PCBs Presensibilizados: Guia Definitivo de Design e Fabrico

Placas de circuito impresso (PCBs) são a espinha dorsal de todos os dispositivos eletrónicos. Compreender como funcionam e operam é fundamental para aprendizes de fabrico de PCB e até para os técnicos de reparação mais experientes. Uma PCB típica contém muitos componentes passivos e ativos com conexões através de alguns traces na placa. Existem dois tipos principais de PCBs, PCBs tradicionais e PCBs presensibilizados. É um guia breve sobre o que implicam PCBs presensibilizados, seu design e processo de fabrico, como gravar um, e as vantagens que acompanham PCBs presensibilizados, para mencionar apenas alguns.

O que é PCB Presensibilizado?

Uma PCB, também conhecida como PCB impressa, serve dois propósitos principais quanto ao funcionamento de ferramentas automatizadas; é um local usado para montar componentes e fornece conectividade elétrica entre componentes.

Existem diferentes tipos de PCBs atualmente no mercado. Mas o que são PCBs presensibilizados? PCBs convencionais e PCBs presensibilizados. PCB presensibilizado é uma PCB fabricada em fábrica ou profissionalmente feita cuja superfície tem um revestimento com emulsão fotossensível.

Hoje, quase todos os produtos eletrónicos disponíveis no mercado usam PCBs presensibilizados. PCBs presensibilizados são um dos dispositivos eletrónicos mais comuns usados em muitos componentes eletrónicos atualmente disponíveis para venda no mercado.

Processo de Design e Fabrico

Está a pensar em criar ou construir a sua PCB da mesma forma que empresas profissionais fazem? Talvez tenha um projeto de eletrónica em mente. Se sim, então relaxe, pois veio ao site certo. O seguinte é um guia passo a passo para criar a sua placa PCB. Vamos começar!

2.1 Itens a Comprar

Está a sentir-se pronto o suficiente para criar a sua PCB presensibilizada? Se sim, há várias coisas que precisa de comprar. Aqui está uma lista do que precisa:

• Caixa de exposição (exposure box)
• Brocas
• FeCl3 (cloreto de ferro III)
• NaOH (hidróxido de sódio)
• Óculos de proteção
• Solução de estanho
• Epoxi presensibilizado
• Fonte de alimentação
• Bata de proteção
• Temporizador
• Baldes para químicos
• Solda

2.2 Desenhe a Sua PCB

Assumindo que tem a natureza do design que imagina que o seu produto final (PCB presensibilizada) será, pode prosseguir para o próximo passo. Se não, continue a ler.

Na maioria das ocasiões, o software Proteus é usado para desenhar PCBs, mas o software Fritzing é uma ótima alternativa para alcançar a mesma função se não o tiver. A boa coisa então torna-se fácil exportar o design desenhado para um ficheiro .pdf.

Muitas pessoas preferem exportar os seus designs para ficheiros PDF porque um ficheiro PDF mantém o tamanho real, significando que se colocar os seus dados à escala 1:1, pode ter a certeza de não encontrar problemas de escala após a impressão.

2.3 Impressão da Arte (Artwork Printing)

Agora que as folhas transparentes têm o seu design de PCB, precisa de garantir que imprime pelo menos três cópias da sua arte desejada. Porquê? Pode perguntar. Ao fazer isso, estará assegurado de melhores resultados, pois a opacidade prossegue corretamente para o próximo passo.

Pode ser necessário garantir que a sua imagem espelha, um aspeto que garantirá que todos os textos aparecem corretamente nas folhas transparentes. Para garantir que imprime o circuito desejado, pode ter de ativar apenas a Camada Superior (Top Layer), Dimensão, Vias e Pads.

Após completar o passo acima da maneira correta, o layout está agora pronto para começar a trabalhar.

2.4 PCB Presensibilizado — Configuração Química

A configuração química é um dos passos mais críticos onde deve ter muito cuidado. Aqui, terá de garantir que usa luvas de proteção e óculos e que a sua área de trabalho está bem ventilada.

Porquê a necessidade de garantir os movimentos de cautela acima? Neste ponto, estará a manusear ácidos e bases fortes, com alguns a evaporar rapidamente no ar. Como uma mancha de cloreto de ferro é difícil de limpar, terá de usar uma bata de laboratório durante este procedimento.

Após completar o passo acima, pode preparar outra solução de Cloreto de Ferro III (FeCl3). Se pretender que esta reação seja rápida, pode ter de catalisar a reação do cobre e ácido (FeCl3). Sem isso, os resultados podem acabar por ser algo dececionantes.

