domingo, 28 de setembro de 2014
Para quem é hobbista ou engenheiros que desenvolvem pequenos projetos ou protótipos, a confecção da placa de circuito impresso (PCI) pode ser um dos processos mais frustrantes na eletrônica. Apesar de existir muitas formas diferentes para conseguir os mesmos resultados, os processos de fabricação de uma PCI dependem muito de prática e/ou material adequado. Mesmo existindo vários artigos, vídeos e tutoriais na internet os processos que dependem de prática costumam ser um dos motivos para muitos deixar o hobby ou terceirizar os serviços.
Dentre os processos mais comuns utilizados hoje destacam-se os métodos de transferência térmica e o método fotográfico. Os dois métodos possuem suas variantes conforme os materiais e ferramentas utilizadas. O método de transferência térmica sem dúvida é o mais utilizado por utilizar materiais de fácil acesso e ferramentas que normalmente já possuímos em casa como impressora laser e ferro de passar roupas. Já o método fotográfico, que é mais complicado, utiliza-se uma tinta fotossensível que ao ser exposta a um tipo específico de luz modifica suas propriedades e assim ao revelar-se, apenas os pontos expostos a luz mantem sua aderência ao cobre. O método fotográfico certamente é um método que depende muito da prática com os materiais envolvidos e o método de transferência térmica depende mais da prática com as ferramentas envolvidas no processo.
Foto 1: Método de transferência térmica utilizando-se transparência e prensa de silkscreen.
Depois de utilizar o método de transferência térmica por muitos anos, Foto 2, conheci e passei a utilizar o método fotográfico. Como principais vantagens do método fotográfico posso destacar a definição dos desenhos que é muito maior do que no método de transferência térmica, a possibilidade de fazer máscara de solda e a ocorrência quase zero de buracos e falhas no processo e como desvantagens que esse método possui são: é um método bem mais demorado que o método de transferência térmica, é necessário ser minucioso com os tempos de preparo da tinta, exposição e polimerização, alguns materiais podem ser tóxicos e é necessário algumas ferramentas que não podem ser utilizadas para outras tarefas cotidianas como lâmpadas UV ou halógenas e centrífugas. Por outro lado o método de transferência térmica também possui suas vantagens e desvantagens. Podemos destacar como vantagens ser um método rápido e simples, utilizar ferramentas que normalmente já possuirmos e material de fácil acesso e como desvantagens podemos destacar ser um método que depende muito da prática, não permitir trilhas finas por possuir baixa definição e ocorrências de falhas no processo que devem ser corrigidas com canetas antes da corrosão.
Foto 2: Placa feita com o método fotográfico e pronta para corrosão
O processo de transferência térmica possui diversas variantes dependendo do papel utilizado e da ferramenta térmica utilizada para derreter o toner e transferi-lo para o cobre. O método que utilizei por mais tempo consistia em imprimir o layout em uma transparência de retroprojetor e utilizar uma prensa térmica de silkscreen para transferir o toner da transparência para o cobre, Foto 1, porém minhas primeiras experiências nesse método foram com papel sulfite e ferro de passar roupas.
O processo a qual esse artigo se refere é uma variante do processo de transferência térmica que utiliza papel de etiqueta e uma plastificadora para fazer a transferência do toner. Nesse método é utilizado a camada não adesiva do papel de etiqueta, aquele papel encerado que jogamos fora após usar a etiqueta. Esse papel possui um tratamento em uma das faces que impede que a cola da etiqueta adira de forma permanente ao papel. Ao imprimir nesta face utilizando-se uma impressora laser o toner também aderi ao papel de forma temporária e ao fazer o processo de transferência todo o toner é transferido ao cobre. Dessa forma corrige-se algumas deficiências do processo de transferência térmica que é a baixa resolução e falhas no processo de transferência.
Foto 3: Primeira experiência com papel de etiqueta.
O papel de etiquetas mais comum no mercado hoje é o papel da marca Pimaco e o mais adequado para esse processo é o papel que possui uma etiqueta preenchendo todo o tamanho da folha tamanho "Carta". Outros papeis que possuem múltiplas etiquetas por página também podem ser utilizados, porém deve-se tomar cuidado com o tamanho do layout que não deve ser maior do que o tamanho da etiqueta, isso porque a etiqueta deixa uma marca no papel encerado e essa marca é transferida para o cobre tornando-se uma falha no desenho. Por isso minha recomendação é que o layout seja de um tamanho que caiba dentro do tamanho da etiqueta. A Pimaco possui três tamanhos de etiquetas que recomendo utilizar que são: o 6285 uma etiqueta por página, 6286 duas etiquetas por página e 6288 quatro etiquetas por página. Como são muito comuns nas papelarias aqui de São Paulo eu sempre utilizo o 6285, Foto 4, que é mais prático e posso imprimir em qualquer posição não me preocupando com a centralização na etiqueta já que ela ocupa todo o papel que é no formato "Carta".
