Como fazer uma placa de circuito impresso (ART494)

MÉTODOS SIMPLES PARA VOCÊ MESMO FAZER

Um dos grandes problemas que nossos leitores encontram, no momento de montar qualquer projeto, é elaborar a placa de circuito impresso. Só de pensar no material que se necessita para isso, além das dificuldades técnicas de se transferir o desenho para o cobre, muitos leitores desistem. Somente os que possuem um kit completo para elaboração de placas encontram mais facilidades, o que não significa que existam soluções alternativas para os projetos mais simples. Estas soluções é que descrevemos neste artigo, visando principalmente os leitores iniciantes.

Para os projetos eletrônicos atuais, a placa de circuito impresso é indispensável, se bem que existam alternativas para as montagens experimentais como a ponte de terminais e a matriz de contactos.

No entanto, a elaboração de uma placa é um trabalho demorado e envolve substâncias químicas além de técnicas que fogem bastante do que podemos chamar de "eletrônica".

Não admira pois, que muitos montadores detestem esta parte, preferindo sempre que possível pegar uma placa pronta de um kit e partir diretamente para o trabalho de soldagem.

Ocorre entretanto que kits são raros em nossos dias, e na maioria dos casos o que se dispõe é de um desenho de placa ou simplesmente de um diagrama a partir do qual devemos obter a placa.

Os kits, como os vendidos por muitas empresas contém todo o material para se obter uma placa de circuito impresso a partir de um desenho, mas é preciso saber usá-lo.

A partir de conjuntos como o da figura 1 é possível obter placas de circuito impresso de excelente aparência, como as que usamos para nossos protótipos, mas existem alternativas muito mais simples que exigem menos em termos materiais e menos em termos de conhecimentos de nossos leitores.

 

Kit Suekit  para elaboração de placas de circuito impresso.
Kit Suekit para elaboração de placas de circuito impresso.

 

Neste artigo procuraremos dar alguns métodos simples para a elaboração de placas, diretamente a partir dos diagramas.

Evidentemente, como condição básica para que o leitor entenda o artigo, é preciso um conhecimento sobre símbolos usados na representação de componentes nos diagramas.

Uma boa lida no nosso Curso Prático de Eletrônica ser muito interessante para tirar dúvidas.

 

A PLACA DE CIRCUITO IMPRESSO

A finalidade de uma placa de circuito impresso é dupla: ao mesmo tempo ela sustenta os componentes em posição de funcionamento e fornece os percursos para a correntes que eles exigem para operação.

Esse percurso é conseguido por uma camada de cobre que deve ser recortada de modo a formar trilhas que vão funcionar como fios, conforme mostra a figura 2.

 

Uma placa pronta.
Uma placa pronta.

 

Assim, sobre uma placa de fenolite ou fibra (que é um material isolante) temos depositada uma finíssima camada de cobre que deve ser corroída de modo a formar as linhas que vão ligar os componentes.

Colocados nestas placas, os componentes tem seus terminais encaixados em furos e depois soldados nestas trilhas de cobre, conforme mostra a figura 3.

 

As trilhas ficam do lado oposto das trilhas.
As trilhas ficam do lado oposto das trilhas.

 

Desta forma, num trabalho de elaboração de uma placa para um projeto, o montador deve partir de uma placa virgem, ou seja, uma placa que tenha toda sua superfície cobreada.

Depois deve transferir para essa placa o desenho de como devem ficar as ligações entre os componentes para o projeto que deseja montar.

Veja então que para cada projeto temos um desenho diferente que corresponde aos componentes usados e como eles são ligados.

O planejamento desse desenho é a parte mais difícil do trabalho, pois é o "projeto" da placa e exige uma boa habilidade.

 

As trilhas não podem se cruzar.
As trilhas não podem se cruzar.

 

Uma vez que se obtenha o desenho da placa, ou seja, como devem ficar as trilhas de cobre para o aparelho desejado, será preciso fazer a gravação, ou seja "corroer" os locais em que o cobre vai ser retirado.

Para isso, existem várias técnicas, sendo a mais comum a que faz uso de uma tinta especial à prova de corrosivo.

