Pessoal, estou atualmente testando uma solução totalmente química para a metalização dos furos da PCB. A novidade é que o catalizador não usa paládio e sim um outro metal mais em conta. Assim que eu terminar os testes e se os resultados forem positivos, postarei aqui todo o processo bem como a fórmula das soluções usadas.
No processo de metalização química, é necessário preparar a superfície dos furos tornando porosa e para isto atualmente estou usando um método fácil e eficiente chamado "swell-and-etch". Trata-se de amolecer a superfície do epoxi usando um solvente como a acetona e depois remover a parte amolecida usando uma solução forte de permaganato de potássio ou metanol.
O fato é que decidi pegar uma dessas placas que passou pelo processo "swell-and-etch" e ativei com a solução de hipofosfito de cobre. Para a minha surpresa a aderência ficou muito boa e a metalização perfeita!
Caso alguém queira fazer o teste, procure alguma solução a base de acetona na farmácia com concentração de pelo menos 50% e deixe a placa já furada em molho por 15 minutos com o recipiente fechado para que a acetona não evapore. E seguida, retire a placa e tire o excesso de acetona e mergulhe a placa em uma solução com 100ml de água e 1g de permanganato de potássio e deixe por mais 15 minutos. Retire e enxague com metanol ou água. Depois disso é só fazer o processo de ativação normalmente.
O permanganato de potássio pode ser encontrado em farmácias em cartelas com 10 comprimidos de 100mg cada, totalizando 1g por cartela. Mantenha este produto longe da glicerina, pois o permanganato de potássio reage com a glicerina produzindo fogo.
Olá pessoal! Faz tempo que não posto nada por falta de tempo. Hoje consegui um tempinho para postar algo importante que é o fotolito. Muita gente usa impressora laser acreditando que terá a melhor qualidade. Hoje em dia dificilmente se usa imagesetter para se fazer fotolitos. Na maioria dos casos eles são feitos usando plotters jato de tinta. Peraê... se são feitos usando plotters jato de tinta, porque não usar uma impressora comum ? Foi pensando desta forma que cheguei a conclusão tanto na teoria quanto na prática que hoje as impressoras evoluíram tanto que já é possível fazer fotolitos com qualidade usando jato de tinta, com a tinta e o filme certo.
O grande problema da impressora laser é o calor do fusor. Quando o filme passa pelo fusor para fundir o toner no filme, o calor acaba deformando o filme gerando um transtorno para layouts complexos. Alguns casos onde o toner não tem boa opacidade e enegrecedor não funciona, uma saída seria sobrepor duas ou mais impressões de forma a reforçar o desenho para ter uma opacidade 100%, porém neste caso não é possível pois uma dificilmente fica igual a outra e você nunca conseguirá uma sobreposição perfeita.
Já as impressoras jato de tinta não esquentam o filme, portanto não o deformam. Antes de testar este processo procurei pesquisar sobre plotters, e qual o tipo de cabeça, tintas e filmes que usavam. A melhor tinta parece ser a tinta solvente, porém não conheço impressora que suporte solvente. Com algumas informações coletadas, testei várias tintas e vários filmes (transparências) pra impressoras e consegui ótimos resultados usando impressora epson com cabeça piezzo com tinta pigmentada e filme próprio para a impressão de fotolitos em plotters.
A maioria dos filmes para impressoras jato de tinta usam filmes para tinta corante (revestidos com gelatina) e não funcionam bem com tinta pigmentada pois com grande quantidade de tinta o layout craqueia (trinca). O ideal é usar filme com superfície microporosa própria para tinta pigmentada. Tem duas empresas que vendem este filme para plotter: (A Mares com o filme blue para plotters e a Romaf com o filme milky para plotters). A Romaf tem o melhor peço e o produto é muito bom. O problema é que os filmes para plotters vem em rolos de ~96cm de largura por 30m de comprimento e custam caro. EU peço para cortarem o rolo em 4 rolos de 24cm (ja cabe na impressora) x 30m de comprimento, que corto no tamanho conforme preciso.
Hoje uso uma impressora Epson K101 monocromática que utiliza dois cartuchos recarregáveis pretos, e tinta pigmentada sensient. Esta impressora tem uma resolução muito boa, e diferente das tintas corante, a tinta pigmentada não se espalha. Ela seca ao entrar em contado com o filme, formando uma película densa de tinta. Mas por não ter ajuste de quantidade de tinta, apenas em qualidade, em certos layouts eu ainda tenho que sobrepor uma impressão a outra, porém, fica 100% opaco mesmo contra o sol, e não existe problema em sobrepor as impressões pois o filme não é deformado ao imprimir, portanto as duas impressões batem perfeitamente.
Um teste que estou para fazer é comprar uma impressora epson a jato de tinta colorida que use tintas pigmentadas (durabrite) e comprar cartuchos recarregáveis carregando todos eles com tinta preta. Acho que isso deve resolver o problema de insuficiência de tinta e não precisarei sobrepor impressões, se bem que nunca testei se realmente é necessário sobrepor as impressões... faço por precaução.
Existem programas chamados "RIP" que são usados para se fazer fotolitos onde é possível controlar a quantidade de tinta e velocidade de impressão, porém infelizmente não existe para a K101. Se alquém quiser testar, procure por PowerRIP. Tem varios outros também.
Espero que essas experiências ajudem vocês, e aguardo postagens com os resultados.
Pessoal, já falei antes que meu intuito é ajudar a comunidade DIY brasileira a melhorar seus projetos, sem tirar vantagem disso.
