Projeto de Circuitos Impressos usando o software EAGLE

Método Simplificado para fazer Circuitos Impressos
A montagem de um circuito eletrônico sobre uma PCI é obviamente interessante sob o ponto de vista de garantia de funcionamento. Para a fabricação de um protótipo, no entanto, enfrenta-se o fato dos fabricantes de PCI trabalharem com uma quantidade mínima de placas geralmente da ordem de algumas dezenas de unidades. Ou seja, solicitar a confecção de uma única placa em um prestador de serviços de confecção de PCI, torna-se inviável pelo custo.

O método descrito na seqüência permite a fabricação de PCI através de um procedimento acessível ao hobbista ou estudante de eletrônica. Apesar de ser possível fabricar placas de "dupla face", o trabalho será bastante crítico nesse caso. Por esse motivo o método descrito aqui refere-se a placas "face simples", ou seja, com cobre presente em apenas uma das superfícies da placa.

Você precisará do seguintes equipamentos e materiais:

• Um microcomputador onde esteja instalado o software EAGLE.

• Uma impressora tipo laser, que deve estar ligada ao computador onde está instalado o software EAGLE.

• Um ferro de passar roupas. É conveniente que este seja do tipo mais simples, sem a produção de vapor.

• A placa de circuito impresso "virgem", previamente cortada nas dimensões desejadas (pode-se usar placa de "fenolite" ou de "fibra de vidro" com o mesmo resultado).

• Uma folha de filme tipo poliéster, cortada no tamanho A4 ou letter, ou papel tipo glossy paper, tamanho A4 ou letter.

• Uma caneta usada para desenho manual em transparências de retroprojetor. Este tipo de caneta também é normalmente encontrado em papelarias. Deve ser do tipo permanente (não lavável) e de preferência de cor preta, com ponta fina. Se tiver dúvida se a caneta é do tipo "não lavável", faça um traço em pedaço de papel, deixe secar e em seguida lave o papel em uma torneira. A tinta do tipo "lavável" vai ficar manchada e até sair, enquanto que o traço feito com a tinta "não lavável" permanecerá no papel.

• Fita adesiva tipo "fita crepe" ou "fita tartan".

• Percloreto de Ferro em pó. É encontrado em lojas de componentes eletrônicos, pois é o produto mais usado para a corrosão de placas de circuito impresso. No entanto, normalmente em lojas de produtos químicos encontra-se também o produto, por preço bastante inferior aos das lojas de componentes eletrônicos!

• Um recipiente plástico (por exemplo, um balde velho).

• Um par de luvas de borracha grossa.

• Um pedaço de "palha de aço" fina, do tipo usada para limpar panelas.

• Detergente de cozinha.

• Papel-toalha.

• Água.

Provavelmente a maior dificuldade para hobbista de poucos recursos será ter acesso a uma impressora tipo Laser. Algumas lojas que prestam serviço de fotocópia fazem a impressão em impressoras Laser, mediante pagamento por folha impressa.

Os melhores resultados são obtidos com a impressão do desenho sobre o filme de poliéster. Este tipo de filme plástico é usado para desenho de precisão à nanquim e normalmente é encontrado em papelarias especializadas em material de desenho de arquitetura. Se você tiver dificuldade em obter esse produto, uma "dica" é informar-se em gráficas que usam o processo off set para impressão; o filme de poliéster é usado para a confecção de matrizes para impressão em máquinas off set, de modo que eles devem saber onde se vende o produto.

A alternativa ao filme de poliéster é o papel tipo glossy paper, do tipo usado para a impressão de fotografias em impressoras do tipo jato-de-tinta. É um papel com uma face brilhante e provavelmente na embalagem virá escrito que o papel NÃO deve ser usado em impressoras tipo laser. Está ai o problema: de fato alguns papéis tipo glossy tem uma espécie de camada plástica superficial que pode se fundir durante o processo de impressão das impressoras laser, danificando seriamente a impressora! Eu usei diversas vezes em uma impressora laser marca HP o papel glossy da marca SISTEM, referência CS 4100, sem problemas. Mas fica aqui o alerta: dependendo do modelo da impressora laser, o uso de papel tipo glossy para  a impressõa de desenhos pode danificar a impressora!

Primeiro passo: obtenção da matriz do circuito:

• Após conferir cuidadosamente o layout no EAGLE, escolha no menu superior a opção View e em seguida a opção Display/hide layers.
• No quadro que se abre, onde estão listadas as "camadas" (Layers), escolha somente 16-Bottom, 17-Pads, 18-Vias e 20-Dimension, conforme a figura à seguir, e pressione OK:

• Coloque agora o papel glossy ou o filme de poliéster na impressora. Se a impressora laser tiver um controle de intensidade da impressão, escolha a impressão mais “forte” disponível, ou seja, o modo que faz com que seja depositada a maior quantidade de toner sobre a impressão.
• Acione o comando de impressão do EAGLE - Print:

• Verifique, no quadro de opções de impressão que se abre, que as opções estejam exatamente como na figura acima. Na sessão Style a opção Mirror deve ester DESLIGADA, e as opções Black e Solid devem estar LIGADAS.
• Acione o botão OK; deverá ocorrer a impressão do desenho sobre o filme de poliéster ou papel glossy. Observar que o desenho das trilhas inferiores do circuito impresso em posição "invertida", ou seja, como se a imagem das trilhas estivesse sendo vista no espelho.

