Prototip_PCI

Prévia do material em texto

Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
1
Prototipação de Placas
de Circuito Impresso
Prof. Eduardo J. Nogueira
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
2
Índice
1 - Placas de Circuito Impresso (PCI ou PCB).................................................................3
2 - Terminologia técnica usual .........................................................................................7
3 – Confecção de PCIs ....................................................................................................11
4 - Confecção da PCI por tonalização indireta da face cobreada. ...................................19
5 – Padronização de pads, vias e trilhas ..........................................................................23
6 – Bibliografia ................................................................................................................27
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
3
1 - Placas de Circuito Impresso (PCI ou PCB)
As placas de circuito impresso representaram uma evolução natural das montagens
eletrônicas possibilitando circuitos mais organizados e dispositivos cada vez menores,
facilitando a portabilidade e a manutenção. São constituídas por ligações especiais,
denominadas de trilhas e ilhas, confeccionadas em cobre em uma placa que pode ser de
fenolite ou fibra de vidro.
Placas de Fenolite
Material de menor custo utilizado quando esse é um fator crucial em um
equipamento. Tem a vantagem de ser relativamente “macio”, facilitando o corte e furação,
entretanto, por ser mais flexível, é relativamente frágil a fraturas e deformações, ficando
limitado às placas de tamanhos reduzidos. Se forem confeccionadas placas de maiores
dimensões há o risco de envergadura. Também são mais sensíveis ao calor, desprendendo
facilmente as trilhas condutoras. Usado em placas simples e de baixo custo. Na confecção
de circuito impresso pelo processo fotográfico, dependendo do material químico utilizado,
há a necessidade de que a placa vá ao forno para aquecimento e a maioria das placas de
fenolite sofre empenamento neste processo.
Placas de Fibra de Vidro
Material de maior custo utilizado quando se necessita de placas com maiores
dimensões e com excelente rigidez mecânica. As placas de fibra de vidro são consideradas
materiais de uso profissional, indispensáveis para montagens de grande complexidade.
Possuem maior resistência ao calor, entretanto, por serem constituídas com materiais mais
duros dificultam o corte e a furação na confecção caseira (não industrial).
Tipos de componentes para PCIs
Existem três tipos de montagem de placas de circuito impresso, a Convencional, a
SMD e a Híbrida que é um misto das duas anteriores, que se diferenciam basicamente pelo
componente utilizado na montagem e pelo modo como ele é fixado na placa de modo a
promover sustentação mecânica e contato elétrico.
Montagem convencional (Trough Hole)
É o tipo de montagem onde são utilizados componentes eletrônicos que possuem
maiores dimensões físicas, propícias ao manuseio humano, e em que a fixação mecânica
Fig. 1.1 – exemplos de
componentes SMD e
convencional.
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
4
deles é obtida pela inserção em orifícios (holes em inglês) apropriados, soldando o
componente pela outra face em um ponto chamado de ilha. Esse tipo de placa possui o
chamado lado dos componentes e o lado das soldas. Na tecnologia de montagem de
componentes eletrônicos convencionais os componentes possuem terminais (leads em
inglês) os quais são montados manual ou automaticamente em furos feitos no circuito
impresso e soldados pelo outro lado sobre uma película de cobre.
Montagem SMD (Surface Mouted Devices)
Pode-se traduzir o termo acima como: dispositivo montado em superfície, também é
conhecido pelas designações: SMC (Surface Mounted Component), SMT (Surface Mount
Technology) ou SMA (Surface Mount Assembly), embora a designação mais empregada
seja SMD. São componentes especiais que possuem dimensões bastante reduzidas quando
comparadas aos componentes convencionais, visando miniaturização e automação de
montagem. São montados em placas de circuito impresso por processos totalmente
automatizados e especiais que exigem uso de máquinas especiais com braços mecânicos.
Os componentes de montagem de superfície (SMD) dispensam a necessidade de
furação do circuito impresso e possuem dimensões bastante reduzidas (o que diminui o
tempo de fabricação). São montados em cima da superfície da placa (pad) nos quais já
existe uma pasta de solda (past sold) previamente depositada ou sobre uma cola (glue dot) a
qual é depositada na placa para aderir no centro do componente.
Normalmente para fixar um componente SMD na parte inferior da placa será usado
um pingo de cola (apropriada para este fim) que fará com que o componente não caia no
cadinho ou máquina de solda de onda no momento da soldagem. A cola pode ser aplicada
por estêncil (tela de aço furada), com um rodo apropriado ou por meio de uma máquina
com bico tipo seringa que deposita a quantidade de cola necessária, individualmente para
cada componente.
Para o lado superior da placa existe uma cola especial misturada com microesferas
de estanho (solda) com aparência de pasta a qual, deve ser mantida sob refrigeração antes
de uso. Ela é aplicada na placa por meio de estêncil ou bico aplicador, monta-se o
componente diretamente em cima desta pasta (já previamente depositada) e solda-se o
mesmo por um processo de refusão (chamado reflow) o que nada mais é do que derreter a
liga chumbo/estanho da pasta de solda expondo a placa a uma fonte de calor por irradiação
(forno de infravermelho). A pasta de solda somente pode ser utilizada dentro de uma sala
climatizada (temperatura e umidade).
