Como fazer suas próprias PCBs – placas de circuito impresso

Para os Fazedores que estão se aventurando em projetos eletrônicos, a primeira placa de circuito impresso é praticamente um ritual de passagem. Os primeiros projetos, mais simples, podem ser improvisados com fios, garrinhas jacaré, protoboards e pontes de terminais. O importante é fazer e qualquer gambiarra é permitida! Em algum momento entretanto, inevitavelmente vamos tentar um projeto mais elaborado, uma instalação permanente ou um projeto que precisa ser mais compacto. Para os Fazedores que estão nesta situação, apresentamos hoje algumas dicas de como fazer sua primeira PCB em casa!

Como funciona

As placas de circuito impresso, ou PCBs, são feitas a partir de uma base não condutiva, como fenolite ou fibra de vidro e cobertas por uma camada de cobre, que é um excelente condutor. Durante a preparação da placa, todo o cobre, exceto aquele que fará as conexões dos componentes, é retirado. Ou seja, é um processo subtrativo.

De maneira resumida a coisa é mais ou menos assim: o projeto da placa é desenhado sobre a camada de cobre usando uma substância resistente. Isto pode ser feito com uma caneta especial, através da transferência de algum material resistente para a placa ou até com a utilização de um processo fotográfico que “imprime” na placa o desenho do que deve ser preservado no processo de corrosão. A placa, já com a máscara aplicada, é mergulhada então em um banho em uma substância corrosiva que irá corroer o cobre não protegido e deixar apenas as áreas cobertas. As áreas protegidas não são afetadas, deixando as trilhas necessárias na placa. Depois é só lavar remover a camada de proteção que ficou sobre o cobre, lavar, furar e usar!

Passo a passo : como fazer placas de circuito impresso

Agora que você já entendeu a teoria, vamos à prática. Como fazer isto em casa, sem equipamentos caros? A boa notícia é que com pouquíssimo investimento e um pouco de prática você conseguirá fazer placas simples de maneira bem rápida em sua casa. E é exatamente isto que você verá aqui no Fazedores neste guia passo a passo sobre como fazer placas de circuito impresso em sua casa!!!

Neste post vamos focar no processo mais manual possível, pois ele é o que possui menos requisitos e pode ser feito por qualquer pessoa. Neste caso o desenho do diagrama na placa será feito manualmente com uma caneta apropriada.

Ahh, se você tiver dúvidas sobre alguma etapa do processo, dê uma olhada na galeria de fotos no começo do artigo. Lá coloquei várias fotos com detalhes de cada etapa. E não se esqueça que você pode trocar idéias sobre como fazer placas de circuito impresso com outros Fazedores em nosso fórum. Veja alguns tópicos sobre o assunto que estão bem quentes por lá:

• Fazendo PCBs caseiras criado pelo Éber Dias
• Onde e como fabricar PCBs (placas de circuito impresso) criado por mim mesmo
• Como fazer PCBs com impressoras laser também criado por mim mesmo

Mas agora, chega de conversa e vamos lá…

1. Lista de Materiais

Antes de começar é fundamental ter todo o material que você irá precisar para o processo. Veja a nossa lista:

• Placa de circuito impresso virgem: ela deve estar cortada no tamanho necessário para seu projeto. Sua placa pode ser de fenolite ou fibra de vidro e você encontra isto em quase toda loja de componentes eletrônicos. Se a placa vier em tamanho maior do que você precisa, você poderá cortá-la facilmente com um Dremel, com um cortado de placas ou com o um prego bem afiado, mas tenha um pouco de paciência para garantir que tudo saia bem.
• Diagrama de seu projeto: O ideal é fazer o diagrama da placa em algum software próprio. Existem várias alternativas gratúitas disponíveis na Internet para isto. Eu tenho usado o Eagle PCB Light Edition que é bastante completo e também já usei o Fritzing que é um pouco mais simples. Existem até versões que rodam em seu próprio browser como é o caso do 123D Circuits. Depois que você fizer seu diagrama imprima ele em papel. Mas lembre-se de que você deve imprimir espelhado, já que normalmente os softwares de design oferecem uma visão de cima da placa, e você irá desenhar a parte de baixo. Também é bom imprimir uma versão sem espelhar com o desenho dos componentes para te guiar durante a montagem.
• Solução de Percloreto de Ferro: esta é a solução que você usará no processo de corrosão. Você pode comprar a solução pronta ou o percloreto em sua forma sólida e ai dissolvê-lo em água. Mas CUIDADO, deixe o percloreto sempre bem guardado em um vasilhame que possa ser hermeticamente fechado e que não seja metálico. E mais cuidado ainda para não deixar o percloreto entrar em contato com os móveis de sua casa ou com objetos de metal, onde ele encostar o estrago é garantido.
• Perfurador de placa: uma das tarefas mais pentelhas ao montar sua placa de circuito impresso é justamente perfurar as vias para a inserção dos componentes. Uma das melhores maneiras de fazer isto em sua casa é com um perfurador manual que parece um grampeador de papel. Você também pode usar o Dremel com uma broca bem fininha e até uma furadeira, mas acho que o furador manual é MUITO mais prático (além de bem mais barato).
• Caneta para circuito impresso: você precisa de uma caneta com tinta resistente ao processo de corrosão para desenhar seu diagrama na placa. Existem canetas que são vendidas especialmente para este fim, mas a boa nóticia é que marcadores permanentes como o Sharpie e canetas para retroprojetor também funcionam perfeitamente. No meu caso uso as Sharpies.
• Régua e cortador de placa: estes dois equipamentos serão utilizados para você deixar sua placa no tamanho necessário para seu projeto. A régua nada mais é que um pedaço de metal que você pode usar para guiar o cortado sobre a placa. Em alguns casos a régua possui dois pedaços de metal e um parafuso com borboleta para que ela fique fixa na placa. Se o seu não tiver isto, não tem problema, mas você precisará segurar bem firme a régua sobre a placa. O cortador nada mais é que um pino de metal com a ponta bem afiada. Se você não conseguir um, pode obter o mesmo efeito com um prego grande com a ponta afiada numa lixo ou com o Dreme.

