Joinville - Santa Catarina - 2018. Manual de fabricação para placas de circuito impresso utilizando método da fototranferência Universidade do Estado de Santa Catarina - UDESC Centro de Ciências Tecnológicas - CCT Autor: Maicon D. Possamai possamai.maicon@gmail.com Introdução: Este guia prático foi desenvolvido com o intuito de ajudar e promover a utilização de placas de circuito impresso (PCI) para laboratórios através do processo de fototransferência, projetos e protótipos de circuitos eletrônicos. Existem outros métodos de fabricação de PCI, tais como: termotransferência, serigrafia, impressão direta na placa, adesivos, etc. Porém este método, mesmo sendo um pouco trabalhoso, mostrou melhores resultados, e como se tornou um método muito utilizado pelos alunos do curso de graduação e pós graduação em engenharia elétrica da Universidade do Estado de Santa Catarina - UDESC, para mostrar passo a passo e com o máximo de detalhes de como fabricar sua própria placa de circuito impresso com boa qualidade. Reforçando, que alguns materiais e procedimentos podem ser substituídos ou não utilizados para fabricação das PCIs, porém o guia detalhará passo a passo o procedimento e materiais utilizados. Cuidados: Lembre-se, trata-se de um processo químico, então tome cuidado com as substâncias na qual se está utilizando para fabricação das PCIs, utilize os EPIs para evitar qualquer dano a saúde. A luz ultravioleta direcionada para os olhos é prejudicial, portanto, tome cuidado durante todo o processo. Página 1 de 7
Materiais para proteção: Óculos de proteção: não é necessária a proteção contra luz ultravioleta, apenas para evitar qualquer contato com algum produto químico. Luvas cirúrgicas: para efetuar a pintura da placa com a tinta fotossensível, manuseio da mesma quando estiver pintada e posteriormente manipulação da placa dentro de produtos químicos. Máscara com filtro: para evitar o pó produzido pelo bicarbonato de sódio e com o cheiro forte das tintas. Materiais e orientações para preparo da placa: Placa de fenolite ou fibra de vidro Esponja de aço: para limpar a oxidação da placa. Detergente: para eliminar gorduras e resíduos da placa. Verificar a necessidade de placa de face simples ou dupla face, providenciar a placa já nas dimensões que será a PCI. Sugestão, utilizar uma lixa para retirar rebarbas das laterais da placa. Após cortada, utilizar água corrente, detergente e a esponja de aço para limpeza da placa, efetue a limpeza da placa pouco antes de iniciar o processo de pintura com a tinta fotossensível, para evitar que a placa volte a acumular gordura ou oxidar. Materiais e orientações para impressão: Transparência: folha transparente. Lembre-se de inverter as cores para a impressão na transparência, pois as trilhas devem estar transparentes e a região na qual se pretende que ocorra a corrosão do cobre, deve estar preta. Mesmo a impressão sendo apenas na cor preta, efetue a impressão na opção colorida da impressora, pois a quantidade de tinta a ser depositada sobre a folha transparente aumenta e isso influencia diretamente na qualidade da fototransferência. Página 2 de 7
Materiais e orientações para fototranferência: Tinta fotossensível: é uma tinta que é sensível à luz ultravioleta, ou seja, nos espaços onde à impressão do circuito é transparente a tinta se fixa, cobrindo o cobre, e na parte preta da impressão, a tinta sai com o banho em bicabornato de sódio. Quando não estiver utilizando a tinta, mantenha em local onde ela não entre em contato com nenhum tipo de iluminação. Luz ultravioleta: comercialmente chamada de luz negra. Pode ser utilizada uma lâmpada de 26W, um conjunto de lâmpadas fluorescente ou até mesmo um sistema com leds ultravioleta. Duas placas de vidro: servem para prensar a impressão da folha transparente à placa, formando um sanduiche. Pincel de cerdas finas: para pintar a placa. Soprador térmico ou secador de cabelo: para auxiliar na secagem da tinta dentro de uma estufa (geralmente feita com caixa de papelão). Estufa: deve ser de um tamanho em que caiba a placa em seu fundo e com um buraco na parte superior para que se apoie o soprador/secador, fazendo com que o ar que saia do equipamento entre em contado direto com a superfície pintada da placa. Caneta para retoque: (caneta para escrita em CD/retroprojetor): caso haja alguma falha no circuito, antes de corroer, é possível utilizar esta caneta para preencher as falhas. Página 3 de 7
Esta etapa e a da secagem são as mais importantes do processo. Utilizando um pincel de cerdas finas aplique a tinta na placa de maneira que a tinta fique bem homogênea e que não fique riscos deixados pelas cerdas do pincel. Não é necessário utilizar muita tinta, apenas uma fina película de tinta já serve, sendo que o importante é cobrir toda a área da placa. Esta tinta não deve ser tóxica, porém, caso tenha algum tipo de alergia, utilize sempre luvas para evitar entrar em contato com ela, e faça isso em ambiente aberto, pois o cheiro característico dela é um tanto forte, podendo utilizar uma máscara para segurança. Depois de pintar a placa é necessário secar a tinta. Poderá secar a tinta com um secador de cabelo ou se tiver disponível, um soprador térmico. Quando for utilizar o secador de cabelo atente para que o mesmo não tenha sujeiras, pois isto poderá prejudicar toda a fixação da tinta e a transferência do circuito. Nos testes, o tempo de secagem foi de 15 20 minutos. Ela estará pronta para a próxima etapa quando ela estiver totalmente seca e lisa (sem grudar ou deixar marcas). Nesta etapa a folha do circuito deverá ser posicionada na placa. Para que o desenho fique posicionado corretamente na placa, foram utilizadas duas placas de vidro (verifique se a placa que está em contato com a luz esteja limpa e sem poeiras, pois isso irá prejudicar a transferência do circuito). Atente novamente para o lado correto, caso contrário o circuito ficará invertido. Com a luz negra posicione-a para iluminar toda a placa com uma distância de mais ou menos de 10 cm. É indicado realizar esta etapa no escuro. É necessário realizar alguns testes para saber quando está pronto o circuito, pois depende do tamanho da placa e da potência da lâmpada. Nos testes um tempo de aproximadamente 10 minutos com a lâmpada próxima de 10 cm da placa. Caso a placa seja muito grande, é preciso fazer um conjunto de lâmpadas ultravioleta para que a luz Página 4 de 7
