Como fazer PCBs em casa »WikiUtil

Para qualquer entusiasta de eletrônicos, fazer PCBs para um projeto eletrônico pode ser muito divertido. Uma placa de circuito impresso ou PCB não apenas ajuda a construir projetos de circuitos compactos, mas também garante a operação do circuito à prova de falhas e é mais preciso.

Neste post, aprendemos minuciosamente um processo passo a passo para fazer pequenos PCBs DIY em casa com o mínimo esforço e a máxima precisão.

Procedimentos passo a passo DIY

Basicamente, envolve as seguintes etapas cruciais:

  1. Corte o laminado revestido de cobre no tamanho adequado.
  2. Perfurações para fazer furos para cabos componentes, de acordo com o esquema.
  3. Desenhe as pastilhas ao redor das ranhuras com tinta resistente à corrosão e junte-as nas faixas com tinta resistente à corrosão.
  4. Mergulhe a placa pintada em uma solução de cloreto férrico, até que o produto químico remova o cobre exposto, deixando intactas as seções de desenho pintadas.
  5. Secar a prancha e esfregar a gravura resiste à pintura nas esteiras e nas almofadas.
  6. Faça furos nas reentrâncias.
  7. Polir a placa acabada com uma lixa fina.
  8. Usando o PCB pronto para montar e soldar as peças.

Agora vamos discutir as etapas anteriores em detalhes. O primeiro passo na produção de PCBs seria adquirir os recursos e itens essenciais. Vamos nos concentrar em todas as coisas que são fundamentais.

Materiais necessários para fabricar PCB

Para iniciar o processo, primeiro reuniremos todos os ingredientes ou materiais vitais necessários para a fabricação de PCB. Os seguintes itens fundamentais serão necessários para a produção.

  • Laminado laminado em cobre
  • Solução de cloreto férrico
  • Gravura química ou resistente à tinta.
  • Pincel ou caneta
  • Recipiente para gravação de PCB
  • Broca e broca.
  • Removedor de gravador
  • Polidor, papel de cozinha

Em cobre Laminado

laminado revestido de cobre

O item mais básico será o revestimento de cobre para fazer apenas a placa de circuito impresso, e você encontrará uma variedade delas.

O material base (isolamento) é geralmente fibra de vidro ou SRBP (aglomerado de resina), e o último geralmente é a opção mais barata.

No entanto, a fibra de vidro se tornou a mais utilizada pelos consumidores comerciais e de lazer, pois está equipada com alguns aspectos positivos.

O primeiro é basicamente que é mais forte e, por esse motivo, menos suscetível a dobrar e quebrar do que o SRBP. A durabilidade aprimorada também é muito útil para placas que suportam peças pesadas, por exemplo, transformadores.

Um benefício adicional é que a fibra de vidro é translúcida e, portanto, geralmente nos permite ver caminhos de cobre através da área superior (componente) da placa, que geralmente vale a pena examinar e encontrar em busca de falhas.

Dito isto, o padrão da placa SRBP é mais do que satisfatório para muitos requisitos. As campanhas de marketing geralmente se referem à placa como 1 mm, 1,6 mm etc., e isso realmente se refere à espessura do material de base.

Espessura da placa

Naturalmente, as placas mais grossas (cerca de 1,6 a 2 mm) tendem a ser mais robustas em comparação com os modelos mais finos (cerca de 1 mm); no entanto, as placas de maior qualidade são cruciais apenas para PCBs grandes, ou onde é provável que peças pesadas sejam instaladas na placa.

Para a maioria das aplicações, a espessura da placa é realmente de pouca importância.

Ocasionalmente, o cartão de folha de cobre será escolhido como uma qualidade de uma onça, ou possivelmente duas onças, o que corresponde ao peso do cobre em um pé quadrado de cartão.

