Cómo fabricar una PCB usando impresión 3D y cinta de cobre


Si alguna vez has querido fabricar tus propias placas de circuito impreso sin lidiar con productos químicos o procesos complejos, el método que te voy a contar puede interesarte. Se trata de combinar una impresora 3D con cinta de cobre conductora para obtener PCBs funcionales, con formas personalizadas y sin necesidad de taladrar después. A continuación te explico todo el proceso paso a paso, desde el diseño electrónico hasta el montaje final.

El método en resumen

La idea es sencilla: en lugar de grabar cobre sobre una baquelita, imprimimos en 3D una estructura plástica que hace de sustrato. Sobre ella, aplicamos el cobre autoadhesivo (comercialmente se vende en forma de cinta o en planchas de cobre) siguiendo los recorridos de las pistas. Los taladros para los componentes se diseñan directamente en el modelo 3D, y los cruces de pistas se resuelven con pequeños puentes de cable. El resultado es una placa de una sola cara, con buena conductividad y sin necesidad de vías.

Diseño electrónico en EasyEDA

El punto de partida es el diseño del circuito en EasyEDA. Aquí hay que tener en cuenta que trabajaremos con una sola capa, por lo que conviene configurar las reglas de diseño con unos valores específicos. Para el ancho de pista usaremos 2,5 mm como valor preferido, con un mínimo de 2 mm. El espaciado entre pistas debe ser de al menos 1,5 mm para evitar cortos accidentales. Las vías se deshabilitan por completo, tanto en diámetro como en taladro, ya que no las vamos a usar.

Es importante rutear manualmente, forzando todo en la capa inferior (BottomLayer). Si hay cruces inevitables, podemos utilizar resistencias de 0 o pequeños jumpers que luego implementaremos físicamente con cable. Al finalizar, exportamos la capa de cobre como imagen o archivo DXF a escala 1:1, y también generamos la lista de taladros para tener las posiciones exactas.

En resumen esta es la configuración de reglas de diseño para EasyEda:

ParámetroValorMotivo
Track Width2.5 mm (preferido) / 2.0 mm (mínimo)Ancho suficiente para cinta de cobre
Clearance1.5 mmSeparación entre pistas para evitar cortos
Via Diameter0 mm (o el mínimo admitido)No se usan vías (se reemplazan por puentes)
Via Drill Diameter0 mm ( o el mínimo admitido)No se usan vías
Routing LayersSolo BottomLayerDiseño de una sola cara
Permitir víasNOForzar diseño sin vías

Nota : ciertamente EasyEDA por defecto no permite una sola capa de PCB, pero siempre intentara el autoroute minimizar el numero de capas por lo que si es posible usara una sola capa. además por supuesto también podemos probar a hacer el ruteo manual. Por otro lado , también seria factible mediante este método fabricar PCB de doble cara siempre que el lado de los componentes se puedan disponer estos

Diseño del modelo 3D

Con la referencia del layout pasamos al modelado 3D, por ejemplo en Fusion 360 o SolidWorks. Creamos una base de 2 mm de espesor que será el cuerpo de la placa. Sobre ella, dibujamos los canales que seguirán las pistas, con una profundidad de 0,5 mm. El ancho de estos canales debe ser ligeramente mayor que el de la cinta, así que si usamos cinta de 2,5 mm, haremos canales de 2,7 mm.

Los taladros para los componentes se modelan directamente como cilindros que atraviesan toda la base. Los diámetros dependen del componente: para resistencias y diodos usaremos 0,9-1,0 mm; para condensadores electrolíticos y pines de cabecera, entre 1,0 y 1,2 mm; y para terminales de tornillo o conectores grandes, hasta 2,0 mm.

En cada taladro también diseñamos un área hundida que actuará como pad. Se trata de un círculo de 3 mm de diámetro con una profundidad de 0,5 mm, concéntrico con el taladro. El canal de la pista debe conectar con el borde de este pad para que la cinta llegue hasta allí sin escalones.

Para los cruces de pistas que no se pudieron resolver en el diseño, modelamos puentes integrados. La opción más práctica es crear dos taladros pequeños de 0,8 mm separados entre 5 y 10 mm, unidos por un canal superficial de 0,5 mm de profundidad. Por ahí pasaremos un cable de cobre estañado que soldaremos en ambos extremos.