preencha toda a placa ou posicione a luminária sobre vários pontos da placa por um período de 10 minutos em cada ponto. Materiais e orientações para revelação, corrosão e limpeza da tinta: Carbonato de sódio (barrilha leve): encontrado em lojas de limpeza de piscinas ou loja de produtos químicos. Percloreto de ferro: substância química para corroer o cobre da placa. Cuidado para não respingar nas roupas, e quando encostar-se à pele lave-a o quanto antes com água. Utilize máscara ao utilizar, pois dependendo da concentração dos elementos, uma reação exotérmica que poderá liberar vapores prejudiciais a saúde. Hidróxido de sódio (soda cáustica): CUIDADO!!! Substância altamente corrosiva dependendo da concentração, atenção ao manuseá-la. Encontrado em loja de produtos químicos. Potes para revelação, corrosão e limpeza da tinta: podem ser potes de plástico ou vidro, onde caiba a placa. Não usar recipientes de metal. Esponja ou rolo macio: para auxiliar na retirada da tinta da placa. Página 5 de 7
Esta é a etapa de que traduz o nome do processo. Depois de transferir o circuito para a placa, retire a folha da placa. Se a tinta secou adequadamente, a folha não irá grudar. Para que possamos revelar o circuito é necessário mergulhar a placa em uma solução de cabornato de sódio de água. Em um recipiente com água misture com uma colher cheia do carbonato e então mergulhe a placa na solução. Não demore muito tempo para revelar após ter transferido o circuito para a placa, pois dependendo da iluminação local poderá comprometer a revelação. Para agilizar o processo, pode utilizar um rolo de tinta ou uma esponja (com a parte amarela, menos abrasiva) e esfregue levemente para que o circuito comece a se revelar. Não deixe vestígios de tinta nas partes que não deveriam ter, pois no momento de corroer estes restos de tinta poderão causar curtos nas trilhas e o processo será inutilizado. Caso o circuito tenha algumas trilhas falhadas poderá utilizar a caneta para repará-las (dependendo do tamanho da falha deverá realizar novamente os procedimentos adotados até então, e para retirar a tinta da placa deverá usar a soda cáustica ou esfregar com a esponja de aço). Após ter limpado completamente qualquer vestígio de tinta da placa está na hora de corroer o cobre que está descoberto pela tinta. No comércio, o percloreto de ferro é vendido em pó ou líquido, a escolha não afeta o resultado final. No caso de ser em pó, primeiro coloque a água e depois o pó, pois esta reação é exotérmica e gera calor e vapores, portanto, faça este passo em um local com ventilação. Deposite o ácido em recipientes que não sejam metais, por exemplo, em garrafas de vidro ou embalagens de plástico. Cuidado para não derramar em roupas ou na pele, pois poderá manchar a roupa. Sempre use equipamentos de proteção como luvas e óculos para não respingar aos olhos. Próximo passo é mergulhar a placa no percloreto e deixar a reação acontecer. É interessante prender um pedaço de fio para mexer a placa no percloreto e poder retira-la sem entrar em contato com o ácido. A primeira vez que for usar o percloreto a corrosão será mais rápida. Para que a corrosão continue rápida, o ácido deverá estar quente (não fervendo). Para isso, coloque o ácido em um recipiente de vidro e com a tampa aberta deixe-o em banhomaria. Depois de um tempo de uso, o percloreto irá demorar muito para corroer, então, deverá ser substituído. Dilua com água e descarte em local apropriado. Página 6 de 7
Após retirar todo o cobre, lave a placa com água e prepare a solução, em uma vasilha ou pote, de água (primeiro) e soda cáustica. Uma colher cheia deve ser o suficiente. Esta concentração não deve ser perigosa, porém a utilização de luvas e óculos apropriados deve existir. A tinta deverá soltar-se por completo e então, lave a placa com água e retire possíveis vestígios da tinta. Procedimento para placas dupla face: Quando necessário utilizar do método da fototranferência para fabricação de PCIs dupla face, pinte apenas um dos lados da placa, execute o procedimento de tranferência neste mesmo lado e revele-o, não corroa. Verifique se a tranferência e a revelação estão de acordo com o projeto, se sim, retome o processo pintando o outro lado da placa, levando a estufa e secando, após a secagem, execute 2 ou 3 furos onde terá algum componente para ter como referência para alinhar as duas faces da placa, a sugestão é que os furos sejam nos extremos opostos da placa. Feito os furos, você pode colocar a transparência da segunda face da placa de maneira segura, sabendo que todos os furos estão alinhados. Feito a transferência, revele novamente, porém tente fazer com que o lado já revelado não fique muito tempo em contato com o carbonato, pois pode acontecer de algum ponto de tinta da primeira face soltar. Após a revelação e validação das faces da placa, coloque no percloreto e termine todo o processo normalmente. Página 7 de 7