A maioria dos circuitos lida com correntes razoavelmente baixas e placa regular de uma onça é quase tudo o que é necessário. Na realidade, uma placa de uma onça geralmente é satisfatória, mesmo para circuitos que envolvem correntes formidáveis.

Tinta resistente a gravuras

O método fundamental pelo qual uma placa de circuito impresso é fabricada é geralmente cobrir as regiões de cobre necessárias em toda a placa através da resistência a ataques químicos e, em seguida, mergulhar a placa em um dispositivo de gravação que remova as regiões cobre indesejado (descoberto).

A resistência química é subsequentemente removida para expor as esteiras e pastilhas de cobre.

Qualquer tinta capaz de manter o gravador longe do design de cobre durante o processo de gravação pode ser usada como resistor.

gravação resistente a tinta

Pessoalmente, prefiro usar esmalte ou esmalte, qualquer marca barata pode ser usada e funcionará muito bem como resistência à gravação.

Propriedades de resistência de gravação

Profissionalmente, provavelmente os resistores mais utilizados são tintas e tintas à prova d'água. Definitivamente, as variedades solúveis em água não são adequadas para o propósito, simplesmente porque são dissolvidas e lavadas na solução de gravação.

Uma tinta ou tinta de secagem rápida é mais vantajosa porque elimina a necessidade de esperar muito tempo antes que a chapa possa ser gravada.

Até os padrões mais básicos das placas de circuito impresso parecem ter um grande número de faixas finas de cobre em uma área relativamente compacta de papelão hoje, e é necessário um pincel competente para criar linhas extremamente finas.

Desenhar o layout da pista

gravação resistente a caneta

Uma solução simples seria usar uma caneta de ponta de fibra desgastada na forma de um pincel, o que pode ajudar a desenvolver excelentes resultados finais, embora possa não parecer um meio excelente de resolver o problema. Uma maneira mais fácil de implementar resistência é usar um dos lápis de resistência à gravação disponíveis no mercado que podem ser facilmente adquiridos em qualquer revendedor de peças eletrônicas.

Qualquer tipo de caneta que use tinta à base de álcool e uma ponta afiada deve funcionar com este aplicativo. Caso não tenha certeza sobre a adequação de uma caneta esferográfica, é possível extrair facilmente alguns traços em um painel laminado de cobre descartado e depois gravar o quadro para verificar se a tinta mantém o gravador adequadamente.

Um tipo adicional de resistência é transferências resistentes à gravação Eles estão disponíveis em vários revendedores de componentes e geralmente podem fornecer resultados verdadeiramente excelentes e especializados, conforme demonstrado no exemplo a seguir.

fazendo o projeto da trilha em cobre

Na verdade, você pode achar que existem muitos produtos químicos que podem ser aplicados como gravadores, mas a maioria deles é perigosa por algum motivo ou outro e provavelmente não é adequada para placas de design doméstico.

Gravador

O gravador é um produto químico que reage com a área de cobre exposta do laminado de cobre e a decompõe da placa. É usado para remover as regiões de cobre da placa que não são pintadas para resistência a ataques químicos e áreas que não contribuem para o rastreio e preenchimento dos desenhos.

cloreto férrico como gravura em PCB

O gravador comumente usado para placas desenvolvidas em casa é o cloreto férrico e, embora menos perigoso comparado à maioria das opções, é um produto químico que deve ser usado com cautela.

Portanto, isso sempre deve ser lavado rapidamente em água corrente, caso algo derrame na pele. Certifique-se de não armazenar cloreto férrico em recipientes de metal, pois esse produto químico é reativo aos metais e produz metais porosos e vazamentos.

Como o cloreto férrico é tóxico (e, no decorrer de muitos usos, é progressivamente transformado em cloreto de cobre, que também é extremamente venenoso), obviamente deve ser armazenado longe de alimentos e utensílios, etc.

