Fazendo Placas de CI

Não é difícil desenhar uma placa de circuito impresso utilizando um computador que esteja executando um programa apropriado.

Mas depois vem o trabalho desagradável e algo complicado de gravar o desenho no cobre da placa.

Quem opta por serigrafia para a transferência do modelo das trilhas terá que fazer um teste para saber se tudo está correto, afinal, com serigrafia as placas serão impressas em série.

Para testar se tudo está correto, a solução ideal é utilizar uma boa impressora para imprimir o desenho numa folha de papel normal e depois fotografar a imagem à escala de 1:1, criando um filme positivo ou um filme negativo, essa técnica exige um pequeno laboratório fotográfico.

Pode ser conseguido o desenho em positivo em negativo de forma muito fácil, basta fazer cópias em xerox, uma cópia normal e uma em espelho em folha de papel de transparência, desses utilizados para projeção em retro-projetores.

A gravação da imagem na superfície de cobre da placa, por meio de um banho de percloreto de ferro, ou de persulfato de amónio, exige bastante paciência, o banho deve ser aquecido e é necessário trabalharnum local onde os salpicos não estraguem os móveis ou respinguem nos olhos.

Além disso, quem pretender obter bons resultados sem envenenar-se, tem que saber bem o que está fazendo.

É bom não esquecer que a manipulação de produtos químicos requer cuidados especiais.

Preparação da matriz

Utilizando uma impressora de jato de tinta e uma folha de película transparente, é possível obter uma matriz de boa qualidade.

Estas folhas transparentes são vendidas no comércio, mas existem umas para impressoras a laser e outras para as impressoras de jato de tinta.

A Conrad Electronics vende transparências para jato de tinta com a referência OH3, que têm fornecido bons resultados.

Estas folhas são bastante finas, mas possuem uma folha de papel colada na parte de trás para facilitar o seu deslocamento no interior da impressora.

Quando a imagem não fica suficientemente escura, existe a solução de voltar a fazer nova impressão da imagem por cima da anterior.

É claro que a folha tem de ser introduzida na impressora exatamente na mesma posição, para as duas imagens coincidirem.

A experiência mostra, que mesmo as pistas finas com 0,2 mm de espessura, podem ser sobrepostas com boa precisão, depois de fazer a primeira impressão, convém secar bem para depois fazer outra impressão.

Algumas lojas de componentes eletrônicos vendem kits para gravar placa de circuito impresso, mas normalmente são produtos caros e que às vezes são difíceis de utilizar.

As dificuldades começam com a impressão do desenho do circuito, uma vez que mesmo que se utilize uma impressora a laser para transferir o desenho para uma folha de película transparente (acetato), como as que são utilizadas nos retroprojetores, nunca se obtém uma imagem suficientemente opaca.

Normalmente é necessário sobrepor pelo menos duas folhas de acetato com a respectiva imagem, para esta poder ser transferida em boas condições para a placa de cobre.

Sensibilizaçãodo cobre da placa

Para transferir a imagem contida na folha transparente para o cobre da placa, é necessário que esta tenha sido pulverizada com um verniz fotosensível.

No comércio especializado podem ser encontradas placas já sensibilizadas, mas também é possível fazer esse trabalho em casa, desde que adquira um spray fotosensível, como por exemplo o Positiv20 da Kontakt.

Note que também existem sprays negativos e nesse caso a imagem da transparência tem que ser invertida.

Leia as instruções de utilização do produto que adquirir, pois variam de marca para marca.
De qualquer modo é um trabalho que tem que ser feito num local mal iluminado.

Exposição e revelação

Depois de ter a placa de cobre sensibilizada, chegou a hora de transferir a imagem da película transparente para o cobre.

Esse trabalho pode ser feito, utilizando uma lâmpada que gere radiação ultra-violeta, como acontece com as lâmpadasde vapor de mercúrio.

Estas lâmpadas são muito usadas pelas pessoas para se bronzearem e existem no comércio em várias potências.

Fica mais uma vez o alerta que é perigoso para a vista se olhar diretamente para a lâmpada, pelo que convém ter muito cuidado e usar óculos escuros de proteção.

A exposição da pele à radiação UV durante muito tempo, digamos mais de 15 minutos, também pode ser perigoso, principalmente se a lâmpada possuir grande potência, ou se estiver colocada muito perto.

