesiva
  • Limpiador 
  • Alcohol Isopropílico
  • Agua destilada
  • Revelador
  • Removedor de película
  • Toallas de limpieza (papel absorbente)
  • Placa virgen
  • Negativos con el patrón a transferir
  • Película  fotosensible
  • Cronómetro, timer, o reloj de mano
  • Guantes descartables          
  • Lentes de seguridad 

 

PROCEDIMIENTO

  Limpieza de la placa

Esto, es fundamental, ya que el resultado final dependerá del grado de limpieza. La adherencia de la película,  depende de la porosidad del cobre, por lo tanto elementos ajenos a este, se consideran como  NO DESEADOS

  • Elimine las esquinas filosas de la superficie de cobre con la ayuda de una lima, o lija, de manera tal, que no sea peligroso su manejo y/o dañe la película durante el proceso de adherencia.pcb-laminate
  • Limpie la placa,  para retirar residuos de grasa o cualquier elemento ajeno, utilice  una esponja, con  detergente,  o limpiador en crema, para obtener los mejores resultados.  
  • Al terminar, lave la placa con agua, hasta dejarla  perfectamente limpia, asegúrese de no dejar residuos en este proceso.
  • Una vez que la placa, esté seca, aplique el limpiador de cobre, (puede usarse jugo de limón, en reemplazo del  limpiador industrial),  hasta que la superficie se torne rosa y libre de óxido. Utilice las toallas absorbentes para retirar el exceso de limpiador (es muy importante que las toallas no dejen ningún tipo de residuo sobre la placa, puede utilizar aire comprimido para retirar cualquier residuo de polvo que pudiera haberse adherido).
  • Si es necesario enjuague  nuevamente con agua  y detergente. Asegúrese de no dejar residuos  en todo el proceso.

 

 Adherencia de la película

 laminado II

Procedimiento 1

  • Es importante que la placa esté libre de polvo o cualquier elemento no deseado antes de proceder.

Importante: en este paso podemos usar una plastificadora, como las que se usan para  unir películas de vinilo con control de temperatura, de escaso valor  en el mercado.

  • Corte una medida de película que cubra más del 100% de la placa. 
  • Para la laminación, es necesario trabajar con luz sin emisiones UV, (antigua laminado Ilámpara común de filamento de tungsteno).
  • El film consta de 3 partes – lámina interna (plástico mate) – película – lámina externa (celofán brillante).  

 Nota importante: cuide la tensión de retiro de la capa protectora y así, evitar que se desprenda la película activa (azul), de la otra capa protectora. Usar dos trozos de cinta adhesiva, para facilitar la tarea.

En este caso vamos a realizar el procedimiento de laminación en seco. No vamos a retirar totalmente, la película protectora interna, sino que 

laminado 2desprendemos un lado de la misma, que será  por donde comenzamos a pegarla, con  ayuda de un rodillo de goma dura. Debemos evitar el contacto de la película con la placa, sosteniéndola en el aire y será el rodillo el que pegue y avance sobre la placa transversalmente a medida que se retira la lámina protectora, como se muestra en las fotos.

Una vez, terminado este primer paso, seguimos con el aire caliente, cuidando de no sobrepasar la temperatura de 100ºC sobre la superficie, (se puede usar un termómetro para controlar la temperatura), y pasando el rodillo con presión, para adherir la película a los poros de la placa.

Aplique agua destilada con atomizador, de manera que se formen gotas sobre toda la superficie de la tarjeta (es normal que se genere una oxidación muy sutil, sin embargo el siguiente paso debe ser aplicado inmediatamente para laminado 3evitar que la tarjeta se oxide severamente)

  • Aplique calor con la pistola de aire (la temperatura no debe exceder los 100ºC sobre la placa). Utilice movimientos lentos que permitan que el sustrato se caliente lo suficiente. Utilice el rodillo o la regla de plástico constantemente para extender la película, utilice movimientos constantes. Preferentemente, use el rodillo de goma  TOTALMENTE LIMPIO y aplique poca presión, este paso es para que durante el tiempo que el sustrato sigue caliente, la película se introduzca en los poros del cobre.
  • Si existen bordes sobre-pasados de película, le sugerimos eliminarlos utilizando un cortador (cúter) afilado. 
  • Deje reposar, hasta que la placa, tome la temperatura ambiente. laminado 4
  • No deje la película, más de 8 horas sin revelar, ya que perderá propiedades de adherencia, así como generará oxidación importante en el sustrato.

