manufactura pci

CINEL - Carlos Neves

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CINEL Carlos Neves 1

Manufactura de PCIPlacas de Circuito Impresso

• Conceitos• Materiais• Técnicas• Cuidados

Rev. 19-11-2009


Placas de Circuito Impresso

• As placas de circuito impresso (Printed Circuit Boards) são o meio físico de interligação de vários componentes electrónicos. Estas podem ser rígidas ou flexíveis, com uma ou mais camadas de interligações.

Antigamente as interligações dos componentes realiza-se com recurso a bornes de terminais. Hoje em dia com a quantidade de componentes que por vezes énecessário interligar e com a utilização de Circuitos Integrados este processo torna-se impraticável.


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Layers• Circuitos de face simples

Apenas uma das faces têm cobre.

(single layer)

• Circuitos de face duplaAmbas as faces da placa têm cobre.

(double layer)

• Circuitos multi-camadaAmbas as faces da placa têm cobre e existe uma ou mais camadas de cobre no interior.

(multilayer)


Circuitos impressos de face simples

As placas de face simples são as mais usuais em trabalhos amadores devido à rápida e fácil manufactura das mesmas.

• A sua aplicação está virada para os esquemas mais simples onde a quantidade de componentes a serem instalados e o numero de ligações a realizar é diminuto.


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Circuitos impressos de face dupla

As placas de dupla face tem a vantagem de permitir um numero muito maior de pistas e ilhas a serem realizadas, devido a utilizarem ambas as faces da placa para a interligação dos componentes do esquema eléctrico.

• O seu processo de fabrico é muito semelhante às de face simples, requerendo cuidados acrescidos para que ilhas sobrepostas se encontrem correctamente alinhadas.


Circuitos impressos Multilayer

Placas multilayer são muito usuais hoje em dia devido à elevada integração requerida pelos modernos equipamentos, como é o caso das “Mother-boards” dos PC’s.

• A manufactura deste tipo de placas não é um processo simples como nos casos anteriores, é necessário recorrer a tecnologias avançadas de fabrico disponíveis apenas em empresas especializadas.


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Base

• A base das placas de circuito impresso (Printed Circuit Boards) não é mais que um isolante à corrente eléctrica. A base éresponsável por dar integridade física à placa e ser o suporte de todos os componentes do esquema electrónico.

• O isolante mais utilizado para aplicações amadoras é a baquelite (com uma cor alaranjada). Nas aplicações profissionais a fibra de vidro impregnada com epoxy é um dos materiais mais utilizados na confecção.


Condutor

• Colado à base isolante da placa estão uma ou mais finas camadas de cobre que é o responsável pelas interligações dos vários componentes.

O cobre vai ser o responsável pelas interligações entre terminais dos componentes, e é este que será “trabalhado”de modo a realizar as ligações necessárias ao circuito a implementar.

1 micron (µm) = 1x10-6

35 µm = 0,035 mm

105 µm = 0,105 mm


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Como realizar a PCI

• Criação do modelo das pistas e ilhas em transparência (Software);

• Corte da placa com as respectivas medidas e limpeza;

• Aplicação de spray positivo na(s) face(s) de cobre;

• Insolarização da placa em lâmpadas UV;

• Revelação da placa em Soda cáustica;

• Banho de acido corrosivo de metal (cobre);

• Limpeza do restante spray com solvente;

• Aplicação de prateador;

• Furação da placa e limpeza final.


Modelo de pistas e ilhas

• O desenho (fotolito) das pistas não é mais que um acetato contendo o caminho das pistas, ilhas e outras informações relevantes a serem colocadas na face cobreada da placa.

• A imagem produzida retrata as interligações entre terminais.Teremos que ter em atenção aspectos como a intensidade (I)total a passar por determinada pista, a largura das ilhas de acordo com o diâmetro do terminal a aplicar, os blocos de massa entre outros.

AcetatoCorte

Spray

Insolarização

Revelação

Acido

Limpeza

Prateador

Furação


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• As possibilidades a nível de software para a realização do fotolito são muitas, por ex. Tango, Orcad ou MultiSim. Devemos ter especial atenção na altura da impressão para que o acetato produzido seja realmente opaco (a impressão a jacto de tinta nunca fica realmente opaca pelo que devemos sempre tirar uma fotocópia (Laser) do trabalho a realizar).

AcetatoCorte

Spray

Insolarização

Revelação

Acido

Limpeza

Prateador

Furação



• Outra possibilidade para a realização das pistas e talvez a mais fácil é realizando pistas e ilhas através de canetas de acetato.

• Para isto o melhor são canetas de cor escura (preta ou azul) preferencialmente de ponta fina ou média.

Tinta

AcetatoCorte

Spray

Insolarização

Revelação

Acido

Limpeza

Prateador

Furação


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Corte da placa e limpeza

• Após obtermos o acetato contendo o layout a ser realizado devemos cortar a placa com as dimensões apropriadas.

