Tutorial completo sobre transferência térmica e corrosão de PCI.

por Daniel Bonadio

Divido o ensino desta técnica geralmente em três tópicos fundamentais. Design, transferência (que envolve papel, técnicas de prensagem et cetera) e solução corrosiva.
Design é um assunto extremamente extenso, mas concentrarei-me na Transferência e na Solução Corrosiva.
Sigam Este método que descreverei abaixo, aqui tem tudo reunido e suas chances de sucesso são bem grandes.

IMPORTANTE: ALGUNS PROCEDIMENTOS DESCRITOS NESTE TUTORIAL ENVOLUEM COMPOSTOS QUÍMICOS QUE PODEM CAUSAR DANOS À SAÚDE.
PROTEJA-SE DURANTE O MANUSEIO E RESPEITE OS CRITÉRIOS APRESENTADOS PELO AUTOR.

Prós:
Contras:

1. Transferência térmica

1.2sobre a Impressão
Tratando-se de um processo um pouco sensível as variáveis comuns e as habilidades do construtor da placa, eu chamaria a atenção para este tópico como o que mais influencia no resultado final da placa, depois da própria habilidade do montador. É um dos passos mais importantes, ou seja. Muitos tem o sonho de comprar no E-Bay uma impressora Laser de 80 dólares, tendo em mente estarem fazendo excelente negócio, podendo fazer suas placas em casa. Pois este raciocínio está Errado. Embora muitos consigam resultados aceitáveis com impressoras domésticas baratas, o mais aconselhável será sempre uma impressora gráfica colorida Laser, tipicamente das marcas Xerox e Canon, especialmente. Tais máquinas juntam as três cores de Tonner para fazer o preto, ou utilizam uma camada sensivelmente mais espessa de tonner Preto para formar as trilhas, e isso é decisivo na hora da corrosão.

O leitor pode fazer um teste prático que ilustra o que foi dito acima. Imprima uma mesma placa em uma barata impressora Laser doméstica e em uma máquina xerográfica a Laser Canon colorida em uma copiadora qualquer. Observe o papel, em ângulo e pelo lado da impressão contra uma fonte de luz branca. Observe qual tinta é mais translúcida. Coloque, em seguida, ambas as cópias lado a lado sobre uma mesa, e incline-se deinte delas. Perceberá que a cópia da máquina profissional terá uma camada "espessa" de "tinta", enquanto a da copiadora comum possui perfil completamente unidimensional, a olho nu.

Esta diferença é importante, e deve levar o leitor sempre a optar por fazer sua impressão em uma loja de fotocópias. Recomendo que disponha de um Pen-drive com o arquivo executável do seu software editor de circuitos impressos em uma pasta e as placas que deseja imprimir em outra pasta. Na loja, peça licença para a atendente instalar seu software na máquina dela e imprima pelo software. Alternativamente, leve o Layout já em formato compatível, como, especialmente, .pdf. Não esquecer a Escala correta.

É Estatístico que as grande parte das placas que a maior parte dos hobbystas produz tem menos da metade do tamanho de uma folha A4. Assim, procure repetir o seu desenhoao menos uma vez na folha a ser impressa (uma folha contendo ao menos dois Layouts idênticos). Isso Não altera o custo da impressão (desde que passe o papel na impressora apenas uma vez) e tem a grande vantagem de te dar uma segunda chance caso erre na transferência da primeira cópia. O leitor entenderá claramente o Valor disso quando um dia precisar utilizar-se de tal recurso.

Não esqueça de levar também para a loja de impressão algumas folhas do papel de sua preferência, sendo sempre vantagem econômica comprar um pacote fechado de tal material. Se o leitor possuir condições para comprar um pacote fechado de 50 ou 100 folhas, faça-o.

Como argumento final de que o Leitor não deve fazer sua impressão em uma máquina a Laser doméstica, registre-se especialmente o custo de aquisição e manutenção da mesma. Não se trata apenas de tonner, mas, também, de fusores, limpezas mecânicas e outros inconvenientes custos, que justificam busca de empresa prestadora de serviço para realização de tarefa tão barata quanto uma impressão Laser colorida. Isso tira do leitor o encargo de preocupações com a máquina de impressão.

