Circuito Impresso de qualidade com baixo custo
roduzir placas de circuito impresso por
processo fotográfico é um sonho da maioria dos hobistas de eletrônica. O
processo fotográfico sempre foi cercado de mitos e as poucas empresas
ou pessoas que dominam alguma técnica exploram vendendo kits a preços
elevados.
Este trabalho é resultado do aprimoramento e da adaptação de algumas
técnicas já conhecidas, e da experiência em laboratório fotográfico e
computação gráfica, e permitirá em poucos minutos, o preparo da placa e a
confecção do fotolito para produzir placas com trilhas de até 0.20 mm, o
suficiente para passar duas trilhas entre as ilhas dos terminais de um
CI, e com qualidade que irá surpreender qualquer amador.
Exemplo das trilhas feitas por este processo com uma escala em mm:
Obs: Trilhas muito finas requerem o domínio desta técnica, comece com layouts mais básicos para não desanimar.
Diretrizes que guiaram o meu trabalho:
- Não depender de produtos de apenas uma empresa fabrica e/ou que são caros e difíceis de encontrar.
- Poder gerar o fotolito pelo computador e com impressoras jato de tinta de razoável qualidade e não depender unicamente de fotocópias laser.
- Não depender unicamente do Sol para expor as placas e poder contar com uma fonte de luz alternativa eficiente e de baixo custo.
- Poder executar todo o processo sem ter que sair de casa.
- Ser de baixo custo.
- Contrariando a tendência de muitos no Brasil, divulgarei totalmente a técnica após o sucesso dos testes.
Materiais e equipamentos necessários:
- Computador e impressora com boa qualidade (eu uso uma HP 930).
- Um software de confecção de placas de Circuito Impresso (recomendado).
- Transparência para jato de tinta.
- Placas virgens de CI.
- Emulsão foto-sensível para Silk-Screen e respectivo sensibilizante ( 1 litro custa de R$15,00 a R$23,00 com o sensibilizante e tem validade para 2 anos). Pode ser encontrada em qualquer loja de produtos de serigrafia. Cola branca a base de PVA, lavável (tipo Tenaz lavável) também funciona bem e pode ser comprada em quantidade menor.
- Pincel de pelo de lontra de 12 mm (pode ser encontrado facilmente em casas de tintas).
- Rolo de espuma pequeno, 40 mm
- Esponja Scotchbrite ou esponja de aço
- Secador de cabelo
- Duas placas de vidro um pouco maior que o tamanho da placa a ser feita
- Fita crepe
- Cola Super Bonder ou similar
- Lâmpada halógena de 500 w ou 1000w com refletor. É possível usar o Sol caso não tenha a lâmpada.
O processo passo a passo:
Produzindo um bom fotolito:
Eu recomendo o uso de um software de
elaboração de circuito impresso, pois produz a imagem da placa em modo
vetorial, que independe de resolução e podem gerar traços muito finos
com qualidade e sem os serrilhados causados pelos pixels dos arquivos de
imagens convencionais ou “mapa de bits”, além de poupar o trabalho de
capturar converter e tratar layout de outras fontes.
Em muitos casos compensa transcrever o layout de uma revista ou internet para o software de circuito impresso, pois permitirá uma qualidade maior e facilidade para editar. Existem vários softwares de circuito impresso que têm versões grátis ou limitadas, mas que permitem gerar e imprimir a imagem do layout . Tente baixar com algum software P2P o PCBWizard versão 2.6 que é uma versão beta porém funcional ou a versão 2.7 . O ‘Ares Lite’ também é um bom programa e permite gerar o layout.
Em muitos casos compensa transcrever o layout de uma revista ou internet para o software de circuito impresso, pois permitirá uma qualidade maior e facilidade para editar. Existem vários softwares de circuito impresso que têm versões grátis ou limitadas, mas que permitem gerar e imprimir a imagem do layout . Tente baixar com algum software P2P o PCBWizard versão 2.6 que é uma versão beta porém funcional ou a versão 2.7 . O ‘Ares Lite’ também é um bom programa e permite gerar o layout.
Impressão e montagem do fotolito:
Deve se ter o cuidado de imprimir o
fotolito invertido (fundo preto e trilhas brancas) e espelhado (visto
pelo lado dos componentes). Os softwares de CI já têm este recurso para
impressão, mas se o layout vier de outra fonte preste atenção na
orientação correta e faça a inversão com o software de imagem que
costuma usar.
Imagens do layout após a impressão em transparência:
Uma deficiência que percebi na impressão
das transparências por jato de tinta é que o preto não ficava opaco o
suficiente para uma foto-impressão adequada, e este era o principal
ponto fraco do processo.