Tipos de cloreto férrico

O cloreto férrico pode ser obtido de várias maneiras diferentes. Provavelmente, o tipo mais útil de se ter é uma solução pronta para usar do produto químico. Muitos fornecedores de componentes o comercializam na forma líquida; normalmente em recipientes de 250 ml e na forma concentrada.

Você deve diluir um pouco antes de usá-lo, de acordo com as orientações fornecidas na garrafa. Pode não exigir uma grande quantidade de diluição, e uma garrafa de 250 ml normalmente permite apenas 500 ml ou um litro após a diluição em água.

cristais de cloreto férrico

Algumas empresas podem fornecer cloreto férrico como cristais, às vezes também conhecido como “rocha de cloreto férrico”. Esse rótulo é muito adequado, pois dessa maneira certamente se parece com pedaços de rocha amarela, em vez de pequenos cristais, que são praticamente sólidos como uma rocha.

Neste tipo, o cloreto férrico está normalmente disponível em embalagens de 500 g, o que é suficiente para gerar um litro de solução de gravação.

Você pode conseguir isso em pacotes maiores também, mas como 500 g é suficiente para queimar um grande número de placas de tamanho normal e pode sobreviver facilmente até mesmo a um construtor diligente por um longo tempo, as chances são de que não é gratificante obter um pacote de mais de 500gm no total.

Como criar uma solução de cloreto férrico

Sob condições cristalinas, o cloreto férrico não se dissolve particularmente facilmente; no entanto, quando é constantemente agitado, mais cedo ou mais tarde pode quebrar completamente e, com mistura constante, pode derreter rapidamente.

Por último, mas não menos importante, o cloreto férrico pode ser adquirido na forma anidra, o que basicamente significa que é cloreto férrico genuíno, praticamente sem material aquoso. Ele possuirá um leve grau de água em sua forma cristalina como um lado.

O que realmente torna esse tipo de cloreto férrico tão difícil de trabalhar é o efeito de aquecimento gerado quando misturado com água. Mesmo que você comece com água gelada, ele pode aquecer rapidamente até um nível em que o recipiente fica muito quente ao toque, o que representa um risco de derretimento para recipientes de plástico.

Mais uma preocupação é que o produto químico se dissolva adequadamente e crie uma formulação decente de gravação. Por alguma razão, você pode encontrar uma série de produtos químicos que nunca se decompõem e também uma solução que se parece com cloreto férrico, mas que tem pouco ou nenhum potencial de ataque químico.

É por isso que a água fria (idealmente gelada ou com gelo) deve ser usada. Também é possível que exista uma pequena quantidade de produto químico que não derreta, que possa vazar do líquido ou que, como não pareça impedir a gravação, ele poderia simplesmente ser deixado em solução.

Tamanho da broca

O próximo ingrediente importante para a fabricação doméstica de placas de circuito impresso é a broca, necessária para fazer furos na placa de circuito impresso para cabos de componentes.

O diâmetro típico para os orifícios dos componentes é de 1 mm, embora vários componentes, como resistores predefinidos, grandes capacitores eletrolíticos, etc., exijam um diâmetro um pouco maior. Um diâmetro de furo de aproximadamente 1,4 mm é apropriado para este tipo de componente.

Broca PCB

Geralmente, é recomendável usar um diâmetro menor que 1 mm para semicondutores e vários outros componentes que possuem cabos mais finos. 0,7 mm ou 0,8 mm parecem ser diâmetros aceitáveis ​​para esses componentes.

Caso você tenha acesso a bits de alta qualidade, eles devem ser bem resistentes.

No entanto, bits com diâmetro de 0,7 a 1,4 mm podem ser bastante fracos e devem ser manuseados com cuidado.

Se eles forem mantidos com uma pressão vertical vertical reta, isso pode ser bom, mas se a orientação não for mantida em ângulo reto com a placa, ela não criará um furo adequado, o que é bem possível que a broca se quebre em duas.

Por esse motivo, você deve tomar cuidado realista ao fazer furos com essas brocas e, de preferência, a máquina deve ser usada com um suporte ajustável, como mostrado abaixo.

