Placas de circuito impresso (PCBs) são onipresentes na vida moderna, integrais a dispositivos de alta tecnologia, ferramentas de computação e eletrodomésticos. Elas vêm em vários tipos e são fabricadas usando métodos diversos. A produção tradicional de PCB envolve projetar uma placa revestida de cobre e remover seletivamente o excesso de cobre. No entanto, a capacidade de criar placas de cobre personalizadas abre possibilidades criativas. PCBs de vidro representam uma categoria única dentro desse cenário diversificado de tipos de PCB.
O que é um substrato de vidro?
Substratos de vidro formam o núcleo de vários dispositivos ópticos. Eles são meticulosamente moídos, revestidos e polidos para criar espelhos e lentes. Substratos de vidro oferecem estabilidade térmica e uniformidade excepcionais, cruciais para manter a qualidade da transmissão óptica. Eles são utilizados em um espectro de tamanhos, de mícrons de espessura a metros de diâmetro.
PCB de vidro
PCBs de vidro são comumente usados em tecnologias LCD e LED. Essas placas são criadas a partir de materiais de vidro bruto. Na fabricação de PCBs de vidro, o padrão do circuito é transferido para uma placa de cobre usando uma máscara curável por UV. As máscaras curáveis por UV são preferidas por sua capacidade de atingir resultados precisos, especialmente com larguras de trilha estreitas, tornando-as adequadas até mesmo para produção em massa.
Durante o processo, uma fina camada de resiste de corrosão curável por UV é aplicada à placa de cobre. Um filme opaco, contendo a imagem do circuito, é colocado sobre a placa revestida de resiste e exposto à luz UV. Essa exposição cura o resiste nas áreas onde o circuito é projetado. Posteriormente, o resiste não curado é removido usando uma solução reveladora, que dissolve as partes não expostas do resiste, deixando as áreas curadas intactas.
Os filmes de resiste UV são categorizados em tipos positivos e negativos. Nesse contexto, um resiste negativo é utilizado, onde as partes expostas do resiste permanecem após o desenvolvimento, formando o padrão do circuito.
O layout do circuito
Quando o material estiver pronto, comece criando um diagrama esquemático do seu circuito, seguido pelo design do layout do PCB. Para transferir esse layout para uma folha em branco, normalmente é usado papel OHP (Overhead Projector). Para rotear os caminhos do circuito, utilize a ferramenta de roteamento automático, que pode parecer complexa para iniciantes, mas se torna administrável com a prática.
No design de PCB, apenas as trilhas (rotas) e pads (pontos de conexão) são essenciais. Quando estiver satisfeito com o design, isole a camada de trilhas e pads na paleta de camadas e exporte a imagem monocromática como um arquivo PNG.
Para nosso processo, usamos um tipo negativo de fotorresiste. Isso requer a exposição do resist à luz em áreas onde pretendemos reter os traços de cobre. Ao exportar a imagem, selecione a opção "branco sobre preto" para garantir que as trilhas e pads pareçam brancas contra um fundo preto. Este formato garante clareza, pois as áreas brancas no papel OHP permanecem transparentes após a impressão.
Impressão e Layout
O objetivo da impressão OHP é criar uma máscara que bloqueie efetivamente a exposição à luz UV em áreas indesejadas do resist. Para conseguir isso, certifique-se de que as áreas pretas da impressão OHP bloqueiem completamente a luz UV para evitar a exposição. Para um bloqueio ideal, três impressões são alinhadas e firmemente unidas para manter a estabilidade durante o processo de exposição.
Aderindo Vidro à Folha de Cobre
Ao usar folha de cobre em vidro, é essencial unir firmemente o cobre à superfície do vidro. Comece limpando completamente o vidro e a folha de cobre com álcool isopropílico para garantir a adesão adequada e evitar a delaminação do cobre. Aplique uma camada generosa de adesivo uniformemente na superfície do vidro e, em seguida, pressione firmemente a folha de cobre no adesivo. Remova quaisquer bolhas de ar aplicando pressão uniforme na superfície da folha. Apare o excesso de folha conforme necessário e aguarde tempo suficiente para que o adesivo cure completamente.
