como criar uma pci

Criado por Natanael da Silva Fim Versão 1.0

www.blogdonatanael.com Página 1

Tutorial de criação de uma placa de circuito impresso (PCI) pelo método Térmico

Criado por Natanael da Silva Fim



Sobre o material:

Este material foi criado com a intenção de ser o ponto de partida para aqueles que

querem produzir sua primeira PCI, se você já faz suas próprias placas e tem seu próprio

método, ótimo, mas respeite aqueles que estão começando hoje a final de contas você não

nasceu sabendo tudo não é?

Se você está tendo dificuldades para produzir, acompanhe esses passos e veja no que

você está tendo problemas e pense no que pode melhorar.

Você pode mandar email para [email protected] com o titulo de

"Tutorial PCI" com sugestões e dicas de melhorias para o material.

Sinta-se livre para contribuir com essa obra e claro, passe adiante sempre mantendo

os créditos ao autor, assim todos ganham, ok?!



Índice Como criar uma PCI (Placa de Circuito Impresso) ....................................................................... 6

1ª etapa: Projetando a PCI .......................................................................................................... 6

2ª etapa: confeccionando a PCI ................................................................................................ 12

2.1) Fazendo a solução de percloreto .................................................................................. 12

2.2) Transferindo o toner e fazendo a corrosão .................................................................. 13

2.3) Limpando a placa após a corrosão ............................................................................... 17

2.4) Perfurando a placa ......................................................................................................... 18

2.5) Aplicando a camada dos componentes ........................................................................ 18

2.6) Protegendo a placa da oxidação ................................................................................... 20

2.7) Soldando os componentes............................................................................................. 22

2.8) Testando a placa ............................................................................................................ 24

Bônus: Colorindo a superfície da placa ................................................................................... 26



Lista de Figuras

Figura 1 - Interface do fritzing ....................................................................................................... 6 Figura 2 - ajustando a placa ............................................................................................................ 7 Figura 3 - Inserindo entrada de energia ......................................................................................... 7

Figura 4 - mudando o nome do componente ................................................................................. 8 Figura 5 - inserindo outros componentes....................................................................................... 8 Figura 6 - ligação dos componentes ............................................................................................... 8

Figura 7 - aumentando a espessura do traço .................................................................................. 9 Figura 8 - traçado espesso............................................................................................................... 9 Figura 9 - linhas organizadas .......................................................................................................... 9

Figura 10 - inserindo legenda ....................................................................................................... 10 Figura 11 - legenda de entrada de energia ................................................................................... 10 Figura 12 - configurando a distância do preenchimento............................................................. 10

Figura 13 - placa com preenchimento .......................................................................................... 10 Figura 14 - adicionando o outro lado ........................................................................................... 11 Figura 15 - Arquivos gerados ....................................................................................................... 11

Figura 16 - arquivos necessários .................................................................................................. 12 Figura 17 - Percloreto de Ferro .................................................................................................... 12 Figura 18 - água para dissolver o percloreto ............................................................................... 12

Figura 19 - Percloreto para dissolver ........................................................................................... 13 Figura 20 - Mexendo com um pedaço de madeira ...................................................................... 13 Figura 21 - Placa de fenolite cortada para a confecção .............................................................. 14

Figura 22 - Pronto para a transferência do toner ......................................................................... 14 Figura 23 - Transferência do toner com o ferro .......................................................................... 14 Figura 24 - pia com água fria para choque térmico .................................................................... 15

Figura 25 - deixando de molho a placa ........................................................................................ 15 Figura 26 - removendo o papel da placa ...................................................................................... 16 Figura 27 - recuperando trilhas e ilhas com caneta de CD ......................................................... 16

Figura 28 - corroendo a placa ....................................................................................................... 17 Figura 29 - conferindo a corrosão do percloreto ......................................................................... 17 Figura 30 - toner completamente removido ................................................................................ 17

Figura 31 - Placa com os furos dos componentes ....................................................................... 18 Figura 32 - cuidado para não inverter a placa na transferência dos componentes .................... 18 Figura 33 - transferindo a camada de componentes .................................................................... 19