 

 

 

Procedimiento 2

En este caso, directamente, sumergimos la placa limpia, en una batea con agua, que puede ser del grifo a temperatura ambiente.

procedure 2procedure 1

 

 

 

 

 

 

Retiramos totalmente, la capa protectora interna, y sumergimos la película junto con la placa, procediendo a pegarla dentro del agua, con nuestros dedos, usando guantes, comenzando por un extremo y deslizándolos con la película hacia el opuesto, con movimientos suaves, aplicando cierta presión, y evitando pliegues o arrugas.

procedure 3Terminado con esto, veremos a la película adherida totalmente a la placa dentro del agua y procedemos a retirarlas juntas escurriendo el agua de superficie, por simple gravedad. Debemos cuidar en este paso que la película no se deslice o forme pliegues. 

Colocando la placa sobre  una base secante, comenzamos a pasar el rodillo de goma por la superficie, ejerciendo presión para retirar el agua entre placa y película y lograr una adherencia mas firme. Luego de esto, aplicamos calor sobre la placa laminada con una pistola de calor al tiempo que seguimos pasando el rodillo para lograr esa adherencia final. De igual forma que en el procedimiento anterior.

 

 

 

procedure 6

 

 

Exposición

 

 positivo-negativo

                                                       

                    Negativo                                                                         Positivo                                                                              

 

Sistemas de reacción Negativa y Positiva

 

Esta película fotosensible, funciona de manera similar al proceso fotográfico, tanto en positivos como negativos. La figura, muestra el resultado de reacciones químicas, que ocurren durante la exposición a la luz UV.

En las películas de reacción positiva, se incrementa la solubilidad de las zonas expuestas a la luz, en el revelado. En este caso, son estas regiones expuestas las que se remueven con la solución reveladora.

En las películas de reacción negativa, la máscara o fotolito, bloquea la luz y son estas regiones no expuestas las removidas por la solución reveladora.

 

 

Nota importante: La película,  requiere que el patrón, o transparencia, que se transfiere sea en formato NEGATIVO.

 

  • Aplique agua común o destilada (indistinto) sobrela película, no habrá daño alguno debido a que  existe la segunda capa protectora, que será retirada posteriormente.
  • Coloque el negativo sobre la película y el agua. Este proceso permitirá que exista un íntimo acercamiento entre el negativo y la película (esta es una de las razones por
  • las que transparencias impresas en inyección de tinta no funcionarían del todo, ya que el agua borraría las líneas en inyección de tinta)
  • Nota importante: Sugerimos que deje un espacio libre entre los bordes del sustrato y del negativo de al  menos 1cm,  por lado  (ver siguiente imagen),  de manera que tenga suficiente movilidad para alinear el negativo, asimismnegativo IIo permite dejar fuera del área efectiva del PCB los bordes del sustrato que no pudieran ser revelados de manera correcta .

 

  • Retire el exceso de agua con elrodillo, (o regla de plástico sin filo). Es necesario que toda el agua sea retirada para evitar movimiento del negativo durante la exposición con la luz UV.

 

  • Coloque la placa, sobre la unidad de exposición de luz UV y asegúrese que exista una presión entre el vidrio y el negativo. Este acercamiento esFUNDAMENTAL para lograr una exposición EXITOSA del negativo a la película.

 

  • Exponga durante…? , este tiempo dependerá de muchos factores, principalmente de la potencia de la fuente de luz UV, del tipo de fuente usada y de la complejidad del patrón. Si usamos el sol como fuente, los tiempos pueden variar desde 15minutos a mas dependiendo de la hora y el día, su usamos tubos UV-A de 8W o 15W puede llevar segundos, dependiendo de la distancia y potencia.

 

Nota importante: Sugerimos que pruebe diferentes tiempos de exposición, previo a una producción real, así evalúe cuál es el tiempo adecuado para cada tipo de trabajo  (este proceso lo irá perfeccionando con el tiempo).

 

  • Terminada la exposición retire el negativo y deje reposar. No deje la película, más de 8 horas sin revelar, ya que perderá propiedades de adherencia, así como generará oxidación importante en el sustrato.