Fig. 1.2 – PCI convencional
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
5
No caso do uso da cola deve-se esperar a sua "cura" por um processo de
aquecimento controlado após ter montado o componente na placa. Após esta cura, a placa
de circuito impresso com os componentes montados pode passar por uma máquina de
soldagem por onda sem que os componentes sejam danificados ou caiam durante este
processo.
Imediatamente após a aplicação da cola ou da solda os componentes são
posicionados na placa por uma máquina chamada “Pick in Place” (a solda tem como função
também fixar o componente no lugar durante o processo de soldagem). Por meio de um
forno especial com esteira e zonas de temperatura controladas a cola é curada ou a solda é
fundida corretamente.
É importante salientar que componentes SMD são ideais para miniaturização de
circuitos e não são inseridos em orifícios. Por possuírem tamanho muito diminuto
impossibilitam ou dificultam em alguns casos específicos a montagem pela mão humana.
Os componentes SMD são fabricados em inúmeros tipos de invólucros (carcaça que
envolve o componente) e nos mais variados tipos de componentes, tais como: resistores,
capacitores, semicondutores, circuitos integrados, relês, bobinas, ptc's, varistores,
transformadores, etc.
Fig. 1.3 PCI SMD
Os componentes SMD por serem menores possuem inúmeras vantagens aos seus
equivalentes convencionais, sendo elas:
 Racionalização (economia) da placa de circuito impresso (área);
 Diminuição física do circuito;
 Confiabilidade;
 Menor tamanho do produto final;
 Maior número de componentes por embalagem e menor área de armazenamento;
 Redução do tamanho final da placa de circuito impresso com economia de matéria
prima;
 
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
6
 Pelo peso reduzidoé ideal para fabricação de dispositivos portáteis (ex.: telefones
celulares);
 A ausência de terminais diminui o índice de falhas por impacto ou vibração;
 A pré-formatação (dobra dos terminais), corte e retrabalho de terminais são
eliminadas;
 Indutâncias e capacitâncias parasitas são insignificantes, o que é indispensável em
projetos que envolvam Rádio Freqüência (RF);
 Máquinas de montagem automáticas asseguram montagens precisas, velozes e
isentas de erro;
 Permitem um número maior de conexões proporcionalmente ao tamanho do
invólucro;
 As tolerâncias de capacitores são menores e consegue-se fabricar facilmente
capacitores com valores baixos;
 A alta demanda de produção dos componentes SMD resulta em um custo de
produção menor, diminuindo consideravelmente o custo final;
Pode-se citar como desvantagens o uso de montagens com componentes SMD:
 O tamanho dos componentes dificulta enormemente o manuseio e montagem pela
mão humana;
 No caso de montagem manual de uma placa com componentes SMD o maior
problema será colocar os componentes na posição;
 A manutenção é muito dificultada devido ao difícil manuseio, sendo uma placa
com componentes SMD concebida com a filosofia de descarte em caso de defeito
na maioria dos casos;
 Caso uma placa SMD precise ser reparada haverá a necessidade do uso de pinças
comuns ou a vácuo, lupa, e para derreter a solda em pasta deve ser usado um ferro
de solda tipo soprador térmico que é o encontrado em estações de retrabalho para
SMD;
 Os maquinários necessários para trabalho com SMD são demasiadamente caros,
por exemplo: uma máquina Pick in Place pode custar em torno de U$ 400.000,00;
 Inviabilizam produções em pequena escala.
Montagem Híbrida
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
7
Esse tipo de placa de circuito impresso é um misto entre a montagem com
componentes convencionais e componentes SMD. Com um conceito consistente no que diz
respeito a componentes eletrônicos, deve-se sempre considerar vários fatores antes de se
tentar comparar as tecnologias SMD e Convencional.
Somente avaliando-se um conjunto de aspectos pode-se comparar a viabilidade de
uso da tecnologia SMD em relação à montagem convencional. Comparar apenas o preço ou
a automação requerida por um processo não pode ser considerado como válido, deve-se
considerar outros fatores também.
E, em certos casos, o custo elevado de componentes SMD justifica o uso de seu
equivalente convencional, mesmo que requeira montagem manual, pois seu custo final será
menor.
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
8
2 - Terminologia técnica usual
É conveniente que saibamos os principais termos técnicos empregados na
tecnologia de montagem em circuito impresso para possibilitar o entendimento das
informações que seguem neste material.
Ilhas
O local onde o terminal do componente é soldado na placa de circuito impresso
denomina-se ilha de soldagem, ou simplesmente ilha. É também conhecido pela sua
denominação em inglês: pad.
As ilhas proporcionam além da fixação mecânica o contato elétrico, podem
apresentar diversos formatos, as mais comuns são circulares, entretanto, existem ovais,
retangulares, quadradas, entre outros formatos adequados ao terminal do componente. As
ilhas podem ser de dois tipos: convencionais e de superfície. As ilhas convencionais são
utilizadas para soldagem de componentes convencionais. As ilhas de superfície são
utilizadas em componentes SMD e em contatos de bordas (também conhecidos como
conectores de borda).