• Como o filme poliéster e o papel glossy são relativamente caros, é conveniente fazer alguns testes com papel comum, para se adquirir experiência no processo e operação da impressora laser.
• Com uma tesoura, recorte cuidadosamente o desenho, deixando-o nas dimensões da placa de circuito impresso. Tente não tocar no desenho, pois sempre tem-se um pouco de suor e gordura nos dedos, que podem danificar o desenho.
• Guarde a matriz obtida, enquanto passamos à próxima etapa.

Segundo passo: preparação da placa de circuito impresso:

• Passe a "palha de aço" na superfície cobreada da placa de circuito impresso, até deixa-la bem brilhante. Evite tocar na superfície de cobre polida, para não mancha-la novamente, segurando a placa pelas bordas.
• Lave bem a placa com água e detergente de cozinha. Seque-a com papel-toalha. Mantenha sempre a placa sem tocar na superfície de cobre, manipulando-a pelas bordas.
• Coloque a matriz do circuito impressa no papel poliéster cuidadosamente sobre a placa de circuito impresso. A face do papel onde existe o toner deve estar em contato com a superfície de cobre. Fixe o desenho com pequenos pedaços de fita adesiva tipo "fita crepe" ou "fita tartan", colados nas bordas do desenho. Não use fita adesiva transparente, pois esse tipo de fita irá derreter com o calor!
• Ligue o Ferro de Passar Roupas e ajuste-o para a máxima temperatura.
• Se o desenho foi impresso sobre o filme de poliéster, coloque a placa de circuito impresso sobre uma superfície plana, com o desenho voltado para baixo. Use um pedaço de madeira que seja bem plano e que possa ser ligeiramente "queimado". Não faça isso sobre a sua mesa favorita, pois o calor do Ferro de Passar Roupas poderá danificá-la!
• Se o desenho foi impresso sobre o papel glossy, o ferro de passar roupas deve ser aplicado diretamente sobre o papel.
• Pressione e movimente o Ferro de Passar Roupas sobre a placa, de modo a aquecê-la de forma uniforme, como se estivesse passando uma roupa. Preste atenção principalmente nas bordas da placa, onde deve-se pressionar bastante o ferro de passar roupas sobre a placa.
• Após cerca de 2 minutos, retire o Ferro de Passar Roupas de cima da placa e desligue-o. Tome cuidado, pois a placa de circuito impresso deverá estar bastante quente, podendo queimar os dedos se for tocada! O filme de poliéster ou o papel glossy ficará "grudado" na placa, pela ação do calor.
• Espere a placa esfriar completamente, até que possa tocar na placa sem queimar-se.
• Vire a placa com o desenho para cima. Retire os pedaços de fita adesiva que fixavam o desenho.
• Se a impressão foi feita com o filme poliéster, retire cuidadosamente o filme da placa, puxando-o delicadamente a partir de um dos cantos. Você observará que, a medida que o filme de poliéster vai sendo removido, o desenho desgruda-se do papel e o toner fica aderido à face de cobre.
• Se a impressão foi feita com o papel glossy, coloque a placa com o papel "grudado" de molho em um recipiente raso cheio de água fria, adicionando algumas gotas de detergente para lavar louça à água. Após alguns minutos de molho na água, o papel glossy vai começar a se desmanchar. Passe os dedos levemente sobre o papel até ele desmanchar totalmente. Sobrará uma fina camada plástica sobre a face de cobre, que pode ser removida puxando-a delicadamente a partir de um dos cantos. O desenho das trilhas feito com o toner fica aderido à face de cobre da placa.
• É normal que o cobre fique com a cor alterada, devido ao calor. Isso não prejudicará de forma alguma a continuidade do processo.
• Compare o desenho obtido sobre a superfície de cobre com o layout original das trilhas no computador. Corrija eventuais falhas no desenho com a caneta para retroprojetor.

Terceiro passo: corrosão da placa:

