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Técnicas de montagem - lição 2

Na primeira lição deste curso focalizamos as técnicas de montagem em ponte de terminais que, por sua simplicidade, são as mais indicadas para projetos experimentais, didáticos ou de iniciantes, principalmente porque esses projetos não têm compromisso com o espaço ocupado nem com a estética. Nessa segunda parte trataremos das montagens em placas de circuito impresso.

A técnica de montagem em placa de circuito impresso é a mais utilizada atualmente, em vista das vantagens que apresenta, principalmente para projetos que posteriormente devam ser industrializados, ou mesmo para protótipos que tenham compromisso com aparência, desempenho e tamanho.

A placa, que pode ser de fibra de vidro ou fenolite, sustenta um certo número de componentes e ao mesmo tempo proporciona uma interligação de acordo com o circuito.

Obtém-se com isso uma montagem mecanicamente de boa resistência, e eletricamente de bom desempenho, além de ser fisicamente compacta o bastante para permitir um aparelho com dimensões otimizadas.

Para os montadores "caseiros" , ou de protótipos numa empresa pequena, entretanto a elaboração de uma placa exige alguns recursos importantes que envolvem desde o trabalho com ferramentas de corte e furação até o trabalho com produtos químicos corrosivos.

A Placa de Circuito Impresso

Uma placa de circuito impresso comum consiste num painel de fenolite ou fibra de vidro no qual se deposita, por um processo eletroquímico, uma fina camada de cobre condutor, conforme mostra a figura 1.

Placa de circuito impresso virgem

Obtemos então uma placa de circuito impresso de face simples virgem.

Se depositarmos uma capa de cobre nas duas faces, teremos uma placa de circuito impresso dupla.

Por um processo de gravação marcamos então nessa placa as regiões que correspondem as trilhas ou fios de interligação dos componentes.

Esse processo admite as mais diversas técnicas como, por exemplo, esmalte de unhas, adesivos, silk-screen, decalques, processos fotográficos sendo responsável pela determinação do padrão de ligações para uma determinada montagem, conforme mostra a figura 2.

Uma placa gravada com trilhas que fazem a função de fios condutores.

Este padrão é planejado de acordo com a disposição dos componentes que vão ficar do lado não cobreado desta mesma placa.

Levando a placa com o desenho feito a um banho de substância corrosiva, no caso o percloreto de ferro, ela ataca somente as regiões que não foram cobertas como padrão de gravação, conforme mostra a figura 3.

Uma banheira plástica com solução de percloreto de ferro é usada na corrosão da placa

O resultado é que o cobre é removido nas regiões descobertas, deixando-se apenas o padrão do circuito coberto com a substância usada no desenho.

Com um solvente podemos então dissolver a substância que cobre as trilhas, que então ficam expostas.

O próximo passo da técnica consiste em furar os pontos onde devem entrar os terminais dos componentes, utilizando-se para isso uma furadeira elétrica ou uma furadeira manual como a mostrada na figura 4.

furadeira manual para placa de circuitos impressos.

Os componentes podem então ser encaixados nos furos, conforme mostra a figura 5.

Componentes encaixados na placa de circuito impresso.

Finalmente, soldamos os terminais dos componentes nas regiões cobreadas e cortamos os excessos, conforme mostra a figura 6.

Soldando e cortando os excessos dos terminais dos componentes

Esta técnica de montagem, como a que faz uso de pontes de terminais, tem suas vantagens e desvantagens.

Vantagens:

a) Podemos obter montagens compactas, confiáveis e seguras

b) O processo facilita a realização de montagens em processos industriais

c) A operação com circuitos de altas freqüências e áudio não é crítica, sendo reduzidos os problemas de instabilidades e ruídos.

d) A aparência dos aparelhos montados é muito melhor do que no caso das montagens em ponte de terminais.

Obs.:

O uso de componentes extremamente pequenos, manuseados por máquinas, permite a industrialização de circuitos em altas velocidades e muito pequenos. Essa técnica é denominada "montagem em superfície" ou SMT (Surface Mounting Tecnology) fazendo uso de componentes SMD (Surface Mounting Devices). Com o uso de ferramentas apropriadas pode-se montar "em casa" protótipos usando essa técnica.

Desvantagens

a) Para o montador comum é preciso dispor de material especializado para projeto e fabricação das placas. Kits para essa finalidade são vendidos a custo acessível.

b) Uma placa projetada para um determinado aparelho só serve para ele, pois já tem a disposição de trilhas planejada para um circuito específico.

c) A manutenção com a troca de componentes, experimentação ou medidas numa placa é um pouco mais difícil do que nas montagens que usam outras técnicas.

As Técnicas

Para se chegar a uma placa de circuito impresso para um projeto existem diversas técnicas.