Resumen estructura de la placa (parámetros en CAD)

ElementoDimensiónFunción
Base estructural2.0 mm de espesorRigidez y soporte
Canales para pistas0.5 mm profundidadGuiar y alojar la cinta de cobre
Ancho de canalTrack Width + 0.2 mmHolgura para la cinta
Pared entre canales1.5 mm (Clearance)Aislamiento entre pistas

Resumen taladros para componentes (THT)

ComponenteDiámetro de taladro
Resistencias, diodos0.9 – 1.0 mm
Condensadores electrolíticos0.8 – 1.2 mm
ICs DIP, header pins1.0 – 1.2 mm
Terminales de tornillo1.5 – 2.0 mm

Todos los taladros deben atravesar completamente la base (2.0 mm)

Resumen pads para soldadura

  • Área hundida: 3.0 mm de diámetro, 0.5 mm de profundidad
  • Taladro central: según componente
  • Conexión: El canal de pista debe conectar con el borde del pad

Impresión 3D de la placa

A la hora de imprimir, elegimos un filamento aislante como PLA, PETG o ABS. Es recomendable usar una altura de capa de 0,12 a 0,16 mm para que los taladros y canales queden bien definidos. La orientación debe ser con los canales hacia arriba, y no serán necesarios soportes si los taladros son verticales. Tras la impresión, verificamos que todos los taladros estén abiertos y limpiamos los canales de posibles rebabas con una lija fina o un cúter.

Parámetros de impresión

ParámetroValor
FilamentoPLA, PETG o ABS (aislante)
Altura de capa0.12 – 0.16 mm (para precisión en taladros)
Boquilla0.4 mm
Relleno20-40% (100% en zonas de pads opcional)
OrientaciónCanales y pads hacia arriba
SoportesNo necesarios para taladros verticales

Aplicación de la cinta de cobre

La cinta de cobre debe tener adhesivo conductor para garantizar la continuidad eléctrica. Los anchos más prácticos son 3 mm o 5 mm, aunque podemos cortar tiras más estrechas si es necesario. Colocamos cada tramo de cinta dentro de su canal correspondiente, presionando bien con una espátula o un palillo de bambú para que se adhiera en curvas y esquinas. En los pads, dejamos que la cinta cubra toda el área hundida. Si dos tramos de cinta deben unirse, soldamos la superposición para asegurar la continuidad.

Instalación de puentes y componentes

Los puentes de cable se montan primero. Insertamos un cable de cobre estañado de 0,5 a 0,8 mm en los dos taladros diseñados para ello, y soldamos ambos extremos sobre la cinta de cobre. El cable debe quedar alojado en el canal superficial para que no sobresalga.

A continuación colocamos los componentes. Si son THT (de agujero pasante), insertamos los pines en sus taladros y soldamos cada uno al pad de cinta. Para componentes SMD, los situamos sobre los pads y soldamos directamente con estaño. Es conveniente usar fundente para facilitar la soldadura, especialmente porque la cinta de cobre disipa calor rápidamente y requiere algo más de tiempo con el soldador.

Pruebas y acabado final

Antes de dar por terminada la placa, hacemos una comprobación con el multímetro: verificamos la continuidad de cada pista y nos aseguramos de que no haya cortos entre pistas adyacentes. Si todo está correcto, podemos aplicar una capa de barniz aislante para proteger las pistas de la humedad o de posibles contactos accidentales. También podemos diseñar e imprimir una tapa que encaje sobre la placa si el proyecto lo requiere.

Ventajas y limitaciones del método

Este sistema tiene varias ventajas interesantes. La conductividad es excelente por ser cinta de cobre, no se utilizan productos químicos ni procesos de grabado, y los taladros ya vienen integrados en la impresión, ahorrando trabajo de mecanizado. Además, podemos dar formas complejas a la placa e incluso integrar soportes o carcasas en un mismo conjunto impreso.

Como limitaciones, el ancho mínimo de pista es de unos 2 mm, lo que impide trazos muy finos. No es adecuado para circuitos de alta frecuencia, y la corriente máxima que puede manejar una pista de 3 mm de ancho ronda los 2-3 amperios. Por último, el proceso requiere paciencia en el montaje manual, aunque el resultado es muy gratificante.

Con este método puedes obtener PCBs completamente funcionales en tu propio taller, combinando la precisión de la impresión 3D con la fiabilidad del cobre. Si te animas a probarlo, verás que es una alternativa muy práctica para prototipos o para proyectos que requieren formas personalizadas.

EasyEDA ofrece nuevo sistema para PCB e importación de DXF


En un post anterior  hablábamos del paquete easyEDA (Electronic Design Automation) que esta constituido por  herramientas diseñadas específicamente a proyectos y producción de sistemas electrónicos, abarcando desde la creación del circuito integrado hasta el desarrollo de placas de circuito impreso cuya peculiaridad es que su uso es completamente online( es decir  sin necesidad de instalar ningún software en su ordenador)  y ademas es una herramienta gratuita

Obviamente al estar  basada en la nube podremos crear directamente nuestros diseños de manera online desde cualquier equipo y ubicación  lo cual lo hace perfecto para trabajos colaborativos  . Esta herramienta está diseñada específicamente para proporcionar a los ingenieros electrónicos, educadores, estudiantes de ingeniería y aficionados a la electrónica una herramienta completa pero a su vez sencilla de manejar, y todo ello desde nuestro navegador web.

Durante los últimos 6 años, el equipo EasyEDA han estado buscando nuevas maneras de mejorar su herramienta del trabajo para ingenieros electrónicos, estudiantes y aficionados,  por lo que recientemente han  anunciado algunas grandes mejoras para la nueva versión de EasyEDA.