O fato é que nem todos tem acesso a alguns materiais como por exemplo o Dry-Film, que é vendido somente em embalagens com 2 rolos e cada embalagem sai em torno de R$758,00 com IPI, tirando o frete. Outros materiais também são pouco complicados como por exemplo a solução ativadora. A pessoa terá que comprar embalagens com quantidades minimas (de alguns produtos) para produzir a solução: 100g de hipofosfito de cálcio, 250g de sulfato de cobre, 1 frasco de sabão líquido, sendo que não usará nem metade disto.
Nesta semana adicionei no Mercado Livre o DryFilm em pedaços para que as pessoas pudessem ter acesso a ele sem precisarem comprar grandes quantidades.
Pensei em fazer também um KIT com todos os ingredientes necessários para fazer a solução, porém, sem alterar nenhum dos produtos. Desta forma não caracterizaria um produto novo, e sim o repasse de produtos já existentes no mercado com suas respectivas marcas. De certa forma este KIT tornaria a solução acessível a muita gente e não teriam que gastar comprando mais do que precisam. Seria cobrado os recipientes, embalagens e o serviço de postagem.
Gostaria que comentassem sobre esta possibilidade, lembrando que a fórmula assim como os fornecedores continuarão aqui no site. Isto seria apenas uma comodidade para aqueles que preferirem receber todos os produtos necessários para preparar a solução, na quantidade certa.
Se a pessoa não quiser adquirir o kit, ela mesmo pode comprar os produtos do fornecedor que quiser como é feito hoje.
Pessoal, neste post vou mostrar como fazer uma solução para deposição de estanho sem eletricidade. Esta formula foi enviada para mim pelo Sergiy da Ucrania, o mesmo autor do post original do Instructables sobre a solução ativadora a base de hipofosfito. Mais uma vez, obrigado Sergiy!
Muitas pessoas, inclusive eu, estavam tendo problemas usando soluções de eletrodeposição de estanho. Os resultados que obtive foram intermitentes... hora funcionava, hora não funcionava criando uma camada pastosa por cima do cobre.
A solução que o Sergiy me enviou funciona muito bem, mas devemos tomar muito cuidado pois alguns reagentes são muito toxicos. Quando posto alguma formula aqui, imagino que todos tomam cuidados básicos como por exemplo usar máscara com filtro para gases orgânicos, ácidos, amônia, óculos de proteção, luvas, avental emborrachado, etc. São ítens muito baratos (você gasta menos de R$100,00 para adquirir a máscara com os 3 tipos de filtros, as luvas, o avental e os óculos), que valem cada centavo gasto. Um respingo de ácido clorídrico ou sulfúrico nos olhos sem ter por perto um lava olhos com solução neutralizadora para uma rápida lavagem pode ser o tempo entre perder ou não a visão para o resto da vida.
Solução de deposição quimica de estanho:
Reserve todos os reagentes antes de fazer a solução. Alguns procedimentos devem ser feitos sem muita demora. Depois de diluir o cloreto de estanho na água o cloreto de estanho II irá sofrer hidrólise e se tornará insolúvel se houver muita demora para adicionar o ácido sulfúrico.
1. 20 gramas de cloreto de estanho II (SnCl2) diluidos em 100ml de água destilada.
2. Logo após diluir o cloreto de estanho na água, coloque na solução 50ml de ácido sulfúrico concentrado (densidade 1.8). Tome cuidado neste ponto pois o ácido sulfúrico irá reagir com o cloreto de estanho e parte do gás HCl sairá em forma de vapor, então tome cuidado para não respirar ele.
3. Adicione água até que a solução atinja 900ml.
4. Adicione 75 gramas de tioureia (SC(NH2)2) na solução.
6. Adicione 16 gramas de hipofosfito de sódio (NaPO2H2) na solução.
7. Adicione de 10 a 15ml de sabão liquido neutro.
Muito sedimento irá se formar nesta solução, mas ele não atrapalha a deposição. Se o banho for aquecido a 60C, o sedimento desaparece e a deposição se torna mais rápida. Mergulhe a placa durante 10 minutos na solução e ela estará estanhada!
O ácido sulfúrico concentrado age como um poderoso agente desidratante, por isso tome muito cuidado!!!
Pessoal, neste post mostro todo o processo para fazer as placas desde a furação até a finalização usando dryfilm. Algumas etapas como metalização não foram mostradas pois já vimos em outro post.
Algumas formulas como a solução para corrosão reciclável a base de cloreto de cobre, bem como a solução para deposição de estanho sem eletricidade, serão discutidas em outro post. Estou pensando em organizar o blog por categorias para ficar mais organizado. Alguns reagentes como por exemplo o cloreto de estanho pode ser feito por você mesmo... é trabalhoso mas custa em média 10% do que você gastaria comprando aqui no Brasil. No mes passado eu importei 400g de cloreto de estanho (II) e paguei U$8,00 cada 100g enquanto aqui no Brasil dependendo o lugar custa 300 reais 100g. Comprei 400g e já com o frete saiu em torno de R$100,00 e veio da Polônia. Como o valor não atingiu U$50,00 nao teve imposto. Outro ponto que será discutido é o fotolito. Espero que gostem.
Depois de aprender a fazer a solução ativadora de furos e de fazer a eletrodeposição de cobre, chegou a hora de aprendermos um pouco sobre o processo fotográfico.
Antigamente e ainda hoje alguns hobbystas usam caneta para retroprojetor para desenhar as trilhas e depois corroer no percloreto de ferro. Depois de algum tempo surgiu o "decalc" (transfer a seco) para circuito impresso com trilhas, ilhas, pads, que você colocava em cima da placa e rabiscava com um lápis transferindo o desenho para o cobre. Depois de mais alguns anos alguns mais corajosos faziam placas usando emulsão fotográfica para fazer matrizes de silk-screen ou até mesmo cola tenaz com sensibilizante a base de dicromato ou diazo. Aplicava-se uma camada diretamente no cobre e depois de seco se colocava o fotolito por cima e uma luz forte para "queimar" a placa. Depois era revelado com água, cuidadosamente para não soltar as trilhas. Eu mesmo tentei várias vezes e nunca consegui.