Aplicando Fotorresistente
Comece cortando o fotorresistente no tamanho necessário. O filme fotorresistente é intercalado entre duas capas protetoras, que devem ser cuidadosamente removidas antes da aplicação. Cole firmemente o lado exposto do filme fotorresistente na superfície de cobre. Use tiras de fita adesiva em ambos os lados do filme para facilitar a remoção das capas protetoras. Pressione o fotorresistente firmemente no cobre para garantir a adesão completa e eliminar quaisquer bolhas de ar presas entre o filme e a superfície de cobre.
Configuração para exposição à luz
Posicione a impressão OHP previamente preparada na placa de cobre, garantindo a orientação correta para evitar impressões espelhadas. Coloque um pedaço de vidro sobre a configuração para prender a impressão OHP firmemente na superfície de cobre. Use clipes para estabilizar o arranjo e evitar movimento durante a exposição.
Exposição à luz UV
Exponha a configuração à luz UV, seja de uma fonte UV dedicada ou da luz solar. Se usar luz solar, aproximadamente 5 minutos de exposição são normalmente suficientes. Mantenha a estabilidade da configuração durante todo o processo de exposição usando clipes para evitar qualquer movimento.
Após a exposição, remova cuidadosamente a configuração da fonte de luz e desmonte o arranjo. O fotorresistente deve mostrar sinais de secagem, indicando exposição bem-sucedida.
Revelando o fotorresistente
Após aplicar o fotorresistente, há uma película protetora cobrindo-o que precisa ser removida. Use fita adesiva para remover cuidadosamente essa capa protetora. Prepare uma solução reveladora usando bicarbonato de sódio ou uma substância alcalina similar dissolvida em água. Mergulhe a placa na solução reveladora por cerca de um minuto e depois enxágue suavemente em água corrente. As áreas não expostas do fotorresistente serão lavadas, revelando as trilhas de resistência curadas. Repita o processo de enxágue até que todas as áreas expostas estejam totalmente reveladas, deixando para trás o padrão de circuito desejado na placa de cobre.
Gravação
Prepare uma solução de cloreto férrico dissolvendo pó de cloreto férrico em aproximadamente 150 ml de água até que a solução fique preta. Adicione mais cloreto férrico, se necessário, para garantir a eficácia. Mergulhe a placa de cobre na solução de cloreto férrico e agite-a regularmente para facilitar a gravação uniforme. Após cerca de 10-15 minutos, todo o cobre indesejado deve ser dissolvido, deixando apenas as trilhas de cobre protegidas intactas.
Resultado final
Remova o fotorresistente restante das trilhas de cobre usando acetona ou água morna. PCBs fabricados em substratos de vidro podem não oferecer vantagens elétricas, mas são adequados para aplicações que exigem transparência. Aplicações como posicionamentos de LED em tais circuitos podem se beneficiar de suas propriedades únicas.
Vantagens do PCB de vidro
Com o pacote emissor de luz de 360 graus e decoração de fio invisível de vidro transparente, o PCB de vidro transparente é utilizado em LED, 5G, LCD e outras aplicações.
O substrato de vidro tem vantagens distintas em termos de planura, transparência, deformação, resistência ao calor, resistência ao rasgo e assim por diante; a taxa de deformação é muito baixa ao trabalhar em altas temperaturas por períodos prolongados; o PCB de vidro pode emitir luminescência de 360 graus, com um índice de renderização de cores de 80 de 140lmw ou mais; não requer um dissipador de calor e não há atenuação de luz. Atualmente, o PCB de vidro é amplamente utilizado em displays de LED, painéis solares, impressoras 3D e outras aplicações.