As placas de circuito impresso, também conhecidas como PCIs, geralmente não estão à vista, mas elas fazem parte de tudo o que envolve tecnologia. Computadores, cadeiras automatizadas (como as de dentistas), sistemas de segurança, smartphones, brinquedos, carros e chuveiros são apenas alguns exemplos de dispositivos que usufruem dessas placas repletas de componentes eletrônicos para desempenhar suas respectivas funcionalidades.
Apesar de estarem ocultas em sua maioria, você deve ter percebido que as PCIs são extremamente importantes no nosso dia a dia. O Tecmundo explica para os seus leitores como essas placas são produzidas. Coloque seus óculos de proteção e pulseira antiestática e vamos iniciar o passeio por uma linha de produção.
Definição
Um circuito impresso consiste em uma placa formada por camadas de materiais plásticos e fibrosos (como fenolite, fibra de vidro, fibra e filme de poliéster, entre outros polímeros) que conta com finas películas de substâncias metálicas (cobre, prata, ouro ou níquel). Essas películas formam as “trilhas” ou “pistas” que serão responsáveis pela condução da corrente elétrica pelos componentes eletrônicos.
Esses impulsos elétricos são transmitidos para os componentes, viabilizando o funcionamento de cada peça e, consequentemente, do sistema completo formado pela PCI. As placas de circuito impresso tiveram sua origem em 1936 pelas mãos do engenheiro austríaco Paul Eisler, embora a técnica fundamental para o desenvolvimento das PCIs tenha surgido no ano de 1903 com as pesquisas do inventor alemão Albert Hanson.
Processo produtivo
Antes de explorar o processo de fabricação das PCIs, é importante deixar claro que os passos descritos neste artigo podem sofrer variações entre as fabricantes. Cada empresa possui seus procedimentos estipulados de acordo com a sua estrutura e método de trabalho. Nossa intenção é mostrar como as placas de circuito impresso são produzidas de uma maneira genérica.
Para a confecção deste artigo, nos baseamos na visita feita pelos diretores da empresa Base2 a um de seus fornecedores de placas de circuito impresso.
Criação do esquema elétrico e do desenho
O processo de fabricação de uma placa de circuito impresso começa em um computador. Cada modelo de PCI é projetado por engenheiros com conhecimentos em elétrica ou eletroeletrônica, utilizando softwares específicos.
Os arquivos originados, geralmente nos formatos CAD e CAM, formam o esquema elétrico da placa, definindo por onde a corrente elétrica deverá passar. Esses desenhos serão utilizados pelas máquinas de produção para selecionar as camadas, furar e criar as “trilhas” da PCI – passos que veremos com mais detalhes no decorrer deste artigo.
Perfuração
Com o projeto da PCI devidamente revisado, o primeiro procedimento da fabricação propriamente dita é a perfuração. Agrupados em grandes painéis, diversas placas fibrosas (que formarão as camadas da PCI) são perfuradas por grandes máquinas – das quais algumas são capazes de ultrapassar até seis painéis ao mesmo tempo.
Uma fina folha de papel alumínio pode ser colocada sobre os painéis para absorver e auxiliar na distribuição do calor ocasionado pela perfuração, evitando possíveis danos à placa. A quantidade de brocas utilizadas pelas máquinas pode variar, mas em geral elas possuem cartuchos com 120 brocas.
Banho químico e de cobre
Após a retirada do papel alumínio, os painéis passam por uma limpeza. Nessa etapa do processo, as placas passam longe do contato com correntes elétricas, ficando restritas a entrar em contato com substâncias químicas. As substâncias utilizadas são escolhidas conforme o material das placas e das películas metálicas.
Placas recebendo o banho de cobre. (Fonte da imagem: Base2)
Em seguida, as PCIs ainda agrupadas seguem para recipientes cheios de cobre. Assim, toda a área das placas, inclusive dentro dos buracos abertos na perfuração, receberá uma finíssima camada desse metal.
Aplicação de filme fotorresistente
O próximo passo é a aplicação de um filme fotorresistente, um material sensível à luz que tem o objetivo de criar um revestimento para proteger a camada de cobre das PCIs da ação dos raios UV, evitando possíveis oxidações e curto-circuitos.