Foto 4: Etiqueta Pimaco 6285
Após a impressão o papel é recortado e colado na placa de cobre com a face impressa voltada para baixo para que o toner fique em contato com o cobre. É preciso muito cuidado nessa etapa porque o toner não adere muito bem a esse papel e apesar disso ser a principal vantagem desse processo, deixa a impressão sensível ao toque e qualquer descuido podemos estraga-la. Para colar utilizo fita crepe comum. No início utilizava Durex, mas ao esquentar o Durex adere o cobre com muita força e torna o processo de limpeza da placa após a transferência mais complicado, com a fita crepe isso não acontece.
O processo de transferência do toner do papel para o cobre é feito esquentando o papel e cobre para que o toner se funda, assim ele adere ao cobre e como o papel tem baixa aderência todo o toner aderi ao cobre. Nesse processo utilizo uma plastificadora da Menno 2401, Foto 5, que é facilmente encontrada no Brasil. Essa plastificadora possui regulagem de temperatura entre 90ºC e 150ºC e para o processo de fusão do toner utilizo na temperatura máxima 150ºC. Ela demora vários minutos para atingir a temperatura de trabalho, isso depende da temperatura ambiente. Dias frios demoram um pouco mais que dias quentes, por isso a primeira coisa que faço é liga-la e deixa-la esquentar até atingir a temperatura de trabalho. Enquanto a plastificadora está esquentando preparo a placa cobreada limpando com Bombril e detergente, imprimo e recorto o papel com o layout do circuito e colo com fita crepe na placa. Normalmente enquanto faço tudo isso a plastificadora já esquentou e não tenho que esperar.
Foto 5: Plastificadora Menno 2401
Existem outros modelos de plastificadora no mercado, mas me interessei por essa por que ela não necessita de nenhuma modificação para aceitar as placas de fenolite e fibra de vidro comuns no mercado de eletrônica, além de trabalhar na temperatura de fusão do toner que é entre 135ºC e 150ºC, é só ajustar a temperatura e usar. Dessa forma ainda posso usa-la como plastificadora e não perco a garantia do produto. Também é possível utilizar uma laminadora de impressora laser para fazer a transferência térmica, porém é necessário montar essa laminadora com um circuito de controle de temperatura e desenvolver um suporte. Nesse ponto a plastificadora torna-se bem mais prática por que já vem pronta para uso.
Após atingir a temperatura de trabalho a plastificadora está pronta para uso e é só inserir a placa com o layout colado, porém como a placa está fria ela acaba esfriando os laminadores da plastificadora. Nesse modelo de plastificadora existe um LED que pisca enquanto a plastificadora está esquentando, e para de piscar quando a plastificadora está na temperatura de trabalho. Então ao inserir a placa pela primeira vez a placa que está fria acaba esfriando os laminadores e o LED que estava aceso começa a piscar. É necessário algumas passadas para que a placa esquente e os laminadores voltem a atingir a temperatura de trabalho de 150ºC, após isso passo a placa mais quatro vezes.
Nas primeiras experiências percebi que ao passar a placa uma ou duas vezes na laminadora depois que o LED para de piscar já é suficiente para fundir o toner e transferi-lo para o cobre, porém a aderência não é perfeita e o toner descola do cobre com certa facilidade. Passando quatro vezes a transferência ocorre de forma perfeita e o toner fica bem grudado no cobre e mesmo com alguma ferramenta de metal o toner não descola facilmente.
Foto 6: Placas feitas com papel de transparência e plastificadora com trilhas de 0.5mm ou mais.
Desde o início já percebi que devido a praticidade desse método e pela definição do layout após a transparência não seria mais necessário utilizar o método fotográfico que estava utilizando até então. O método de transferência térmica que tinha deixado de usar devido a baixa resolução e problemas na transferência que nunca ocorriam por completo agora se tornou um método tão eficiente quanto o método fotográfico tendo como vantagens a praticidade, simplicidade e rapidez. Ainda utilizo o método fotográfico para fazer a máscara de solda das placas, porém não vou mais utilizá-lo para preparação para corrosão.
O vídeo abaixo apresenta de forma resumida as principais informações desse artigo
