Confecção de placa PCB pelo método da Tinta Fotossensível

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O Método da Tinta Fotossensível: Um Guia Prático

O método da tinta fotossensível para criar placas de circuito impresso (PCIs) é um processo preciso e eficiente. Ele começa com a impressão do layout da placa em uma folha transparente. Neste desenho, as trilhas e áreas que você deseja proteger no cobre devem ser transparentes, enquanto as áreas que serão removidas devem ser pretas.

Como Funciona o Processo

Exposição à Luz Ultravioleta (UV): A placa virgem, que já deve estar pintada com a tinta fotossensível, é alinhada com a folha transparente. Um vidro é colocado sobre a folha para pressioná-la contra a placa, garantindo que ela fique estável durante a exposição. Quando a placa é exposta a uma luz UV, a tinta sob as áreas transparentes do desenho endurece, ou "cura".
Revelação: As áreas que foram expostas à luz UV se tornam resistentes ao revelador. Durante o processo de revelação, que geralmente utiliza um produto como a Barrilha Leve, a tinta nas áreas pretas (que não foram expostas à luz) é removida. Isso expõe o cobre que será corroído.
Corrosão: A tinta curada age como uma máscara protetora. Ao mergulhar a placa em um ácido, apenas o cobre exposto é corroído. As áreas protegidas pela tinta permanecem intactas, formando as trilhas e os pads do circuito.
O resultado final é uma placa com o circuito perfeitamente definido, pronto para receber os componentes.

O Desafio da Produção Caseira de Placas de Circuito Impresso

Produzir placas de circuito impresso (PCIs) em casa é um desafio. Quem já viu o processo comercial sabe que ele é complexo, com diversas etapas que são quase impossíveis de replicar de forma artesanal. É por isso que a internet está cheia de tutoriais, mas muitos deles, infelizmente, não funcionam como prometem. Às vezes, o instrutor não consegue transmitir o conhecimento de forma clara; outras vezes, as técnicas apresentadas não são sólidas o suficiente para serem replicadas com sucesso.

Minha Jornada: Do Método da Caneta ao Fotossensível

Minha própria jornada com a fabricação de PCIs começou no final dos anos 90, usando o método mais simples e acessível: a caneta. Esse método funcionou bem para meus projetos mais básicos até por volta de 2009.

Nessa época (2009), comecei a projetar circuitos PLL (Phase-Locked Loop) mais complexos. Eles exigiam mais componentes e, consequentemente, mais trilhas. O método da caneta, que antes era suficiente, começou a me induzir a erros. Eu frequentemente esquecia de desenhar trilhas ou as unia por engano. Ficou claro que eu precisava de um método mais eficaz.

Já desenhava minhas placas usando o software Cadsoft Eagle, então a próxima etapa era encontrar uma maneira de transferir o desenho para a placa virgem. Minha pesquisa me levou a três métodos caseiros:

• Transferência térmica
• Tinta fotossensível
• Serigrafia

Avaliando as Opções

Naturalmente, fui procurar tutoriais online. Descartei a serigrafia de cara. O processo me pareceu sujo e bagunçado, com excesso de tinta e a necessidade de um local dedicado somente para isso. Além disso, ele exigia uma matriz que só faria sentido se eu fosse produzir placas idênticas em série, o que não era meu caso, já que raramente faço duas placas idênticas.

Minha segunda tentativa foi com a transferência térmica. Esse método usa papel fotográfico para imprimir o desenho, que depois é transferido para a placa com um ferro de passar (transferência térmica). O problema é que, além da tinta, o papel também adere à placa, e removê-lo é um processo demorado e deficiente. É preciso deixar a placa de molho na água para que o papel amoleça e possa ser retirado com a ajuda dos dedos. O maior problema, porém, era que o papel nem sempre saía por completo, levando junto partes das trilhas, especialmente as mais finas. Depois de alguns testes frustrantes, desisti desse método.

A Solução Encontrada: Tinta Fotossensível

Após testar e descartar várias opções, cheguei a uma conclusão: o método da tinta fotossensível é o melhor para a produção caseira com definição. Aprendi, após muitos testes e erros, que cada etapa desse processo exige atenção extrema aos detalhes.

O resultado que obtenho hoje é excepcional e só é limitado pelas ferramentas que tenho à disposição.

Passo-à-passo do método da tinta fotossensível

Descrevo abaixo todas as dicas que me fizeram confeccionar placas de circuito impresso pelo método da tinta fotossensível com o menor número de repetição do processo, chegando ultimamente a um número de zero vezes.

A divulgação das dicas seguirá a sequência de fabricação da placa e não pela ordem das descobertas e melhorias.