Utilizando uma guilhotina consegue-se um corte limpo sem danificar a placa. Seguidamente com uma lima ou x-acto rectifica-se as faces da placa de modo a que fiquem lisas e sem ângulos vivos.

Acetato

CorteSpray

Insolarização

Revelação

Acido

Limpeza

Prateador

Furação


Corte da placa e limpeza

• Antes que a placa esteja pronta para receber o spray, existe a necessidade de limpeza da mesma para que a tinta adira correctamente ao cobre.

• Para isso utilizamos uma substância que seja pouco abrasiva, desta maneira garantimos que realmente a placa se encontra livre de impurezas (uma boa solução é utilizar palha-de-aço de grau fino sem exercer demasiada pressão).

• Depois de retirada a película de oxido existente devido ao contacto com o ar (ter em mente que não devemos a partir deste ponto tocar com as mãos na placa) devemos passar com um papel embebido em acetona para retirar os restos de palha-de-aço que eventualmente possam estar na superfície da placa.

Acetato

CorteSpray

Insolarização

Revelação

Acido

Limpeza

Prateador

Furação


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Spray positivo

• A aplicação de spray positivo na placa é idêntica à aplicação de um outro tipo de spray numa superfície lisa. Éconveniente a agitação da lata para que o produto esteja homogéneo na altura da aplicação.

• Devemos começar a aplicação por uma das extremidades da placa e acabar no extremo oposto fazendo deslocações horizontais lado-a-lado.

• Durante a aplicação a lata de spray deve ser colocada a cerca de 45º e entre 15 a 20 cm da placa.

Acetato

Corte

SprayInsolarização

Revelação

Acido

Limpeza

Prateador

Furação


Spray positivo

• Depois da aplicação de spray positivo a placa tem que secar. Àtemperatura ambiente este processo poderá levar horas, mas se colocarmos a placa dentro de um forno a cerca de 70 / 80º este processo levará bastante menos tempo, cerca de 10 a 15 minutos é normalmente o suficiente.

A temperatura deverá ser regulada por termostato, pois se for superior ou se o período de tempo for muito extenso a camada de spray aplicada ficarádeteriorada.

Acetato

Corte


Revelação

Acido

Limpeza

Prateador

Furação


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Placas pré sensibilizadas

Quando queremos utilizar este tipo de placas simplesmente cortamos a medida necessária e retiramos a película protectora.

• Existem também no mercado placas de circuito impresso jácom uma camada de spray aplicada. Estas placas são vendidas com um papel autocolante opaco colado na face de cobre de maneira a não permitir a entrada de luz.

Acetato

Corte


Revelação

Acido

Limpeza

Prateador

Furação


Insolarização

• Quando acabarmos a preparação da placa esta deverá ir de seguida para a insoladora. Aqui colocamos o acetato entre as lâmpadas e a camada de cobre previamente sensibilizada.

• Ter em atenção que as lâmpadas utilizadas são do tipo UV (ultra-violetas) pelo que não devemos olhar directamente para a luz emitida.

• A placa deverá ficar sob este tipo de luz entre 1 a 10 min dependendo da quantidade de spary aplicado e da potencia da luz emitida pela insoladora.

Acetato

Corte

Spray

Insolarização

Revelação

Acido

Limpeza

Prateador

Furação


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Revelação da placa

• A placa depois de sensibilizada com o desenho das pistas e ilhas tem que ser revelada.

• O processo da revelação vai retirar o spray que se encontra nas zonas onde recebeu luz, ou seja na placa de cobre ficará marcado (pelo restante spray) somente o cobre que desejamos para o circuito impresso (ligações entre componentes).

Acetato

Corte

Spray

Insolarização

RevelaçãoAcido

Limpeza

Prateador

Furação


Revelação da placa

• A solução reveladora é uma mistura de hidróxido de sódio -Na OH (soda cáustica, utilizada para limpeza de canos) e água nas proporções de 7 gr. (meia colher de sopa) por litro de água.

• Devemos usar um recipiente próprio para o efeito, colocando a placa dentro da solução cerca de 30 segundos, agitando atéque todo o spray exposto à luz esteja diluído.

ATENÇÃO

A soda cáustica é um produto corrosivo, deve-se

tomar as precauções necessárias para evitar

acidentes.

Acetato

Corte

Spray

Insolarização

RevelaçãoAcido

Limpeza

Prateador

Furação


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Inspecção da placa

• Após a completa revelação da placa deve-se lavar-la com bastante água.

• Antes de seguir para a corrosão do cobre deverealizar uma inspecção cuidada à mesma de formaa eliminar pequenos defeitos que tenha surgido.

Se alguma pista estiver interrompida, complete-a com a ajuda de uma caneta de acetato.Se 2 pistas estiverem em contacto retire a tinta com a ajuda do x-acto.

Acetato

Corte

Spray

Insolarização

RevelaçãoAcido

Limpeza

Prateador

Furação

Nota :

Até aqui, o tratamento que dado à placa é reversível, pois o cobre ainda não foi “atacado”. Ou seja, se a placa não estiver correctamente sensibilizada poderá se recomeçar novamente na mesma placa todo o processo.