Voltando ao nosso assunto, o tempo de exposição da placa depende da potênciada lâmpada utilizada, da distância desta à placa e ainda da espessura do material fotossensível depositado na placa, também designado photoresistem em inglês.

Por exemplo, para uma lâmpada de vapor de mercúrio de 300 W, colocada a uma distância de 40 cm da placa coberta por vidro acrílico, o tempo de exposição pode variar entre 4 e 8 minutos.

Para uma lâmpada de 1000W pode ser da ordem de um minuto, é claro que também pode usar a luz do sol, que aliás, também fornece excelentes resultados.

Nesse caso convém fazer a exposição mais ou menos à mesma hora do dia e sem nuvens, pois a intensidade da radiação UV varia bastante ao longo do dia e é tanto menor quanto mais espessas forem as nuvens.

Entre as dez horas e as catorze horas, uma exposição entre um e dois minutos é normalmente suficiente.

O melhor é determinar experimentalmente qual é o tempo de exposição mais apropriado, para as condições em que está trabalhando.

Crie um pequeno desenho de placa de circuito impresso formado por várias pistas de cobre paralelas e finas, 0,2mm por exemplo.

Depois, encoste a respectiva transparência numa placa já sensibilizada, colocando um vidro por cima.

Em seguida, por meio de um pedaço de cartolina preta, tampe parte do circuito numa direção perpendicular às pistas e vá fazendo várias exposições de 20 segundos recuando um pouco a cartolina de cada vez, assim você obterá zonas de 20, 40, 60 e 80 segundos de exposição.

Depois de revelar e proceder a destruição do cobre você poderá determinar qual é o tempo de exposição que fornece melhor resultado.

Depois da exposição à radiação UV, continue a revelação para retirar o verniz que foi destruído pela radiação UV se a sensibilização for positiva, ou para retirar o verniz onde não incidiu radiação UV, se a sensibilização for negativa.

Embora existam no mercado produtos reveladores, a solução mais barata é utilizar um banho de hidróxido de sódio, ou soda cáustica como é vulgarmente chamada.

Aqueça um litro de água e dissolva 7 gramas de soda cáustica, as placas podem ser reveladas com a solução um pouco quente, ou na temperatura ambiente e este trabalho deve ser feito num local onde não incida luz direta, falo de luz do sol e de luz artificial, porque a camada sensibilizadora ainda continua a ser sensível à radiação UV.

Depois de ter colocado a placa no banho de soda cáustica, vá agitando lentamente o recipiente de plástico que contém o banho e passado algum tempo verá começar a aparecer o desenho do circuito.

O tempo de revelação é variável, dependendo da espessura da camada de verniz e do tempo de exposição à luz UV, mas se for superior a 2 minutos, é sinal de que aexposição não foi suficiente.

O banho fica colorido de verde azulado, e quem for mais pão-duro pode guardar num frasco hermético para ser reutilizado no futuro, mas como se trata de um produto químicobarato, o melhor é utilizar sempre banho fresco.

Destruição do cobre

Na produção industrial de placas de circuito impresso utiliza-se uma mistura de dois produtos químicos para destruir a superfície de cobre que está a mais, deixando apenas as pistas e pastilhas onde está depositada a camada de verniz foto-sensível, a qual é resistente ao ataque químico.

Esta mistura que é formada por 200 partes de ácido clorídrico a 35%, também conhecido como ácido muriático, 30 partes de peróxido de hidrogénio a 30%, também conhecido como águaoxigenada e 770 partes de água.

Essa composição emite gases muito tóxicos e um cheiro característico, não sendo apropriado para ser manipulado numa habitação.

Em alguns minutos o cobre em excesso está todo removido, é necessário observar cuidadosamente o processo, porque se a placa estiver demasiado tempo no banho, as pistas de cobre que devem ficar na placa começam a ser corroídas lateralmente e se forem muito estreitas poderão ficar interrompidas ou causar a não condução quando for realizada a montagem.

Os amadores de eletrônica normalmente utilizam um banho menos perigoso formado por 500 gramas de percloreto de ferro diluído num litro de água e ligeiramente aquecido a 45°C para atuar mais rapidamente, outros usam ácido nítrico a 65% diluído numa quantidade igual de água.

