Como fazer uma placa de circuito impresso? 3

Neste tutorial, explicaremos tudo sobre a fabricação de placas de circuito impresso (PCBs) e como você pode criar a sua própria em casa. Uma PCB, ou Placa de Circuito Impresso, é essencial para conectar eletricamente e fixar mecanicamente os componentes de dispositivos eletrônicos.

Feitas com substratos não condutores como fenolite ou fibra de vidro e camadas condutoras de cobre, essas placas são fundamentais tanto para projetos comerciais quanto caseiros. Abordaremos desde o desenho do circuito até a corrosão, furação e soldagem, detalhando cada passo necessário para construir sua própria placa de circuito impresso com sucesso.

O que é uma placa de circuito impresso?

Uma PCB (Printed Circuit Board) em inglês ou PCI (Placa de Circuito Impresso) em português é responsável por realizar as conexões elétricas e proporcionar fixação mecânica entre os componentes eletrônicos de um dispositivo.  As placas são compostas por um substrato (base) não condutor, geralmente fenolite ou fibra de vidro, e uma ou mais camadas de material condutor, geralmente cobre.

As placas de circuito impresso presentes nos dispositivos comerciais possuem diversas camadas por onde passam as trilhas condutoras. Para fabricação caseira, é conveniente utilizar apenas uma camada por placa.

Materiais necessários para fazer uma PCB

Para fazer sua própria placa de circuito impresso em casa você vai precisar de:

• Placa de Fenolite ou Placa de Fibra de Vidro
• Percloreto de Ferro
• Cortador de Placa de Fenolite
• Furadeira ou Perfurador de PCB
• Papel Fotográfico
• Palha de Aço
• Detergente
• Fio ou Barbante
• Fita Adesiva
• Recipiente Plástico
• Ferro de Passar Roupa
• Impressora a Laser

Além disso, para a posterior soldagem dos componentes na placa de circuito impresso, você irá precisar de:

• Estanho para solda
• Estação de Solda ou Ferro de Solda e Suporte para Ferro de Solda
• Sugador de Solda
• Alicate de Corte
• Lupa com Suporte e Pinça (opcional)

Você também pode adquirir um kit de soldagem completo, contendo todos os itens acima: 

Por que optar por uma PCB?

Muitas vezes desenvolvemos projetos tão úteis e interessantes que queremos preservá-los para uso contínuo no nosso cotidiano. Utilizar uma protoboard para isso torna-se inviável devido à fragilidade das conexões, ao grande espaço físico ocupado e à alta probabilidade de falhas.

Embora o impulso inicial da maioria dos makers seja recorrer a placas perfuradas, essa solução é ideal apenas para fases de prototipagem e não para a implementação final do projeto. Nas placas perfuradas, é necessário empregar fios para realizar algumas das conexões, o que aumenta significativamente as dimensões do projeto e torna as conexões mais suscetíveis a falhas quando comparadas a uma placa de circuito impresso.

Como fazer uma placa de circuito impresso?

Para fazer uma placa de circuito impresso, é necessário seguir alguns passos fundamentais:

• Desenho do Circuito: Utilize software específico para PCB, onde você desenha o layout do circuito, posicionando componentes e traçando trilhas condutoras.
• Corte da Placa: Após o desenho, corte a placa de circuito impresso no tamanho desejado, utilizando uma serra tico-tico ou um cortador apropriado para PCBs.
• Corrosão para Revelação das Trilhas: Transfira o desenho do circuito para a placa utilizando um método de transferência com calor, como impressão em papel fotográfico. Em seguida, corroa a placa com uma solução química como Percloreto de Ferro para remover o cobre não protegido e revelar as trilhas condutoras.
• Furação dos Furos: Use uma broca de tamanho apropriado para perfurar os furos nos locais marcados para os terminais dos componentes eletrônicos.
• Soldagem dos Componentes: Por fim, os componentes eletrônicos são inseridos nos furos da placa e soldados para estabelecer as conexões elétricas necessárias para o funcionamento do circuito.

Cada um desses passos para a confecção de placas de circuito impresso está descrito em detalhes nos tópicos abaixo.