• Coloque luvas de borracha e utilize roupas velhas! A solução de Percloreto de Ferro não é corrosiva se cair acidentalmente na pele, mas danifica muito as roupas. É interessante também forrar o local de trabalho com jornais velhos, para evitar manchas nos móveis.
• Coloque cerca de um litro de água no recipiente plástico.
• Despeje o Percloreto de Ferro em pó lentamente na água. O produto é altamente higroscópico e ocorre uma reação de hidratação, que eleva a temperatura da solução. Por esse motivo o Percloreto de Ferro deve ser colocado na água com cuidado e em pequenas quantidades de cada vez. Jamais adicione água ao Percloreto de Ferro; faça ao contrário, sempre colocando o Percloreto de Ferro na água lentamente.
• A concentração da solução não é crítica. Cerca de 500g de Percloreto de Ferro dissolvidos em dois litros de água permitem a corrosão de placas de circuito impresso em cerca de 10 minutos. Usando-se uma concentração maior o tempo diminui, mas é necessário muito cuidado para que a solução não corroa as partes protegidas da placa.
• Dissolva bem o Percloreto de Ferro na água. Não use nenhum objeto metálico para agitar a solução; caso necessário, mexa com uma colher plástica descartável, ou com um bastão de madeira.
• Mergulhe a placa preparada no item anterior na solução. É conveniente fazer previamente um orifício na placa e amarrar-se ali um pedaço de barbante, de modo a se poder colocar e retirar facilmente a placa na solução de Percloreto de Ferro.
• Tente manter a placa totalmente submersa na solução e de preferência na posição vertical. Se a placa ficar deitada no fundo do recipiente o processo de corrosão é mais lento, pois cria-se uma camada de depósito que prejudica a reação.
• Acompanhe o processo de corrosão, retirando periodicamente a placa da solução e verificando as áreas expostas de cobre.
• Quando notar que todo o cobre exposto foi retirado, retire a placa da solução e lave-a com água em abundância.
• A camada de toner pode ser retirada esfregando-se a placa com um pedaço de "palha de aço", ou então com um trapo embebido em álcool, ou ainda com solvente para tintas.
• A solução de Percloreto de Ferro pode ser guardada num recipiente plástico com tampa, para uso em outra ocasião.
  Obs.: após ter sido usada muitas vezes, a solução de Percloreto de Ferro vai se tornando cada vez menos reativa e adquire uma cor esverdeada, devido a presença de íons de cobre. A solução "velha" deve ser armazenada em recipientes plásticos fechados (por exemplo, garrafas PET) e posteriormente encaminhadas para um serviço apropriado de reciclagem. Não jogue a solução usada no esgoto ou vaso sanitário do banheiro: além de poluir os cursos de água, se a tubulação do imóvel for de ferro pode haver corrosão e vazamentos como conseqüência.

Quarto passo: finalização:

• Para verificar os lugares dos furos na placa, é interessante imprimir novamente o layout das trilhas. Reproduza o procedimento do Primeiro Passo, sendo que agora a opção Mirror deve estar LIGADA e a opção Fill Pads deve estar DESLIGADA. Acione então o botão Process Job, obtenha um novo arquivo Post Script e imprima o desenho em uma folha de papel comum.
• Dependendo da complexidade do circuito é suficiente observar a posição dos furos no desenho e fazer a furaçao da placa. Para circuitos mais complexos uma sugestã é recortar o desenho impresso, cola-lo cuidadosamente sobre a placa e utiliza-lo como "matriz" da posição dos furos.
• As placas de "fenolite" podem ser furadas usando-se um pequeno furador manual, semelhante a um grampeador de papel, que se encontra à venda em lojas de componentes eletrônicos. Esse tipo de furador, no entanto, não pode ser usado em placas de "fibra de vidro"! Ocorre que esse outro tipo de placa possui resina epóxi como elemento-base, com altíssima dureza, sendo que o furador manual fatalmente irá se danificar. Nesse caso é necessário fazer a furação usando-se uma pequena broca de aço-rápido com 1 mm de diâmetro e uma furadeira elétrica.

Obs: Na verdade a resina epóxi das placas de "fibra de vidro" é tão dura que danifica as brocas comuns, de "aço rápido". O ideal é usar brocas especiais, com pontas de metal duro, mas além de caras são difíceis de serem encontradas. Normalmente a única coisa a fazer é usar as brocas comuns de "aço rápido", que depois de alguns furos ficarão rombas. Uma alternativa são brocas adiamantadas, do tipo das que são usadas pelos dentistas, mas também são bastante caras. Uma sugestão para quem tiver um amigo ou parente dentista é pedir para ele ou ela guardar as brocas "velhas"; são inúteis para o trabalho dentário mas normalmente servem ainda para furar os nossos circuitos impressos!

• Provavelmente após a furação da placa será necessário limpa-la novamente, usando-se água, um pedaço de "palha de aço" ou detergente. Após a secagem da placa, pode-se aplicar às trilhas um "verniz" feito com breu(*) dissolvido em álcool ou solvente para tintas (thinner ou aguarás). A proporção usada para preparação desse "verniz" é de aproximadamente 100 g de breu para 500 ml de álcool ou solvente e sua aplicação sobre a placa de circuito impresso é feita para impedir a oxidação do cobre exposto. Além disso, esse "verniz" facilita bastante a aderência da solda ao cobre. Faça a "pintura" da placa em local bem ventilado, usando um pequeno pincel. Deixe o álcool ou solvente "secar" bem antes de fazer a soldagem dos componentes.
• Muito bem! sua placa de circuito impresso está pronta para receber os componentes!

(*) Breu é uma resina mineral obtida como subproduto da destilação do petróleo. Antigamente o breu era muito usado como material de impermeabilização em construção civil e naval. Pode-se encontrar breu na forma de pó à venda em lojas especializadas de tintas para pintura artística.

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