Aula 04 - Produção de placa de circuito impresso com transferência térmica

Figura 01 - Placa de circuito impresso feito por transferência térmica.

Hoje vamos apresentar um método muito prático e barato para confecção de uma placa de circuito impresso a ser utilizada na montagem de nossos protótipos. Trata-se do processo de transferência térmica, que, basicamente, consiste em imprimir o layout do circuito eletrônico em  uma folha de transparência para retro projetor e transferir este layout para a face cobreada de  uma placa de circuito impresso virgem através de um processo térmico, utilizando nada mais nada menos que um simples ferro de passar roupas.

Figura 02 - Transparência para impressora laser.

Conforme podemos observar na figura 01, a qualidade final e a precisão das trilhas é muito boa e atende muito bem às necessidades de um protótipo rápido. Observamos o detalhe de uma PCI confeccionada através deste processo que receberá um Microprocessador de encapsulamento SMD TQFP de 64 pinos (distância entre terminais de 8 mills).

O primeiro passo para confecção de nossa PCI é o desenvolvimento do layout do circuito eletrônico. Esta etapa não é o foco deste artigo, mas pode ser realizada com a utilização de um software específico para este fim como o Proteus Ares, Eagle, Free PCB ou até mesmo um editor gráfico como o Corel Draw, mas particularmente prefiro o Proteus Ares.

Figura 03 - Circuito impresso em transparência.

Pois bem, de posse do layout pronto devemos imprimi-lo em tamanho real e com a imagem invertida, já que depois de transferido, será invertido novamente assumindo a orientação correta. Para que o layout seja transferido para a PCI, precisamos de uma impressora a laser monocromática e papel transparência próprio para ser utilizado nesta impressora. A característita de um impressora à laser é transferir a imagem para a folha de papel através de um processo térmico. Utilizaremos a mesma característica para retransferir este desenho para a PCI virgem.

Figura 04 - placa de circuito impresso virgem.

É muito importante que a transparência seja adequada para uso em impressoras à laser, caso contrário, o calor gerado na impressão pode derreter a transparência e danificar a impressora permanentemente. Este tipo de transparência pode ser encontrada em qualquer boa papelaria ou copiadora de sua cidade. No caso de não se dispor de uma impressora a laser, uma alternativa é levar o arquivo para ser impresso em uma copiadora (que possua uma impressora laser) ou então, imprimir em uma impressora convencional e depois tirar uma xérox diretamente na transparência. Este serviço pode ser realizado facilmente em qualquer boa copiadora que tenha um atendente com o mínimo de boa vontade. Peça para imprimir no máximo contraste, o que faz com seja depositado mais material durante à impressão e a qualidade final seja melhor.

Figura 05 - Fotolito sobre placa de circuito.

Na figura 02 há uma folha de transparência para impressora à laser. Vale salientar que existe lado correto pra imprimir na transparência. Caso não exista nenhuma indicação na própria transparência, basta umidecer a ponta do dedo e tocar os lados da folha. O lado que apresentar a textura mais pegajosa, como uma cola fraca, é o lado correto para se imprimir.

Para otimizar a transparência podemos imprimir layouts de diversos circuitos diferentes na mesma folha, quantos assim couberem. E vale a pena imprimir também mais de uma cópia do mesmo circuito para ser utilizado caso ocorra algum problema durante o processo e não seja necessário imprimir tudo novamente.

Figura 06 - Caneta para retroprojetor.

Depois de impresso, o resultado deve se assemelhar a imagem da figura 03. Observação: A foto foi tirada do lado oposto ao impresso, por isso a imagem não aparece invertida.

O próximo passo consiste em corta a placa de circuito virgem do tamanho adequado, ou um pouco maior, para receber a transparência. A superfície da placa deve estar limpa e sem resíduos. Para isso, podemos lixá-la com uma esponja de aço levemente até que fique brilhando. Depois limpamos os resíduos restantes com álcool isopropílico, a placa de ficar com foto da figura 04 - placa de circuito impresso virgem limpa.

Podemos ainda dar um banho de alguns segundo na solução de percloreto de ferro (que mostraremos a seguir) para deixar a placa um pouco mais áspera e a tinta se fixar melhor.

Figura 07 - Percloreto de ferro.

Com a placa limpa, sobrepomos a ela a transparência com a face impressa tocando a camada de cobre. Com alguns pedaços de fita dupla face nas pontas, garantimos que não se moverão durante a próxima etapa, a transferência térmica. conforme mostrado na figura 05 - Fotolito sobre pci.