Partindo do desenho pronto (que depois veremos como pode ser feito), como os que aparecem nas revistas especializadas, existem diversos procedimentos que nos permitem chegar a placa para um projeto.

O leitor precisará, entretanto dispor de algum material especializado que será dado na forma de uma pequena lista de materiais no final do artigo.

O procedimento mais simples é copiar o desenho colocando sobre o original um papel de seda semi-transparente qualquer retirando-se assim o padrão original.

Depois, colocamos a cópia sobre o cobre, usando papel carbono, transferimos o desenho. A placa já deve esta cortada no tamanho final e para que não se mova deve estar fixada com adesivo. Uma base de plástico ou madeira será importante para este trabalho.

Transferindo o desenho e marcando os locais dos furos.

O corte da placa é feito com uma ferramenta especial que muitos kits de placas de circuito impresso já possuem. Essa ferramenta é mostrada na figura 8.

Cortando uma placa no tamanho certo antes de iniciar sua gravação e furação.

Passando repetidas vezes a ferramenta na fibra da placa ela faz um sulco. Em certo momento, será possível com um movimento forçando a placa no sulco, fazer com que ela se parta exatamente nesse local.

Uma outra forma de se transferir o desenho para o cobre é marcando com um punção apenas os locais em que estarão os furos para os terminais dos componentes, conforme mostra a figura 9.

Podemos transferir apenas os pontos de furação, marcando-os na placa e depois fazendo o desenho com uma caneta para circuito impresso.

Esses pontos servirão de referência para a cópia à mão livre do desenho.

Os leitores mais habilidosos poderão simplesmente tomar como referência as posições dos componentes na placa e copiar à mão livre os padrões.

Como fazer a cópia final de modo que o corrosivo não ataque as regiões que devem ser cobreadas?

Diversas são as substâncias que são imunes a ação do percloreto e que podem ser usadas para se "desenhar" uma placa definitiva.

Uma delas é o esmalte de unhas, que pode ser diluído de modo a poder ser usado com uma pena de normógrafo mais grossa ou mesmo com um pincel fino, conforme mostra a figura 10.

Usando esmalte e um pincel para desenhar a placa.

Outra é a tinta especial que enche as chamadas canetas para circuitos impressos, um tipo de "hidrográfica", mas que na verdade possui uma tinta que não é atacada pelo percloreto, conforme mostra a figura 11.

Caneta para desenhar placas de circuito impresso.

Os kits para fabricação de placas de circuito impresso já vem com esse tipo de caneta. Na figura 12 um kit completo para fazer placas de circuito impresso.

Kit para fabricação caseira de placas

Temos ainda uma solução que permite a elaboração de placas com uma aparência quase profissional, que é a que faz uso de símbolos auto-adesivos (decalques) obtidos nas casas especializadas em cartelas.

Esses símbolos consistem em bolinhas (rosquinhas) para a marcação dos pontos onde faremos os furos para a soldagem dos terminais dos componentes, linhas retas e curvas e também disposições de terminais que correspondem aos circuitos integrados mais comuns, em soquete DIL (Dual in Line) conforme mostra a figura 13.

Cartelas de decalque de ilhas e trilha para placa de circuito impresso.

O importante para o caso dos circuitos integrados é que a separação entre as bolinhas já tem as dimensões próprias para aceitar os componentes reais. Por exemplo, no caso dos soquetes DIL, basta escolher o número delas e fazer a transferência direta de 8, 14 ou 16 pinos, conforme mostra a figura 14.

O decalque tem a separação certa dos pinos de um circuito integrado.

A transferência dos símbolos para as placas é muito simples:

Basta apoiar a cartela e com uma caneta "ao contrário" esfregar forte, mas não com força excessiva, os símbolos que devem ser transferido, como mostrado na figura 15.

Usando uma caneta comum para transferir os símbolos.

Marcando as posições, somente dos furos, podemos usar essas cartelas de bolinhas somente para fazer seu posicionamento. Depois, temos duas possibilidades para fazer as interligações entre os furos ou pontos dos terminais.

Podemos completar o desenho usando a caneta de circuito impresso ou mesmo esmalte de unhas. Também podemos usar os símbolos em decalque que correspondem às trilhas, com diversas larguras para fazer sua interligação.

Um método importante é o que mistura as duas técnicas.

As trilhas mais finas, que são mais comuns nos projetos mais complexos que envolvem muitas ligações de circuitos integrados, são feitas com símbolos auto-adesivos. As trilhas mais largas e as bordas das placas onde podem aparecer amplas regiões cobreadas, são feitas com esmalte ou caneta de circuito impresso, conforme mostra a figura 16.

Trilha larga.

Qualquer que seja a técnica usada, entretanto, o montador deve estar atendo a um fato importante: uma vez corroída a placa não há volta e dificilmente pode ser feita qualquer correção.