Sobre os custos de impressão Laser colorido por folha, o leitor levando seu próprio papel deverá gastar entre R$0.30 e R$0.70.

O atendente pode questioná-lo sobre se há problemas em se inserir um papel laminado como o Gloss em uma máquina que o aquece Tanto como aquela. Este equipamento custa novo dez mil dólares, possui manutenção cara e a preocupaçào justifica-se. Todavia, resposta é Não. Imprimi nos últimos anos mais de duas mil folhas para experiências, testes e mesmo usos práticos com este método e nunca uma única folha "derreteu" dentro da máquina ou tenha ficado presa em suas entranhas. O uso deste papel é seguro e razoavelmente confiável.

A impressão para o lado de BAIXO (Bottom Copper) da placa NÃO DEVE ser espelhada (o espelhamento é automático quando você vira o papel para colocá-lo sobre o cobre da PCB). Se a placa for Dupla face, o Top Layer (lado Superior) DEVE ser espelhado, para que corresponda ao desenho do lado inferior, mas pelo lado de cima que é onde será aplicado. Muita atenção nestes detalhes, especialmente se for iniciante. A impressão, evidentemente, deve ser feita no lado brilahnte do papel. Entregue a folha ao atendente e informe isto a ele. Execute a impressão.

De posse de sua folha de Gloss já com os desenhos, evite tocar os dedos no lado brilhante, especialmente onde há tonner. procure por falhas na impressão (raras). Coloque a folha em uma pasta. Se o leitor possuir em casa uma Guilhotina, corte o papel, separando os desenhos iguais um do outro. Em cada um deles, procure deixar uma borda de ao menos 1 inch (2.54cm) além do bordo da placa impressa no papel.

Organize-se, você trabalhará melhor em um espaço limpo e apropriado, sem perturabções. Ouça música enquanto trabalha, se preferir. Recomendo OASIS, Wonderwall. A mesa ou plano onde ocorrerá a transferência não deve ser feita nem de vidro (dilatação térmica desigual, risco de quebra catastrófica do vidro) ou metálica (dissipação rápida demais do calor) e nem tampouco de madeira (risco de queimar a superfície ou incêndio). Restam poucas alternativas. O Ideal é uma superfície de Mármore, granito ou qualquer pedra bastante plana. Em casos de desespero extremo, o leitor pode utilizar-se do piso de sua residência, desde que plano e feito de assentamentos cerâmicos.

Neste momento, dá-se início a parte mais crítica do processo. Se o leitor busca a perfeição (sou perfeccionista ao extremo e bem sei com é isso), pode atingir algo próximo disso se fizer corretamente esta etapa. Recorte sua placa na dimensão exata do Layout ou com, no máximo, 2mm de sobra em cada dimensão. O mais aconselhável é o tamanho exato de forma a facilitar o posicionamento da placa com o desenho no Gloss Paper, utilizando o "Board Edge" (borda da placa) impresso junto ao Layout. Limpe sua placa, retirando a inevitável oxidação, com palha de aço, até que ela se torne cor cobre vivo, marrom, ligeiramente rosada e brilhante. Se possível, faça um polimento na placa a seguir com limpador alcalino para metais ("SILVO", compre em supermercados). Neste caso, o cobre tornar-se-á quase um espelho. Se a placa for de face dupla, faça este procedimento em apenas um dos lados. A partir deste ponto o leitor não deve mais tocar sua mão ou dedos na superfície polida e limpa. Seus dedos possuem ácidos graxos que causam indesejados eveitos no cobre da superfície.

Alinhe de forma muito cuidadosa a sua placa com o desenho. Nada mais desagradável que um circuito em uma placa torta e desalinhada. Coloque o Gloss Paper por baixo, impressão virada para cima e a placa com a face polida de cobre voltada para baixo. Quando estiver seguro quanto ao posicionamento e alinhamento do papel em relação a placa, cole pelo menos duas esquinas da placa no papel com fita crepe Genuína (3M, senhores, por gentileza). Neste momento percebe-se por que solicitei que cortasse o Gloss Paper com razoável folga nas 4 laterais.

A experiência demonstrou que grande parte da qualidade das trilhas dependerá da habilidade do construtor da placa em Fixar perfeitamente o papel em relação à placa, com o principal objetivo de impedir movimentos relativos entre papel-placa. Use fita crepe em abundância, cruzando várias vezes a placa no sentido da largura e do comprimento, Entretanto, não passe fita alguma pela face Superior do papel, onde terá contato ferro quente ou a prensa.