Além destes materiais básicos, pode ser bom ter alguns outros a sua mão como por exemplo:

• Lixa de papel: uma lixa de papel bem fininha pode ser bem útil para dar um acabamento final na placa e até para remover qualquer irregularidade não desejada. Algumas vezes depois de fazer a perfuração você pode ficar com algumas limalhas de cobre nas vias (buracos) e que devem ser retiradas para evitar dificuldades na inserção dos componentes e na solda. De preferência para uma lixa bem fina (com grãos bem pequenos).
• Uma haste de metal bem fininha: ela pode ser usada para dar uma alargadinha nos furo quando eles forem muito pequenos para os terminais dos componentes. Eu uso uma daquelas que vem no kit de ferramentas para soldagem.

Nas lojas de material para eletrônica você também pode comprar um kit completo para placas de circuito impresso. Existem vários modelos de kit para a confecção de placas, mas o mais básico (como o da foto) já é suficientes para sua primeira placa.

2. Faça o desenho do diagrama na placa

Como eu disse, neste artigo vamos fazer a placa da maneira mais “na unha” possível. E tudo começará com o desenho do diagrama na placa.

Primeiro você deve ter seu diagrama feito, de preferência com o auxílio de algum software de design. O importante aqui são as dimensões dos componentes, pois se você errar nisto pode ser impossível inserir os componentes na placa. Isto é particularmente importante quando você estiver trabalhando com componentes como CIs e outros que possuam muitos terminais em linha, onde qualquer erro no desenho da placa impedirá de você inserir o componente.

Uma vez com seu diagrama pronto, imprima ele em papel, mas tomando cuidado para que seja uma impressão espelhada. Iremos desenhar o diagrama na parte de baixo da placa, mas os software de design, em geral, oferecem uma visão de cima da placa. Verifique como isto está em seu software e faça a impressão adequada. É fundamenal que você imprima em escala 100%, ou seja, o tamanho da impressão é exatamente o tamanho real dos componentes. Assim você não correrá o risco de fazer um placa onde nada se encaixa.

Como iremos fazer o desenho na mão, usando uma caneta, utilizaremos a impressão do diagrama para marcar as vias (buracos onde passam os terminais dos componentes) para guiar nosso desenho. Para isto, coloque o papel com o desenho sobre o lado cobreado da placa, prenda ele com fita adesiva e faça marcações com um prego ou com o cortador de placa em cada um dos buracos. Basta colocar o marcador sobre a placa e dar uma batida nele com um materlinho ou até mesmo a sua mão. Verifique se você não se esqueceu de nenhum buraco e pode retirar o papel da placa.

Se tudo der certo, você poderá ver as marcações com facilidade sobre a placa e, então, estará pronto para começar a desenhar. Tome cuidado para não deixar marcas de dedo ao fazer o desenho pois a gordura de nossas mãos pode prejudicar a corrosão. Agora, seguindo o diagrama que está no papel e usando as marcações que você fez como referência, você pode desenhar o diagrama na placa. O desenho das trilhas não precisa ser exatamente o que está no papel, mas você deve garantir que todas as conexões estão presentes e conectando as vias corretas. Sempre verifique se você não está deixando trilhas com pouca tinta ou deixando uma trilha ou via enconstar em outra (quando elas não são conectadas). Uma boa idéia é fazer algumas marcações indicativas na placa como por exemplo para indicar a polaridade de alguns componentes. Você pode até assinar suas placas. ;-) Com o desenho feito, verifique se está tudo de acordo. Percorra trilha por trilha do diagrama no papel e veja se elas estão adequadamente desenhadas na placa.

Espere secar por alguns minutos e agora é hora de fazer a corrosão.

3. Corrosão

Existem várias maneiras de fazer a corrosão da placa, mas vamos tratar da mais comum delas, o Percloreto de Ferro. Cuidado!!! O percloreto não é relativamente seguro, mas é tóxico, altamente corrosivo e ácido. Além disto ele mancha tudo que ele toca. Se cair no chão ou em sua bancada, já era, a mancha vai ficar ali por anos.