A indústria usava o silk-screen com o layout da placa, e algumas empresas ainda usam este processo. Ao passar dos anos foram desenvolvidos processos fotográficos que hoje são usados praticamente por toda a indústria de PCB, e para o hobbysta o processo ficou bem mais prático e profissional permitindo layouts antes nunca sonhados para serem feitos em casa.
As tintas fotopolimerizáveis quando recebem luz ultravioleta se polimerizam e não saem com a solução reveladora que geralmente é a base de carbonatos de sódio ou potássio. A maioria usa o carbonato de sódio, conhecido também como barrilha leve. A proporção recomendada pela maioria dos fabricantes é de 10g por litro de água (1%). Para a remoção da tinta que já foi polimerizada se usa uma solução de hidróxidos de sódio ou potássio. A maioria usa hidróxido de sódio (soda cáustica) na proporção de 30 a 50g por litro de água (3 a 5%) a uma temperatura de 40 a 50C.
Existem dois processos fotográficos diferentes que exigem produtos diferentes. O primeiro deles usa uma tinta fotossensível chamada lá fora de Liquid Photo Resist, e aqui é conhecido por filme líquido. Trata-se de uma tinta que pode ser encontrada em viscosidades que permitem a sua aplicação por tela de silk ou por pistola de pintura. Você pode comprar a tinta com viscosidade para silk usar um solvente para então aplicar com pistola de pintura. Geralmente o solvente usado tanto para diluição quanto para a limpeza do filme líquido ainda não foto-polimerizado é o butilglicol.
fime liquido
No processo com o filme líquido, geralmente a placa é primeiro furada e tem seus furos metalizados, para depois se aplicar o filme nas duas superfícies. Ele exige um tempo de cura em estufa a uma certa temperatura para que fique seco. Depois de seco o fotolito é sobreposto na superfície da placa e então a placa é exposta a luz ultravioleta. Se for dupla face o processo se repete em ambos os lados para depois ser revelada. Neste processo se usa o fotolito com o positivo do layout, ou seja, com as trilhas, pads e ilhas escuras e com o restante transparente.
Depois de revelada, a placa fica com as trilhas, pads e ilhas expostos, o contrário do que faríamos em casa. O motivo é que depois de revelada a placa passa por um banho onde é de positado estanho em toda a área exposta, incluindo trilhas, pads, ilhas e furos metalizados. O filme é então removido da placa e ela é levada para a corrosão, onde é usado uma solução a base de persulfato de amônio, pois ele não ataca o estanho.
Despois da corrosão o estanho é removido com uma solução ácida e então a placa está pronta para receber a máscara e a legenda que podem ser por silk-screen ou processo fotográfico, porém se usa uma tinta bi-componente a base de resina epoxi.
O segundo processo se diferencia na primeira etapa antes da aplicação da máscara e da legenda. O produto usado é o dry-film. Ele é uma espécie de película fotossensível coberto por duas películas plásticas para protegê-la e é aplicado por meio de laminadora (plastificadora). O processo de revelação é o mesmo, porém neste processo geralmente se usa o fotolito com o negativo do layout (as trilhas, pads e ilhas permitem a passagem de luz). O motivo deste método usar o negativo, é que como o dry-film é uma película que cobre a placa por completo, ao revelar as placa os furos metalizados que foram expostos à luz UV estão protegidos por esta película que permanece cobrindo os furos, portanto, a metalização não será atacada pela solução ácida. Neste método pode ser usado qualquer solução ácida desde que aceita pelo dry-film.
Agora que você já sabe a diferença entre usar o dry-film e o filme líquido, pode escolher qual é a melhor opção para você. No próximo post você verá todo um vídeo com todo o processo usando o dry film.
Pessoal, gostaria de me desculpar por estar a algum tempo sem postar algo de novo. Na verdade aconteceu um problema na empresa e um de nossos fornecedores simplesmente parou de nos fornecer alguns produtos que comercializamos e fui encarregado de desenvolver todos eles em um curtissimo prazo. Em breve estarei postando novamente.
Durante este período aconteceram algumas coisas... muitas pessoas entraram em contato com dificuldade no fornecimento dos reagentes e materiais, portanto foi criada uma página com links de fornecedores. No menu do site acesse Links ou clique aqui. Esta página é atualizada constantemente. Se você leitor conhece alguma loja ou site bacana que não está na minha lista, por favor envie para engenhariacaseira@gmail.com.
Outro ponto que gostaria de alertar e pedir a todos, é o seguinte. Recebi uma proposta de produzir esta solução para comercializá-la, porém nunca foi meu intuito fazer isto. Eu postei toda a formula aqui com a intenção de ajudar a toda a comunidade DIY brasileira, e espero que vocês continuem o ato de divulgar para que ninguém se encoraje em cobrar por ela. Tenho alguns motivos para fazer isto... primeiro eu jamais faria algo ilegal como fabricar ou revender produtos quimicos sem registro ou licença para isto.
Segundo, não estou interessado em dinheiro, e sim em ajudar a comunidade com projetos mais complexos pois eu tive a mesma dificuldade e não gostaria de ter pago para aprender esta formula. Terceiro, esta formula de domínio público é baseada em uma formula que foi patenteada e se alguém a fizer com finalidade de obter lucros vai se dar mal com o detentor da patente, diferente de usá-la como hobby. Portanto, gostaria que todos aqueles que gostaram do método, que continuem divulgando de forma a desencorajar os oportunistas.