Figura 34 - Esfriando a placa para fixar o toner .......................................................................... 19 Figura 35 - transferência da camada dos componentes completa .............................................. 19 Figura 36 - Pote de Breu ............................................................................................................... 20

Figura 37 - Breu em pedras .......................................................................................................... 20 Figura 38 - breu triturado .............................................................................................................. 20 Figura 39 - Álcool isopropílico 99,8% ........................................................................................ 21

Figura 40 - solução pronta para aplicação ................................................................................... 21 Figura 41 - aplicando verniz na placa .......................................................................................... 21 Figura 42 - aplicando pasta de solda para cobrir o cobre ........................................................... 22

Figura 43 - protegendo a placa com uma camada de estanho .................................................... 22 Figura 44 - limpando com álcool isopropílico o resto de pasta de solda ................................... 22 Figura 45 - polindo antes do verniz.............................................................................................. 23

Figura 46 - componentes para a soldagem .................................................................................. 23 Figura 47 - aplicando pasta de solda para os componentes ........................................................ 23



Figura 48 - soldando os terminais dos componentes .................................................................. 24

Figura 49 - cortando o excesso dos terminais ............................................................................. 24 Figura 50 - removendo a pasta de solda depois de inseridos os componentes .......................... 24 Figura 51 - ligando a placa pronta na fonte de energia ............................................................... 25

Figura 52 - circuito funcionando .................................................................................................. 25 Figura 53 - placa recebendo a cor ................................................................................................ 26



Como criar uma PCI (Placa de Circuito Impresso) Nesse material vou mostrar a vocês todas as etapas da criação de uma placa de

circuito impresso, o material ficará um pouco extenso mas sugiro que faça a impressão dele, assim sempre que for confeccionar sua PCI tenha ele por perto. O método aqui focado é o método térmico, mais fácil de produzir principalmente para quem está começando e também mais barato.

Deixamos de papo e vamos ao que interessa: 1ª etapa: Projetando a PCI. Para desenharmos a placa precisamos de um software, se você sabe, pule para a

próxima etapa! O programa para criar a placa pode ser qualquer um que ofereça essa opção, mas nesse material vamos nos focar no Fritzing, que é um software gratuito e muito fácil de utilizar para quem está começando.

Para baixar o programa acesse esse endereço: http://fritzing.org/download/ escolha o arquivo para download e instale no seu computador.

Quando abrir o programa devemos ir na aba "PCB" é aqui que será o foco do nosso material. Após aberta a tela será semelhante a essa:

Figura 1 - Interface do fritzing

Vamos criar uma placa muito simples aqui, apenas com alguns componentes para demonstrar o funcionamento, primeiro vamos ajustar o tamanho da placa, para isso selecione a placa e no canto inferior direito digite o tamanho em milímetros.

Vamos ajustar o tamanho para 5cm x 5cm (50 x 50) e depois clicar em "Bloqueado" dessa forma o tamanho será fixo evitando de ser mudado clicando com o mouse e arrastando.

Além disso devemos escolher uma placa com somente um lado, nesse caso troque o "duas camadas" para "uma camada"

Veja, na seqüência, as alterações que devem ser efetuadas:



Figura 2 - ajustando a placa

Vamos criar uma placa que possui uma entrada de energia que acende um LED, para isso teremos que possuir um resistor e um interruptor também.

Vamos colocar a entrada de energia:

Figura 3 - Inserindo entrada de energia

Eu sempre mudo o nome dos componentes para ficar mais fácil de se orientar para isso clique com o direito do mouse sobre o "J1" da imagem anterior e cliquem em "editar" escrevam o nome e clique em "OK", faça como a imagem:



Figura 4 - mudando o nome do componente

Vamos inserir o LED, o resistor e o interruptor também e fazer a mesma coisa com o nome:

Figura 5 - inserindo outros componentes

O interruptor é um pushbutton (botão de pressão) então o LED só ficará acesso quando o botão estiver pressionado.