Pinta-se com uma caneta os locais em que o cobre deve ficar, ou seja, as trilhas, deixando-se descoberto os locais em que o cobre deve ser "comido", conforme mostra a figura 5.

 

Pintando as trilhas com uma caneta.
Pintando as trilhas com uma caneta.

 

Coloca-se então a placa numa banheira de plástico que contém a solução para placa de circuito impresso que é obtida dissolvendo-se percloreto de ferro (O nome correto da substância é cloreto de ferro II) em água (a proporção é de um para um).

Essa solução pode ser comprada pronta nas casas de materiais eletrônicos, ou ainda o percloreto em pó.

Se o leitor tiver de partir do pó deve dissolvê-lo em água com muito cuidado, jogando bem devagar o pó na água (e nunca o contrário!) e ir mexendo com um pedaço de madeira ou plástico.

Nesse processo o percloreto libera muito calor e vapores que devem ser evitados. Faça isso num local ventilado.

A solução de percloreto mancha com facilidade e ataca objetos de metal. deixe-a pois longe de coisas de metal.

Para "dar o banho de percloreto", basta colocar a placa na banheira, evitando a formação de bolhas por um tempo que varia entre 20 e 40 minutos.

Depois disso, você pode retirar a placa e verificar visualmente se o cobre nas regiões descobertas foi totalmente removido, conforme mostra a figura 6.

 

O cobre deverá ser totalmente retirado, menos as regiões mascadas com a caneta (trilhas).
O cobre deverá ser totalmente retirado, menos as regiões mascadas com a caneta (trilhas).

 

Se a placa não precisar ficar mais tempo no "banho" lave-a com água comum e depois com um algodão embebido em álcool ou outro solvente remova a tinta das regiões cobertas.

As trilhas de cobre devem aparecer, conforme mostra a figura 7.

 

As trilhas devem ficar a amostra.
As trilhas devem ficar a amostra.

 

O próximo passo ser fazer os furos para encaixar os componentes.

Com base no desenho original, veja os locais e use ou uma furadeira elétrica ou então manual, como as indicadas na figura 8.

 

Ferramenta utilizada para furação de placas.
Ferramenta utilizada para furação de placas.

 

Depois disso, a placa estar pronta para ser usada.

 

O MAIS DIFÍCIL

Mas, o grande problema da maioria não é fazer o que explicamos que exige apenas tempo e um local apropriado.

O problema maior é partir de um diagrama e projetar sua própria placa.

Os desenhos que publicamos neste site exigem mais habilidade e alguns recursos como por exemplo a possibilidade de se "copiar" fielmente o desenho no cobre ou ainda de se trabalhar com cartelas de símbolos adesivos, como a mostrada na figura 9.

 

Utilizando decalques para a confecção das trilhas.
Utilizando decalques para a confecção das trilhas.

 

Essas cartelas contém as "ilhas" ou pequenas rosquinhas que correspondem aos pontos onde entram os terminais dos componentes e também linhas retas e curvas que podem ser usadas para fazer as trilhas.

Mas, e para os que não tem acesso a estes recursos?

Para estes vamos ensinar métodos alternativos de fazer placas de circuito impresso com poucos componentes e que valem para circuitos mais simples.

 

CRIANDO UMA PLACA

Vamos supor que o leitor deseje montar o micro-transmissor de FM cujo diagrama é mostrado na figura 10.

 

Esquema elétrico do micro-transmissor de FM.
Esquema elétrico do micro-transmissor de FM.

 

Evidentemente, o primeiro passo para isso ‚ projetar uma placa de circuito impresso que "corresponda" aquele circuito.

O primeiro passo é colocar num papel o desenho feito a mão das peças como elas são na realidade e mais ou menos do mesmo tamanho.

Obtemos então algo como mostra a figura 11.

 

Projetando a placa através dos componentes em tamanho real.
Projetando a placa através dos componentes em tamanho real.

 

A seguir, devemos estabelecer as ligações entre os componentes conforme o diagrama. Uma idéia simples para isso é marcar com uma caneta colorida as chamadas "ilhas" ou interligações.