Estou finalizando os projetos na empresa, portanto em breve voltarei a postar o restante do material.
Fica aqui algumas dicas que o proprio Sergiy da Ucrânia, me enviou na semana passada, para melhorar a qualidade no processo de ativação da placa.
Depois de ativar a placa com a solução, deixe ela secar. Isto leva apenas alguns minutos pois o hidroxido de amonio acelera o processo se comparado com agua pura, mas melhora muito o rendimento. Evaporando a água, pode remover o ativador dos furos antes que o hipofosfito de cobre tenha a chance de se decompor e isto irá resultar em defeito.
Outra consideração que ele faz, é que ele diz ter parado de secar a placa antes da ativação, especialmente com guardanapo de papel. Caso ele precise da placa seca, ele leva ela ao forno em 60ºC por alguns minutos e o resultado é consideravelmente melhor.
Vimos anteriormente que para que a superfície do objeto que está sendo chapeado com cobre fique o mais suave possível, são usados aditivos na solução a base de sulfato de cobre que controlam a deposição e são chamados de "brighteners". Podemos fazer isto eletronicamente se pudermos manipular a forma de onda e aplicar na deposição. Vale a pena ler este documento http://www.utdallas.edu/~yesw/YuMH/EA-v53-8-p3313.pdf para entender como a forma de onda altera a reação química que ocorre durante a deposição.
Vou postar aqui um circuito que desenvolvi que permite manipular a forma de onda e a corrente a ser aplicada aos eletrodos durante a deposição. Podemos ajustar o tempo do pulso em nivel alto, em nivel baixo (repouso), em nivel alto com polaridade invertida (pulso reverso) e mais um repouso antes de reiniciar o ciclo com resolução de 10us.
Isto vai funcionar como um PWM, pois teremos uma frequencia fixa que será definida dependendo dos valores que forem programados em cada parametro. Mas não é só isso que ele faz... por tras dos pulsos que ele gera, ainda existe um PWM rodando a 100KHz que controla a intensidade de cada pulso.
Fiz alguns desenhos para entendermos o que o circuito permite fazer:
Este é o desenho de um pulso gerado pelo aparelho com o PWM a 100%:
Este é o desenho de um pulso gerado pelo aparelho com o PWM a 40% tanto no pulso quanto no pulso reverso:
Note que a resolução é propositalmente de 10uS pois com o PWM rodando a 100Khz, se tivéssemos uma resolução maior, de nada adiantaria devido a frequencia e resolução do PWM usados no projeto.
NOTA: R1 e R2 servem apenas para ajudar a dissipar parte da potencia do regulador. Se você usar até 24V coloque um jumper no lugar. Se usar mais que 24V use resistores de 10R x 5W. Prenda o Regulador na placa usando parafuso e pasta térmica para que o calor se dissipe pela placa.
O esquema, BOM, layout, o firmware e o fonte se encontram aqui para download: EPLATER.zip
Pessoal, um dos seguidores do Blog (Julio Medina da Espanha) terminou de montar o e-plater e teve algumas dúvidas quanto ao funcionamento, pois por esquecimento eu não postei como funciona a configuração do e-plater, então vamos lá:
Só para lembrar, o circuito tem proteção de sobrecarga e quando a corrente atinge 4.5A ele interrompe o ciclo e mostra a mensagem "WARNING I=X.XXXA" no display.
Vamos começar pelas chaves. Para facilitar vamos chamar de botão A (esquerda) e B (direita).
-Para entrar no setup, pressione o botão B e segure por 5 segundos.
-Para alterar o valor de um parâmetro, use o potenciômetro.
-Para confirmar o valor e prosseguir para o próximo parâmetro ou gravar caso esteja no ultimo parâmetro, pressione o botão B.
-Para sair do setup em qualquer momento sem gravar, pressione o botão A.
-Para iniciar o gerador de sinais pressione o botão B seguido do botão B novamente.
-Para interromper o loop do gerador de sinal, pressione qualquer botão durante o loop.
1-(A>K +Wid) controla o tempo em que o e-plater emitirá o pulso com o positivo em A e negativo em K. A unidade de tempo é em uS (micro-segundos) e varia de 10uS a 500uS em passos de 10uS.
2-(A>K Mult) é um multiplicador do tempo configurado no parâmetro 1, e serve para estender o período do pulso multiplicando o valor do parâmetro 1 por até 255 vezes. Isso faz com que o tempo em que A-K fica em positivo e negativo se estenda de 500uS para 127ms.
3-(A>K -Wid) controla o período em que A e K ficam ambos em 0V, ou seja, sem corrente. A unidade de tempo é em uS (micro-segundos) e varia de 10uS a 500uS em passos de 10uS.
4-(A>K Mult) é um multiplicador do tempo configurado no parâmetro 3, e serve para estender o período do pulso multiplicando o valor do parâmetro 1 por até 255 vezes. Isso faz com que o tempo em que A-K fica em repouso se estenda de 500uS para 127ms.
5-(K>A +Wid) controla o tempo em que o e-plater emitirá o pulso com o positivo em K e negativo em A (corrente inversa). A unidade de tempo é em uS (micro-segundos) e varia de 10uS a 500uS em passos de 10uS.
6-(K>A Mult) é um multiplicador do tempo configurado no parâmetro 5, e serve para estender o período do pulso multiplicando o valor do parâmetro 1 por até 255 vezes. Isso faz com que o tempo em que A-K fica em negativo e positivo se estenda de 500uS para 127ms.