Nuevo sistema para PCB

Ahora, se puede probar la nueva página Orden PCB a través de https://easyeda.com/order

EasyEDA no sólo soporta   pedidos de placas  PCB directamente desde el Editor de PCB EasyEDA , también admite archivos Gerber de cualquier otra herramienta de EDA. Puede cargar Altium, Kicad, Águila, DipTrace,etc. a  archivos P-CAD Gerber a este enlace:

Al mismo tiempo, apoyan hasta 16 capas BPC.

Ofrecen de hecho un tutorial sobre el pedido de PCB EasyEDA, consultehttps://easyeda.com/Doc/Tutorial/PCBOrderFAQ

Plantillas de pedido con su PCB

Una plantilla puede ayudar a soldar la placa PCB rápidamente. Para el montaje SMT eficiente y confiable  el uso de una plantilla es pues una necesidad.
EasyEDA puede proporcionar la opción de no reticular (o sin marco) y las plantillas marco.
La imagen de la derecha muestra una plantilla sin marco. Las  plantillas sin marco son más baratos y de menor peso (0,2 Kg) para que puedan ayudar a reducir los gastos de envío.

Las nuevas características del editor de EasyEDA

  1. No hay necesidad de configurar la anchura y la altura de la zona de trabajo pues  en todos los editores ya no tiene fronteras: ahora es interminable, por lo que es más fácil de apoyar diseños muy grandes y complejos de PCB.
  2. Mayor velocidad de respuesta para  hacerzoom, alejar o desplazarse . Se trata de una actualización de funciones grande para diseños complejos.
  3. Acciones de desplazamiento nuevas:la funcionalidad original de hacer clic derecho para mover el lienzo en cualquier lugar en las direcciones horizontal y vertical todavía funciona, pero las barras de desplazamiento de la zona de trabajo han sido sustituidos por dos nuevas acciones. Manteniendo pulsada la tecla SHIFT mientras se utiliza la función de rueda de desplazamiento del ratón se moverá (PAN), el lienzo en una dirección horizontal. Manteniendo pulsada la tecla CTRL mientras se utiliza la función de rueda de desplazamiento del ratón se moverá (PAN), el lienzo en una dirección vertical.

 

Consejos: EasyEDA ha eliminado la barra de desplazamiento por lo que tal vez necesite un poco de tiempo para adaptarse a la nueva interfaz de usuario.Use la tecla AZ de acceso directo para acercar y alejar la imagen. Usando  las teclas de las flechas puede ayudar a mover el lienzo, hacer uso de función de giro para ayudarle a mover el lienzo de forma rápida.

Importación DXF

La creación de la placa irregular o esquemas elaborados es más fácil en EasyEDA gracias al nuevo menú de importación DXF.

A veces cuando se está diseñando un PCB de un recinto  puede tener un perfil curvado o algunas otras características mecánicas inevitables que tienen que ser acomodadas, necesita una manera fácil de crear un borde de placa adecuado. La creación de un borde de placa como un archivo DXF necesitaba una herramienta de CAD 2D  de terceros   para hacer esto más fácil, pero no había manera de importar en EasyEDA.¡Hasta ahora!

Usted encontrará el menú * Importación DXF en el menú Archivo.

Después de seleccionar el archivo * .dxf, se encuentra un cuadro de diálogo como se muestra en la siguiente imagen:

EasyEDA ofrece dos cuadros de opción: unidad de DXF: (mm o pulgadas) y capa de PCB:donde se seleccionan los PCB capa que el dibujo importado se va a aplicar .

Después de hacer clic en el botón Importar, se encuentra el dibujo DXF colocado en la capa seleccionada de su lienzo PCB.

Free Online Visor de Gerber

EasyEDA Gerber Visor es un visor de archivos Gerber RS-274X y archivos de perforación Excellon en línea.

Por favor, intente hacia fuera en https://gerber-viewer.easyeda.com/

 

En resumen vemos que la herramienta ha mejorado ostensiblemente  permitiéndonos ahora  importar a EasyEDA otros diseños hechos con Altium, Eagle y KiCad, de esta forma no solo podremos guardar en la nube nuestros esquemas, sino también editarlos si fuera necesario. Además, otra característica destacada de EasyEDA es que los usuarios tienen acceso a módulos Open Source desarrollados por ingenieros electrónicos

Para guardar todos  nuestros proyectos obviamente nos tendremos que  registrar desde su página web,(simplemente nos piden una dirección de correo y  una contraseña de acceso al servicio, aunque si tiene una cuenta de Google podrás iniciar sesión directamente con dichos credenciales, de esta forma no será necesario el registro de una cuenta nueva)

Y por cierto ,si usted desea apoyar EasyEDA equipo, puede pedir sus placas  PCB a ellos, así como sugerir algunas nuevas características que le gustaría ver en futuras versiones.