As ilhas para o caso das placas SMD não possuem orifício e para o caso de
montagem com componentes convencionais necessitam furação, como é o caso da figura
2.1.
Na figura 2.2 temos uma ilha elíptica. Obs.: circulo é um caso particular de elipse.
 
A figura 2.3 mostra uma ilha retangular, com o diâmetro do furo especificado.
Fig. 2.1 – Ilha circular para componente
convencional
100 mils
60 mils
Fig. 2.2 – Ilha elíptica para componente
convencional e suas dimensões em
milésimos de polegada
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
9
As ilhas convencionais possuem dois parâmetros a serem considerados no seu
dimensionamento: o diâmetro do furo e a largura do anel metálico. A escolha do diâmetro
do furo leva em consideração o diâmetro do terminal a ser inserido (no caso de terminais de
secção retangular deve-se considerar a dimensão da diagonal) e se o furo será metalizado
ou não (a metalização só é possível em placas do tipo dupla-face).
Na prática, recomenda-se que os furos devem ser 0,20 mm (aproximadamente 8
mils) maiores do que o diâmetro do terminal do componente. Isto facilita a montagem do
componente e a soldagem do terminal. Diâmetros de furo incorretos acarretam problemas
de soldagem, mesmo em placas com furos metalizados, pois dificultam o efeito capilar da
solda (inserção da solda no furo). Veja figura 2.5.
Fig. 2.4 – Pad oval
38 mils
Fig. 2.3 – Pad retangular com
furo de 38 mils de diâmetro.
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
10
O dimensionamento do anel metálico (ilha) leva em consideração a sustentação
mecânica do componente, o tipo de material base utilizado e até a corrente elétrica e/ou
uma possível dissipação térmica. Placas de circuito impresso fabricadas utilizando-se
materiais como o fenolite exigem um anel metálico mais reforçado se comparadas as
mesmas placas utilizando fibra de vidro, pois são mecanicamente menos resistentes. Isto se
deve principalmente à aderência do cobre ao material utilizado como base. O fenolite
possui menor aderência ao cobre do que a fibra de vidro.
Fig. 2.6 – Comparação entre ilha convencional e SMD
Trilhas
As ligações elétricas existente entre os componentes numa placa de circuito
impresso denominam-se traçado condutor, e são comumente chamadas de trilhas, em inglês
wire (fio).
As trilhas promovem as ligações elétricas entre as ilhas e consequentemente entre os
terminais dos componentes, seguindo as conexões determinadas pelo diagrama elétrico.
Deve-se observar que a espessura (largura) da trilha determinará a corrente máxima
possível nessa trilha. A largura das trilhas e ilhas, bem como o espaçamento entre eles
normalmente é medido em mils (milésimo de polegada) ou mm (milímetros).
Figura 2.5 - Comparação entre furo
metalizado (efeito capilar) e convencional.
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
11
Furos de passagem
Também são chamados de furos metalizados, são orifícios onde existe metalização
(condutor elétrico) entre duas faces de uma mesma placa de circuito impresso. Em placas
especiais, do tipo dupla-face e/ou multicamada, muitas vezes se faz necessário uma ligação
entre uma face e outra sem ter-se um terminal de componente. A este furo denominamos
furo de passagem ou, em inglês, via. Via não é pad. Veja a figura 2.8.
Furos de passagem podem sofrer problemas de metalização (ligação elétrica entre as
faces) durante a fabricação, fazendo com que a sua placa apresente defeitos. É totalmente
desaconselháveis utilizar furos de passagem em ligações elétricas onde circule alta corrente
(trilhas de potência).
Trilhas
Fig. 2.7 – Trilhas em uma PCI
Fig. 2.8 – Via em uma PCI dupla face.
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
12
3 – Confecção de PCIs
Considerações iniciais
A placa de circuito impresso, também denominada de PCI, como já vimos têm
como sua função básica proporcionar suporte mecânico e interligação elétrica para os
componentes utilizados no circuito eletrônico. As exigências cada vez maiores no que se
diz respeito ao desempenho mecânico e elétrico mostramque projetar uma placa de circuito
impresso não é uma tarefa tão simples como se imagina, exigindo que sejam respeitados
alguns requisitos básicos para que seja atingido o objetivo final de fabricar uma PCI com
qualidade.
A concepção de uma placa de circuito impresso parte de dois pontos principais: o
projeto mecânico e o projeto elétrico. O projeto mecânico leva em consideração detalhes
estéticos e funcionais, tais como emissores luminosos, que deverão aparecer externamente
ao gabinete, posição de chaves e botões, localização de componentes críticos, como
transistores e resistores de potência, e componentes que possam deformar a placa em
função do seu peso, como transformadores.
Geralmente, a geometria da placa está limitada também às dimensões do gabinete
onde ela será acondicionada, e não são raras as situações onde é necessário fazer “caber” o
projeto elétrico em um espaço muito crítico. Porém, vale ressaltar que restrições
excessivamente rígidas quanto ao espaço disponível para o circuito eletrônico levam a
situações onde é necessário diminuir a largura/espaçamento de trilhas, ou até aumentar o
número de camadas de cobre, aumentando desnecessariamente o custo de fabricação da
placa.