Se tiver uma prensa (ou acesso a uma), use-a, a uma temperatura de 150 graus Celcius, pressão de 55 gramas por centímetro quadrado e por um tempo máximo de sete minutos. Não ultrapasse a temperatura, a pressão aconselhável nem, muito menos, o tempo.

Nem tudo está perdido ao leitor que não possuir (ou não souber do que se trata sequer) tal prensa de transferência. Fixe firmemente, usando as bordas do papel fora da placa o conjunto fixo placa + papel sobre a já aconselhada superfície de pedra. Obtenha um ferro de engomar roupas seco ou a vapor (por favor, retire toda a água e deixe-o secar internamente por completo, neste caso) e aqueça-o em temperatura máxima ou próximo a isso. A temperatura para "Algodão"(Cotton) geralmente é tida como Ideal.

Com uma pressão pequena e constante, aqueça a superfície de papel sobre a placa , sem movimentos por hora. Tal procedimento deve levar cerca de 30 a 40 segundos.

1.3Sobre a transferência

O principal objetivo por detrás desta manobra é utilizar a temperatura do ferro de engomar ou pensa para re-fundir o tonner, que ficará aderido preferencialmente sobre o cobre da PCB virgem.

Depois de aquecida a placa, aumente a pressão sobre o ferro ligeiramente. A pressão ideal pode ser obtida pelo bom senso. Não há nenhuma necessidade de se aplicar todo o peso do seu corpo sobre a alça do ferro; ademais, isso pode estragar ou prejudicar o resultado final obtido. Faça movimentos regulares e com o cuidado de passar o ferro por Toda a superfície da placa. Dê ênfase em áreas com trilhas muito grossas ou muitas trilhas muito finas dispostas lado a lado. Faça movimentos verticais, horizontais, circulares, alternados por diagonais. Com a "ponta" (parte da frente da base do ferro), aplique pressão nas bordas e em toda a superfície da placa com movimentos mais rápidos de "vai e vem", com um ângulo inferior a 30 graus em relação ao plano para reduzir o risco de a ponta do ferro rasgar o papel no ponto e inutilizar competamente seu trabalho. Procure fazer isso em cada centímetro quadrado de toda a placa.

Este trabalho deve durar cerca de dez minutos, para uma placa de até 225cm² (quadrada com 15cm de lados). Caso o leitor estiveja inseguro quanto ao tempo, prolonge a aplicação do ferro, usando os mesmos movimentos já descritos acima, por mais alguns minutos.

Permita que placa Esfrie, lenta e naturalmente, sobre a superfície que foi feito o trabalho de prensagem ou transferência. Retire-a, com cuidado quanto a possíveis corpos ainda quentes que possam ser tocados.

Prepare neste momento uma bacia com cerca de 10cm de água comum e diâmetro suficiente para acomodar a placa mais o papel. A placa deve ser jogada nesta água já morna, com temperatura perfeitamente suportável pela pele. Cerca de 45 graus Celcius, no máximo. Permita, sem tocar na placa e/ou papel, que a água penetre um pouco pelo papel. Para isso, simplesmente aguarde cerca de três minutos.

Retire, lenta e cuidadosamente o papel da superfície da placa virgem. Pode-se começar de uma borda, retirando-o como se retira um adesivo de um vidro, partindo-se de uma das arestas (cantos) da placa, alternando-se isso com o atrito dos dedos com a superfície de papel, desfazendo-o.

Isso deve, preferencialmente, ser feito debaixo da água da referida bacia. Faça com calma, mas tenha em mente que o tonner aplicado é relativamente resistente até mesmo a possíveis "unhadas"em sua superfície. Retire completamente os pedaços maiores de papel. Em seguida, preocupe-se em retirar o resto do filme plástico que certamente estará aderido ao cobre, tornando a área afetada claramente esbranquiçada. Retire, valendo-se de uma ferramenta pontiaguda apropriada. Faça o mesmo com cada furo dentro dos "pads" (local onde são soldados cada terminal dos componentes). Esta paciência será bem recompensada. Fazendo-se os pontos de furação adequadamente nos Pads, torna-se muito mais fácil e precisa a tarefa posterior de se furar a PCB.