Como desenhar uma placa de circuito impresso?

Para iniciar o projeto de uma placa de cirucito impresso, há diversas opções de programas gratuitos disponíveis, como o KiCad e o EasyEDA, cada um com suas vantagens. O EasyEDA é especialmente recomendado para iniciantes devido à sua interface amigável e ao extenso inventário de componentes prontos para uso, incluindo placas e módulos Arduino.

Ao desenhar a placa de circuito impresso, é fundamental considerar a espessura das trilhas e o espaçamento entre elas. Inicialmente, é recomendável manter essas dimensões acima de 0,5 mm para garantir a robustez e a confiabilidade das conexões elétricas. É comum utilizar a camada inferior da placa para as trilhas e reservar a camada superior exclusivamente para a montagem dos componentes eletrônicos.

Após concluir o projeto, é necessário exportar a camada inferior do layout em formato PDF. Para a fabricação caseira da placa, uma técnica comum é imprimir essa camada em papel fotográfico de alta qualidade utilizando uma impressora laser. Isso garante precisão no processo de transferência do desenho para a placa de cobre, etapa fundamental antes da corrosão química para a revelação das trilhas.

Vale ressaltar que a escolha da impressora é essencial: impressoras a jato de tinta não são adequadas para essa etapa devido à sua técnica de impressão, que não proporciona o mesmo resultado preciso e resistente necessário para o sucesso na confecção da placa de circuito impresso caseira.

Como cortar uma placa de circuito impresso?

Cortar uma placa de circuito impresso é um passo necessário para ajustar seu tamanho e forma conforme necessário para o projeto em questão. Para realizar esse processo com precisão, é essencial utilizar as ferramentas corretas. Recomenda-se o uso de uma serra tico-tico equipada com uma lâmina fina projetada para cortar metal, ou um cortador específico para placa de circuito impresso.

Antes de começar, marque a linha de corte na placa com um lápis ou marcador, assegurando-se de medir com precisão para evitar cortes incorretos. Em seguida, posicione a placa sobre uma superfície estável e segura e proceda com o corte ao longo da linha marcada. É importante manter uma pressão firme e constante para obter um corte limpo e preciso.

Após completar o corte, verifique cuidadosamente as bordas da placa. Caso haja rebarbas ou bordas ásperas, utilize uma lixa fina para suavizá-las, garantindo um acabamento adequado que não comprometa a montagem dos componentes eletrônicos.

Como corroer uma placa de circuito impresso?

O processo de corrosão de uma placa de circuito impresso começa com a preparação da placa de fenolite. Primeiramente, limpe o lado cobreado com detergente e palha de aço para remover qualquer impureza ou camada protetora que possa interferir na aderência do papel impresso. Em seguida, seque cuidadosamente a placa com papel toalha para garantir que esteja completamente limpa e pronta para receber o desenho do circuito.

Ao cortar o papel impresso no tamanho adequado, deixe pequenas abas para facilitar a fixação na placa utilizando fita adesiva. Essas abas ajudarão a manter o papel firmemente posicionado durante o processo de transferência do impressão que está no papel.

Usando um ferro de passar roupa ajustado para temperatura máxima, pressione suavemente sobre o papel por aproximadamente 5 minutos. Isso aquecerá a impressão, permitindo que ele adira firmemente à superfície cobreada da placa. Após o tempo de aquecimento, mergulhe imediatamente a placa em um recipiente com água fria para resfriá-la e facilitar a remoção do papel.

Com cuidado, retire o papel esfregando gentilmente com os dedos. Verifique atentamente se o design do circuito foi transferido corretamente para a placa. Caso haja falhas ou áreas onde a impressão não aderiu completamente, utilize uma régua e uma caneta permanente preta para corrigir pequenos detalhes no desenho.

Em seguida, prepare um recipiente de vidro, plástico ou cerâmica para a corrosão química. Fixe a placa na solução de Percloreto de Ferro usando um fio ou barbante, garantindo que a placa fique completamente submersa. Agite suavemente a placa na solução periodicamente para garantir uma corrosão uniforme.

