PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO

Atualizado: 13 de abr. de 2020


INTRODUÇÃO


De calculadoras e fornos microondas a celulares e sistemas de controle de aviões, todos os equipamentos eletrônicos usados na atualidade envolvem o uso de PCB´s (acrônimo do inglês para Printed Circuit Board). Estes equipamentos são placas de circuito impresso. Seu propósito é, de maneira simplificada, conectar componentes elétricos de maneira organizada, uma vez que já é definida a lógica que o seu circuito deve exercer. Por exemplo, se porventura você já passou raiva nos laboratórios da Poli tentando organizar os jumpers em uma protoboard, uma PCB poderia ter te salvado o desgaste por substituir estes fios danados por trilhas de cobre planejadas.

Planejamento é a palavra chave que define a produção de uma PCB, já que todo seu processo de criação é metódico. Há basicamente uma troca de troubleshooting de debuggagem do seu circuito pela organização lógica prévia dos seus componentes. Isto é, é necessário pensar muito bem nas conexões e funções de cada um dos elementos do seu circuito antes de confeccioná-lo, com isso, consegue-se não ter problemas de mal contato nas fiações.

Devido a sua vital importância e utilização na indústria moderna, há diversos métodos e equipamentos especializados na produção de PCB´s voltadas a suprir as necessidades da eletrônica e da microeletrônica atualmente. E por, sorte, existem também métodos “caseiros” de se produzir estas placas, que, caso sejam aplicados com atenção e carinho, podem produzir resultados muito decentes, viabilizando projetos modestos de DIY (Do It Yourself) que não requerem circuitos muito sofisticados de microeletrônica. E é sobre um destes métodos que iremos discorrer neste texto.


PLANEJAMENTO


Como supracitado, o planejamento é algo indispensável na produção de PCB´s. Todo circuito é projetado para que se cumpra uma ou mais funções específicas. E é nessa etapa que se é definido como o circuito deve desempenhar essas funções; isto é, quais serão os componentes necessários neste circuito - desde microcontroladores e sensores, responsáveis pela coleta e processamento dos dados do circuito, até resistores e capacitores, responsáveis pelas filtragens de sinais e segurança das trilhas (não permitir que se atinja correntes limites, por exemplo). A etapa de planejamento é comum a qualquer método de produção de placas de circuito impresso. A partir de então, ramificam-se as possibilidades de produção da placa, mas, por objetividade, o foco do texto será explicar o método de produção utilizando tinta fotossensível.


MATERIAIS NECESSÁRIOS


  1. Placa de fenolite de tamanho adequado para seu circuito;

  2. Tinta Fotossensível;

  3. Câmara de Luz Ultravioleta (UV);

  4. Máscara do seu circuito;

  5. Palha de Aço;

  6. Esponja e rolo de pintura;

  7. Fotólito (Folha transparente para impressão);

  8. EPI´s (Equipamentos de Proteção Individual - Pecar por excesso!);

  • Luvas (Indispensável!);

  • Máscara;

  • Óculo;

  • Avental (Percloreto de ferro mancha MUITO roupa!);

  1. Reagentes e recipientes adequados;

  • Percloreto de Ferro;

  • Soda Cáustica (comercialmente conhecido como Diabo Verde);

  • Carbonato de Sódio (comercialmente conhecido como Barrilha).


Layout da Placa


Uma vez realizado o planejamento, isto é, estabelecidos os elementos do circuito, devemos desenhar o caminho entre eles. Trata-se da produção do Layout da placa. Para tanto, podemos recorrer desde a softwares específicos de circuitagem, como Proteus, Eagle ou mesmo Fritzing, ou, caso se trate de um projeto realmente simples, podemos até mesmo recorrer ao Paint.

Uma vez que o layout da placa for desenvolvido através de algum software, ele deve ser aplicado ou em um vinil - pela conversão do seu layout em um arquivo próprio para corte a laser - ou em um fotolito - que é um tipo de papel que permite a passagem de luz UV em regiões em que não foi aplicada tinta, barrando-a nos locais em que a tinta foi aplicada. Vale ressaltar que, para a maioria dos softwares, é necessário produzir a imagem negativa do circuito projetado.


Diagrama de PCB


Preparação do Fenolite


Uma vez projetado e impresso o layout de sua placa de circuitos, chega a hora de começar os preparativos para produzi-la de fato, ou seja, dar a devida atenção ao seu fenolite. Primeiramente é importante que o tamanho da sua placa seja condizente com o layout produzido. Caso não tenha sido projetado para as dimensões originais do seu fenolite, é indicado redimensioná-lo através de corte de forma que este “case” com o circuito que se planeja produzir.

Além disso, deve-se limpar a placa primeiro com palha de aço, a fim de remover qualquer eventual oxidação superficial do cobre; depois, com uma esponja normal, convém limpar a placa com detergente, removendo qualquer eventual gordura da placa, de forma a garantir que haja o mínimo de sujeira entre a placa e a tinta que será aplicada.