Apelando para um processo semelhante ao
que é usado em algumas técnicas fotográficas, para aumento de contraste,
consegui corrigir esta deficiência. A solução consistiu em sobreporem
duas ou três imagens até conseguir a opacidade necessária.
Diferentes tipos de transparências e
impressoras darão resultados diversos e é bom testar várias combinações e
escolher a que proporcionar o preto mais carregado e opaco. Usar
resolução fotográfica também não deu bom resultado na minha impressora,
deixando a camada de tinta mais fina e transparente. O melhor resultado
foi obtido com as transparências da HP que têm a camada de gelatina
levemente fosca, o que deixou a tinta mais opaca de que as
transparências lisas e usando resolução para papel comum e no modo
“ótimo”.
Seque bem a impressão com o secador de
cabelo tomando cuidado para não esquentar muito e empenar a
transparência. Corte as imagens deixando 0,5 cm de margem, manipule as
transparências pela borda para não manchá-las. Sobreponha duas imagens
sobre um fundo claro e iluminado e ajuste até que as imagens estejam
coincidentes, cuidadosamente coloque uma pequena gota de cola Super
Bonder entre as bordas de um dos lados das transparências e faça uma
pequena pressão com os dedos. Ajuste a imagem do outro lado e vá colando
dois ou três pontos de cada lado, cuidando para que tudo fique bem
plano, faça o mesmo com a terceira imagem.Após o empilhamento estará
pronto o fotolito de alto contraste.
Montagem do fotolito com três imagens:
Testando o fotolito:
O meu teste de opacidade do fotolito é
feito olhando, através da parte preta do fotolito, para uma lâmpada de
60w (daquelas brancas), distante uns 5 cm, até que não seja possível ver
o contorno da lâmpada através do preto, ou que fique bem atenuado.
Teste de opacidade:Com uma imagem vê-se perfeitamente a lâmpada | Com três imagens obteve-se uma opacidade adequada |
Como eu havia proposto, o processo não
deveria depender apenas de cópias laser e poderia ser feito todo sem
sair de casa, porém se desejar poupar o trabalho de fazer este sandwich
de transparências imprimia em papel de boa qualidade e mande fazer
cópias a laser em transparência e peça para carregar bastante no toner.
Aqui na minha cidade ainda não consegui quem faça essas cópias laser com
bastante toner e depois de jogar algum dinheiro fora com copiadoras que
só querem economizar toner, acabei desistindo das cópias laser.
Preparo e sensibilização da placa:
Corte a placa pelo menos 1 cm maior que o layout já que a distribuição do sensibilizante nas bordas não fica muito regular .
Limpe bem toda a superfície da placa com a scotchbrite do lado verde ou esponja de aço, lave com detergente, após enxaguar não toque mais na superfície da placa e seque-a bem com o secador de cabelo.
Prepare a emulsão em um local com iluminação fraca e indireta, não é necessário ficar na escuridão e mesmo uma luminária de mesa com uma luz fraca e voltada para outro lado não afetará a emulsão.
Use 5 gotas de sensibilizante para cada 3ml de emulsão (meia tampa de garrafa pet). Eu utilizo um tubo plástico de remédio em gotas para dosar o sensibilizante, já que ele não vem em frasco com gotejador. Veja abaixo:
Limpe bem toda a superfície da placa com a scotchbrite do lado verde ou esponja de aço, lave com detergente, após enxaguar não toque mais na superfície da placa e seque-a bem com o secador de cabelo.
Prepare a emulsão em um local com iluminação fraca e indireta, não é necessário ficar na escuridão e mesmo uma luminária de mesa com uma luz fraca e voltada para outro lado não afetará a emulsão.
Use 5 gotas de sensibilizante para cada 3ml de emulsão (meia tampa de garrafa pet). Eu utilizo um tubo plástico de remédio em gotas para dosar o sensibilizante, já que ele não vem em frasco com gotejador. Veja abaixo:
Obs: Os sensibilizantes são tóxicos e devem ser manuseados com cuidado.
Com cola tenaz use duas gotas de
sensibilizante. Isso dá para uma placa de 15x15cm ou mais. Misture bem e
devagar para não fazer muita bolha. Aplique a emulsão na placa com o
pincel fazendo movimentos contínuos de um lado ao outro para não ficarem
marcas de pinceladas no meio da placa. Vá distribuindo mais emulsão até
que fique uma camada homogênea por toda superfície. A camada de
sensibilizante deve ficar ligeiramente grossa para que fique mais
resistente e não saia no momento da corrosão. É possível fazer a
aplicação em duas camadas, aguardando a primeira secar e aplicando
outra. Isso garante uma melhor distribuição do sensibilizante.
