Como fazer placas de circuito impresso com furos metalizados e qualidade industrial, em casa - Parte 2 – Solução Ativadora

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. 

Para os que desejam visitar o artigo original, basta acessar este link: 
http://www.instructables.com/id/Inexpensive-method-of-industrial-level-quality-PCB/ .

Solução Ativadora - Reagentes:

Água Destilada (H2O) – 180ml

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.