Confira a placa, procure por falhas. Caso existam, corrija com um pincel de marcação permanente para CDs ou para escrita em lâminas para retroprojetores. Recomendo a marca Pilot para tais canetas, e ponta de 2mm.

Placa pronta, hora da Corrosão.

Não abordarei técnicas amadoras, e o leitor há de me perdoar sobre minha contrariedade em relação ao vulgo e mais do que antiquado Percloreto Férrico (Cloreto de Ferro II). Apresentarei a solução mais profissional para a corrosão da placa com o Layout já impresso, o que deve tornar o leitor muito mais feliz em suas manofaturas de circuitos impressos. A soluçào apresentada, a despeito de mais perigosa, é muito mais eficaz em execução de sua tarefa, e certamente apresenta resultados finais para a placa muito melhores, haja vista que realiza a corrosão mais rapidamente e uniformemente.

2 A Corrosão

2.1 Regras básicas de segurança.

A técnica apresentada daqui em diante utiliza reagentes químicos relativamente perigosos ao contato com a pele e pastante nocivo aos olhos. O leitor estará plenamente seguro se executar os passos adiante conforme minhas intruções com exatidão. Realize tudo com atenção, seguindo rigorosamente a ordem dos passos, sem inversões e também respeite o material solicitado abaixo com precisão.

Mais importante, Use um par de luvas de látex (qualquer drogaria, R$0.20 o par) e óculos cirúrgicos de lentes transparentes. Na falta destes, utilize uns óculos de grau (caso seja utilizador de lentes corretivas). Contudo, como nào há proteção lateral em óculos comuns, procue de fato usar o equipamento próprio para este fim.

2.2 Os Reagentes

Ácido Clorídrico, Solução aquosa, 40% (Ácido "muriático"). Adquira em loja de produtos de limpeza. É utilizado como preparador de metais (microcorrosão) e de pedras especiais em processos pesados da construção civil.
- Custo: R$2,20 por litro

Peróxido de hidrogênio 10 Volumes (água oxigenada "não cremosa", 10 Vol.). Adquira em qualquer drogaria (aproveite a oportunidade para adquirir também seu par de luvas de Látex).
- Custo: R$9,90 por litro, geralmente vendida em pequenos frascos de 100ml.

Embora reagentes mais concentrados possam ser utilizados, eu honestamente desaconselho. Ácido clorídrico concentrado (fumegante) é extremamente corrosivo e causa acidentes seríssimos se utilizado incorretamente. Peróxido de hidrogênio de concentraçào superior a 120 volumes sofre violenta fotodecomposição, em uma reação química explosiva e muito exotérmica.

Com os reagentes acima recomendados, e precauções básicas descritas, o leitor estará em segurança mesmo em caso de possíveis acidentes.

A mistura de ambos os reagentes sempre será feita em partes iguais, sempre na mesma ordem. Deve apenas ser realizada no momento da corrosão da placa, e apenas na quantidade suficiente para o processo a ser realizado.

Para uma placa modelo de até 225cm² (lembrar, quadrada, 15cm de lados), a quantidade ideal de solução seria de 80cm³ (80ml).

Meça, em um Béquer de 100cm³, mamadeira (fora de uso, por favor; não quer seu filho ingerindo possíveis resquícios de HCl) ou instrumento culinário não-metálico 40ml de Peróxido de Hidrogênio, seguido por mais 40ml de Ácido Clorídrico. Assim, o leitor mais atento perceberá que estamos seguindo a regra básica de segurança no laboratório de misturas. Jogar sempre o ácido na água em diluições, nunca o contrário. Esta ordem é importante. A diluição de qualquer ácido em meio aquoso é ligeiramente exotérmica. Um ligeiro aquecimento sa soluçào durante esta mistura é normal.

Caso Não tenha permanecido suficientemente claro, a mistura é feita simultaneamente a medição. Meça 40ml de Peróxido líquido, completando com o ácido até a marca dos 80ml

Placas maiores requerem solução em maior quantidade. O procedimento de mistura, neste caso, é análogo. Apenas evite preparar mais do que o necessário, pois todo o restante já misturado precisará ser descartado.