O projeto elétrico é o que define uma funcionalidade para a placa de circuito
impresso. Devem ser levadas algumas considerações básicas no projeto elétrico visando
possível redução no custo de fabricação da placa, bem como melhorar a qualidade final do
equipamento.
Sempre que possível, deve-se dimensionar os componentes de potência
adequadamente. Superdimensionar estes componentes pode acarretar em aumento da área
ocupada por eles, sem falar no custo do próprio componente, o que em muitas vezes é
maior. Deve-se prever dissipadores de calor para componentes que aquecem muito. Quando
o número de placas/mês for elevado, é justificável pensar em formas de automatizar ao
máximo a montagem de placas. Nesses casos deve-se optar por utilizar componentes de
montagem em superfície (SMD), os quais permitem a montagem por equipamentos de
inserção automática.
Para equipamentos que possuam várias versões, deve-se projetar placas que
permitam sub-equipação, ou seja, a mesma placa pode ser utilizada em versões de
equipamento diferentes, bastando suprimir/acrescentar componentes que sejam diferentes
em ambas as versões prevendo facilidades de montagem.
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
13
Existem dois processos para confecção de uma PCI, um denominado processo
caseiro para baixa produtividade e o profissional para alta produtividade. Vejamos
inicialmente o processo manual.
Confecção manual
Existem alguns métodos de confecção manual de placas de circuito impresso,
entretanto, todos são para baixa produtividade, empregados para criação de protótipos ou
em montagens unitárias. Vamos aprender como podemos criar placas usando o método
manual em processos que permitem obter resultados com menor qualidade e de ótima
qualidade, variando o custo e processo empregado entre eles.
O desenho da PCI é chamado de Lay-out ou “arte final” e pode ser criado
manualmente por desenho ou via softwares especiais chamados de CAD, tais como, Tango,
P-CAD, gEDA e Eagle.Um deles será estudado posteriormente, e é a partir dele que será
transferido o desenho para a PCI propriamente dita. Para confeccionar placas de circuito
impresso é necessário um kit básico, que pode ser adquirido no mercado, formado pelos
seguintes materiais:
Kit básico para confecção de placas de circuito impresso (vide figura 3.1)
• 1 banheira plástica para corrosão;
• 1 litro de solução de percloreto de ferro (cloreto férrico) adquirida em casas
especializadas (se adquirida na forma de pó, deverá ser preparada diluindo em
água);
• 1 cortador de placas (tipo riscador) ou serra;
• Régua guia para corte de placas;
• 1 furador de placas elétrico (mini furadeira) ou tipo grampeador;
• Placa virgem no tamanho adequado (cobreada em no mínimo um dos lados);
• 1 vidro de solvente (acetona ou benzina);
• Verniz protetor comum transparente 22;
• Material para fazer o desenho conforme o método (caneta, decalques, tinta
fotossensível, impressora laser, etc.);
• Punção;
• Lã de aço (tipo Bom-Bril® ou Assolan®)
• Algodão ou Flanela.
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
14
A placa de circuito impresso visa substituir o "chassi” de metal que sustentava os
componentes nos aparelhos antigos. Também proporciona as ligações entre os diversos
componentes que formam o circuito final.
As placas para circuito impresso possuem pequena espessura e são basicamente
feitas de fibra de vidro ou fenolite contendo uma camada fina de cobre depositado em uma
ou ambas as faces, conforme mostra a figura 3.2, que pode ser corroída, de modo a formar
trilhas por onde passam as correntes do circuito. Como o cobre está firmemente depositado
na placa e as trilhas são formadas por processos que lembram bastante uma impressão de
símbolos numa folha de papel, pois são finas, temos a denominação de "circuito impresso".
Fig. 3.1 – Kit básico para confecção de circuito impresso
Fig. 3.2 – Detalhe da camada
de cobre.
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
15
Métodos de transferência da arte final para a superfície cobreada
Naturalmente a placa deve ser cortada para que se obtenha o tamanho desejado ou
necessário ao circuito que será adicionado à placa. Isto pode ser feito com uma serra para
cortar ferro ou um cortador tipo "riscador de vídea" (riscador similar ao de azulejos),
especialmente criado para esse fim vendido juntamente com o kit para confecção de PCI,
nesse caso a placa deve ser "riscada" nos dois lados, até formar um sulco de
aproximadamente um 1/4 ou mais da sua espessura, e em seguida quebrada no risco e deve-
se aparar as rebarbas com uma lixa ou lima. Observe que pode haver dificuldades de corte
em placas de fibra de vidro com esse cortador, neste caso a placa só pode ser contada com a
serra (figuras 3.3 e 3.4).
O método mais rudimentar de transferência utiliza uma caneta especial vendida no
mercado, com um tipo de tinta que não é afetada pelo ácido e copia-se o desenho do padrão
para a(s) face(s) cobreada(s) da placa (figuras 3.5 e 3.6).
Fig 3.5 Fig. 3.6
Fig. 3.4 – Corte com o riscador.Fig. 3.3 – Corte com a serra.
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
16
Para transferir-se o lay-out, inicialmente deve-se ter em mãos o desenho das trilhas
do circuito do projeto de uma revista ou impresso do computador ou ainda feito
manualmente em uma folha de papel translúcido (papel encerado, manteiga ou poliéster). O
que pode ser conseguido também por meio de fotocópia (figuras 3.7 e 3.8).
