Confecção de Placa de Circuito Impresso (PCI)

Olá humano!

Neste post vou discutir uma técnica bastante usada para obtenção de placas de circuito impresso (PCI), ou também chamada de PCB (do inglês Printed Circuit Board), que é o método da transferência térmica, ou somente transfer. Este método é o que eu utilizo no meu serviço, sendo que em casa eu utilizo também o processo fotográfico (quem sabe posso discuti-lo em um próximo post) além deste método.

Basicamente o que é necessário é um papel especifico para transferência térmica, conhecido no ramo de estamparia de camisetas. Este papel normalmente tem um custo mais elevado do que as outras alternativas discutidas em outros sites ou forums, porem a facilidade de uso e a certeza de bons resultados recompensam. Aqui em minha cidade, é possível pagar R$0,90 em cada folha (embalagem de 100 folhas) que na minha opinião é um ótimo custo-benefício. A folha transfer que utilizo é originalmente vendida para ser utilizada para estampar canecas plásticas, com uso de impressoras laser.

Não tenho a intenção de aprofundar esta explicação, mas para entendimento do leitor o processo consiste basicamente de utilizar o toner (pó que é utilizado nas impressoras laser) para proteger as trilhas de cobre na placa virgem e posteriormente podermos corroê-la. Primeiramente imprimimos o layout da placa (espelhado) na folha de transfer (que possui uma superfície bastante lisa, não permitindo uma aderência definitiva do toner), e depois aplicando uma temperatura suficiente para fazer com que o pó se funda novamente (a primeira fusão ocorre dentro da impressora laser, no cilindro oportunamente chamado de fusor), de forma que ele descole da folha e se fixe no cobre da placa.

Vale lembrar que o funcionamento da impressora laser é o seguinte, a folha de papel é carregada eletricamente nos pontos onde a tinta (pó) deve se fixar, uma vez que o pó do toner tem carga elétrica oposta aquela da folha, quando o papel passa próximo do pó, este se atrai e ‘gruda’ na folha, mas se nesse momento a folha for retirada antes de passar pelo fusor, ao passarmos o dedo na pagina o toner irá sair da folha e grudar em nosso dedo. Após a folha estar com o toner ela passa por um cilindro que trabalha aquecido dentro da impressora, de forma que a temperatura, e a pressão exercida pelo mecanismo, faça com que o pó se funda se fixando assim ao papel. Estas razões fazem com que o toner (como também é usualmente chamado todo o mecanismo que contem fusor, pó de tinta, etc..) seja caro, uma vez que é necessário um elemento aquecedor, um rolo fusor (que precisa ter sua superfície muito lisa, de forma que a tinta ao fundir-se não se fixe a superfície do fusor), além da tinta em pó e toda a parte plástica necessária para agrupar estes elementos.

Bom depois desta chata longa descrição do funcionamento da impressora laser, podemos voltar ao que interessa, e discutir sobre o processo.

Antes de mais nada, é necessário um tratamento inicial para o cobre da placa de circuito impresso. O procedimento que eu utilizo é o seguinte: Usando luvas de látex (para que a gordura das mãos não suje o cobre) eu passo um pouco de palha de aço, a mesma que é utilizada na limpeza de utensílios de cozinha, de forma a obter uma superfície brilhante, livre de qualquer oxidação. Após isso, limpo com solvente (eu utilizo thinner, ou álcool isopropílico) utilizando uma folha de papel (pode ser papel higiênico, papel toalha) daqueles de secar a mão, comumente encontrados em banheiros públicos. Nesta hora, limpe bem a placa, e após isto, não coloque mais a mão na superfície do cobre. O antes e o depois da placa podem ser vistos na figura 1 abaixo:

Limpeza da placa
Figura 01: Diferença entre placa antes (acima) e depois (abaixo) da ‘limpeza’

Podemos perceber que o cobre da placa, depois de limpo, fica com uma aparência mais clara, sem manchas, e passa a refletir melhor a luz. Quanto melhor o processo de limpeza, melhor o resultado final.

Após isto é necessário que se imprima o layout da placa a ser corroída no papel transfer (acho que neste ponto já é óbvio que o uso da impressora laser é obrigatório). Cabe dizer que o layout da placa precisa estar espelhado, ou seja, vai parecer correto se olharmos a impressão através de um espelho. Outro detalhe é que dependendo do software (CAD) utilizado, a impressão já estará espelhada por padrão, como no caso do EAGLE CAD (software que eu utilizo). Detalhe numero dois, no EAGLE somente o layer botton é impresso espelhado por padrão, todos os outros precisam ser espelhados (escolhendo esta opção na hora da impressão). Na figura abaixo podemos notar a tela de impressão do EAGLE onde existem as opções de impressão, devemos sempre imprimir com a escala (scale) 1, com a opção black selecionada (preferencialmente), e em alguns casos com a primeira opção (mirror) selecionada. Detalhe numero três (e ultimo desta parte) é que quanto mais toner melhor, então entre nas opções de impressão e selecione o máximo nível de toner.

Detalhe do software EAGLE
Figura 02: Detalhe do software EAGLE

Uma vez o layout impresso, devemos recortar a folha, de forma a facilitar o uso, e então fixá-lo (fita crepe é uma ótima opção) com o lado impresso em contato com o cobre, como podemos verificar abaixo na figura 03

Papel transfer fixado na PCI
Figura 03: Papel transfer fixado na PCI

Após prepararmos a placa com o papel transfer passamos a etapa da transferência de fato, onde iremos aplicar uma alta temperatura, e uma pressão neste conjunto, de forma a obtermos a transferência do toner para a placa.