Máquina de perfuração PCB

Até agora, discutimos as principais coisas que são necessárias ao criar uma placa de circuito impresso, e pode haver outras probabilidades e fins que possam ser essenciais.

No entanto, esses itens são tipicamente domésticos básicos e serão revelados à medida que avançamos no curso de ação da gravação. Você encontrará muitos métodos diferentes para fabricar uma placa de circuito impresso.

Apesar de todos serem fundamentalmente idênticos e as principais diferenças serem apenas a sequência pela qual as diferentes medidas são feitas ao longo do caminho.

Portanto, começaremos considerando uma abordagem de fabricação de placas, após a qual algumas técnicas alternativas serão explicadas.

Começando com a fabricação de PCB

O primeiro passo seria consultar o livro ou revista onde o circuito impresso é apresentado para obter as dimensões corretas do quadro.

Em geral, você pode ter um diagrama de circuitos, um diagrama de sobreposição de componentes e o padrão da trilha do circuito impresso reproduzido em tamanho real, conforme indicado nas 3 figuras a seguir, respectivamente.

esquema de layout da pista

O tamanho do circuito impresso deve estar disponível no texto ou no diagrama; no entanto, em muitos casos, será necessário considerar as proporções através do padrão de faixa de cobre em tamanho natural.

Marque o limite da placa pronta no lado de cobre da placa laminada e puxe um conjunto adicional de linhas de aproximadamente 2 mm no lado externo da marca anterior.

Cortando cuidadosamente entre esses contornos, você poderá gerar uma seção de traço com precisão decente e bordas retas com problemas mínimos.

As laterais da placa podem ser alisadas usando uma lima pequena e plana e uma placa de fibra de vidro que remove as extremidades abrasivas que podem ser indesejáveis.

Observe que as marcações devem ser feitas no lado de cobre da placa e serradas do mesmo lado para evitar que o cobre descasque durante o corte da placa. Portanto, certifique-se de cortar ou perfurar a placa sempre do lado de cobre e não do lado do laminado.

O próximo passo seria desenhar as posições dos furos para os componentes e, onde apropriado, os furos de montagem para montar a placa.

A maneira mais rápida de fazer isso é fixar o desenho esquemático na placa na pista de cobre, alinhando com precisão o desenho e as bordas da placa.

Em seguida, com um furador ou uma ferramenta pontiaguda semelhante, marque com cuidado e precisão o contorno no quadro, perfurando pequenos recortes no cobre.

Não é necessariamente essencial marcar o quadro furando com uma ferramenta pontiaguda, e uma maneira alternativa é simplesmente alinhar e colar o desenho no quadro com fita violoncelo e depois perfurar o desenho que agora atua como marcadores de punção.

Pintar faixas com resistência à corrosão

Depois de aparar a placa no tamanho e perfurar todos os orifícios, a próxima tarefa é pintar a placa com o resistor de ataque. Basicamente, isso envolve a limpeza da placa o mais amplamente possível.

Blocos de limpeza especiais estão disponíveis no mercado e, aparentemente, funcionam muito bem. Placas de laminado de cobre geralmente podem mostrar alguma ferrugem e corrosão na parte superior da superfície de cobre, e é muito importante remover isso ou isso pode impedir que a placa seja gravada corretamente.

Portanto, é recomendável usar um agente de limpeza razoavelmente poderoso que remova perfeitamente toda a ferrugem, sujeira e corrosão da superfície do cobre.

Após a placa ter sido cuidadosamente lavada e a camada de cobre parecer reluzente, lave a placa com água morna para remover vestígios de ingredientes mais limpos ou oleosos. Nesse ponto, certifique-se de não tocar na superfície de cobre; caso contrário, poderá causar marcas de dedos gordurosos e retardar o processo de gravação.