O máximo que podemos fazer é no caso de esquecimento de uma trilha em que ela pode ser "completada" com um pedaço de fio, conforme mostra a figura 17.

Trilhas corrompidas.

Por esse motivo, confira muito bem o desenho de sua placa antes de colocá-la para corroer.

Para o caso da técnica de montagem em silk-screen, basta ter o kit para a confecção da tela ou então mandar confeccionar essa tela em casas especializadas, com o padrão desejado.

Esta tela terá então "furinhos" muito pequenos que seguem o padrão dos locais que devem ser encobertos pela tinta. Quando a tinta for passada diretamente sobre a placa, conforme mostra a figura 18, teremos a transferência do padrão.

Processo silk

Esta tinta depois de seca não é atacada pelo corrosivo (percloreto) de modo que a placa pode ser levada diretamente ao banho.

Dois pontos importantes garantem uma boa qualidade para a placa e no êxito de sua elaboração.

O primeiro refere-se à limpeza: a placa deve estar muito bem limpa do lado cobreado, antes de trabalharmos na transferência dos desenhos.

As placas tendem a adquirir marcas de gordura dos dedos e a acumular uma fina camada de óxido que a escurece. Estas duas impurezas dificultam a aderência da tinta ou dos decalques, que podem soltar o causar falhas durante o processo de elaboração. A limpeza com uma esponja de aço (cuidado para não deixar fiapos!) deve ser feita.

O segundo ponto refere-se à posição dos componentes. Os desenhos das placas podem ser apresentados do lado cobreado ou do lado dos componentes.

Se tivermos um desenho do lado dos componentes, precisamos fazer a inversão e para isso temos duas alternativas.

Podemos copiar numa folha e depois usá-la invertida para fazer a transferência para o cobre, tomando como referência a posição das bolinhas, como mostrado na figura 19.

Lados de uma placa.

Podemos fazer uma cópia do desenho com papel carbono invertido, ou seja, usar as costas da folha para a cópia e usar esta para transferir o desenho para a placa.

Outras Técnicas

Existem ainda muitas outras técnicas para se transferir um desenho do papel para a placa de cobre e obter um padrão de circuito impresso de fácil utilização.

Fita crepe, fita isolante e fita adesiva são comuns, já que não são atacadas pelo percloreto. Essas fitas podem ser cortadas para formar as regiões que devem permanecer cobreadas numa placa. Um estilete pode ser usado para o seu corte.

Um tipo de circuito impresso simples que pode ser usado em projetos experimentais é o formado por regiões cobreadas retangulares e quadradas feitas com pedaços de fita isolante ou fita crepe, conforme mostra a figura 20.

Usando fita isolante.

Veja que, com esta técnica não precisamos ter obrigatoriamente linhas ou trilhas estreitas interligando os componentes, mas sim verdadeiras regiões de bastante cobre que fazem o mesmo efeito e até apresentam algumas vantagens em certos projetos.

Uma das vantagens está no fato de que uma trilha muito estreita significa uma resistência para a passagem da corrente que, em alguns casos, pode até afetar o funcionamento de um circuito.

Uma região maior pode tanto ajudar na passagem de correntes intensas, dada sua baixa resistência como até servir como radiador de calor.

É comum em certos projetos que se façam regiões grandes cobreadas nas placas junto aos coletores de transistores de potência de modo a ajudar na dissipação de calor. Elas funcionam como radiadores, conforme mostra a figura 21.

Ultilizando o cobre como dissipador de calor.

Existem mesmo circuitos integrados de amplificadores onde certo número de terminais são deixados para conduzir o calor, bastando para isso que eles sejam soldados numa área cobreada maior, conforme mostra a figura 22.

Soldando o terminal largo na área cobreada.

Conclusão

Existem diversas técnicas para se fazer o desenho de uma placa e depois sua corrosão, obtendo-se assim um elemento de sustentação e condução de correntes para os aparelhos eletrônicos.

Os desenhos que obtemos em revistas e livros técnicos e mesmo sugestões que nós mesmos podemos elaborar servem apenas como orientação para os leitores que pode também tentar variações.

No entanto, na elaboração de uma placa, o mais difícil não é a transferência do desenho e depois a corrosão, mas sim chegar até o desenho.

Isso significa que o mais complicado não é fazer a placa de circuito impresso, mas sim projetar a placa. Como partir de um esquema e chegar ao desenho é o que veremos na terceira parte desse especial sobre técnicas de montagem.

Material para Confecção de Placas de Circuito Impresso

1 cortador de placas

1 régua de metal

1 litro de percloreto de ferro

1 banheira plástica ou de vidro

Algodão ou flanela

1 caneta para circuito impresso

Cartelas de decalques de símbolos eletrônicos

Solvente (acetona, tiner, benzina, etc.)

1 furadeira para placa (manual ou elétrica)

Esponja de aço

Placas de circuito impresso virgem

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