Fig. 3.7 Fig. 3.8
O desenho pode ser previamente transferido para o cobre a partir da fotocópia ou
original, usando papel carbono ou ainda os furos marcados com um punção como
referência. A partir dos furos ou as guias criadas com o carbono são desenhadas as trilhas e
ilhas, baseados no desenho original (figura 3.9).
No caso de transferir as trilhas do papel vegetal para a placa virgem através de papel
carbono, antes de passar o desenho para a placa deve-se limpar a oxidação que se forma
sobre o cobreado e a gordura do manuseio das mãos que possa estar na placa, esfregando
com uma lã de aço. O cobre deve ficar brilhante e liso. Com o desenho já na placa, usamos
a caneta de Circuito Impresso. Em cima da marcação feita pelo carbono ou puncionada,
deve-se tomar como referência o original e ir passando a caneta até que todas as trilhas e
ilhas sejam contornadas. Ao finalizar o desenho, deve-fazer umarevisão geral em busca de
erros em trilhas e ilhas, pois após a corrosão será tarde.
Fig. 3.9 – Puncionamento
da PCI.
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
17
A confecção de PCIs por serigrafia (silk screen) é uma opção quando a largura da
trilha não for inferior a 24 mils. Consiste em transferira arte final para uma tela de silk
screen e com esta transferir para a face cobreada. Esta técnica requer boa prática do
serigrafista.
O método do de fotossensibilização pode ser empregado, levando a resultados muito
melhores que o serigráfico permitindo trilhas de até 8 mils. No próximo capítulo
descrevemos o método de tonalização indireta da face cobreada que leva a resultados
comparáveis aos obtidos com a fotossensibilização.
Um método bastante profissional é o Escareamento - máquinas especiais conectadas
a computadores com softwares específicos permitem que se construa placas de circuito
impresso diretamente pela ação de brocas especiais para escareamento, que efetuam o
desbaste da camada de cobre até se obter o circuito desejado. É um processo lento e caro
usualmente empregado para protótipos (chamados projetos de cabeça de série) com
circuitos de grande complexidade ou projetos únicos. Para se ter uma idéia uma das
máquinas mais baratas para este trabalho custa em torno de U$ 8,000.00.
Corrosão da PCI
Após finalizada a transferência do lay-out por um dos métodos anteriormente
indicados a placa deve ir para o banho de ácido para promover a corrosão das áreas não
protegidas para revelar as trilhas e ilhas. Para corroer o cobre podem usar-se os líquidos
normais (percloreto de ferro ou ácido nítrico diluído a 50%). Dissolve-se o percloreto de
ferro em água fria (caso já não esteja dissolvido), dentro de um recipiente que suporte altas
temperaturas (de vidro ou plástico), conforme as proporções e instruções que constam na
embalagem do produto (figura 3.10)
.
Fig. 3.10 – Diluição do percloreto
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
18
Deve-se despejar primeiro a água no recipiente, e acrescentar aos poucos o
percloreto de ferro, agitando com um bastão não metálico (vidro, plástico ou madeira),
evitando inalar o vapor ou o próprio percloreto (não é tão perigoso, mas a sensação é bem
desagradável), o líquido irá esquentar. Mexe-se até que esteja completamente dissolvido.
Neste ponto a mistura estará quase fervendo (é uma reação entre os elementos, que gera
calor - exotérmica).
Quando a solução já for usada, prepara-se a mesma em banho-maria, em
temperatura de 50ºC aproximadamente. Em temperatura ambiente a corrosão é mais
demorada, havendo o risco de falhas.
Espalha-se a solução de percloreto sobre a placa, usando uma bolinha de algodão.
Esta operação tem por objetivo uniformizar a corrosão e evita bolhas de ar que deixam
pontos não corroídos. Coloca-se a placa boiando sobre o percloreto, com a face cobreada
para baixo, ou mergulha-se a placa com a face para cima. Na segunda opção é necessário
agitar constantemente a solução.
Nestas condições a corrosão demora cerca de 15 minutos. Deve-se cuidar para não
haver pontos sem corrosão. A reação com o cobre diminui o poder de corrosão do
percloreto, que deve ser substituído periodicamente.
Se a placa apresentar o aspecto da figura 3.12, a corrosão ainda não está concluída.
Fig. 3.11- Colocação da placa no
banho.
Figura 3.12 – Corrosão incompleta
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
19
Limpeza da PCI
Quando a corrosão estiver terminada, ou seja, todas as trilhas bem delineadas, sem
sobras de cobre, lava-se a placa em água corrente, guardando o percloreto em uma garrafa
(não deve-se usar em recipientes metálicos ou com tampa de metal), e retira-se a tinta da
placa esfregando lã de aço e sabão, ou usando uma flanela, algodão ou estopa embebida em
acetona ou diluente para pintura (figuras 3.13 e 3.14).