1. lixar o papel transparência

O papel transparência, ou filme transparente, usado em impressoras a laser é geralmente feito de filme de poliéster ou outros materiais, como acetato de celulose ou polipropileno.
A tinta da impressora a laser adere ao material por calor e o material cumpre o que promete para o efeito inicialmente desenvolvido sem necessidade de definição (exposição por retro-projetores).

Acontece que, quando se trata de desenhos técnicos, como trilhas de PCB, as linhas muito finas dos layouts dos desenhos, geralmente abaixo de 1,5mm de espessura, costumam sofrer falhas com muita facilidade, acarretando em interrupções onde deveria haver uma linha contínua, perdendo portanto definição e/ou resolução. Isso ocorre, principalmente, pelo motivo da folha transparência ser extremamente lisa, com aspecto de "folha encerada".

Uma regra fundamental ao pintar qualquer superfície é lixá-la previamente para aumentar sua capacidade de aderência à tinta. Então, inicialmente tentei usar folhas de transparência destinadas a impressoras jato de tinta. Essas folhas possuem uma característica peculiar: uma das faces é revestida com uma fina camada de plástico rugoso, projetada para melhorar a aderência da tinta "fria" dessas impressoras. No entanto, essa camada não resistiu ao calor da impressora a laser, derretendo durante o processo.

Para solucionar o problema, voltei a usar folhas específicas para impressoras a laser e optei por lixá-las, criando a rugosidade necessária e, consequentemente melhorando significativamente a aderência da tinta.

Tenho utilizado lixas de grão 1000 ou 800 (mais grossa), com excelentes resultados. Novos testes com lixas 600 serão realizados.

2. Exposição da tinta ao solvente

O desenho do layout não é composto apenas pelas trilhas finas, mas muitas vezes existem áreas maiores de tinta que podem chegar a, nos meus casos, até 1cm². Onde deveria ser uma área totalmente preta de tinta, ainda sim tinha algumas falhas onde é possível ver pontos sem tinta. Isso quer dizer que por motivos diversos, a tinta foi repelida naquela região, ocasionando uma falha (pontos transparentes).
Como lixar a folha ajudou muito mas não resolveu 100%, esse comportamento na verdade acontece nas trilhas também, embora, como dito antes, numa quantidade de vezes bem menor.


Para resolver este segundo problema (que é sutilmente diferente do primeiro), tive a ideia de expor a folha transparência a um solvente. A ideia é aproveitar a volatilidade do solvente e fazer com que ele atinja a tinta ocasionando a aglutinação da mesma e uma uniformização dela. Parece mágica, mas a tinta fica ainda "mais preta", como se tivesse dado uma segunda mão.


Na prática, eu uso uma espécie de recipiente do tipo tuperware com tampa e adiciono dentro desse recipiente uma pequena quantidade de thinner, algo como duas colheres de sopa cheia. Em seguida coloco dentro desse recipiente uma grade com uma antura de entre 1,5cm e 2cm da base do recipiente. Em cima dessa grade, coloco a folha transparência com a tinta voltada para baixo e cronometro um tempo de 8 minutos, no máximo 10 com o recipiente tampado. Acima de 10 minutos a tinta começa a borrar.
A ideia aqui é usar a evaporação do solvente, que subirá e tocará a tinta, para dissolve-la discretamente e uniformiza-la.

3. Agora é a hora da revisão final - uso da caneta

Após o fim do tempo sob o efeito do solvente, removo a folha cuidadosamente, sem raspa-la em nenhum lugar (pois poderá borrar a tinta que pode estar amolecida) e deixo seca-la por 1 minuto. Após, coloco ela contra a luz e procuro por pontos sem tinta. Sim, isso ainda pode acontecer.


Lembre-se que até o momento usamos as ferramentas: uma impressora a laser, uma folha transparência, thinner e uma caneta para retroprojetor. Nenhuma dessas ferramentas foi desenvolvida especificamente para confecção de placas de circuito impresso, então temos que lidar com as falhas no processo usando conhecimento e criatividade.


Ao detectar falhas a correção é feita com a caneta para retroprojetor (eu uso da marca Pilot, sempre na cor preta) e corrijo essas falhas pintando os espaços falhados que permaneceram após os passos 1 e 2. Se as falhas forem de trilhas mais grossas, a caneta de 2mm serve, para as trilhas mais finas eu uso a de ponta de 1mm.
É muito comum aparecerem falhas em "pontos isolados" (semelhantes a pingos ou como o caractere "ponto final") que serão os furos passantes. Então eu uso ali a caneta para reforçar o ponto e garantir que a luz ultravioleta não passará pela aquela área pintada. Esse ponto será furado com a broca.


Continua...