Ainda no ambiente escurecido seque bem a
placa com o secador de cabelo no calor médio, cuidando para não aquecer
demais, pois o sensibilizante é sensível ao calor e também pode
levantar bolhas. O ideal é a secagem lenta em local sem iluminação e bem
ventilado. Tenho usado o secador de cabelos para apressar o processo,
mas isso pode acarretar alguns problemas já que o calor pode reduzir a
ação do sensibilizante. A pressa é o grande inimigo deste processo.
Pegue o fotolito e coloque sobre a placa preparada com a tinta voltada para a placa.
Coloque a placa com o fotolito entre os dois vidros e use presilhas ou fita crepe para prendê-los firmemente sem obstruir a face do circuito.
Coloque a placa com o fotolito entre os dois vidros e use presilhas ou fita crepe para prendê-los firmemente sem obstruir a face do circuito.
Fotolito pronto para a foto-impressão:
Agora poderá acender a luz do local e proceder à foto-impressão:
Eu utilizava uma lâmpada halógena de
1000w do tipo usado em filmagens e expunha a placa por 1 minuto à
distancia de 40 cm. No Sol forte do meio dia o tempo será de três
minutos aproximadamente, porém o Sol varia conforme a condição
atmosférica e o horário e aí só a experiência irá determinar o tempo
correto, por isso gosto de usar luz artificial porque, além de funcionar
a qualquer hora, terá sempre o mesmo tempo de exposição. Depois de
exposta a placa pode ser retirada do vidro e o fotolito removido
cuidadosamente. Tome cuidado para não expor a placa sem o fotolito à luz
forte por muito tempo, pois a emulsão entre as trilhas ficará
endurecida e não sairá na revelação.
Abaixo está a foto da mesa de luz que
montei a partir de uma lâmpada halógena de 500w com refletor, do tipo
usado em jardim e que custa de R$30,00 a R$35,00 e pode ser encontrada
em lojas de material elétrico. A exposição com esta lâmpada é de 3
minutos a uma distância de 35 – 40 cm
Obs. Atualmente tenho usado apenas esta
lâmpada de 500 W e recoloquei o vidro frontal que eu havia removido,
pois o vidro ajuda a bloquear o calor emitido pela lâmpada favorecendo a
correta impressão do fotolito na placa.
Revelação da placa:
Coloque a placa em uma vasilha com água, observe como a emulsão que não foi exposta vai embranquecendo:
faça movimentos suaves com o rolo de espuma mantendo a placa sempre molhada…
Vá verificando se existe resíduo de
emulsão entre as trilhas e após a remoção de todos eles, a placa já pode
ser enxaguada cuidadosamente com mais água limpa (evite colocar debaixo
da torneira, pois o jato poderá remover trilhas)…
Seque muito bem a placa com o secador de
cabelos e verifique em uma luz forte se está tudo certo. Pequenos
reparos nas trilhas podem ser feitos com caneta de retro-projetor antes
da corrosão. Uma dica que ajuda a endurecer a emulsão para que não saia
na hora da corrosão é passar um algodão embebido em sensibilizante puro
sobre as trilhas depois de reveladas e secas, depois enxágüe, exponha à
luz forte e deixe secar bem antes de corroer.
Quando a foto-exposição da placa foi
correta, a revelação em água ocorre rapidamente e a emulsão que não
recebeu luz dissolve com bastante facilidade não levando mais que um
minuto estar revelada e mais uns dois ou três para remover os resíduos
mais difíceis. O uso de um rolo de espuma ao invés de esponja, para a
lavagem na revelação ajuda a preservar as trilhas. Diferente da esponja
que inevitavelmente produz muito atrito lateral, aumentando bastante a
chance de descolar algumas delas, o rolo de espuma além de limpar bem os
espaços entre trilhas, pressiona-as contra a placa reduzindo a chance
de danificá-las.
Se a emulsão sair toda, inclusive as
trilhas, é porque faltou exposição à luz e se não dissolver com
facilidade é porque teve excesso de luz e ficou polimerizada
(insolúvel). Neste caso limpe a placa e comece novamente.
‘A prática leva à perfeição’
Placa depois da corrosão:
Para proteção e acabamento eu costumo
polir as trilhas com um pouco de massa de polir e uma flanela, depois
limpo com álcool os resíduos do polimento, seco bem e aplico uma camada
de verniz transparente (desses em spray). Uma fina camada de verniz
protege contra a oxidação e não atrapalha a soldagem. Depois de seco o
verniz proceda à perfuração.
Teste feito com a imagem de uma
fotografia previamente convertida em preto e branco padrão litográfico
ou estampa (somente preto e branco e sem meio tons), e corrosão parcial
do cobre.