Fig. 3.13 Fig. 3.14
Furação da PCI
Terminada a parte referente ao banho ácido é hora da furação. Marca-se todas as
ilhas em que serão soldados os componentes, fazendo uso de um punção (para SMD não
haverá furação), se já não tiverem sido marcados anteriormente. Isso vai ajudar a guiar a
broca se for usada uma furadeira elétrica. Se for usada a furadeira manual, não será
necessário fazer isso. Usa-se uma broca de 1mm, apesar de existirem componentes que
exigem um furo maior, para esses casos deve aumentar o diâmetro do furo.
Fig. 3.15 – Furadeira manual Fig. 3.16 – Furadeira elétrica
As furadeiras manuais, como a vista na figura 3.15, têm uma vida média de 400
furos em placas de fenolite. Elas não conseguem furar placas de fibra de vidro.
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
20
Concluída a furação, lava-se novamente a placa e após secar, aplica-se uma das
soluções protetoras citadas no capítulo 4. Não se deve passar duas vezes pelo mesmo lugar.
O breu (verniz) protege contra oxidação e auxilia a soldagem. Pode ser passada também,
uma solução de iodeto de prata (pratex), nas trilhas, o que evitará oxidação. Feitos os furos
é só soldar os componentes e a placa estará pronta.
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
21
4 - Confecção da PCI por tonalização
indireta da face cobreada.
1.º Passo – Regule Sua Impressora Laser:
Você deve calibrar sua impressora a Laser: 1 - Resolução Máxima e Economia do
toner nenhuma. 2- Sempre utilize alta resolução. 3 - Dê Bastante contraste. 4- Aumente o
Escurecimento da Impressão, vá aumentando devagar até achar o ponto certo (Cuidado com
este item, se aumentar muito borra a impressão e consequentemente a placa). 5 - Textura de
pontilhamento, muito pequeno
2.º Passo : Desenhe o layout do circuito utilizando qualquer software para circuitos
eletrônicos.
Caso você já tenha o desenho em algum formato de imagem, pode utilizá-lo
normalmente. Imprima com impressora laser no papel sulfite (gramatura 50) ou transfer
(preferencialmente). O papel Transfer tem o lado certo para imprimir. Certifique-se que
você colocou o lado correto que é o mais branco. Se usar impressora a jato de tinta,
imprima em um papel qualquer de boa qualidade e depois tire uma fotocópia no papel
destino ou no transfer. Veja detalhes abaixo. Se você tiver cortado a placa, retire as
rebarbas, senão o ferro se apoiará na rebarba e não na placa inteira.
Obs 1: Caso você não consiga o papel sulfite de gramatura 50, pode usar o de gramatura 75,
que o papel mais utilizado para impressoras e fotocopiadoras, só que você terá mais
trabalho para eliminar a celulose pelo processo que será explicado adiante.
Obs 2: O papel de gramatura 50 costuma provocar atolamento nas fotocopiadoras e em
algumas impressoras.
3.º Passo: Preparação da placa
Prepare a placa limpando a superfície de cobre de sujeiras, tais como oxidação e
gordura, passe lã de aço e depois álcool isopropílico. Coloque o papel com a face impressa
sobre a placa já cortada no tamanho exato. Em hipótese alguma toque no cobre da placa
após a limpeza, inclusive não demore enquanto você recorta o papel e esquenta o ferro de
passar, já esteja com tudo isso no ponto quando você limpar a placa com álcool. Ao
terminar de passar o álcool, vá direto para a transferência. Se existirem rebarbas ou
saliências na placa estas devem ser removidas com o auxílio de uma lixa para que estas não
prejudiquem o próximo passo.
4.º Passo: Aplicação
Com um ferro de passar roupas bem quente (aproximadamente 200°C), pressione o
papel sobre a placa. Faça pressão por aproximadamente 1 minuto (se estiver usando o papel
sulfite) e 2 a 3 minutos (se estiver usando o transfer). Depois deste tempofaça pequenas
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
22
fricções até você perceber a total adesão do toner à placa. É recomendável forrar a mesa
com uma toalha de banho ou cobertor para evitar deslizamento da placa. O ferro de passar
vai direto sobre o papel. Nunca coloque um pano ou toalha sobre o papel e nunca use ferro
a vapor.
Obs. 1 : Usando ferro automático, selecione a temperatura máxima.
Obs. 2:Na s primeiras tentativas pode ser difícil acertar a temperatura e o tempo de
aplicação do ferro. Faça alguns testes até achar o ponto ideal. Pouco calor ou pressão no
ferro, o toner não gruda. Muita pressão, o papel pode rasgar ou o toner espalha. Se
esquentar demais o cobre pode até fazer bolhas e descolar do fenolite, cuidado com a
temperatura.
Fig . 4.1 – Arte final do layer bottom de uma pci, como deve ser impressa.
5.º Passo: Remoção da celulose
Fig.4. 2 – Fixação do papel à placa virgem.
Fita crepe
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
23
Feito isso, o toner impresso no papel estará preso no cobre da placa. Só que o papel
(celulose) continuará preso a ele. Não caia na tentação de puxar o papel nesse momento;
calma, ainda restam alguns passos. Prepare uma pequena vasilha (um prato fundo, por
exemplo) com água morna e um pouco de detergente, quantidade suficiente para cobrir a
placa. Mergulhe sua placa na água e aguarde cerca de uma hora. Isso irá amolecer o papel e
facilitar sua retirada.