Hora de fazer as ligações, para isso faça como a imagem a seguir:

Figura 6 - ligação dos componentes

O problema é que é sua primeira placa então é melhor que as conexões sejam mais espessas para isso faça o seguinte:



Clique no menu "Roteamento" e em seguida em "Selecionar todos os traços", depois na janela inferior direita mude a espessura do traço para a maior existente, como na imagem a seguir:

Figura 7 - aumentando a espessura do traço

Dessa forma na hora de fazer a corrosão fica mais difícil ocorrer partes não continuas nas linhas, com o tempo e a prática você dimensiona os traços de acordo com sua necessidade, sua placa agora está assim:

Figura 8 - traçado espesso

Hora de arrumar as linhas deixando elas mais retas e organizadas, para isso basta clicar na linha e arrastar para onde você deseja:

Figura 9 - linhas organizadas



Hora de adicionar umas legendas na placa, para isso adicione um componente "Silkscreem Text" e no campo "logotipo" apenas digite um sinal de menos seguido de um sinal de mais, ambos separados por um espaço, como na imagem a seguir:

Figura 10 - inserindo legenda

Agora vamos posicionar essa legenda próximo à entrada de energia e rotacionar ela 90° no sentido horário (basta clicar com o direito do mouse sobre ela e escolher essa opção no menu "Girar" que aparece), ficará assim:

Figura 11 - legenda de entrada de energia

Agora você já posicionou a legenda e vai saber como deve ser ligado os fios para ligar o LED. É hora de preencher com cobre toda a placa, antes vamos configurar isso, siga os passos a seguir:

Figura 12 - configurando a distância do preenchimento

Na janela que abre o padrão é 10, mas vamos aumentar para 30 e depois clicar em "OK". Agora refaça os passos anteriores mas clique em "Copper Fill" (nosso primeiro item da lista) e aguarde o preenchimento (alguns segundos apenas), após estas etapas sua placa estará dessa forma:

Figura 13 - placa com preenchimento



Agora que a placa está preenchida a corrosão não deve demorar pois pouco cobre será removido da superfície.

Está na hora de gerar os arquivos para a confecção, para isso você deve colocar a placa novamente como sendo duas camadas (lembra como?) ao fazer isso a parte dos terminais dos componentes se torna amarela indicando que estão na camada de baixo:

Figura 14 - adicionando o outro lado

Isso é necessário para poder ser gerado a camada da máscara dos componentes (incluindo a nossa legenda de + e -). Vamos exportar para fabricação o esquema para isso clique em "Exportar PCB" na parte inferior do programa (imagem ao lado).

Selecione uma pasta onde serão salvos os arquivos e aguarde a exportação. Pode fechar o Fritzing agora, abra a pasta com os seus arquivos:

Figura 15 - Arquivos gerados

Não se preocupe com a quantidade de arquivos gerados, precisamos de apenas 2 sendo eles: _etch_copper_bottom (a camada de cobre) e _etch_silk_top_mirror (a camada dos componentes espelhada), os outros você pode excluir para evitar confusão:



Figura 16 - arquivos necessários

Agora vamos passar para confecção propriamente dita. 2ª etapa: confeccionando a PCI Os dois arquivos que temos devem ser impressos em impressora Laser utilizando o

máximo de toner possível, eu recomendo que você imprima umas 4 cópias de cada folha assim você pode escolher aquela que ficou com o toner mais uniforme.

2.1) Fazendo a solução de percloreto: Para fazer nossa solução de corrosão de placas precisamos do Percloreto de Ferro,

ele é vendido em pó dentro de potes como o da imagem a seguir:

Figura 17 - Percloreto de Ferro

Esse pó deve ser dissolvido em 500ml de água, para isso separe em uma vasilha a quantidade de água necessária:

Figura 18 - água para dissolver o percloreto

Em outra vasilha, de plástico (sim, DEVE ser de plástico para não ser corroída) coloque a água já medida e abra o pacote de Percloreto:



Figura 19 - Percloreto para dissolver

O pó vem em um saco lacrado para manter guardado, nessa forma (pó) ele é instável e não pode ser armazenado por muito tempo, pois pode reagir com a umidade do ar, ao ser dissolvido ele se mantém indeterminadamente, pois não se deteriora com o tempo e sim com o uso.