Por fim, terá de fazer um banho de água; um banho de água destilada é preferível para lavar a sua PCB entre todos os passos. Deverá manter papel absorvente à mão, pois pode ter de garantir que o excesso de água na sua PCB escorre após a lavagem.

2.5 Exposição da PCB

A caixa de exposição UV precisa de ser configurada. É um movimento que ajudará a bloquear raios UV de atravessar as linhas pretas do seu design. Depois disso, prenda cuidadosamente a sua primeira arte com fita à base. Subsequentemente, adicione cuidadosamente os designs restantes, que ajudarão com a opacidade geral.

Uma vez concluído, terá de trabalhar com uma resina fotossensível, uma tarefa que pode obrigar que o seu local de trabalho seja uma área com brilho reduzido.

Com muito cuidado, retire o filme protetor da PCB enquanto coloca os lados sensíveis no lugar, não esquecendo de fixá-la num local usando fita. Certifique-se de os colocar todos na caixa de exposição com o lado sensível voltado para os tubos UV. Não se esqueça de selá-la.

Depois disso, ligue-a no intervalo de 2' a 2'30'' e não exceda este intervalo. Durante este tempo, certifique-se de usar luvas e, quando o tempo acabar, desligue a caixa de exposição e retire a sua PCB.

2.6 Desenvolvimento da PCB

Com este passo, coloque a sua PCB o mais rápido possível num banho feito de hidróxido de sódio com a parte sensível virada para cima. Então, imediatamente, aparece uma cor azul-roxa e às vezes pode ser cinzenta.

Agite suavemente o banho para que o design fique visível por volta de 30" a 60". Depois disso, coloque a PCB no banho de água e lave-a.

2.7 PCB Presensibilizado — Gravação da Sua PCB (Engraving)

Aqui, a fotossensibilidade da sua PCB não é mínima, e pode acender as luzes com confiança. Após isso, certifique-se cuidadosamente de colocar a sua PCB com o cobre virado para cima no banho de ácido FeCl3 enquanto o agita suavemente.

A solução precisa de estar em movimento para permitir que a reação ocorra. Por volta de 20' a 40' — dependendo da temperatura do banho de água, a área da superfície do cobre dissolver-se-á. Tal acontece imediatamente; retire a sua PCB, enxágue-a num banho de água separado, e depois deixe-a secar.

2.8 PCB Presensibilizado — Lavagem da Sua PCB

A resina restante que ficou presa no circuito precisa de ser raspada. Mas para fazer isso facilmente, terá de colocar a PCB lentamente num banho de acetona, e se estiver atento, notará a acetona a tornar-se amarela.

Por volta de 10" a 20", o cobre restante fica exposto. Agora, coloque suavemente a PCB na água e esfregue-a.

2.9 PCB Presensibilizado — Estanhagem da Sua PCB (Tinning)

A estanhagem é opcional, e pode optar por ignorá-la. Ainda assim, deve fazê-la, pois será útil, especialmente se soldar os seus componentes e evitar instâncias de corrosão que possam danificar a sua PCB.

Para fazer isso, terá de colocar a PCB quase pronta num banho vazio, garantindo que polvilha suavemente uma solução de cloreto de estanho II sobre ela.

Terminou o passo acima? Se sim, então fez sozinho uma PCB presensibilizada pronta a ser usada.

2.10 Perfure a PCB

Deve usar uma broca vertical em combinação e uma broca de 0.8mm para perfurar todos os furos na sua PCB. No entanto, há alguns casos onde a broca de 0.8mm se revela não suficientemente grande comparada aos componentes que precisam de passar.

Se encontrar o cenário acima, não entre em pânico. Tais casos são comuns. Se o componente ficar demasiado grande para passar, uma broca de 1.2mm é útil para alargar o primeiro furo na sua PCB. Novamente, alguma cautela é necessária aqui.

Como Gravar PCBs Presensibilizados

A gravação de PCB é um dos passos mais vitais envolvidos no processamento químico de PCB subtrativo. Este processo consiste na remoção de cobre para alcançar os padrões de circuito desejados ou requeridos. Quando se trata de gravação de PCB, deve remover todo o cobre exceto a circuitaria que o revestimento de estanho protege e que a aplicação é crucial durante o tratamento anterior no fabrico de PCB.

Gravar PCBs presensibilizados pode tornar-se uma das tarefas mais complicadas, mas no sentido real, esta não é uma tarefa difícil como pode imaginar. Após reunir todos os materiais, imprimirá o layout e começará por ter o layout do seu circuito impresso. Para garantir que tudo sai como desejado, pode ter de escrever o design num material transparente como acetato.