6.º Passo: Remoção da celulose
Agora sim é hora de retirar o papel. Friccione as pontas dos dedos sobre ele - não é
preciso muita força (muita força rasga o papel e pouca não remove). O papel vai se
desmanchando formando rolinhos de celulose. Molhe algumas vezes a placa em uma
vasilha de água limpa ou coloque sob uma torneira aberta com pouca pressão e vá fazendo
o movimento com os dedos até retirar todo o papel ficando apenas o toner grudado no
cobre. Se ficarem excessos (rebarbas de papel) estas podem ser removidas com auxílio de
uma agulha e com uma lente de aumento. Os excessos poderão curtocircuitar trilhas muito
próximas. Pequenas falhas que eventualmente acontecerem nas trilhas poderão ser
reparadas com uma caneta para retro projetor de ponta fina.
Fig.4. 3 – Aplicação do ferro de
passar.
Fig. 4.4 – Placa e papel imersos para
amolecimento.
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
24
7° passo: Banho corrosivo
Removida toda a celulose, coloque a placa na solução de percloreto de ferro diluído
em água. Após a corrosão, o toner deve ser removido com o uso de lã de aço e água. A
placa deverá apresentar um aspecto semelhante ao da placa mostrada na figura 7.
8° passo: Proteção anti-corrosão
Fig. 4.5 – À medida que a celulose vai
sendo removida, o toner vai ficando
cada vez mais visível sobre a superfície
cobreada.
Fig. 4.7 - Placa após a limpeza
Fig. 4.6 – Aspecto da face
cobreada após a total
eliminação da celulose.
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
25
Para finalizar, aplique uma solução de breu diluído em álcool etílico (10% breu) e
aplique à placa com um pincel ou com algodão. Não deixe a solução escorrer para os sés
dedos, pois a mesma é muito pegajosa.
Outra opção é aplicar uma camada de resina acrílica, que pode ser encontrada em
lojas de tinta. Um nome comercial bastante conhecido para a mesma é RESICRIL ®.
Nas primeiras vezes que você utilizar esta técnica, os resultados poderão não ser
muito bons. Porém, à medida que sua habilidade for aumentando, suas placas ficarão com
aspecto de placas feitas por processo fotográfico.
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
26
5 – Padronização de pads, vias e trilhas
As placas de circuito impresso (PCI) são compostas basicamente por pads, vias e
trilhas. Pads são os terminais onde são soldados os componentes. Vias são os furos que
interligam duas ou mais trilhas que estão em camadas diferentes (layers). As trilhas são as
ligações que funcionam como fios impressos na placa.
Pads
Os pads (ilhas) possuem normalmente os seguintes padrões: (1) pad quadrado
sólido, (2) quadrado perfurado, (3) redondo perfurado, (4) oval perfurado e (5) retangular
com cantos arredondados perfurado (Figura 5.1)
Nas montagens tradicionais os pads são perfurados para permitirem a inserção dos
terminais dos componentes. Nas montagens SMD, os pads não são perfurados, pois os
componentes são soldados na superfície da placa não exigindo furos para serem inseridos.
Os componentes SMD são tipicamente soldados em pads retangulares sólidos (1) e por não
exigirem furos, podem ter componentes soldados nas duas faces da placa, inclusive
ocupando posições sobrepostas aos componentes da outra face.
As montagens tradicionais utilizam PCIs com pads redondos para seus
componentes. O pad quadrado é muito usado para identificação de pino de referência. Por
exemplo: circuitos integrados costumam utilizar pads redondos perfurados com o pad
quadrado indicando o pino 1 do CI. Embora menos usual, também é comum encontrar pads
retangulares com cantos arredondados (figura 5.2).
A figura 5.2 à esquerda apresenta a vantagem de proporcionar maior área de contato
da solda. No caso da PCI não apresentar furos metalizados, a primeira alternativa é
recomendada.
Em termos de dimensões, os pads convencionais apresentam duas medidas básicas:
diâmetro total ou externo e diâmetro do furo (figura 5.3).
Fig. 5.1 - Tipos de
ilhas
Fig. 5.2 – Pinos de referência
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
27
Vias
As vias são furos metalizados que, como já foi mencionado, servem para conectar
trilhas que estão em camadas diferentes. A metalização é um processo que garante que o
furo fica totalmente preenchido por material metálico e estabelece a ligação elétrica entre as
camadas. Os pads (exceto para componentes SMD) são perfurados e também metalizados.
Embora também tenha como função a inserção do terminal de um componente, pelo
fato de ser metalizado, o pad também pode ser usado para conectar trilhas em diferentes
camadas, como se fossem vias. A metalização dos furos dos pads tem outra função: quando
o componente é soldado, a solda adere não só na superfície do furo na placa como também
no interior do furo garantindo excelente firmeza do componente soldado. As vias sempre
apresentam o formato redondo perfurado. Veja na figura 5.4 um exemplo de furo
metalizado para várias camadas (multilayer).
Fig. 5.4 – Furo de passagem multilayer.
A figura 5.4 apresenta uma via que atravessa 6 camadas deixando-as todas
interligadas naquele ponto. No exemplo, pode-se verificar que somente a primeira e
segunda camadas (layers) foram interligadas pela via pois não existem trilhas nas outras
camadas que estejam ligadas àquele ponto.