Vá colocando o pó na água de forma devagar (não largue tudo de uma vez só), e vá misturando com um pedaço de vidro ou madeira:

Figura 20 - Mexendo com um pedaço de madeira

Vapores não-tóxicos vão se desprender da mistura, não se preocupe, você não vai morrer por inalar isso!

Após a reação terminar a temperatura começa a cair gradativamente, deixe diminuir um pouco a temperatura e guarde em um frasco de plástico (eu uso um frasco de 500ml que era de acetona).

2.2) Transferindo o toner e fazendo a corrosão: Agora chegamos ao momento de fazer a transferência do toner para a placa, para isso

pego os arquivos que você gerou no Fritzing (_etch_copper_bottom, a camada de cobre, e _etch_silk_top_mirror, a camada dos componentes espelhada) e imprima em uma impressora laser com a maior quantidade de toner possível.

Primeiro vamos transferir a parte do cobre, corte um pedaço de placa de fenolite um pouco maior que o projeto (eu deixo cerca de 3mm maior) como mostrado na imagem a seguir:



Figura 21 - Placa de fenolite cortada para a confecção

Corte o excesso de papel e "embrulhe" a placa de fenolite bem firme, fazendo o

contato do toner com a superfície de cobre.

Figura 22 - Pronto para a transferência do toner

Com um ferro de passar roupa em temperatura máxima (não pode ser daqueles a vapor!!) comece a "passar" a placa, primeiro de forma rápida e uniforme para aquecer a placa, depois mais devagar e pressionando a folha para fazer a transferência:

Figura 23 - Transferência do toner com o ferro



Após alguns minutos a placa estará muito aquecida e o papel amarelado, está na hora de esfriar o conjunto com um choque térmico, para isso antes do inicio da transferência encha uma pia ou uma bacia com água fria.

Figura 24 - pia com água fria para choque térmico

É nessa água fria que você vai largar a placa quente com o auxilio de uma pinça e

deixar de molho por uns 5 minutos.

Figura 25 - deixando de molho a placa

Com o tempo passando a camada de toner que foi transferido começa a aparecer, após completar os 5 minutos você pode começar a remover o papel com o auxilio de uma escova de dente e um pouco de sabonete fazendo movimentos leves e sempre molhando continuamente.



Figura 26 - removendo o papel da placa

Após remover completamente o papel da placa remova o excesso de umidade da mesma com um papel toalha ou papel higiênico, e procure por trilhas ou áreas que necessitem um reforço onde o toner não ficou com uma camada grossa, encontrando essas áreas faça o uso de uma caneta de escrever em CD para preencher esses espaços. Nessa nossa placa isso não aconteceu, mesmo assim passei a caneta para que você tenha uma idéia do processo:

Figura 27 - recuperando trilhas e ilhas com caneta de CD

Hora da corrosão, para isso coloque um pouco de água em uma panela e coloque o frasco de Percloreto de Ferro que você fez anteriormente e aqueça bastante (sim, você está fervendo o Percloreto em "Banho Maria"!)

Com o Percloreto quente deixe-o em uma bacia ou pote onde você consiga colocar a placa a ser corroída, e com o auxilio de hastes de madeira vá mexendo a placa até que todo o cobre exposto tenha sido removido.



Figura 28 - corroendo a placa

Para verificar melhor a completa remoção do cobre retire a placa do pote de corrosão e passe água da torneira nela, e verifique se existem traços de cobre ainda sobrando.

Figura 29 - conferindo a corrosão do percloreto

Se tiver cobre, volte a agitar a placa dentro do percloreto, caso contrário, passe para o próximo item da nossa lista.

2.3) Limpando a placa após a corrosão: Sua placa está completamente coberta de toner sobre o cobre e precisamos removê-

lo, utilize um pedaço de esponja de aço com detergente líquido e vá esfregando na placa até retirar todo o toner, vá removendo o excesso de espuma e toner com água da torneira.

Figura 30 - toner completamente removido



Após essa tarefa a placa está completamente pronta para ir para as próximas etapas na fabricação de sua PCI.