Em seguida, pegue a tinta resistente a produtos químicos para puxar almofadas de cobre ao redor dos orifícios perfurados para os cabos dos componentes.

Depois que as almofadas são desenhadas com resistência à corrosão, é hora de pintar as faixas de cobre a serem fixadas nas almofadas de acordo com o design do circuito. Mantenha sempre as mãos afastadas da superfície de cobre enquanto faz isso. Inicie uma borda do quadro e avance sistematicamente para a outra borda, em vez de aleatoriamente (o que provavelmente pode levar a erros)

Para projetos complexos de PCB

Vários projetos de circuitos impressos contemporâneos podem ser extremamente sofisticados e difíceis de replicar.

desenhar faixas em PCBs complexos

Ao projetar uma placa desse tipo, é recomendável trabalhar com uma caneta resistente a PCB (ou uma alternativa adequada) com uma ponta ainda mais fina. Em lugares que podem ter muitas trilhas paralelas estreitas e estreitas, você deve ter a ajuda de uma régua para permitir que linhas retas sejam traçadas.

Se você vir as faixas ou os pads se fundindo, aguarde a resistência secar e use uma ponta de bússola ou outro ponto afiado para raspar o excesso de resistência sobreposta.

Assim que o resistor secar e a PCB for inspecionada, a próxima tarefa é mergulhar a placa na solução de gravação até que todo o cobre exposto seja finalmente removido.

Como a gravação PCB acontece

Essencialmente, o que acontece durante a gravação é que o cobre substitui o ferro no cloreto férrico para formar cloreto de cobre, enquanto o ferro precipita.

Inicialmente, o processo de gravação ocorre muito rápido e pode levar apenas alguns minutos, mas, à medida que o cloreto férrico se transforma progressivamente em cloreto de cobre, a ação da gravação se torna lenta e, após a gravação de várias placas, pode-se observar que o tempo de gravação é bastante longo, ou nem um pouco.

Nesse caso, o gravador precisará ser substituído por um novo lote de solução de cloreto férrico. Como você notará que o cloreto férrico tem uma cor vermelho-amarelo, enquanto o cloreto de cobre é azul, portanto, quando você descobre que a solução de ataque fica lentamente mais esverdeada, isso indica que o produto químico está chegando ao fim do sua vida útil.

Enquanto grava a placa em casa em uma pequena placa, verifique se o lado de cobre da placa está voltado para cima e o processo é realizado em uma placa não metálica de tamanho adequado.

Você pode adicionar uma capa decente na parte superior e removê-la periodicamente para verificar o resultado até a gravação terminar. O principal problema desse método é que uma camada de cobre e cloreto de ferro tende a se desenvolver na parte superior da placa, o que pode prolongar significativamente o tempo de gravação. Isso pode ser combatido equilibrando cuidadosamente o prato de tempos em tempos para mudar essa camada e acelerar a gravação.

Uso de recipientes especiais para gravação

Na verdade, pode ser bastante fácil para você configurar um contêiner para permitir que a PCB fique perto da posição vertical, com o lado de cobre da placa voltado para baixo.

Nesta situação, o processo de gravação ocorre muito rapidamente, uma vez que o precipitado de ferro não pode desenvolver uma camada e tende a cair da placa. Isso garante que a gravação não seja prejudicada. Ainda assim, a agitação periódica da placa e do gravador pode ajudar a remover quaisquer pequenos revestimentos supressores que possam se desenvolver, permitindo uma gravação ainda mais rápida.

Recipiente de gravação PCB DIY

A figura acima mostra algumas opções fáceis para fazer isso. Na Figura (a), uma placa curva é usada para garantir que a placa seja mantida no lugar pelos quatro cantos e não entre em contato com a placa em nenhum outro ponto.

A técnica demonstrada em (b) é uma boa opção para PCBs maiores que podem exigir uma placa grande o suficiente para permitir o procedimento. O recipiente deve ser bem grande, algo semelhante a um jarro clássico de café instantâneo funcionaria.