Qualquer que seja o produto químico utilizado, é muito importante trabalhar num compartimento bem arejado e mesmo assim procure não respirar os gases que se libertam.
Também convém usar óculos de protecção, porque um salpico mal dirigido pode resultar na sua cegueira permanente.

Quando a placa é colocada no banho, as áreas de cobre onde a revelação retirou o verniz protetor ficam imediatamente avermelhadas e o ataque inicia-se libertando pequenas bolhas de gases.

A placa deve ser ligeiramente movimentada durante todo o processo, para acelerar a destruição do cobre, o banho vai ficando azul esverdeado, ou acastanhado conforme o produto químico utilizado.

Se estiver utilizando um banho de ácido muriático e água oxigenada e notar que o ataque está sendo feito lentamente, rejuvenesça o banho adicionando mais um pouco de água oxigenada, por outro lado, se as áreas de cobre avermelhadas começarem a ficar esbranquiçadas, adicione um pouco de ácido muriático.

Depois do ataque do cobre tiver terminado, lave muito bem a placa em água corrente, e retirare a camada de verniz fotosensível que se encontra por cima das pistas e pastilhas de cobre.

Esse trabalho pode ser feito com acetona ou diluente de tintas, outra solução que dá bons resultados é retirar o verniz com palha de aço fina, como a que é utilizada nas cozinhas para limpar as panelas.

Mesmo que utilize a acetona ou o diluente, termine o trabalho com a palha de aço, para retirar a fina camada de óxido de cobre, que se desenvolveu durante as várias operações.
Depois de ter feito os furos para os terminais dos componentes e para evitar que o cobre oxide em contato com o ar, convém pulverizar a placa com um verniz protetor apropriado, dos que se vendem nas casas de eletrônica.

Este tipo de spray, além de fornecer proteção antioxidante, até facilita as operações de soldagem dos doscomponentes.

Um banho de percloreto de ferro pode ser conservado para futura utilização, armazenando-o num frasco bem fechado, mas no caso de um banho de ácido muriático/água oxigenada, o frasco não pode ficar hermeticamente fechado porque a decomposição da água oxigenada faz aumentar a pressão interior.

O melhor é usar um frasco de vidro dotado com uma rolha de vidro, e quando utilizar novamente o banho, ele deve ser reativado pela adição de água oxigenada.

Nunca é demais lembrar que os produtos químicos utilizados na fabricação de placas de circuito impresso são perigosos para o utilizador e para o meio ambiente, embora os produtos químicos que foram citados são utilizados com grande diluição, mesmo assim podem provocar danos irreparáveis se forem manipulados sem os devidos cuidados.

Para começar, devem ser guardados em locais não acessíveis a crianças e durante o seu manuseio, deve-se utilizar luvas e óculos de protecção.

Os salpicos na roupa e na pele podem rapidamente ser anulados por meio de lavagem com água, mas um salpico que atinja os olhos pode ter consequências irreparáveis como a cegueira permanente.

Por outro lado, durante as reações químicas desenvolvem-se gases e alguns são potencialmente venenosos.

Pelas razões citadas acima, o utilizador não deve comer, beber, ou fumar e o trabalho deve ser executado num ambiente bem ventilado e evitando respirar os gases quando observa de perto o ataque químico.

Se utilizar a mistura de ácido muriático com água oxigenada, depois de ter terminado o trabalho e se não pretender guardar o banho para futura utilização, deixe-o descansar durante alguns dias para a água oxigenada se decompor naturalmente em água e oxigénio.

Nessa altura, o banho apenas conterá cloreto de cobre, ácido clorídrico (muriático) e água e poderá ser jogado no esgoto, é claro que numa instalação industrial onde é fabricada grande quantidade de placas de circuito impresso, os banhos têm de ser neutralizados, ou enviados para um depósito de resíduos perigosos.

O leitor não deve tentar neutralizar o ácido utilizando hidróxido de sódio (soda cáustica), pois isso dá origem a uma reação violenta e portanto perigosa, onde é produzida água salgada, resíduos de cobre e gases variados.

Todos os produtos químicos referidos são facilmente adquiridos no comércio local e as placas de cobre já sensibilizadas também se vendem em casa de componentes eletrônicos.

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