Importante! É essencial tomar precauções durante o manuseio do Percloreto de Ferro, pois apesar de não ser tóxico, pode causar manchas permanentes em roupas e corroer metais se não for manipulado corretamente.

Após completar o processo de corrosão, retire a placa da solução e lave-a abundantemente em água corrente para remover quaisquer resíduos de Percloreto de Ferro. Use palha de aço e detergente suave para limpar delicadamente a superfície e expor as trilhas de cobre.

Ao finalizar esses passos, sua placa de circuito impresso estará pronta, com trilhas bem definidas e prontas para a montagem dos componentes eletrônicos necessários para seu projeto.

Confira o vídeo abaixo para ver todo o processo de como corroer uma placa de circuito impresso:

Como furar uma placa de circuito impresso?

Após ter sua placa de circuito impresso corroída, o próximo passo é realizar os furos na placa, onde serão inseridos os terminais dos componentes que serão posteriormente soldados. 

Para isso, é importante utilizar brocas adequadas, como as de carbeto de tungstênio ou cobalto, que são ideais para perfurar materiais duros como fibra de vidro. A broca deve estar limpa e afiada para garantir furos precisos e evitar danos à placa. O ideal é utilizar brocas de 1mm. Alternativamente, existem furadores de placa de circuito impresso extremamente práticos e acessíveis que agilizam consideravelmente o processo.

Para auxiliar este processo, utilize um suporte de perfuração para garantir estabilidade durante o processo. Antes de perfurar, marque cuidadosamente os locais dos furos onde os componentes serão instalados usando um prego. Isso ajuda a evitar erros e garante que os furos estejam no lugar correto.

Durante a perfuração, aplique uma pressão moderada e mantenha a broca perpendicular à superfície da placa para evitar quebras ou danos indesejados. Após completar os furos necessários, é recomendável limpar a placa para remover quaisquer resíduos de material que possam ter sido gerados.

Por fim, verifique se os furos estão limpos e sem rebarbas que possam interferir na montagem dos componentes eletrônicos. 

Seguindo esses passos, você prepara sua placa de circuito impresso de maneira adequada para o próximo estágio da montagem, a soldagem dos componentes na placa de circuito impresso. 

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Onde mandar fazer uma PCB?

Uma alternativa em fazer uma placa de circuito impresso em casa é mandar fabricá-la, o que é especialmente útil quando é necessário produzir uma maior quantidade de placas. Existem diversas opções para mandar fazer uma placa de circuito impresso – PCB, dependendo das suas necessidades específicas:

• Serviços Online de Fabricação de Placas de Circuito Impresso: Há várias empresas online especializadas na fabricação de PCBs sob medida. Alguns exemplos populares incluem PCBWay, JLCPCB, Seeed Studio, OSH Park, entre outros. Esses serviços permitem que você envie seu projeto de PCB através de seus websites, escolha materiais e especificações, e receba as placas diretamente em sua casa.
• Empresas Locais de Eletrônica: Em muitas cidades, há empresas de eletrônica que oferecem serviços de confecção de placas de circuito impresso. Essas empresas podem ser encontradas através de pesquisa online ou referências de outros makers e engenheiros.
• Universidades e Fab Labs: Algumas universidades e laboratórios de fabricação (Fab Labs) oferecem acesso a equipamentos de fabricação de placas de circuito impresso para estudantes, pesquisadores e membros da comunidade. Verifique se há uma universidade ou Fab Lab perto de você que possa fornecer esse serviço.
• Serviços de Prototipagem Rápida: Algumas empresas de prototipagem rápida também oferecem serviços de fabricação de placas de circuito impresso junto com impressão 3D e outros serviços de fabricação digital. Essas empresas podem ser uma opção se você estiver buscando uma solução integrada para prototipagem de hardware.

Antes de escolher onde mandar fazer sua placa de circuito impresso, considere aspectos como prazo de entrega, custo, qualidade do serviço, suporte ao cliente e opções de personalização. Comparar diferentes fornecedores e ler avaliações de outros usuários pode ajudar a tomar uma decisão informada.

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