Neste momento nos preparamos para realizar a transferência térmica propriamente dita. Para isso necessitamos de uma fonte de calor  plana e que aplique certa pressão sobre o sanduíche de placa para que a tinta do toner se desprenda da transparência e se deposite sobre a camada de cobre. Existem no mercado diversas prensas para esta finalidade, mas como nosso objetivo é o de confeccionar apenas alguns protótipos sazonalmente, podemos utilizar no lugar desta prensa um ferro de passar roupas comum.

Basta aquecê-lo na temperatura máxima por alguns minutos e, em seguida, pressioná-lo sobre a transparência e contra a placa de circuito impresso fazendo movimentos circulares e longitudinais. Passamos o ferro de passar por cima de toda a superfície a ser transferida tomando o cuidado para não deixá-lo parado sobre o mesmo ponto por muito tempo. O tempo de 2 à 3 minutos neste processo é o suficiente. Se deixar o ferro parado por muito tempo, o cobre pode aquecer demais e se despender da placa de fenolite estragando seu trabalho.

Se durante este processo a transparência se deformar é porque ela é de má qualidade ou não adequada para uso em impressoras à laser.

Figura 08 - Solução percloreto de ferro.

Em seguida basta deixar a placa esfriar um pouco ao ar livre e submergi-la em um recipiente com água. Isso fará com que a transparência seja removida facilmente deixando a tinta  impregnada na placa de cobre.

Pequenas falhas na transferência do layout podem ser corrigidas com uma caneta de marcação permanente, conhecidas como “marca CD” ou “caneta para retroprojetor” - figura 06.

A próxima etapa do processo é a remoção do material não desejado da placa de cobre. Para isso utilizamos uma solução de percloreto de ferro – Encontrada em lojas de componentes eletrônicos ou de produtos químicos, mostrado na figura 07 - Percloreto de ferro.

Figura 09 - PCI  em solução de percloreto de ferro

Algumas soluções devem ser dissolvidas em água, enquanto outras estão prontas para o uso. Existe ainda o percloreto de ferro em pó que deve ser dissolvido em água para o uso. Siga as instruções do rótulo do produto.

Prepare um recipiente plástico ligeiramente maior que a área da placa a ser corroída e despeje percloreto em quantidade necessária para cobrir a placa em 1 cm aproximadamente. Quanto mais produto, mais rápido o processo, contudo, se economizar na quantidade poderá guardar para futuras placas. Veja a figura 08 - Solução percloreto de ferro.

Figura 10 - PCI corroída

Mergulhe a placa na solução de percloreto de ferro e movimente o recipiente continuamente, mantendo um dos lados apoiado sobre a superfície e elevando e abaixando a outra extremidade do recipiente plástico. Este procedimento faz com que a solução se movimente sobre a superfície da placa acelerando o processo de corrosão. Verifique regularmente o processo de corrosão retirando a placa da solução e visualizando se o cobre já foi removido. Este processo varia muito e, utilizando a quantidade recomenda anteriormente, dura 10 minutos aproximadamente.

Figura 11 - PCI pronta com método de transferência térmica.

Verifique atentamente se não existe mais cobre entre as trilhas antes de parar este processo. Outrossim, também não se deve deixar a placa imersa nesta solução por tempo demasiado, o que provocará a corrosão do cobre das próprias trilhas do circuito, inutilizando a placa, veja figura 09 - PCI  em solução de percloreto de ferro.

Quando todo o cobre não protegido for removido, retiramos a placa da solução e a lavamos com água corrente. Temos então a placa de circuito impresso pronta,  conforme figura 10 - Placa de circuito impresso corroída.

Retirando a tinta com uma esponja de aço, temos o resultado final apresentado abaixo na  figura 11 - Placa de circuito impresso pronta.

Para proteger as trilhas de cobre e evitar sua oxidação recomendo a aplicação de uma camada de verniz a base de breu, encontrada nas lojas de componentes eletrônicos. Além de proteger contra a oxidação, o breu facilita a soldagem dos componentes na placa. O resultado final foi apresentado na figura 01. 

Vale lembrar que, como em qualquer aprendizado, o tempo leva à perfeição. Então não desanime se o primeiro resultado não sair como esperado, a prática trará ótimos resultados e seus projetos se tornarão mais profissionais ao longo do tempo.
* Colaboração de Marcelo Maciel - Engenheiro de Controle e Automação e Técnico Eletrônico.

© Direitos de autor. 2014: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 27/01/2014