7-(K>A -Wid) controla o período em que A e K ficam ambos em 0V, ou seja, sem corrente. A unidade de tempo é em uS (micro-segundos) e varia de 10uS a 500uS em passos de 10uS.
8-(K>A Mult) é um multiplicador do tempo configurado no parâmetro 7, e serve para estender o período do pulso multiplicando o valor do parâmetro 1 por até 255 vezes. Isso faz com que o tempo em que A-K fica em repouso se estenda de 500uS para 127ms.
9-(A>K +W%I) é o ajuste de corrente do pulso com positivo em A e negativo em K. Este é o valor do PWM com A+ e K- e varia de 0% a 100%.
10-(K>A +W%) é o ajuste de corrente do pulso com positivo em K e negativo em A. Este é o valor do PWM com A+ e K- e varia de 0% a 100%.
11-(Run Time) é o tempo em minutos (1 a 120) de deposição em que o e-plater permanecerá em loop gerando corrente entre A e K.
Atenção: Todo o conteúdo deste artigo é destinado apenas para fins educacionais e poderá ser seguido por qualquer pessoa que seja capacitada desde que em ambientes adequados e usando todos os equipamentos de segurança necessários como respiradores, óculos de proteção, luvas, extintores, etc. Não sou químico, estou apenas descrevendo os procedimentos de domínio público que encontrei na internet e se mostraram úteis para as minhas necessidades e talvez para as de outras pessoas. Não assumo qualquer responsabilidade caso aconteça um acidente. Faça por sua conta e risco. Se você não aceitar essas condições, saia imediatamente desta página.
Equação balanceada de hipofosfito de cálcio e sulfato de cobre produzindo sulfato de cálcio e hipofosfito de cobre:
Como explicado anteriormente em outro post, a base da solução ativadora é o hipofosfito de cobre, que dificilmente é encontrado no mercado, então precisamos de hipofosfito de cálcio que reagirá com o sulfato de cobre e a reação produzirá hipofosfito de cobre e sulfato de cálcio. Poderíamos usar o hipofosfito de sódio diretamente que é bem mais comum no mercado e custa bem menos, porém existe um problema em usar este reagente. O sulfato de sódio proveniente da reação anterior é bem mais solúvel em água (154g/L) que o sulfato de cálcio (apenas 2,4g/L), por este motivo, o uso do hipofosfito de cálcio é intensional. Após a reação podemos remover o sulfato de cálcio quase por completo da solução sem que ela interfira no processo de ativação do furo, feito por pirólise.
Como o hipofosfito de cálcio tem um custo alto (100g custa em média R$ 350,00), vou mostrar aqui como produzir você mesmo o hipofosfito de cálcio a partir de hipofosfito de sódio monohidratado, cloreto de cálcio dihidratado e álcool. O álcool usado deve ser o Metanol e deve ser anidro, ou seja, sem a adição de água. Etanol de posto não serve! Eu fiz vários testes com diversos tipos de álcool etílico e nenhum funcionou. O Metanol não precisa ser PA, pode ser o comercial que já tem pureza de 99,8%. Água só destilada, deionizada ou desmineralizada.
Vamos lá... primeiro vamos nos familiarizar com alguns reagentes:
Reagente
Fórmula
Massa Molar
Solubilidade em Água a 20C
Água Destilada
H2O
18,015 g/mol
-
Metanol
CH3OH
34,04 g/mol
-
Hipofosfito de Cálcio
(Ca(H2PO2)2)
170,06 g/mol
167 g/L
Hipofosfito de Sódio Monohidratado
NaH2PO2*H2O
105,99 g/mol
1000 g/L
Cloreto de Cálcio Dihidratado
CaCl2*2H2O
147,02 g/mol
1000 g/L (Soluvel em Álcool)
Cloreto de Sódio
NaCl
58,44 g/mol
359 g/L
Equação balanceada da reação entre o hipofosfito de sódio e o cloreto de cálcio produzindo hipofosfito de cálcio e cloreto de sódio + água.
Ou seja, para cada dois moles de hipofosfito de sódio precisamos de um mole de cloreto de cálcio. Como resultado da reação teremos um mole de hipofosfito de cálcio, dois moles de cloreto de sódio e quatro moles de água. Note que se somarmos a massa dos reagentes e do produto, o resultado será igual:
Para que a reação aconteça temos que dissolver os reagentes em algum tipo de solvente, e no caso o solvente usado será uma solução de 95% em volume de metanol e 5% de água. Esta escolha foi proposital pois o produto da reação quase não é solúvel em alcool, e o pouco de água que existe na solução servirá para lavar o sal retirando todo o cloreto de sódio da solução com uma pequena perda de hipofosfito de cálcio.
A seguir está a lista de reagentes que será usada para a produção de aprox. 10g de hipofosfito de cálcio. Para produzir mais, basta aumentar os reagentes proporcionalmente. As medidas abaixo são exatas, mas para a nossa finalidade não fará diferença usar 18g ao invés de 18,32g. A quantidade correta será útil no caso de se fazer grandes quantidades, ex... as quantidades abaixo são para fazer 10g, logo para 100g basta multiplicar os valores por 10, então usaríamos 183g de hipofosfito de sódio e 127g de cloreto de cálcio.
Água destilada...........................................: 50,5 ml
Metanol.....................................................: 948,0 ml
Hipofosfito de Sódio Monohidratado.........: 18,32 g
Cloreto de Cálcio Dihidratado...................: 12,71 g
1 - Em um recipiente limpo, adicione 18,5 ml de água destilada.
2 - Adicione 18g de hipofosfito de sódio e mexa até que ele se dissolva por completo.