Ele é vendido de duas formas: ou na forma de cristais que tem uma coloração marrom avermelhada bem forte ou na forma de uma solução de percloreto de ferro onde ele já foi diluído em água. Nas duas formas você deve SEMPRE armazená-lo em recipientes plásticos e que possam ser bem fechados. Se você comprar ele na forma de cristais, você deverá diluí-lo em água. Faça isto com bastante cuidado utilizando água em temperatura natural e respeitando as instruções de seu fornecedor quanto à quantidade água adequada. Tome cuidado pois o processo de diluição é altamente exotérmico e liberará uma boa quantidade de calor. É comum o recipiente ficar bem quente durante o processo. Neste caso, garanta que o recipiente onde você está fazendo o processo não seja muito fino. Depois de diluído, deixe ele resfriar para utilizá-lo na corrosão. Na realidade o percloreto funciona melhor quando aquecido, mas em nosso caso seremos conservadores e utilizaremos ele em temperatura ambiente (é mais seguro também).

Como o percloreto é produto “danado”, eu gosto de fazer um pequeno furo na placa e passar uma linha por ali para poder colocar e retirar a placa do vasilhame onde a corrosão irá acontecer. A única coisa que você não pode fazer é utilizar algum instrumento (pinça, alicate, etc) metálico para esta tarefa. Com a solução preparada e com sua placa com o diagrama feito, basta colocá-la no vasilhame com percloreto. A posição ideal para a corrosão é com o lado do cobre virado para baixo, ou de lado. Assim, a gravidade ajuda a depositar o material que vai sendo retirado da placa. Feito isto, basta esperar que a corrosão aconteça.

Com a solução nova, o processo não deve levar mais que 15 minutos. À medida em que ela é reusada, demora mais. Quando estiver demorando mais que 40 ou 50 minutos, descarte o líquido e faça uma nova. A melhor meneira de verificar como está o processo é fazendo uma inspeção visual. Você não quer que a corrosão seja incompleta porquê você não deixou a placa por tempo suficiente no percloreto. Mas também não quer que a corrosão seja muito agressiva e prejudique as trilhas porquê você deixou a placa por tempos demais no percloreto. Se a placa ficar muito tempo no recipiente é possível que a tinta protetora vá, aos poucos, saindo e isto fará com que onde não deveria acontecer corrosão também seja atacado. A corrosão estará completa quando todo o cobre que não estava coberto pela tinta protetora tiver sido removido.

Com a corrosão completa, remova a placa do recipiente e lave-a com água. Você pode deixar um segundo recipiente cheio de água preparado para isto. Depois de passar a placa na água para remover todo percloreto restante, você pode seguir em frente e limpar a tinta que ficou sobre o cobre restante. Para remover a tinta use algum solvente como acetona ou removedor de esmaltes. Ela sairá rapidamente e deixará exposto. Se você julgar necessário poderá lavar a placa com sabão e uma bucha (daquelas de espuma plástica) para deixá-la bem limpa. Enxague a placa novamente com água e seque-a com papel toalha ou um paninho.

4. Perfuração

Sua placa de circuito impresso já está quase pronta para receber os componentes. Mas antes você precisa fazer os furos em todas as vias da placa. Para isto utilize o perfurador manual e com cuidado faça cada um dos furos. Tente fazer com que os furos sejam feitos no centro das vias, em cima das marcações que você fez no começo do processo.

Com todos os furos prontos, verifique se eles estão adequados para receber seus componentes e, se for preciso, utilize uma pequena haste de metal para alargar os furos que tiverem muito pequenos.

Se perceber que a perfuração deixou alguma rebarba de cobre, utilize a lixa fina para remover.

5. Pronto… agora é hora de montar seu projeto

Antes de colocar seus componentes e soldá-los, é bom limpar a placa para que ela fique livre de qualquer sujeira que possa prejudicar o processo. Para isto limpe a placa com agua e sabão utilizando uma bucha plástica. Mas depois de limpar, seque bem a placa par aque a água não atrapalhe o processo. Agora é só seguir o projeto de sua placa, inserir os componentes e fazer a solda. Para isto é recomendável que utilize um suporte para a placa durante a soldagem.

Recomendações importantes de segurança!

Evite fazer isto em ambientes fechados ou com pouca ventilação. O cheiro do percloreto é forte, os vapores são tóxicos e ele mancha toda e qualquer superfície que tocar! SEMPRE misture o pó na água – aos poucos – e nunca o contrário. Se prepare antes de começar. Limpe e organize a bancada e forre com jornal ou papelão para evitar acidentes. Use sempre luvas e retire anéis e colares antes do trabalho. Prenda o cabelo, se for comprido, e não use roupas largas. Leia de novo este parágrafo e confira tudo duas vezes. Quando lidar com placas de fibra de vidro, tome cuidado ao cortá-las ou perfurá-las pois o pó da fibra também é prejudicial à saúde. Ok?

E ai, já fez ou está fazendo suas próprias placas de circuito? Que tal mostrar pra gente, no Fórum dos Fazedores? E se tiver algumas boas dias sobre este tema, não deixe de comentar aqui ou em nosso Fórum de discussões.