2.4) Perfurando a placa: Essa etapa é simples, com o auxilio de uma mini-furadeira e uma broca de 1mm faça

os furos na placa.

Figura 31 - Placa com os furos dos componentes

Para alguns componentes você precisará utilizar uma broca mais grossa para os terminais, nesse caso eu utilizo um pequeno pedaço de clipe de papel, assim eu faço o furo com a broca de 1mm e após aumento o diâmetro com o pedaço de clipe na mini-furadeira.

2.5) Aplicando a camada dos componentes: Agora vamos aplicar a camada dos componentes que você imprimiu anteriormente,

recorte o papel e ajuste de modo que o componente fique a cima dos furos efetuados anteriormente.

Figura 32 - cuidado para não inverter a placa na transferência dos componentes

Prenda o papel com auxilio de fita isolante e da mesma forma que você passou a camada de cobre com o ferro quente faça com a camada dos componentes.



Figura 33 - transferindo a camada de componentes

Coloque em água fria a placa para fixar completamente o toner na placa, após 2 minutos remova o papel.

Figura 34 - Esfriando a placa para fixar o toner

Agora o resultado da placa com o toner completamente fixado:

Figura 35 - transferência da camada dos componentes completa

Após a placa estar com o toner fixado e a mesma estar fria você terá que passar esponja de aço na parte de cobre, pois com o choque térmico a mesma estará completamente oxidada.



2.6) Protegendo a placa da oxidação: Vamos criar um verniz agora, o verniz é um produto que protege a placa da oxidação

e evita as trilhas de serem danificadas, há vernizes de vários tipos, cada um com sua vantagem e desvantagem, esse é simples de ser feito e barato.

Você só vai precisar de álcool isopropílico e Breu, o Breu é um produto extraído da goma resina de Pinus e você encontra mais informações sobre ele em http://www.campinus.com.br/breu.asp.

Figura 36 - Pote de Breu

Eu paguei uns R$6,00 por 200g, então não é caro e dá para fazer bastante. A primeira etapa é retirar o Breu de dentro do pote:

Figura 37 - Breu em pedras

Como você pode ver é um sólido amarelado, mas para fazer o verniz precisamos triturar ele, então mão à obra, triture o breu, para isso você pode por ele em uma lata e socar com um pedaço de madeira.

Após triturar as pedras ele ficará assim:

Figura 38 - breu triturado

Agora vamos ao que interessa, coloque álcool isopropílico em um frasco e vá adicionando o pó de breu aos poucos e agitando para que o mesmo dissolva completamente. A proporção é de 20:1 (5% ou 1 grama de breu para cada 20 ml de álcool isopropílico. (cuidado para não pegar em você, pois é muito "grudento"...).



Figura 39 - Álcool isopropílico 99,8%

Aqui o verniz pronto para ser aplicado:

Figura 40 - solução pronta para aplicação

Agora basta aplicar o produto com um pincel (eu recomendo utilizar um cotonete) e esperar secar para poder soldar os componentes.

Quanto mais breu você colocar mais forte fica o verniz, protegendo melhor, o problema é que demora para secar e endurecer o verniz, essa proporção que passei é a ideal, assim o álcool seca rapidamente e você pode aplicar uma segunda e terceira camada caso deseje.

Figura 41 - aplicando verniz na placa



2.7) Soldando os componentes: Não comentei no passo anterior para não ter que repetir aqui, mas eu sempre passo

estanho em toda a superfície da placa cobrindo completamente a superfície de cobre, assim o verniz pode ser aplicado facilmente e não há oxidação do cobre. Acompanhe os passos:

Primeiramente aplicamos pasta para solda em toda a camada de cobre:

Figura 42 - aplicando pasta de solda para cobrir o cobre

Depois de coberto o cobre com a pasta começamos com um pingo de solda em alguma ilha e então vamos espalhando com o soldador quente esta gota, rende bastante e dependendo do tamanho da placa uma gota cobre completamente toda a superfície de cobre.

Figura 43 - protegendo a placa com uma camada de estanho

Depois de completamente coberto o cobre com uma camada de estanho esta na hora de limpar tudo, e muito bem limpo, para isso passe álcool isopropílico e um pedaço de lenço de papel para fazer a limpeza da superfície da placa removendo o resto de pasta para solda.