3 - Adicione 300ml de Metanol e misture bem.
4 - Reserve a solução e prepare outro recipiente limpo.
A próxima solução usada é a base de cloreto de cálcio e metanol. A reação química do cloreto de cálcio quando dissolvido em água ou álcool tem efeito exotérmico, ou seja, produz calor. Como o solvente usado será o metanol, faça a operação com cautela, coloque o cloreto de cálcio aos poucos e faça em local ventilado monitorando sempre a temperatura. Cuidado !
5 - Em um recipiente limpo, adicione 48ml de metanol.
6 - Adicione aos poucos 12g de cloreto de cálcio dihidratado mexendo sem parar. (monitore a temperatura)
7 - Mexa até que o cloreto de cálcio seja completamente dissolvido no metanol.
8 - Pegue a solução feita anteriormente com hipofosfito de sódio e mexendo sem parar, vá adicionando lentamente a solução de cloreto de cálcio.
No momento em que a solução de cloreto de cálcio é adicionada, o hipofosfito de cálcio será precipitado o que tornará a solução leitosa. Quando toda a solução de cloreto de cálcio tiver sido adicionada, continue mexendo por mais cinco minutos.
9 - Você agora tem uma escolha a fazer. Você pode deixar a solução em repouso por 30 min para ela decantar, ou então você pode passar toda a solução através de um coador com filtro de papel. A decantação é indicada quando se produz uma grande de hipofosfito de cálcio, pois a filtragem é lenta e a grande quantidade de solução a torna inviável.
10 - Retire todo o material que ficou no filtro e coloque em um recipiente limpo. Este será uma pasta branca.
11 - Em um recipiente limpo adicione 600ml de metanol e 32ml de água destilada e misture bem.
12 - Adicione a solução de água e metanol na pasta retirada do filtro ou da decantação e mexa bem durante cinco minutos. A lavagem é muito importante para remover o cloreto de sódio, por isso mexa bem.
13 - Novamente você pode deixar decantar ou passar pelo filtro.
14 - Retire a pasta que ficou no filtro ou na decantação e coloque em um refratário para a secagem. Eu costumo secar em forno elétrico a 60C. Jamais use um forno a gás pois os vapores de metanol vão transformar seu forno em uma bomba.
15 - Depois de seco, use um gral com pistilo e amasse até que vire um pó bem fino. Você pode usar uma peneira para ajudar a separar os grãos finos.
O hipofosfito de cálcio para a solução ativadora está pronto! Espero ter ajudado com mais este tutorial! Não deixe de comentar, e sugestões são sempre bem vindas!
recipiente para eletrodeposição de metal (galvanoplastia)
Nos últimos posts mostrei como preparar e usar a
solução para ativar as paredes dos furos e torná-las condutoras. Neste post vou
mostrar como preparar e usar a solução para eletrodeposição de cobre na placa com
a parede dos furos já ativos.
Existem várias formulações para esta solução que
podem ser encontradas na internet, esta que vou postar é uma delas, e foi a solução
com o qual eu eu obtive melhores
resultados. A solução é praticamente composta por água destilada, ácido
sulfúrico, e o sulfato do metal desejado para a deposição. As indústrias
geralmente protegem suas formulas a sete chaves, pois dizem que é aí que está o
segredo para uma eletrodeposição perfeita. Alguns usam até gelatina na formula
como um agente regulador para deixar a deposição mais uniforme, outros usam polietilenoglicol, ai vai de cada um... vou
postar a composição da solução que estou usando atualmente mas fique a vontade
para experimentar outras e é claro compartilhar.
- Água destilada – 1000ml
- Sulfato de cobre – 106g
- Ácido Sulfúrico a 33% - 428ml (solução pronta para
baterias)
- Ácido Clorídrico a 10% - 2ml
- Polietilenoglicol (PEG-1500) – 2g
- Propilenoglicol – 2ml
Adicione primeiro a água e o sulfato de cobre.
Certifique-se de que ele foi completamente dissolvido na água e então adicione
o restante dos componentes seguindo a ordem da lista.
Instale todos os suportes no recipiente juntamente
com os eletrodos e coloque a placa no banho lembrando de ligar o polo positivo
nos eletrodos de cobre e o negativo na placa de circuito.
Use uma fonte ajustável e com capacidade de pelo menos
5A pois a solução ácida age como se o polo positivo tivesse ligado diretamente
ao polo negativo (curto-circuito). Ligue a fonte com a tensão mínima e vá
subindo gradativamente. Se a corrente for muito alta a eletrodeposição se
tornará áspera e escura. Tente fazer com que todo o processo de deposição dure
cerca de 60min para que seja o mais suave e uniforme possível.
Este post é uma continuação do post anterior e mostra um vídeo com todos os procedimentos para ativar e metalizar os furos de uma placa de circuito. Neste método é usado uma solução baseada em hipofosfito de cobre para tornar a parede dos furos condutora e uma solução a base de sulfato de cobre para a eletrodeposição de cobre.
placas que passaram por eletrodeposição de cobre e estanho
placas para teste furadas e cortadas com cnc
No último post falei que iria postar como fazer o
hipofosfito de cálcio a partir de outros reagentes mais em conta, porém achei
melhor primeiro postar uma demonstração de todo o processo de metalização dos
furos de uma PCB usando a solução descrita no post anterior.
Para fazer a demonstração eu usarei uma pequena placa dupla
face em fibra de vidro que tem oito fileiras com medidas diferentes e com
quatro furos em cada uma delas totalizando 32 furos. Além dos 32 furos existem
mais dois furos superiores usados para os ganchos do banho galvânico. Os
diâmetros são em milímetros: 0.8mm, 0.5mm, 1.2mm, 1.5mm, 2.0mm, 2.5mm, 3.0mm, 3.5mm
e foram feitam em minha CNC. A razão das duas primeiras fileiras de furos
estarem com medidas em ordem decrescente é porque no dia eu troquei as brocas
por engano.