Banho corrosivo - Percloreto

• O banho corrosivo em percloreto de ferro, vai dissolver o cobre que esteja em contacto directo com o liquido.

Por outras palavras o cobre que não desejamos que fique na placa (sem spray) vai ser corroído pela solução de percloreto.

Acetato

Corte

Spray

Insolarização

Revelação

AcidoLimpeza

Prateador

Furação


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Banho corrosivo - Percloreto

• Esta solução é uma mistura de sais de percloreto de ferro dissolvidos em água numa proporção de 500 gr. por litro água.O banho é normalmente aquecido a 40º – 50º para acelerar a corrosão.

Ter em atenção que estamos a trabalhar com uma solução alcalina pelo que deveremos ter em mente as precauções necessárias no manuseio da mesma.

Acetato

Corte

Spray

Insolarização

Revelação

AcidoLimpeza

Prateador

Furação


Banho corrosivo – Acido Muriático

• Uma outra solução possível de ser utilizada para a corrosão do Cobre é a seguinte :

200 partes – ácido mouriático – H Cl a 35%(ácido muriático de uso geral)

30 partes – peróxido de hidrogénio – H2 O2

(água oxigenada, ≥ 50%)770 partes – água – H2 O

• Ou mais simplesmente :

2 parte de ácido muriático3 partes de água oxigenada (10 ou 20%)

Acetato

Corte

Spray

Insolarização

Revelação

AcidoLimpeza

Prateador

Furação


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Limpeza do spray

• Concluída a corrosão do cobre nas partes expostas deveremos passar a placa por água abundante e secá-la.

O circuito desenhado ainda se encontra coberto pela camada de spray, (ou pela tinta de acetato) pelo que para retirá-la necessitaremos de um solvente.Para isso usaremos acetona ou um diluente apropriado.

Acetato

Corte

Spray

Insolarização

Revelação

Acido

LimpezaPrateador

Furação


Prateamento

• O último acabamento a dar ao cobre serve para prevenir a oxidação. O prateador (Pratex) é um químico que reage com o cobre produzindo uma camada superficial interior no cobre. O aspecto final é da cor da prata.

• No mercado existem 2 tiposprincipais de prateadores:

Por imersão da placa num reservatório para o efeito.

Por aplicação directa do produto no cobre da placa; com um papel embebido e uma ligeira pressão para acelerar a reacção.

Acetato

Corte

Spray

Insolarização

Revelação

Acido

Limpeza

PrateadorFuração


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Perfuração da placa

• Para concluir o trabalho o ultimo passo é a furação da placa. Para isso devemos possuir todos os componentes a serem utilizados na montagem para que a furação a ser realizada esteja de acordo com os diâmetros dos mesmos.Não devemos fazer furos muito largos, pois isso iria danificar a ilha e não permitiria uma boa soldagem;Mas também não devemos deixar os furos demasiado apertados, pois iria impossibilitar ou dificultar a inserção dos componentes.

Acetato

Corte

Spray

Insolarização

Revelação

Acido

Limpeza

Prateador

Furação


Perfuração da placa

• A perfuração da PCI é realizada com o auxilio de um mini-berbequim. Convém lembrar que este aparelho foi construído para trabalhos “leves”, não convêm sobrecarregar o aparelho.

Utilizar sempre brocas de alta-qualidade (aço rápido) para garantir um trabalho em perfeitas condições.Comece por fazer toda a furação com uma broca fina e aumente gradualmente o diâmetro do furo até àmedida pretendida.

Acetato

Corte

Spray

Insolarização

Revelação

Acido

Limpeza

Prateador

Furação


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Resumo das etapas de elaboração das PCIs


Cuidados

• Como foi visto até aqui para se produzir uma placa de circuito impresso é necessário o uso de agentes químicos corrosivos. Énecessário ter o cuidado suficiente na manipulação destes compostos.

• Ter o cuidado de não derramar produto em locais indevidos, utilizar recipientes próprios para o efeito.

• Não trabalhar directamente com as mãos; devemos utilizar sempre luvas de protecção.

• Não deixar que derrame ou salpique para o vestuário, devemos usar sempre a bata de protecção.

• Nunca inalar os gases provenientes dos líquidos, estes podem dar origem a problemas respiratórios.


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Links

• Empresas especializadas na elaboração de PCI’s :www.ablcircuits.comwww.ramarpcb.co.ukwww.danorcircuits.com

• Tutorials :www.injectorall.comwww.smtinfo.netwww.mgchemicals.com


BibliografiaInternet :• PCI :

– www.wsoler.hpg.ig.com.br/pci/pci.htm• Produtos químicos :

– www.amonex.com.br– www.mgchemicals.com– http://physchem.ox.ac.uk/MSDS

Revistas :– Elektor Janeiro 2003 pag.58 a 61

Catalogo :• Farnell :

– www.farnell.com

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