Artigo_Protótipos_PCI

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PROTÓTIPOS DE PLACAS DE CIRCUITO 
IMPRESSO PARA ELETRÔNICA 
Um estudo sobre técnicas de produção 
Luiz Henrique Nery, Plínio Damião Ferreira, Wladimir André de Jesus, Leonardo Stefani, Sidney F. da Luz 
Curso de Engenharia Elétrica da Uniradial 
lhnery@bol.com.br, sfluz@lsi.usp.br 
 
Resumo: As placas de circuito impresso utilizadas na 
eletrônica são de fundamental importância para o bom 
funcionamento dos circuitos, mas os custos e o tempo 
necessários para a preparação da placa inicial para os 
testes do sistema podem prejudicar o desenvolvimento 
do mesmo. O presente artigo apresenta algumas das 
técnicas de produção de PCIs e traça um quadro 
comparativo entre as elas. Ao final o grupo propõe uma 
alternativa de baixo custo para uma das técnicas. 
 
Palavras-chave: Placas de Circuito Impresso, PCI. 
 
1. Introdução 
A eletrônica desempenha um papel fundamental no 
cotidiano das pessoas. Presente em praticamente todos 
os campos da atuação humana, ela impulsiona o mundo 
para novas descobertas, torna tecnologias mais 
acessíveis, a custos menores e com qualidade maior que 
opções antecessoras. 
Continuamente se modernizando, a eletrônica passa 
por um processo de miniaturização e integração 
reduzindo outrora grandes circuitos. Resistores, 
capacitores, semicondutores e outros comp onentes que 
compõe os circuitos eletrônicos, em tamanhos 
milimétricos, têm possibilitado produtos menores e 
recursos inimagináveis até mesmo para escritores de 
ficção científica. 
A inovação acontece também no campo da 
microeletrônica, criando chips com imensas quantidades 
de componentes trabalhando em conjunto e integrados 
em uma única pastilha de silício, em um espaço 
reduzido comparado a outros chips antigos. 
Graças a estes acontecimentos, a eletrônica se 
desmistificou e alcançou pessoas e áreas que nunca 
antes tinham criado algum objeto ou dispositivo 
utilizando esta tecnologia. 
Entretanto, mesmo com a miniaturização e a 
integração alcançando tais níveis, há componentes de 
um circuito eletrônico que não podem ser integrados à 
pastilha semicondutora. Por exemplo, embora seja 
possível integrar capacitores no substrato da pastilha 
semicondutora, a capacitância destes podem alcançar 
apenas alguns nanofarads, mas em circuitos de fontes de 
alimentação são utilizados capacitores de alto valor, na 
ordem de microfarads ou mesmo milifarads para que a 
mesma tenha sua operação correta. 
Tais componentes, devido a seu tamanho, 
impossibilita a integração na pastilha de silício, 
tornando-se necessário utilizar um meio de interligá-los 
não somente com o chip, mas também com outros 
componentes essenciais ao funcionamento do sistema 
eletrônico. 
Nos primórdios da eletrônica muitas técnicas foram 
criadas para interligar componentes eletrônicos, mas 
com o processo de miniaturização várias delas se 
mostraram impróprias devido a impossibilidades físicas 
e/ou elétricas. 
Para um grande número de componentes e 
interligações, a técnica que apresenta os melhores 
resultados é a Placa de Circuito Impresso, ou 
simplesmente PCI. Formada por um meio isolante e um 
elemento condutor, a PCI oferece suporte mecânico e 
elétrico para o desenvolvimento e operação dos 
circuitos eletrônicos. 
Na produção industrial de PCIs algumas técnicas 
têm papel de destaque, pois permitem qualidade e 
produção a custos baixos. Entretanto para produção de 
uma PCI para protótipo os custos envolvidos não 
diminuem de forma relevante, dificultando e 
encarecendo o desenvolvimento do circuito eletrônico. 
Neste artigo algumas técnicas para a produção de 
PCIs são revistas, assim como alguns de seus aspectos 
para comparar os métodos e seus custos. Ao final há a 
proposta de alternativa de baixo custo e boa qualidade 
para a produção de PCIs. 
 
2. Produzindo uma PCI 
Para produzir uma PCI é necessário seguir alguns 
passos. A PCI em si é constituída de um material 
isolante e um meio condutor. O isolante pode ser 
fenolite em aplicações de baixo custo e baixa 
freqüência, ou fibra de vidro para aplicações com 
grande número de componentes, interligações e 
freqüências mais altas. O elemento condutor é uma fina 
lâmina de cobre na superfíce do material isolante para 
criar as conexões entre os componentes. Na figura 1 
podemos observar como é uma placa virgem, ou seja, 
sem circuito ou interligações. 
 