Provavelmente, será necessário uma grande quantidade de gravura para praticamente encher o frasco. Isso pode parecer um pouco caro a princípio, mas o gravador durará proporcionalmente mais tempo em comparação com uma quantidade menor.

Como alternativa, menos ataque químico pode ser diluído com mais água, mas isso pode desacelerar o ataque consideravelmente e não é recomendado.

Para pranchas substancialmente grandes, o único método funcional de gravar a prancha poderia ser o uso de uma placa plana grande (como uma placa fotográfica) com o lado de cobre voltado para cima. Agitação frequente pode ser usada para acelerar o tempo de gravação.

A gravação será vista mais rapidamente em áreas onde existem regiões menores de cobre aberto e levará muito mais tempo nas áreas da placa onde existem áreas relativamente maiores de cobre aberto. A gravação também é feita mais rapidamente nos perímetros da placa.

Acima está um método que geralmente funciona de maneira mais eficaz e geralmente é muito mais fácil na prática. Aqui, um par de hastes de madeira ou plástico são colocadas em todo o comprimento da placa, em lados opostos. Elas são relativamente mais longas que a placa para permitir que elas descansem por cima. A placa é pendurada em hastes apoiadas por um par de peças de arame, uma em cada extremidade da placa.

Apenas um único cabo é mostrado na figura para uma melhor compreensão. Se for usado fio de cobre, verifique se é um fio de cobre super esmaltado com 18 SWG de espessura. Os cabos são conectados às hastes simplesmente torcendo as extremidades em torno do diâmetro da haste uma ou duas vezes.

Após o término da gravação

Quando a gravação parecer concluída, você deve examinar minuciosamente o quadro para garantir que não haja mais bolsos de cobre abertos e procurar por partes do quadro em que os apoios e apoios de cobre estão bem desenhados (por exemplo, agrupamentos de apoios IC).

Depois de confirmar que a gravação está concluída, segure o quadro verticalmente sobre a solução de gravação por alguns instantes para permitir que o gravador goteje e limpe o quadro com um pedaço de papel ou pano.

Por outro lado, é uma decisão sábia manter um pedaço de papel de cozinha por perto durante todo o processo de gravação para garantir que os restos da solução de gravação possam ser removidos das pinças ou luvas quando necessário. A placa deve ser cuidadosamente lavada em água para remover qualquer resíduo restante da solução de ataque químico.

Retirar resistência

Finalmente, no final, a resistência que adere ao cobre deve ser removida, caso contrário, isso poderia impedir seriamente o processo de solda nas pastilhas de cobre. Você pode obter qualquer removedor de resistência padrão, e isso pode ser na forma de um espírito de luz que decompõe a maioria das tintas e tintas.

toalhas de limpeza

Também pode ser possível obter blocos de polimento de circuito impresso que sejam igualmente adequados para esfregar o resistor. Uma técnica a mais é tentar usar uma esponja ou um pó para esfregar, e essa é basicamente uma das atividades mais diretas da produção de placas de circuito impresso que certamente não deve apresentar nenhum tipo de desafio.

Para permitir a montagem final dos componentes na placa de circuito impresso com solda perfeita e sem juntas “secas”, as esteiras e as almofadas de cobre devem ser polidas com um acabamento brilhante antes que os componentes possam ser soldados.

A você

Como explicado acima, aparentemente fazer PCBs em casa parece bastante simples, e é apenas uma questão de poucas horas para criar PCBs de qualidade profissional excepcional usando materiais de bricolage prontos para uso do mercado. Dito isto, o processo pode exigir cautela e precisão para alcançar os resultados desejados, para que o projeto do circuito pretendido seja realizado com sucesso.

Se você tiver alguma dúvida sobre o assunto, por favor, deixe-nos agora através dos comentários abaixo, teremos o maior prazer em ajudá-lo!



FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…

Veja na FONTE até ser revisado o post.

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