Instruções para uso da solução:
1 – Pegue o frasco com a solução ativadora, agite bem e
deixe descansar enquanto você prepara a placa.
2 – Enquanto isso aqueça o forno e mantenha a 125C. É altamente recomendado o uso de um termômetro
para manter a fidelidade.
3 – Esfregue as faces da PCI com palha de aço tipo Bombril e
enxague muito bem com água. Após o enxague aconselho usar algum detergente
abrasivo tipo CIF e uma esponja de louças com o lado verde voltado para a
placa. Enxague muito bem e certifique-se de que nenhum resíduo ficou nos furos.
O ideal é fazer todo este processo usando luvas de látex para evitar o contato
direto da pele com a placa a acabar deixando algum resíduo de gordura.
4 – Seque muito bem a placa com papel toalha e deixe a placa
sob uma folha de papel toalha enquanto prepara a solução.
5 – Em um recipiente onde caiba a placa na horizontal,
despeje cuidadosamente a solução ativadora de forma que não forme bolhas na
superfície. O nível da solução em relação ao fundo do recipiente deverá ser de
aproximadamente 10mm. Caso haja bolhas, tente agrupá-las usando um bastão de
vidro ou um palito de madeira e arrastá-las para a borda do recipiente, longe
do local onde a placa será mergulhada.
6 – Segure a placa na horizontal usando uma luva de látex e
com o mínimo de pontos de contato possível mergulhe cuidadosamente a placa na
solução e afunde cerca de 5mm. Logo após retire a placa cuidadosamente e ainda
mantendo na horizontal logo acima da solução, verifique se existem bolhas em
algum furo. Caso exista, mergulhe-a novamente na solução. Você não deve deixar
a placa por muito tempo em contato com a solução pois ela começará a oxidar a
placa. Depois de verificar os furos, coloque a placa na vertical e apenas encoste
uma das laterais na solução para escorrer o excesso no recipiente. Todos os
furos devem estar preenchidos com a
solução.
7 – Coloque a placa em um prato ou algum outro local onde
ela possa ficar levemente inclinada e de preferência sem manter contato entre
os furos e o fundo, e coloque-a no forno pré-aquecido a 125C. Mantenha nesta
temperatura de 10 a 15 minutos.
8 - Eleve a temperatura para 180C e quando esta temperatura
for atingida, mantenha de 10 a 15 minutos.
9 – Desligue o forno e deixe a porta levemente aberta.
Quando a temperatura cair para 100C você já poderá retirar a placa.
10 – Usando uma esponja macia e água limpa, limpe a
superfície da placa de forma que ela fique sem resíduos. Provavelmente ela
ficará manchada, mas as manchas sairão no banho galvânico, o importante é não
ficar resíduos que formem relevos. Nesta hora o hipofosfito de cobre sofreu
pirólise e com isso uma fina camada de cobre foi depositada na parede dos
furos. Apesar de ser fina, a aderência é bastante alta, porém frágil, por isso
limpe a placa com cuidado para não danificar esta película. Caso aconteça de
algum furo ficar completamente fechado por conta de resíduos, você pode umedecer
bem a esponja e pressionar com cuidado sob o furo para tentar desobstrui-lo.
11 – Pegue uma ou mais folhas de papel toalha e pressione
sob a placa para secá-la. Ela agora está pronta para o banho galvânico.
Assim que puder postarei um vídeo com todo o processo. Me desculpem se tiver algum erro de escrita, estou bem cansado...
Existem dois métodos para revestir uma superfície com metal:
deposição química (electroless plating) e a galvanoplastia ou eletrodeposição
(electroplating). Na deposição química o objeto a ser revestido de metal passa
por vários banhos até ganhar uma camada de metal. Na eletrodeposição o objeto é
mergulhado em uma solução ácida com o sulfato do metal desejado e então é
ligado ao polo negativo de uma fonte de energia elétrica. O polo positivo é
ligado a um eletrodo feito com o mesmo metal que se deseja depositar na
superfície do objeto. A parte boa deste método é que ele tem um custo baixo e
os reagentes não são tão perigosos, porém só é possível metalizar uma
superfície condutora. Industrialmente se usa uma solução a base de paládio
coloidal para ativar superfícies não condutoras e esta solução é extremamente
cara.
Há vários anos atrás na ex União Soviética foi desenvolvido
um método de baixo custo para revestir furos de PCI que substituiria o método
caro que usa paládio. Nos anos 90 um grupo de químicos liderados por Oleg Lomovsky obtiveram a patente para a versão industrial do método de revestimento de furos de PCI (página em russo). Este método era até então
desconhecido pela comunidade de hobbystas até 2011, quando o usuário JIN
publicou no fórum VRTP.RU seu artigo (pagina em russo) sobre revestimento dos furos da PCI. O artigo descreve
uma das primeiras versões deste método, que tem alguns problemas que
impossibilitam o seu uso industrialmente, mas estes problemas são irrelevantes
para uso doméstico. O mais importante é que o artigo descrevia uma receita que
era a base de uma solução ativadora que permitia seu uso em um ambiente
doméstico. De fato o método descrito adiante foi fortemente baseado na mesma
receita. Desde então este método começou a crescer rapidamente ganhando
popularidade nas comunidades de hobbystas que falavam russo.