 
Figura 1 - PCIs virgens (sem circuito) 
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De acordo com a quantidade de ligações e 
componentes, o substrato isolante pode receber esta 
lâmina nas duas faces ou até mesmo em camadas 
adicionais, em um processo conhecido como 
multicamadas (em inglês multilayer). 
Inicialmente a lâmina de cobre recobre totalmente o 
substrato da PC, fazendo-se necessário remover partes 
desta para interligar os componentes da forma correta. 
A remoção de locais específicos da lâmina de cobre 
ocorre através de um ataque químico por meio ácidos 
corrosivos, protegendo a lâmina de cobre com tintas 
e/ou emulsões resistentes a ataques químicos nos pontos 
de interconexão, também conhecidos como ilhas e 
trilhas. 
Áreas não desejadas da superfíce cobreada são 
deixadas em seu estado natural. Desta forma o ataque do 
ácido concentra-se apenas nas áreas não protegidas do 
cobre, retirando-os e deixando apenas as áreas 
desejadas. Na figura 2 podemos ver alguns dos produtos 
utilizados para a proteção do cobre. 
 
 
Figura 2 - tintas e emulsões para proteção do cobre 
Uma técnica ainda pouco explorada para a 
realização de PCI é através da utilização de fresadora 
ferramenteira com Comando Numérico 
Computadorizado, ou Fresadora CNC ou Centro de 
Usinagem. Seu princípio baseia-se na usinagem das 
áreas indesejadas da placa metálica por meio de uma 
ferramenta de corte de metais, denominada fresa. 
O processo é bastante simples. A PCI é fixada na 
mesa móvel da fresadora que, deslocando de acordo 
com um roteiro pré-estabelecido pelo desenho da placa 
e com a ferramenta acoplada a um mecanismo que a faz 
girar, corta a superfíce do cobre deixando apenas as 
trilhas e ilhas necessárias para o funcionamento do 
circuito. A figura 3 mostra um equipamento voltado 
especificamente para a usinagem de PCIs. 
 Embora a confecção de PCI por usinagem tenha 
algumas vantagens como será abordado adiante, o custo 
do equipamento inviabiliza a utilização do mesmo para 
o pequeno usuário ou desenvolvedor de soluções em 
eletrônica. 
 
Figura 3 - Fresadora CNC para PCI 
O mesmo ocorre para a realização de protótipos de 
circuitos eletrônicos devido a complexidade e ao custo 
destas formas de realização de PCI. Por vezes pode 
tornar-se desagradável, demorada ou mesmo inviável a 
realização de algumas das técnicas de produção por 
ataque químico. 
 
4. Preparação da PCI para ataque químico 
Os métodos químicos utilizam ácidos corrosivos 
para a retirada do cobre nas áreas indesejadas. 
Essencialmente são usados dois ácidos: o percloreto 
férrico e a combinação ácido clorídrico + peróxido de 
hidrogênio. 
O percloreto férrico é o ácido mais conhecido, sendo 
bastante utilizado por iniciantes e técnicos para a 
produção de placas para protótipos. Vendido 
comumente em pó, sua forma de utilização é bastante 
simples, bastando dissolve-lo na proporção de 1 parte de 
percloreto para 1 parte de água. 
É possível encontra-lo no mercado já dissolvido em 
diluições de até 43%. A seu favor conta a baixa 
toxidade e a facilidade de uso. Contra ele pesa o tempo 
para a realização do ataque, que pode variar de 10 a 30 
minutos e a necessidade da superfíce cobreada estar 
isenta de sujeiras e/ou oxidações. 
Já a combinação ácido clorídrico + peróxido de 
hidrogênio é mais utilizada industrialmente, pois sua 
alta velocidade de corrosão possibilita alta produção em 
pouco tempo. Um ataque com essa solução finaliza em 
no máximo2 minutos. Sua fórmula básica é simples, 
geralmente usando 5 partes de água, 5 partes de ácido 
clorídrico a 50%, e 1 parte de peróxido de hidrogênio a 
200 volumes. 
A seu favor, além da velocidade, conta a imunidade 
a sujeiras e oxidações. As desvantagens advêm do fato 
de ser um ácido altamente corrosivo, portanto perigoso, 
cuja compra é controlada juntamente com o peróxido, 
também corrosivo e controlado. Além disso, é 
necessário que as emulsões ou tintas sejam resistentes 
aos ataques. 
Para preparar a superfíce do cobre é necessário 
limpar a lâmina de cobre retirando oxidações, sujeira e 
gorduras que impedem a fixação da tinta ou emulsão, e 
afeta a corrosão, caso seja utilizado o percloreto férrico. 
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4.1 Emulsões Fotossensíveis 
Preparar uma placa para protótipo pela técnica de 
emulsões fotossensíveis requer os seguintes passos: 
1) limpar a placa; 
2) aplicar a emulsão (fotossensível ou térmica), de 
forma uniforme e a espessura da camada adequada; 
3) secar a emulsão; 
4) preparar o fotolito; 
5) fixar o fotolito na superfíce que recebeu a 
aplicação da emulsão; 
6) expor a emulsão a uma fonte de luz com potência 
e comprimento de onda adequado, de forma a gravar o 
desenho. 
7) revelar a emulsão, retirando as áreas não 
expostas; 
8) preparar o ácido a ser usado na corrosão em um 
recipiente adequado, resistente a ácidos; 
9) colocar a placa no recipiente com o ácido; 
10) aguardar a corrosão; 
11) lavar a placa e retirar a emulsão; 
12) aplicar o verniz protetor; 
13) executar a furação das ilhas para inserir os 
terminais dos componentes. 
Tempo necessário para todo o processo: 
aproximadamente 5 horas. 
 