Figura 44 - limpando com álcool isopropílico o resto de pasta de solda



Depois é hora de dar uma polida na superfície com uma esponja de aço antes da aplicação do verniz (que vimos no passo anterior).

Figura 45 - polindo antes do verniz

Após a polida, limpamos a superfície apenas com um lenço de papel seco e aplicamos o verniz (veja a figura 41 na página 20).

Pronto, vamos para a soldagem dos componentes propriamente dita, para isso separamos os nossos componentes:

Figura 46 - componentes para a soldagem

Aplicamos um pouquinho de pasta para solda nos pontos onde serão passados os terminais dos componentes:

Figura 47 - aplicando pasta de solda para os componentes

Colocamos os componentes em seus locais e começamos a fazer os pingos de solda:



Figura 48 - soldando os terminais dos componentes

Agora vamos cortar com um alicate o excesso dos terminais:

Figura 49 - cortando o excesso dos terminais

Após remover a parte em excesso dos terminais temos que limpar a superfície da placa (é, mais uma vez sim, se você quiser fazer algo bem feito). Nesse caso vamos remover a pasta de solda que ficou na placa após a soldagem dos componentes.

Figura 50 - removendo a pasta de solda depois de inseridos os componentes

2.8) Testando a placa: Agora que está tudo montado devemos testar a placa, para isso basta ligar uma fonte

de energia:



Figura 51 - ligando a placa pronta na fonte de energia

Aqui eu liguei a nossa placa em uma bateria de 9V, mas depende do seu circuito e da tensão para a qual você projetou ele para escolher a melhor fonte de energia.

Figura 52 - circuito funcionando

É, está funcionando! Ahhh e se você está se perguntando porque nossa placa está verde, leia a próxima

parte que é um "bônus" no material, uma forma caseira de colorir suas placas de circuito impresso!



Bônus: Colorindo a superfície da placa: Você deve estar se perguntando se é possível dar uma aparência mais profissional à

placa gastando pouco dinheiro, e sim, após várias e várias tentativas com diversos corantes e tintas eu posso dizer que você vai gastar apenas uma R$ 3,00 a mais para produzir as placas, que é o custo de uma caneta para retroprojetor!

Para isso você deve abrir a caneta e remover a carga, após isso retire a parte plástica que protege a parte interna com a tinta da caneta.

Essa parte interna você coloca em um pequeno frasco (pequeno mesmo viu!) e coloca uns 20ml de álcool isopropílico fazendo a tinta se desprender completamente das fibras onde está.

Esse corante obtido você irá aplicar na superfície da placa antes de aplicar o verniz, basta ir gotejando aos poucos e deixar que ele se espalhe, aguarde o álcool evaporar completamente e então pode ser aplicado o verniz.

Figura 53 - placa recebendo a cor



Concluindo...

Não se preocupe se alguma coisa sair diferente do que está aqui, provavelmente esta

é sua primeira placa então não desanime se algo não sair como o planejado, o importante é

você persistir sempre, e ir tentando melhorar, eu mesmo as vezes erro na hora de fabricar uma

placa, pode ser devido a temperatura do ferro de passar roupa, a qualidade do toner, a

qualidade do percloreto, muitos fatores que vão influenciar na produção mas isso que é um

produto manufaturado, um produto com a "alma" de quem o fez em todas as etapas e suou

muito para chegar no produto final.

De qualquer forma, não fique preso a este material, há muitas maneiras de se fazer as

mesmas etapas, o jeito é ir experimentando, pesquise sobre os vernizes de placa de circuito

impresso (alguns em spray), leia sobre a corrosão com ácido sulfúrico e água oxigenada,

busque sempre ir adiante, é isso que deve mover uma pessoa.

E claro, se for utilizar esse material em algum lugar não esqueça de dar os créditos a

esta pessoa que vos escreve, pois foi um trabalho longo para escrever tudo! E para finalizar

como sempre escrevo no blog, "por hoje é isso pessoal, um abraço e até a próxima!"

como criar uma pci

Documents