Aqui cabe alguns dados: No equipamento que utilizo no meu trabalho, utilizo 210ºC aplicados na placa durante 130 segundos. A pressão fica mais complicado de estipular, uma vez que o ajuste é manual, sem escala, utilizando um varão roscado da prensa térmica (prensa para fazer camisetas estampadas). Em casa, utilizo um ferro de passar velho com a temperatura media, aplicando força ‘manual’ durante aproximadamente 120 segundos. A placa que estou mostrando neste post foi feita usando o ferro de passar.

Abaixo, nas figuras 4 e 5 podemos ver que após a ‘prensagem’ o toner adere muito bem ao cobre, e alguns minutos após (tempo suficiente para a temperatura da placa abaixar a ponto de ser possível o toque da mão) o papel pode ser retirado sem nenhum esforço. Alias aqui é encontrada a grande diferença do uso de um papel próprio versus outros papeis (algumas pessoas, ou sites, indicam papel glossy, de folha de revista, papel poliéster, papel couché, etc…), o papel transfer sai com muita facilidade, e não retém nenhuma parte do toner, fazendo o processo todo mais simples.

Placa após etapa de prensagem
Figura 04: Placa após etapa de prensagem
Placa depois de transferida
Figura 05: Placa depois de transferida

Após esta etapa, é necessário uma inspeção, que irá determinar uma das seguintes opções:

A: A transferência foi satisfatória, podemos proceder direto a corrosão.
B: A transferência foi parcialmente satisfatória, é possível retocar pequenos defeitos.
C: A transferência foi insatisfatória, muitos defeitos, tornando inviável os retoques, ou uma área com detalhes muito pequenos foi afetada, etc…

Caso aconteça A, prosseguimos com a corrosão. Caso aconteça C, voltamos ao inicio e começamos tudo de novo (limpando o toner com thinner). Caso aconteça B, podemos retocar utilizando caneta de retroprojetor (ou de escrever em CD), mas CUIDADO, normalmente as canetas de ponta fina, não são resistentes ao Cloreto de Ferro III (Percloreto de Ferro).

No caso desta placa em particular, optei por corrigir alguns pontos onde o toner ficou ‘fraco’, que pode acontecer principalmente em grandes áreas de toner como planos de terra por exemplo. Abaixo, na figura 6, podemos verificar a placa depois de retocada, antes de ir ao ataque químico:

Placa após correção com caneta para retroprojetor
Figura 06: Placa após retoques

Agora procedemos com o banho químico, que irá retirar o cobre exposto e como resultado obtemos a placa como na figura 7, abaixo:

Placa após corrosão
Figura 07: Placa após corrosão

Agora neste momento os retoques de caneta ficaram mais aparentes.

Pronto, agora que o ácido (na verdade um sal ácido) retirou todo o cobre exposto, e após confirmarmos que o ataque foi suficiente, podemos proceder com a limpeza do toner. Para isto basta uma estopa, ou pano, embebido com thinner ou acetona (ainda nunca utilizei acetona para isto). Após a limpeza, o cobre fica exposto, permitindo a solda.

Eu ainda costumo, após a limpeza e antes da furação da placa, ‘estanhar’ todo o cobre da placa, para isto eu passo pasta de solda (ou fluxo) em toda a placa, e estanho com o ferro de solda mesmo. Após isto, limpo novamente a placa com thinner e então furo toda a placa. Faço isto antes de furar, pois senão a pasta de solda (ou fluxo) entram nos furos, e sua limpeza fica muito mais complicada.

Pronto já temos uma placa pronta, com uma boa qualidade.

Agora, se acharem necessário, podemos realizar a mascara de componentes, com toner. Basta imprimir a mascara (aqui no caso do EAGLE preciso escolher a opção mirror), alinhar o papel transfer com a furação dos componentes, e então proceder com a prensagem. O resultado fica bastante bom com a pratica.

Abaixo coloquei algumas figuras da placa depois de terminada.

Placa com legenda dos componentes
Figura 08: Placa com legenda dos componentes
Placa montada
Figura 09: Placa montada
Vista superior
Figura 10: Vista superior

 

Caso alguém fique curioso, esta placa é para um adaptador de gravação de PIC ‘universal’. Mais informações no próximo post.

Para os mais interessados ou detalhistas, a impressora que melhor funcionou entre as que testei foi uma HP LaserJet 1020, com toner original. (Não, infelizmente não tenho nenhum patrocínio da HP… é só para quem quiser comparar, 🙂 ).

PS: Graças a dica ai do comentário abaixo (Alexandre), corrigi o erro de português (e do inglês também) e o correto é TONER (e não tonner como eu havia grafado primeiramente)

Até a próxima!

2 comentários sobre “Confecção de Placa de Circuito Impresso (PCI)

  1. Alexandre "Tabajara" Souza agosto 27, 2014 at 1:31 am

    Uma dica: É toner, e nao tonner 🙂 E fiquei curioso de conhecer esse papel transfer, compra umas folhas e me manda pelo correio? Obviamente aos meus custos…Obrigado! 😀

  2. Mario agosto 27, 2014 at 5:34 pm

    Obrigado pela dica!
    Faço isso sim, deixe-me verificar como fazer o envio, e te aviso.

    Att,

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