Assim, conforme mostra a figura 12, a base do transistor, R2, R3 e C2 são todos interligados, o que significa que podemos estabelecer entre eles um sistema de ligações.

 

Fazendo as ligações conforme o esquema elétrico.
Fazendo as ligações conforme o esquema elétrico.

 

Se formos usar uma caneta para circuito impresso, essas ligações podem ser finas conforme mostra a figura 13-a, mas temos outras alternativas, e uma delas é mostrada na figura 13.b.

 

aproveitando mais o cobre com trilhas mais grossas.
aproveitando mais o cobre com trilhas mais grossas.

 

Nesta alternativa formamos regiões de conexão grandes que podem depois ser recobertas com fita adesiva ou mesmo esmalte de unhas.

Fazendo isso com as outras ligações entre os componentes, e incluindo as ligações externas do positivo (+) da alimentação, do ponto de zero volt (0),a antena e os fios do microfone, chegamos a dois desenhos possíveis.

O primeiro, mostrado na figura 14 tem trilhas finas que depois podem ser traçadas com decalques ou mesmo uma caneta de circuito impresso.

 

A placa já projetada com trilhas finas
A placa já projetada com trilhas finas

 

O segundo tem regiões retangulares e é muito mais fácil de fazer na prática, pois poderemos usar alguns recursos domésticos.

 

Engrossando as trilhas.
Engrossando as trilhas.

 

Veja, entretanto, que esses dois desenhos correspondem ao lado dos componentes, ou seja, a placa quando vista "por cima" e não do lado cobreado.

Para transferir esse desenho para o lado cobreado, devemos vir -lo conforme mostra a figura 16.

 

O lado cobreado (das trilhas) e o lado dos componentes.
O lado cobreado (das trilhas) e o lado dos componentes.

 

Uma maneira simples de inverter o desenho é usando papel carbono, conforme mostra a figura 17.

 

Invertendo o desenho.
Invertendo o desenho.

 

Obtemos então o padrão cobreado que deve ser transferido para o cobre virgem da placa e para isso temos diversas possibilidades.

Se o leitor for bom de desenho pode copiar o padrão somente observando-o e usando a caneta especial para circuito impresso.

Uma idéia para se obter uma boa precisão é tomar como referência apenas os pontos em que devem ficar os furos dos terminais.

Para isso podemos prender o desenho provisoriamente na placa e marcar esses pontos com um prego ou punção, batendo não muito forte, conforme mostra a figura 18.

 

Fazendo a furação com prego e martelo.
Fazendo a furação com prego e martelo.

 

Seguindo as marcas dos furos, fica fácil copiar as trilhas do desenho original.

Se tivermos uma cartela de "bolinhas de terminais" elas podem ser as primeiras a serem transferidas para depois as unirmos usando a caneta de circuito impresso ou mesmo decalques.

Outra possibilidade é transferir o desenho das regiões usando papel carbono de depois "pintar" com esmalte de unhas, ou cobrir com fita adesiva ou mesmo fita crepe as regiões que devem ficar cobreadas e assim obter o padrão de ilhas retangulares conforme mostra a figura 19.

 

Fazendo as trilhas com fita adesiva.
Fazendo as trilhas com fita adesiva.

 

De qualquer maneira é sempre importante ter o esquema e o desenho da placa disponível para que a montagem seja feita depois sem problemas.

Nesse ponto, a placa pode ir para o banho de percloreto.

Uma alternativa interessante para projeto consiste na "copia modificada" do diagrama.

O que se faz ‚ desenhar os componentes com os tamanhos e dimensões reais na própria placa, inicialmente usando um lápis preto comum.

Uma cópia deve ser feita num papel, conforme mostra a figura 20.

 

Com lápis devemos desenhar o formato real do componentes.
Com lápis devemos desenhar o formato real do componentes.

 

Depois, copiamos as ligações conforme o diagrama, mas engrossando os fios de cada ligação de modo que eles se tornem as trilhas da placa.

Temos então uma reprodução exata do desenho do diagrama, mas já na forma de uma placa de circuito impresso, conforme mostra a figura 21.