Aplicação da Tinta


Tomados os cuidados enunciados acima, passamos para a etapa de aplicação da tinta fotossensível. Com um rolo de pintura pequeno, devemos espalhar a tinta sobre a superfície do fenolite, evitando excessos e tentando deixá-la o mais uniforme possível. O uso de uma centrífuga, mesmo que improvisada, é bem-vinda para a certeza de uniformidade da tinta sobre a placa. Contudo, esse equipamento não é imprescindível desde que o procedimento tenha sido feito com cuidado, delicadeza e carinho.

Após a aplicação da tinta, deixe-a descansar ao abrigo de luz solar (devido a sua sensibilidade a radiação UV). Um secador de cabelo pode ser utilizado para acelerar o processo.


Cura com luz Ultravioleta


Tendo em mãos o layout impresso do seu circuito e o fenolite já trabalhado e com a tinta aplicada e seca, podemos partir para o processo de cura sob luz UV. Deve-se colocar o layout do seu circuito sobre a face cuja tinta foi aplicada, deixando tanto o layout quanto a placa bem rentes. Pode-se utilizar desde placas de vidro com presilhas até ímãs para garantir a fixação do layout sobre a placa, mas é importante que este fique bem fixo durante esta etapa do processo. Garantido isto, pode-se levar o conjunto à câmara de luz UV e deixá-lo exposto por cerca de 3 minutos. Trechos da placa sobre os quais a luz é irradiada ficarão “imunes” ao Carbonato de Sódio (primeira etapa do tratamento químico), isto é, não serão removidas ao serem expostas a ele. Já as regiões da placa que não receberam tratamento UV sairão com a aplicação deste sal.


Exposição da Placa à UV


Tratamento Químico


Trata-se da etapa final deste método de produção de PCB´s, e pode ser dividido em três subetapas:

  1. Tratamento com Carbonato de Sódio (Barrilha)

Como adiantado no processo passado, esta subetapa de tratamento químico serve para remover a tinta fotossensível das regiões que não foram expostas à luz UV. Desta forma, a tinta fica somente sobre as futuras trilhas do circuito, protegendo-as da corrosão da subetapa seguinte. Deve-se fazer uma solução da Barrilha em água e imergir a placa nesta, e, com o auxílio de uma esponja, remover a tinta da placa, expondo, assim, parte do cobre.


  1. Tratamento com Percloreto de Ferro (CUIDADO! MANCHA MUITO!)

É nesta etapa que ocorre a corrosão do cobre não protegido nas placas, deixando apenas o cobre correspondente às trilhas. Caso o seu percloreto já venha em solução, basta colocá-lo em um recipiente adequado (um pote de plástico - não usar recipientes de metal) e imergir a placa no líquido. Caso o seu percloreto seja em pó, dilua-o em água, atentando-se ao fato de que se trata de uma reação exotérmica e, porventura, pode acabar espirrando gotículas da solução. Tome cuidado, pois mancha muito mesmo e não sai. Da mesma forma, basta imergir a placa na solução e aguardar a corrosão do cobre exposto.

Lave muito bem a placa após a corrosão para garantir que o percloreto todo tenha saído da placa, isso evita que este possa vir a corroer as trilhas após a remoção da tinta na próxima etapa.


  1. Tratamento com Soda Cáustica (ATENÇÃO: TODO CUIDADO É POUCO!)

Esta subetapa é a mais perigosa do processo como um todo, por envolver a utilização de um químico que, se utilizado de maneira irresponsável, pode gerar acidentes graves. Para todo o tratamento até agora, era recomendado fortemente a utilização de EPI´s. Para esta parte é obrigatória até o mais corajoso dos linces.

É nesta parte do trabalho em que é removida a tinta que foi exposta à luz UV, expondo enfim as trilhas de cobre. Deve-se fazer uma solução de Soda Cáustica na qual se irá imergir a placa. A tinta deverá soltar-se por completa sozinha. Lave-a com água corrente e remova qualquer eventual vestígio de tinta que não tenha saído. É de bom tom, também, após limpar e secar a placa, passar novamente palha de aço sobre as trilhas antes de partir para a finalização, a fim de ter a melhor finalização possível!

Finalização


Após todas essas etapas, não deve restar nada na sua placa de fenolite além das trilhas de seu circuito expostas. Agora, basta você utilizar um furador de placas para perfurar as ilhas de solda do seu circuito. Depois disso, você pode soldar seus componentes e aplicar verniz (preferencialmente aerosol), que tem função de proteger suas trilhas de eventuais oxidações.

Pronto! Você produziu sua PCB. Se cumpriu todas essas etapas com cuidado e carinho, seu circuito está pronto e deve ter ficado com um acabamento ótimo! Espero que este mini tutorial tenha te ajudado em algum nível.


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