 

Revelado

Los tiempos de revelado son críticos para contar con una buena resistencia al proceso de atacado químico del cobre. Tiempos prolongados en el químico revelador adelgazarán la película y por lo tanto, existirá la posibilidad de despegue del sustrato.

Para revelar la placa expuesta, se deberá retirar previamente y con mucho cuidado, la lámina externa del film y sumergir la placa en la solución reveladora (1 litro en 10 gramos), pasando un rodillo de espuma, suavemente, o pincel, ayudamos a que el revelado no exceda los tiempos. Las zonas que no han sido expuestas se lavarán quedando el metal al descubierto, este proceso no deberá sobrepasar los 2 minutos. Lavar con abundante agua y secar. 

 

  •  NOTA DE SEGURIDAD: Preferentemente en este proceso utilice lentes de seguridad, y guantes descartables, ya que exposiciones prolongadas provocan irritación severa en la piel.

 

  •  Mezcle el Revelador  en la siguiente concentración:
 Polvo revelador Agua destilada 
 10grs

  5grs

  2.5grs

1 Lt

½ Lt

¼ Lt 

  • Es recomendable preparar solo la cantidad necesaria que deberá colocarse sobre la bandeja contenedora, ya que se puede,  re-utilizar bastantes veces. Utilice recipientes de vidrio para almacenar el revelador ya utilizado.
  • Retire la capa transparente de protección de la película, ya que con esta protección no se podrá revelar la película.
  •  Introduzca la placa dentro del contenedor y mueva de izquierda a derecha, permitiendo que el líquido viaje de un lado a otro, es importante oxigenar la película por lo tanto, permita que en cada movimiento quede expuesta al aire una parte.
  • El revelado final deberá exponer al 100% el cobre del sustrato, así como tener ángulos rectos en los lados revelados. 
  •  No deje el sustrato más tiempo del necesario dentro del revelador, ya que adelgazará la película,  el tiempo correcto dependerá de la concentración del revelador, del movimiento y de la oxigenación.
  •  Enjuague la placa con agua  hasta eliminar por completo los remanentes del revelador
  • Seque por completo.
  • Utilice un rodillo de espuma, (dureza baja-media), para frotar sobre las áreas expuestas de la placa, de manera que se eliminen los excedentes de película, formados en el filo de cada línea, normalmente estos excedentes tienen un aspecto de «vellos» 
  • Aplique aire caliente por última vez a las pistas expuestas de manera que tenga una última exposición térmica, aunque en esta ocasión no debe ser tan intensa como en el proceso de adherencia.
  •  Deje reposar hasta que se enfríe a temperatura ambiente 

 

 

revelado

 

 

Ataque Químico

  • La película, funciona muy bien con químicos de atacado de cobre alcalinos, por lo que Cloruro Férrico, Peróxido y demás sustancias son perfectamente compatibles.ataque químico
  •  Introduzca el sustrato revelado en el químico de su preferencia durante el tiempo necesario para retirar todo el cobre expuesto.
  • Enjuague el sustrato con agua  hasta eliminar por completo los residuos del químico, seque por completo.

 

Eliminación de película

 

  •  NOTA DE SEGURIDAD: Preferentemente en este proceso utilice lentes de seguridad, como también, guantes descartables, ya que exposiciones prolongadas provocan irritación severa en la piel.
  •  Los tiempos de eliminación son variados hasta que la película se  despegue por completo. 
  •  Tiempos prolongados en el químico removedor provocaran una acumulación de sal, así como una oxidación moderada.

 

                     Mezcle el removedor  en la siguiente concentración:

 

Removedor
Agua destilada 
 30grs
  15grs
  7.5grs
1 Lt
½ Lt
¼ Lt 

 

  • Es recomendable, preparar solo la cantidad necesaria a usar, ya que se puede,  re-utilizar bastantes veces. Utilice recipientes de  vidrio para almacenar el removedor 
  •   Introduzca la placa, en la solución, el tiempo necesario hasta que se «Elimine» por completo, la película,  no es necesario mover la bandeja,  para obtener resultados diferentes.
  •  Verifique que el 100% de película, haya sido eliminado y enjuague con agua

 

 

remover

 

placa lista

 

La placa está lista, para el próximo proceso, aplicación de máscaras, taladrado.

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