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[PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO]
Por Anna Julia, Denise, Eduardo e Kenzo
Centro de incontáveis projetos de engenharia, as placas de circuito impresso (PCIs) representam importante dispositivo para o funcionamento de aparelhos eletrônicos, principalmente quando há a necessidade da formação de circuitos integrados. As PCIs são instrumentos eletrônicos que funcionam como base para a montagem de circuitos e possuem essencialmente três componentes: placa, fios de metais condutores e folha de cobre. A partir da junção estratégica desses três elementos, as placas são capazes de realizar a transmissão de informações, sinais, correntes e outras propriedades eletrônicas, possibilitando o funcionamento de complexos aparelhos. Quanto maior a complexidade dos aparelhos e das funções a esses atribuídas, mais complexa será a placa de circuito impresso e maiores serão os desafios presentes no desenvolvimento e na confecção dessa.
O processo de fabricação de uma PCI começa muito antes do início da produção de fato. Com o auxílio de softwares adequados, como o CAM (software de controle numérico que auxilia na manufatura de peças) e o CAD (software focado em desenho que auxilia na criação e otimização de projetos), minimiza-se as falhas de forma a garantir o melhor desenvolvimento possível do projeto. Tais softwares são responsáveis por esquematizar o circuito elétrico que melhor supre as necessidades do produto final e, a partir disso, definir os melhores componentes (como resistores, displays, LEDs, capacitores, entre outros) a serem soldados na placa. Também será incumbido a eles o desenho do circuito a ser aplicado durante a confecção, especificando as trilhas (traçados condutores de cobre sobre a superfície da placa, responsáveis pela condução da corrente elétrica pelos componentes eletrônicos) e ilhas (ponto de conexão da corrente elétrica com os componentes, onde seus terminais serão soldados na placa) presentes no painel.
Antes de iniciar sua manufatura, é feita a escolha do tipo de placa, podendo ser de face simples, com cobre em apenas um lado, de dupla face, cobreada dos dois lados, ou, ainda, multicamadas. Com isso estabelecido, é realizada a seleção dos materiais laminados, que são a matéria-prima base para a confecção, sendo o fenolite e a fibra de vidro os mais utilizados, e das películas metálicas condutoras, que podem ser de cobre, prata, ouro ou níquel. É com base nessas escolhas que se determinam a confiabilidade e o custo final da PCI.
Durante a confecção da placa de circuito impresso, deve-se seguir à risca alguns procedimentos. Tudo começa com o corte dos painéis, seguido da perfuração do laminado feita por computadores utilizando as coordenadas dos arquivos CAD. Na sequência, a placa vai para um tanque de revestimento com cobre e, então, é adicionado um filme que será exposto a lâmpadas especiais para impressão por contato da imagem, deixando os traços do circuito desejado. Posteriormente a esses processos, o painel é submetido a um banho de corrosão para remoção de rebarbas de cobre, subsequente da aplicação do revestimento epóxi que irá cobrir os traços, deixando as aberturas para os componentes soldados requeridos. Nesse ponto, as PCIs são levadas para realizar o acabamento de superfície, geralmente feito com estanho, para aplicação do fluxo de solda que irá deixar a superfície nivelada e regular. Para finalizar, há a inclusão de legendas com tinta fotossensível para a identificação no topo das placas, facilitando a montagem e eventuais reparos.
O mercado de PCIs está em constante mudança graças às novas e emergentes tecnologias, além de motivações causadas pelo mercado. Dessa maneira, dois grandes desafios podem ser destacados: escassez de matéria-prima e demanda dos consumidores que necessitam da remodelagem do design do produto.
A escassez da matéria-prima não é causada, necessariamente, pela escassez da matéria-prima no mundo, um exemplo que vale ser mencionado para discorrer sobre esse assunto é o ouro. Hodiernamente, o dado mais recente da produção mundial de ouro por minas foi obtido em 2021: 3000 toneladas. Contudo, em relação ao ano de 2018, a produção mundial de ouro por minas em 2021 caiu 300 toneladas. Assim, a redução na produção mundial de ouro por minas pode ser relacionada a um fator principal: o esgotamento das minas até então exploradas. Nessa perspectiva, a consequência gerada pelo fator mencionado é a necessidade de explorar novas minas já conhecidas, mas não exploradas, gerando, assim, um impacto negativo no meio ambiente e uma elevação no preço do material.
Analisando o que foi discutido anteriormente podemos ter a falsa ilusão de que a ampliação do uso de PCIs não contribui para um desenvolvimento sustentável, vide que a busca pelos materiais que constituem as PCIs onera o meio ambiente - exemplo do ouro. O termo "falsa ilusão" não foi utilizado por mera coincidência. As PCIs podem, de fato, contribuir para o desenvolvimento sustentável, haja vista a aplicação desses circuitos em sistemas de energia solar e em carros elétricos. Há, atualmente, uma crescente demanda por placas de alta potência (acima de 48 volts). Usualmente, placas de alta tensão, que operam na faixa de 24 a 48 volts, estão associadas a aplicações na área de energia solar, uma vez que a maioria dos painéis solares operam nessa faixa. Nos carros elétricos, entretanto, essa faixa pode ser 11 vezes maior, com tensões na casa das centenas. Em suma, as diferentes aplicações demandam PCIs com diferentes propriedades. Ademais, visto que a tecnologia está em constante aprimoramento e que cada aplicação exige uma, ou mais, propriedade específica, o desafio da remodelagem e do design, para que as PCIs atendam às demandas, será constante.
É sempre interessante observar a Engenharia de Materiais na prática, especialmente em áreas que fazem parte de nosso cotidiano – é esse o caso das PCIs, presentes nos inúmeros dispositivos eletrônicos com os quais interagimos. As placas de circuito impresso foram peças fundamentais na revolução digital tanto por seu custo reduzido para produção em larga escala quanto pela alta escalabilidade de seu processo de fabricação – e a Engenharia de Materiais esteve (e ainda está) presente de forma intrínseca nessa tecnologia.
REFERÊNCIAS:
http://www.eletrica.ufpr.br/mehl/te232/textos/PCI_Conceitos_fundamentais.pdf
https://www.montecnica.ind.br/circuito-impresso
http://www.eletrica.ufpr.br/mehl/te232/textos/PCI_Conceitos_fundamentais.pdf
https://blog.multcomercial.com.br/placas-de-circuito-o-que-sao-como-montar/
http://www.micropress.com.br/informacoes/placa-circuito-impresso.php
https://www.statista.com/statistics/238414/global-gold-production-since-2005/