Em um recipiente de vidro ou plástico resistente ao calor, com fundo chato, e de dimensões suficientes para acomodar a placa em seu fundo, acondicione a mesma voltada com a face cobreada e com o Layout para cima. Derrame, lentamente, afim de evitar respingos, sua solução recém-preparada sobre o cobre, que imediatamente tomará outra tonalidade, escurecida em seguida de tom róseo característico de processo em sucesso. Balance lateralmente o recipiente, de forma a manter a solução constantemente agitada sobre a placa. Acompanhe cuidadosamente o que se passa com sua PCB. A tonalidade verde viva que a solução tomará é perfeitamente normal, e deve-se a presença de íons cobre 2+ na substância corrosiva utilizada.

O Cobre é um metal Nobre, o que significa que ele possui alto potencial elétrico de oxi-redução. Isso imediatamente implica que soluções aquosas de metais ordinários não o atacam, nem tampouco muitos ácidos comuns (Cobre possui tendência à redução. Metais ordinários, como ferro, zinco e alumínio possuem tendência à oxidação. Esta parte da eletroquímica, muito interessante, é a responsável pelo estudo das Baterias elétricas e o motivo de suas tensões, em cada tipo). Ácido clorídrico em solução pura não o atacará. O peróxido de hidrogênio se decompõe naturalmente e, mais intensamente, sobre a superfície do cobe (altamente eletropositiva por ser metálica, certamente tenta "arrancar" um oxigênio da molécula do peróxido de hidrogênio, para atingir estados mais estáveis). A decomposição da água oxigenada sobre o cobre gera oxigênio nascente e água pura; o oxigênio oxida o cobre. O ácido, então, tem condições de atacar o óxido cúprico, realizando enfim, continuamente, o desgaste e o arrancamento das superfícies do cobre desprotegido.

Atente o leitor para as equações parciais do que se passa com a sua placa no momento da corrosão:

H202 + 2Cu --------> 2CuO (2+)
Cu0 (2+) + 2HCl ---> CuCl2 + H20

O Cloreto de Cobre (CuCl2) possui coloração esverdeada, daí o tom adquirido pela solução ácida.

O tempo para o processo de corrosão completar-se estará em torno de três minutos e meio para nossa placa-modelo.

Ainda vestindo suas luvas de Láte, o leitor deverá retirar a placa da soluçào com as mãos, lavando-a sob água corrente abundante. A solução pode ser neutralizada, jogando-se soda cáustica na mesmapara que ocorra neutralização ácido-base, com muita liberaçõ de vapores e calor. Após a neutralização, a soluçào pode ser jogada no esgoto doméstico comum sem riscos ao meio-ambiente.
Limpe a superfície da placa, retirando o tonner com acetona comum e bastante algodão hidrófilo. É um processo um pouco trabalhoso, mas ao final, o leitor deve agradar-se muito com sua placa.

2.3 Acabamento

De posse de sua placa limpa, o leitor deve realizar a furação na mesma usando-se brocas de aço rápido em direentes diâmetros. Preferencialmente deve ser utilizada mini furadeira de coluna ("furadeira de bancada") ou furadeira de impacto comum, em suporte de 90 graus e coluna móvel apropriado. Uma boa marca para pequenas furadeiras de coluna de baixo custo é a Schulz, e pode ser adquirida em grandes supermercados ou pelo Mercado Livre. Pesa apenas 23kg, e sua mais alta rotação, 3750RPM, é simplesmente a Ideal para este trabalho.

Confira atentamente, no final da tarefa, quanto a furos faltantes ou diâmetros incorretos de perfurações.

Afim de finalizar sua placa, obtenha, se possível, iodeto de prata, conhecido como "Dissolvente prata líquida", em grandes lojas de material elétrico. É um produto muito utilizado em Subestações elétricas e custa aproximadamente R$23,00 uma garrafa com meio litro, o que é suficiente para literalmente Centenas de placas.

Aplique com um pequeno chumaço de algodão, esfregando sem excesso de força, até cobrir toda a área cobreada da PCB.

Tal produto deixa o circuito impresso furado e pronto com um tom prateado altamente profissional e protege da oxidação causada pelo oxigênio do ar no cobre. A Aparência final, acreditem, senhores, é Fantástica.