 

Com o próprio esquema elétrico fazemos as trilhas.
Com o próprio esquema elétrico fazemos as trilhas.

 

Veja que estas técnicas são válidas apenas para os projetos que não usem circuitos integrados.

O que ocorre é que os circuitos integrados possuem terminais muito juntos e isso dificulta o desenho a mão.

Para trabalhar com circuitos integrados o leitor precisa ter disponível uma cartela com a disposição de seus terminais, ou seja, uma cartela de terminais de filas paralelas (DIL), conforme mostra a figura 22.

 

Usando uma cartela DIL, com furações prontas.
Usando uma cartela DIL, com furações prontas.

 

Se vamos trabalhar com um circuito integrado de 14 pinos (4093, por exemplo) o que fazemos é transferir para a placa esses 14 terminais diretamente da cartela e depois, partindo deles é que fazemos as ligações ou desenhos das trilhas que unem aos demais componentes.

Vale neste caso a mesma idéia de se desenhar "diretamente", mas precisamos lembrar que estamos olhando o circuito integrado "por baixo" quando desenhamos no cobre o que nos leva a uma numeração diferente, conforme mostra a figura 23.

 

A furação do circuito integrado.
A furação do circuito integrado.

 

Mesmo para os transistores, quando desenhamos um diagrama "direto" no cobre ‚ preciso ter em mente que os estamos observando "por baixo" pois uma vez furada, os componentes vão ter seus terminais enfiados do outro lado.

 

O BANHO DE PERCLORETO

O tempo do banho depende da "força ou concentração da solução".

Um litro de solução serve para fazer dezenas de placas de circuito impresso, mas à medida que ela vai sendo usada enfraquece.

No início, com uma solução forte, a corrosão pode ocorrer em 15 a 20 minutos, agitando-se o líquido para acelerar o processo.

Com o tempo, a corrosão vai demorando mais, e quando chegarmos aos 50 minutos é sinal que precisamos de uma solução nova.

Se agitarmos o líquido, a corrosão é mais rápida.

Uma maneira de se "fabricar" uma banheira de ação rápida é mostrada na figura 24.

 

Usando bolhas de ar para corroer o cobre mais rapidamente.
Usando bolhas de ar para corroer o cobre mais rapidamente.

 

Com vidro e cola de silicone (usada para fazer aquários) é possível fazer um "aquário" vertical para as placas e usando dois fios encapados rígidos fazemos os ganchos que prendem a placa a meia altura.

Para manter o líquido agitado usamos um borbulhador do tipo empregado para oxigenação da água em aquários.

Esta banheira acelera consideravelmente a corrosão de placas de circuito impresso, reduzindo em duas ou três vezes o tempo necessário a sua elaboração.

A placa fica pronta quando não restam manchas de cobre visíveis sobre a parte descoberta.

Quando isso acontecer, retire a placa e lave-a em água corrente.

Depois, é só remover o decalque ou tinta usando um algodão com acetona ou alcool.

Para as que são recobertas com fita adesiva,isolante ou crepe a retirada da fita deve ser feita manualmente.

Use um estilete para esta finalidade.

 

ACABAMENTO

O próximo passo no preparo da placa ser a furação que pode ser feita com a furadora manual ou elétrica.

Observe que certos componentes como transistores de potência, trimpots e resistores de fio podem ter terminais mais grossos o que exige furos maiores.

A limpeza do cobre pode ser feita com uma esponja de aço, mas limpe depois muito bem a superfície cobreada de modo a não deixar nenhum fiapo.

Esses fiapos podem colocar em curto as trilhas causando problemas se não forem totalmente removidos!

Para proteger o cobre contra a oxidação que o escurece e torna difícil a adesão da solda, pode-se usar uma solução de iodeto de prata (pratex) que será aplicada com um pincel.

Esta substância forma uma fina película de prata sobre o cobre tornando a placa cor de prata e mais resistente a oxidação.

Alguns montadores costumam aplicar uma camada de verniz incolor na placa de modo a melhorar sua aparência.

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