 4.2 Processo por Serigrafia 
O processo de impressão silk-screen se dá através da 
preparação de uma tela feita de náilon ou outro material 
similar, que recebe uma emulsão fotossensível cuja 
função é fechar os poros da tela, de forma que apenas as 
áreas que não receberão tinta são mantidas após a 
revelação. 
Gerar a placa protótipo através do processo de silk-
screen tem os seguintes passos: 
1) limpar a placa; 
2) preparar o fotolito; 
3) preparar a tela de impressão, aplicando a emulsão; 
4) secar a emulsão e fixar o fotolito na tela; 
5) expor a emulsão à luz adequada de forma a gravar 
o desenho. 
6) revelar a emulsão, retirando as áreas não 
expostas; 
7) fixar a tela no suporte de impressão, alinhar o 
desenho da placa com a área da placa; 
8) realizar a impressão na superfíce da placa, 
aplicando a tinta própria (resistente à corrosão) pra 
proteger as trilhas; 
9) secar a tinta na superfíce do cobre; 
10) preparar o ácido a ser usado na corrosão em um 
recipiente adequado; 
11) colocar a placa no recipiente com o ácido; 
12) aguardar a corrosão; 
13) lavar a placa e retirar a emulsão; 
14) aplicar o verniz protetor; 
15) executar a furação das ilhas para inserir os 
terminais dos componentes. 
Tempo necessário para todo o processo: 
aproximadamente 8 horas. 
 
4.3 Processo Térmico 
O processo de preparação para impressão térmica se 
dá por meio da utilização de uma folha de transferência 
térmica ou de por meio da utilização uma folha de papel 
fotográfico, que é impressa em uma impressora de 
computador tipo laser. A tinta utilizada nesta impressora 
contém micro-partículas de polímero pigmentado que, 
fundidas por meio de um conjunto de rolos de silicone 
aquecidos, criam a imagem na superfíce da folha de 
papel fotográfico, que podem ser transferidos para outro 
substrato. 
A preparação para a realização desta técnica se dá 
através das seguintes etapas: 
1) impressão do desenho da PCI no substrato; 
2) limpar a placa; 
3) preparar a máquina para transferência térmica; 
4) alinhar a placa com o desenho; 
5) fixar a placa na máquina de transferência térmica 
e realizar a operação; 
6) retirar o papel fotográfico da placa, deixando o 
desenho na mesma; 
7) preparar o ácido a ser usado na corrosão; 
8) colocar a placa no recipiente com o ácido; 
9) aguardar a corrosão; 
10) lavar a placa e retirar tinta da transferência 
térmica; 
11) aplicar o verniz protetor; 
12) executar a furação das ilhas para inserir os 
terminais dos componentes. 
Tempo necessário para todo o processo: 
aproximadamente 3 horas. 
 
5. Processo por Usinagem 
O processo para fabricação de PCI por usinagem 
uma ferramenta de corte retira o cobre das áreas não 
desejadas por meio da interpretação do desenho e 
conseqüente controle da mesa móvel. As tarefas a serem 
executadas são: 
1) fixação da placa á mesa móvel; 
2) preparação das ferramentas de corte e furação; 
3) preparar a máquina fresadora CNC; 
4) descarregar o desenho na fresadora; 
5) iniciar a operação e aguardar seu término; 
6) efetuar a limpeza da placa; 
7) aplicar o verniz protetor. 
Tempo necessário para todo o processo: 
aproximadamente 30 minutos. 
É interessante ressaltar que no processo por 
usinagem a furação é realizada em conjunto com a 
usinagem, não necessitando de processo posterior. 
 