Essa é uma etapa que exige muito cuidado. Os ambientes de armazenamento dos painéis com o filme fotorresistente exposto devem estar muito higienizados, para que partículas estranhas (como poeira) não entrem em contato com as áreas de condução das placas.
Mascaramento
Posteriormente, os painéis recebem uma película que determinará o traçado das “trilhas” que conduzirão a corrente elétrica pela PCI. Essa nova camada funciona como uma máscara. Ela cobre as partes da superfície das placas que não deverão receber corrente, deixando apenas as posições dos componentes e o caminho que a corrente deve seguir entre eles (as “trilhas”) expostos.
Aplicação de estanho
As placas de circuito impresso seguem para receber um reforço na camada de cobre nas partes que continuaram expostas, as “trilhas” e os buracos oriundos da perfuração. As aplicações da substância metálica são finíssimas, tendo milésimos de centímetros de espessura.
Entra em ação outro elemento metálico: o estanho. Essa substância é adicionada aos pontos em que as áreas recém-banhadas no cobre continuam expostas. Ela vai servir como uma proteção para os contatos onde serão futuramente soldados os componentes eletrônicos.
(Fonte da imagem: Base2)
Remoções
Então, as PCIs partem para o procedimento de retirada do filme fotorresistente. As películas são removidas com máquinas, pois a precisão deve ser perfeita para não afetar outras camadas das placas. Depois, os painéis são mergulhados em tanques com componentes químicos para a remoção do estanho. Nesse momento, a estrutura que será responsável pela condução da corrente elétrica está finalizada.
Máscara de solda
As placas partem para o processo em que receberão a chamada máscara de solda, um tipo de verniz constituído de polímeros que dão um revestimento capaz de proteger permanentemente os traços de cobre das PCIs. Finalmente, as placas ganham a coloração verde que conhecemos.
Os painéis ficam expostos a luzes UV para que a máscara de solda seque e eles possam ser manipulados. O excesso do verniz é removido e as placas vão para uma estufa ou forno para curá-las em altas temperaturas.
Serigrafia
O processo de fabricação inicia sua fase final. As placas de circuito impresso vão para um dispositivo que pode ser entendido como uma impressora gigante, no qual elas terão a serigrafia impressa (como o nome do produto, versão, indicações das posições dos componentes e outras informações que serão úteis na montagem dos componentes eletrônicos). Novamente, as PCIs ficam em repouso em uma estufa ou forno para secar a serigrafia.
(Fonte da imagem: Base2)
Fluxo de solda
Para finalizar, as placas são banhadas em fluxo de solda – uma substância que facilita o procedimento de soldagem. O fluxo adere apenas na superfície onde o cobre ainda está exposto. Removido o excesso desse elemento, os painéis podem seguir para a inspeção de qualidade final.
Inspeção de qualidade
Não é somente no final do processo produtivo que as placas são aferidas. As inspeções visuais, quando o ser humano averigua imperfeições nas placas, pode acontecer em diversos momentos da linha, variando de acordo com a fabricante.
Normalmente, além de uma última verificação superficial, ao final da produção as PCIs passam por máquinas que irão testar se a corrente elétrica está passando pelos pontos especificados no projeto inicial. Feito isso, as placas de circuito impresso já podem ser separadas ou remetidas em painéis para os clientes – os quais farão a inserção dos componentes eletrônicos que constituirão os gadgets.
Fabricação caseira
Você se empolgou com o tema? Então você ficará mais animado ao saber que é possível fazer uma placa de circuito impressa em casa sem gastar muito e com um resultado que lembra muito as PCIs produzidas industrialmente.
(Fonte da imagem: INAPE)
Combinando materiais adquiridos em qualquer papelaria e alguns itens que temos em nossas residências, como secador de cabelo, esponja de aço, fita crepe, cola e transparências, é possível colocar o seu projeto de eletrônica em ação. Confira como proceder neste artigo publicado por Leocádio Benez Neto no site do Instituto de Astronomia e Pesquisas Espaciais.
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