Trilhas
As trilhas são como fios impressos na superfície da placa estabelecendo todas as
ligações elétricas entre os componentes. As larguras mínimas das trilhas dependem da
tecnologia e do tipo de placa empregadas na fabricação.
As tecnologias atuais já estão permitindo que passem 3 trilhas entre dois pads de
CIs. Para isso, as trilhas precisam ter entre 4 e 6 mils de largura. Quando a placa não possui
grande complexidade, é melhor utilizar a tecnologia mais comum com trilhas de 12 mils de
largura que permite a passagem de 1 trilha entre dois pads de CIs.
Fig. 5.3
diâmetro total
diâmetro do furo
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
Classes de traçado
Existe um dimensionamento mínimo requerido para o traçado condutor (trilhas) e
espaçamento entre eles. Este dimensionamentoleva em consideração todos os aspectos
básicos que resultem numa placa de circuito impresso confiável, incluindo tipo do
laminado, tipo do circuito, etc. Este dimensionamento básico é normalmente chamado de
Classe de Traçado.
Basicamente temos três classes de traçado, são elas:
CLASSE A
Utilizado, geralmente, em circuitos impressos do tipo face-simples e em fontes de
alimentação ou outros circuitos eletrônicos de potência. Não é possível passar uma trilha
por entre as ilhas de um circuito integrado (veja figura 5.5). Seus requisitos mínimos são
listados abaixo.
· Menor espessura de trilha: 0,5mm / 20 mils
· Menor espaçamento trilha/trilha: 0,5mm / 20 mils
· Menor espessura do anel metálico: 0,5mm / 20 mils
· Menor espaçamento ilha/ilha: 0,5mm / 20 mils
· Menor espaçamento trilha/ilha: 0,5mm / 20 mils
C
U
p
c
28
Fig. 5.5 – Classe A
LASSE B
tilizado em circuitos impressos do tipo dupla-face e multi-camadas, onde a densidade da
laca seja pequena ou média. Permite a passagem de uma trilha por entre duas ilhas de um
ircuito integrado convencional.
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
29
· Menor espessura de trilha: 0,3mm / 12 mils
· Menor espaçamento trilha/trilha: 0,3mm / 12 mils
· Menor espessura do anel metálico: 0,3mm / 12 mils
· Menor espaçamento ilha/ilha: 0,3mm / 12 mils
· Menor espaçamento trilha/ilha: 0,3mm / 12 mils
Fig. 5.6 – Classe B
CLASSE C
Utilizado em circuitos impressos do tipo dupla-face e multi-camadas, onde a
densidade da placa seja alta, ou ainda em algumas placas que utilizem componentes SMD
cuja distância entre terminais exija este tipo de traçado. Permite a passagem de duas trilhas
por entre duas ilhas de um circuito integrado convencional.
· Menor espessura de trilha: 0,2mm / 8 mils
· Menor espaçamento trilha/trilha: 0,2mm / 8 mils
· Menor espessura do anel metálico: 0,2mm / 8 mils
· Menor espaçamento ilha/ilha: 0,2mm / 8 mils
· Menor espaçamento trilha/ilha: 0,2mm / 8 mils
Evidentemente não precisamos utilizar as larguras/espaçamentos mínimos exigidos
por uma classe no desenho em circuitos. Sempre que possível, dimensione ilhas e trilhas
para o maior valor possível. Isso facilita a fabricação, bem como garante um circuito
impresso final melhor.
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
30
Pode-se traçar uma placa utilizando-se diferentes classes de traçado, de acordo com
as necessidades exigidas. Existem alguns critérios que devem ser seguidos no que diz
respeito à proximidade de componentes da borda da placa. Deve existir uma distância
mínima entre qualquer ilha/trilha e a borda de corte. Esta distância nunca pode ser inferior a
1 mm, pois durante o corte da placa pode haver o rompimento do cobre nesta região.
Além disto, um furo deve estar distante no mínimo a um espaçamento superior a
espessura da própria placa em relação a borda de corte (normalmente 1,6 mm). Caso isto
não seja respeitado, corre-se o risco do rompimento da parede do material base por
insuficiência de sustentação mecânica.
Fig. 5.7 – Classe C
Prof°. MSc. Eduardo José Nogueira - Prototipação de Placas de Circuito Impresso
HARDEL – Arte e Tecnologia Ltda.
31
6 – Bibliografia
[1] – ABNT – Norma NB – 425-1.5
[2] – ABNT – Norma NBR 8188
[3] – BARBACENA, Ilton L. – “Construção Manual de Placas de Circuito Impresso” – 
CEFET-PB – 1999.
[4] – BARBACENA, Ilton L. – “Confecção de Placas de Circuito Impresso” – 
CEFET-PB – 2002.
[5] - MORELLATO, Fernando C. – “Representação Gráfica” – ETSI – Sem data.
[6] - AMORIM, Marcos e outros – “Tango - uma ferramenta poderosa para projetos 
eletrônicos” – Érica 1993.
[7] - http://www.comp.lancs.ac.uk/~kristof/research/notes/pcb/ - acesso em 07/07/2005.