domingo, 23 de junho de 2013

Como fazer placas de circuito impresso com furos metalizados e qualidade industrial, em casa - Parte 7 - Processos fotográficos

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.

Até lá!

14 comentários:

  1. Ricardo, aprendi recentemente a fazer placas usando o dry film que comprei de você, e me animei muito com a qualidade e facilidade do processo. Porém, a aplicação da máscara de solda me pareceu uma parte menos eficiente do processo. Fui procurar então um dry film não de resist, mas sim de solder mask, e encontrei no ebay:

    http://www.ebay.com/itm/151030774266

    Você conhece este material? Imagina vendê-lo um dia? Me parece ser uma solução bem melhor que a tinta, pois além de mais limpa, usa os mesmos químicos do filme do resist, além da cura ser feita por luz UV, dispensando o forno.

    Se você tiver alguma informação sobre este produto, e/ou souber onde encontrá-lo no Brasil, eu ficaria agradecido. Um abraço e obrigado!

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    1. Eu ja tinha visto este produto, me pareceu bem legal mas nunca usei. O distribuidor de quem compro material não trabalha com esta mascara. Eu realmente acho o processo com as tintas fotossensivel muito trabalhosas. Eu tenho tela de silk e todo o material necessario para aplicar por silk, mas é muito trabalhoso e faz muita sujeira. Este material realmente seria muito bom. Até agora não conheço ninguem que tenha este produto aqui no Brasil.

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    2. Obrigado pela resposta! Eu vou ficar de olho, e se descobrir alguém que possa trazer isso para o Brasil, compartilho com você. Um abraço!

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    3. Eu tenho esse produto e já uso há um ano. O dry film solder resist é mais grosso do que o dry film para trilhas. Ele resulta num acabamento brilhante ao contrário das tintas. Mas é imperioso que se deixe em exposição no tempo certo. Eu utilizo uma câmara reveladora com 2 lampadas a uns 10 cm. Por isso a exposição é abundante. Deixo só 2 minutos. Portanto o tempo vai variar para cada caso. Se deixar muito tempo, as vias em solder mask vão demorar uma eternidade para eliminarem o produto, mesmo esfregando com escova de dentes. E quanto mais deixar o film de molho no carbonato, mas diluido ele fica até que pode perder todo o brilho ficando parecido com o resultado da tinta solder mask.
      A desvantagem é que só se encontra dry film verde. Comprei no ebay.

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    4. Comprei dry film azul no aliexpress. rolo 30 m

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    5. Olá José, você comprou dryfilm para trilhas ou para máscara ? As composições são completamente diferentes. O dryfilm para máscara é extremamente caro e é a base de epoxi, assim como a máscara fotossensível.

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  2. Ola gostaria de saber se voce faz essas placas profissionalmente?
    pois preciso replicar algumas pci´s que uso bastante para montagem de alguns equipamentos.
    At. Cardoso.

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    1. Olá Cardoso, desculpe a demora para responder!
      Infelizmente não presto este tipo de serviço por falta de tempo. Caso precise de alguma empresa que lhe faça as PCIs, indico a Alfapress (www.alfapress.com). Lá eles fazem qualquer quantidade porém, quanto mais placas fizer mais barato fica. Tenha em mente que para fabricar uma ou mil placas o processo é o mesmo desde a programação da CNC para a furação e corte, metalização, impressão, corrosão, testes, etc...

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  3. Esta página é das boas! O que era um grande mistério (e ainda hoje tem certas manhas...) está se tornando público. No processo caseiro, a tinta é positiva ou negativa? Ou pode-se usar as duas, dependendo do fotolito (negativo ou positivo)?

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  4. Boa tarde Ricardo, tudo certo?
    eu estou tendo problemas com oxidação das trilhas depois de remover o filme com carbonato de sódio. (ainda não tentei usar uma solução à 1% de soda cáustica)..

    quanto de ácido acético você usa? tenho ácido acético glacial 99.9 P.A

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    1. Willian, é normal ocorrer oxidação com esses produtos pois eles são alcalinos e oxidantes. Para remover a oxidação use vinagre. Só para lembrar que o carbonato de sódio é para revelar, não para remover. Para remover, caso você não tenha soda cáustica use alcool de posto.
      Depois que você retirar o filme da placa, use a máscara de solda para evitar oxidação das trilhas. Se o cobre ficar exposto ele oxidará com o tempo, e não tem como evitar.

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    2. valeu pelas dicas! não tinha nem me passado na cabeça usar máscara de solda nas trilhas.. ótima idéia!

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  5. Rapaz, parabéns pelo site! Me desculpe a ignorância, mas o que seria esses furos metalizados? A principio achei que fosse os furos onde é feita a solda dos componentes (quando estão com estanho, pronto para solda). A tinta que você vende, já vem com a solução pra remoção do excesso após exposição a luz? 100g dessa tinta, daria pra fazer muitas placas?

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    1. Obrigado Joabe,
      Furos metalizados são furos que possuem as paredes revestidos com cobre "ligando" desta forma uma face da placa na outra. É vendido apenas a tinta e não o material para remover excesso ou revelar pois são produtos perigosos e se encontra facilmente em supermercados e lojas que vendem produtos para piscina. O rendimento da tinta depende da forma usada para aplicar... por pistola, aerógrafo ou silkscreen. Com aerógrafo e bem diluida acredito que 100g renda aproximadamente uns dois metros quadrados (é um chute).

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