Eu acabei encontrando este artigo que foi publicado em Junho
de 2012 por Sergiy Yevtushenko no site instructables, onde ele descreve passo a
passo todas as etapas. Como eu havia testado o método e havia postado algumas
perguntas no site, a comunidade brasileira que visitava a mesma página acabava
por tirar algumas dúvidas comigo. Com isso acabei pedindo permissão para que eu
pudesse traduzir o conteúdo e fazer uma versão do método, inclusive com os
ingredientes encontrados no mercado brasileiro.
Sulfato de Cobre Pentahidratado (CuSO4.5H2O) – 30g
Hipofosfito de Cálcio (Ca(H2PO2)2) - 32g
Solução de Hidróxido de Amônio a 10% (NH4OH) – 100ml
Sabonete líquido neutro e sem corantes – 6ml
Todos os ingredientes são de fácil acesso e de baixo custo,
exceto o hipofosfito de cálcio que é encontrado no mercado brasileiro por cerca
de R$300,00 cada 100g. Este reagente é proibido em alguns países pois usam na
produção de algumas drogas, talvez por isso aqui seja tão caro. O importante é
que aqui no Brasil não é proibido, apenas custa caro... mas não se preocupe, no
próximo post vou ensinar a fazer o hipofosfito de cálcio usando outros reagentes
bem mais em conta.
O hidróxido de amônio puro não é fácil de adquirir pois é
controlado pela polícia federal e é permitido a venda de até 2 litros/mes para
pessoa física, porém, as distribuidoras de produtos químicos preferem não
arriscar. Pensando nisso a formula foi adaptada para usar a solução de
hidróxido de amônio a 10% encontrada em qualquer farmácia. Fique atento pois
existem soluções com concentrações menores de hidróxido de amônio, porem não podem
ser usadas nesta formula pois teremos que diminuir a quantidade de água pela
agua contida na solução de amonia, e se isto acontecer não teremos água
suficiente para dissolver o sulfato de cobre, pois ele já é calculado no limite
de saturação da solução.
Você pode usar sem problemas concentrações de hidróxido de amônio
maiores, lembrando que a solução usa 100ml de hidróxido de amônio a 10%... a
partir daí você pode por exemplo usar 10ml de hidróxido de amônio a 100% e 90ml
de água, ou então 40ml de hidróxido de amônio a 25% e 60ml de água. Fica a seu critério.
A qualidade dos reagentes é tudo, portanto não pense em usar
água de torneira e nem ir até a loja de adubos comprar sulfato de cobre para usar
nesta solução, pois as impurezas a tornarão problemática.
Você só poderá usar o
sulfato de cobre comprado em loja de adubos, se ao menos purificar o reagente
antes de usá-lo na solução. Existem várias formas de purificar um reagente...
pesquise!
A solução é preparada da seguinte forma:
1 – Dissolva 30g de sulfato de cobre em 140ml de água
destilada. A solubilidade do sulfato de cobre na água a uma temperatura de 20C
é de 20g/100ml, por isso se você não conseguir dissolver todo o sulfato de
cobre, aqueça um pouco a água. A temperatura de 25C provavelmente será
suficiente.
2 – Junte na solução 22g de hipofosfito de cálcio e misture cuidadosamente
durante 5 minutos. Quando você juntar o
hipofosfito de cálcio na solução, aparecerá sedimento que mudará a cor da
solução para azul claro. Você pode estar pensando que o sedimento é o
hipofosfito que não dissolveu, mas na verdade este sedimento é resultado da
reação química entre o sulfato de cobre e o hipofosfito de cálcio. É importante
mexer a solução para que a reação aconteça por completo.
3 – Filtre a solução usando papel filtro e coador de café. Não
use filtros feitos de pano. O processo poderá ser lento devido ao sedimento.
Não jogue o filtro de papel com o sedimento! A solução filtrada terá uma
coloração mais clara do que a solução inicial que tinha apenas sulfato de
cobre.
4 – Passe pelo filtro de papel com sedimento mais 40ml de
água destilada, juntando as duas soluções filtradas.
5 – Elimine o filtro com o sedimento e junte lentamente
100ml de solução de hidróxido de amônio a 10% mexendo sem parar. Quando o
hidróxido de amônio estiver sendo despejado na solução, novos sedimentos
aparecerão e deixarão a solução opaca e cada vez mais grossa com aspecto de
creme. Com aproximadamente 65ml do hidróxido de amônio despejado na solução,
ela começará a se tornar cristalina novamente e com um tom roxo e o sedimento
será todo dissolvido deixando a solução líquida novamente. Quando todo o
hidróxido de amônio tiver sido misturado na solução, ela deverá ter o aspecto
liquido cristalino com uma cor azul profundo e um forte cheiro de amônia.
6 – Adicione 6ml de sabonete líquido neutro sem corantes.
Você pode reservar a solução e fazer testes com várias marcas. Eu pessoalmente
achei que os resultados foram mais satisfatorios com o uso da marca fofo,
sabonete líquido para bebês glicerinado, neutro, e sem corantes.
7 – Adicione 10g de hipofosfito de cálcio na solução. Parte
dela irá se dissolver e parte ficará sob forma de sedimento no fundo do frasco.
8 – Deixe a solução repousar por pelo menos 20min e
verifique se há sedimento de hipofosfito de cálcio no fundo do frasco. Caso não
exista sedimentos, repita os procedimentos 7 e 8.
A solução está pronta para uso e poderá ser guardada por
muito tempo sem perder suas propriedades, desde que em local seco, fresco, e
com frasco bem fechado. Verifique sempre se há sedimento no fundo do frasco, e
caso não tenha, adicione mais hipofosfito de cálcio.
No próximo post vou mostrar como fazer o hipofosfito de
cálcio a partir de outros reagentes.