A impressão do acetato precisa de ser feita usando uma impressora laser em vez de uma impressora jato de tinta comum que muitas pessoas gostam. A boa coisa sobre tinta impressa em acetato é que não cola e não traz resultados indesejados.

Usar toner de impressoras laser funcionará bem. No entanto, se não tiver impressoras laser disponíveis em casa, pode procurar o centro de fotocópias mais próximo e informar-se sobre uma fotocópia em acetato.

Soluções de gravação locais como cloreto férrico estão na forma de pó ou solução. O revelador vem na forma de pó que terá de dissolver usando água morna, e aqui, tem um revelador universal de PCB! Em caso de poeira, empregue o mesmo processo com o revelador, e após conclusão, a sua placa está agora pronta.

PCB Presensibilizado — Fotoresistente UV

O fotoresistente ultravioleta é uma das características mais críticas no desenvolvimento de dry film. É uma reação química direta que é iniciada ou desencadeada pela luz UV, por isso obtém o nome de fotoresistente ativado por UV.

Todo o processo começa revestindo o substrato usando um material orgânico sensível à luz. Um solvente comumente conhecido como revelador é então aplicado cuidadosamente à superfície. Depois disso, um material padronizado é aplicado lenta e cuidadosamente à superfície para bloquear a luz, um movimento que garante que apenas as regiões não mascaradas da PCB têm exposição à luz.

Num evento de fotoresistente positivo, um material fotossensível é degradado pela luz. O revelador dissolve as regiões expostas à luz, deixando um revestimento na área que tinha a máscara. No entanto, no evento de um fotoresistente negativo, o material fotossensível será fortalecido pela luz. O revelador dissolverá as regiões não expostas à luz, deixando um revestimento em áreas onde a máscara não alcançou.

Muitos PCBs presensibilizados e outros reveladores de dry film empregam o mesmo princípio. A placa é revestida usando uma tinta pigmentada azul ou tom similar que é estável durante armazenamento num quarto escuro e reage positivamente a uma solução ativadora misturada com ela quando experimenta exposição à luz UV. A reação traz um assentamento completo da tinta na PCB que desempenha o papel de um fotoresistente.

PCB Presensibilizado — Vantagens dos PCBs Presensibilizados

Várias vantagens estão associadas a PCBs presensibilizados, o que os torna a escolha perfeita para muitos fabricantes ou produtores de instrumentos eletrónicos, equipamentos e componentes em todo lado. As vantagens de PCBs pré-sensibilizados são as seguintes.

• PCBs presensibilizados são compactos e poupam muito fio. PCBs presensibilizados são característicos de interconexão entre componentes através de traces de cobre em vez de vários cabos que transportam corrente. Com PCBs presensibilizados, as interconexões são algo menos volumosas.
• PCBs presensibilizados são fáceis de reparar se avariarem ou estragarem. Em caso de dano, PCBs presensibilizados são muito fáceis de verificar e subsequentemente substituir componentes de falha específicos. Os componentes eletrónicos em PCBs pré-sensibilizados e as suas polaridades são corretamente projetados e claramente rotulados na placa.
• PCBs tradicionais levam muito tempo quando se trata de conectar os seus componentes. Poupa muito tempo, especialmente quando se trata de montagem. No entanto, PCBs presensibilizados levam muito menos tempo, razão pela qual muitas pessoas os preferem.
• Muitos PCBs pré-sensibilizados são imunes a movimento. Se estiver atento, notará que a maioria dos componentes em PCBs pré-sensibilizados tem uma fixação firme na placa. Usando a solda, que não lhes permite mover independentemente do movimento da placa, são estáveis.
• São conhecidos por serem muito confiáveis em oposição a PCBs convencionais. Quando se trata de confiabilidade e desempenho, PCBs presensibilizados são conhecidos por oferecer alguns dos melhores resultados, razão pela qual muitos fabricantes elétricos preferem usá-los em vez de PCBs tradicionais.

Conclusão

Recentemente, parece haver um aumento esmagador no uso de PCB presensibilizado. Primeiro, fazer estes dispositivos não é tão complicado como pode soar, desde que se siga cuidadosamente todos os passos necessários do início ao fim. Além do design e de todo o processo de fabrico de PCB presensibilizado, há várias vantagens associadas a PCB presensibilizado; como mencionado anteriormente, tantos fabricantes eletrónicos em todo o mundo preferem usá-los em vez de PCBs convencionais. PCB presensibilizado pode ser uma placa de ensaio perfeita para experimentar baseada em baixo custo e poucos passos de fabricação. Nós na WellPCB estamos muito ansiosos para trabalhar consigo e entregar a sua encomenda de PCB Presensibilizado!