6. Comparando os métodos 
Na tabela 1 podemos resumir os principais pontos 
das técnicas analisadas. 
Processo Tempo Risco Ambiental Qualidade 
Emulsão Foto. 5 horas Alto Ótima 
Silk-Screen 8 horas Moderado Boa/Ótima 
Térmico 2 horas Moderado Médio/Baixa 
CNC < 1 hora Muito Baixo Boa/Alta 
Tabela 1 – Quadro Comparativo 
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O quadro demonstra que para a produção de 
protótipos a técnica produção de PCIs por usinagem 
ganha em tempo e em riscos para o meio ambiente, pois 
não gera resíduos químicos como nas técnicas de 
corrosão. A emulsão fotográfica tem a vantagem da 
qualidade. 
Embora a PCI gerada pela técnica de usinagem 
tenha boa qualidade, este processo não recomendado 
para circuitos que trabalham com altas freqüências, pois 
minúsculas rebarbas do cobre que possam existir no 
comprimento das trilhas podem interferir no bom 
funcionamento do circuito. 
O mesmo ocorre com os protótipos produzidos com 
a técnica de transferência térmica. 
Processo Equipamento Custo Equip. 
Emulsão Foto. Expositora R$ 1.000
Silk-Screen Expositora + Impressora R$ 1.200
Térmico Prensa Térmica R$ 800
CNC Fresadora R$ 5.000
Tabela 2 – Custos dos equipamentos em out/2008 
 
Processo Material Fabricante Custo Prod. 
Emulsão Foto. PRP200 Eletrolube R$ 80
Silk-Screen Emulsão+Tinta Saturno R$ 50
Térmico Pap. Fotográfico Epson R$ 2
CNC Fresa Irwin R$ 20
Tabela 3 – Custos dos produtos em out/2008 
 
A tabela 2 mostra os custos dos equipamentos 
principais envolvidos para os processos apresentados, 
enquanto a tabela 3 apresenta os custos médios dos 
principais materiais usados na feitura das placas. 
Podemos identificar que a melhor relação de qualidade e 
custo ainda é da técnica de usinagem, embora o custo do 
equipamento seja o mais alto entre os apresentados. 
 
7. Projeto de Fresadora CNC de baixo custo 
Para verificar as potencialidades e avaliar a 
qualidade do processo de fabricação de PCI por 
usinagem, o grupo desenvolve uma máquina fresadora 
CNC de baixo custo. O projeto encontra-se em estágio 
avançado como visto nas figuras 4 e 5. 
Os objetivos que norteiam o projeto são: 
. Baixo Custo do equipamento; 
. Construí-la apenas com componentes disponíveis 
no mercado nacional; 
. Precisão; 
. Repetitibilidade; 
. Conectividade fácil e acessível (preferência USB); 
. Área ampla, suficiente para a maioria dos 
tamanhos padrões de PCI do mercado. 
Até o momento todos os objetivos definidos estão 
sendo cumpridos, apesar das dificuldades encontradas. 
 
4. Conclusão 
Após a análise do grupo, constatou-se que a opção 
mais adequada para protótipos de PCIs é a técnica de 
usinagem em Fresadora CNC, pois a mesma não gera 
resíduos tóxicos, custo aceitável e rápida resposta para 
testes. Mesmo com a ressalva do custoelevado do 
equipamento, ainda é uma opção mais adequada para 
protótipos. A opção se tornar ainda mais atrativa com o 
desenvolvimento de uma opção com custo menor, desde 
que mantida a precisão e qualidade do objeto final. 
 
 
Figura 4 - Fresadora CNC para protótipos de PCI 
 
 
Figura 5 - Outra vista da Fresadora CNC 
5. Referências 
[1] Artigos diversos sobre a confecção de Placas de 
Circuito Impresso nas Revistas Saber Eletrônica, 
Elektor. 
[2] Belmiro, Arnaldo, Serigrafia-Silk Screen, Editora 
Ediouro, 1979, 2º edição, SP. 
[3] Manual de Operação do produto PRP200. 
Electrolube, 2008, UK. 
[4] Krempelsauer, Ernest. Produção de Placas de 
Circuito Impresso, Revista Elektor, edição 
Brasileira, p.38-43 Set. 2007.