Os procedimentos envolvidos na aplicação da tecnologia SMT são amplamente exploradas pelas grandes indústrias de equipamentos eletrônicos. Entretanto, tais procedimentos não estão disponíveis para utilização em ambientes acadêmicos e de pesquisa. Logo, o desenvolvimento de métodos que permitam utilizar a tecnologia SMT na fabricação de sistemas eletrônicos de baixa e média complexidade, baixo custo, com dimensões e peso reduzidos, bem como baixo consumo de potência, representa uma importante expansão nos horizontes da elaboração e execução de atividades na área de Eletrônica.
Os métodos desenvolvidos e apresentados evidenciam a concretização da hipótese inicial do trabalho, isto é, demonstram a possibilidade da fabricação de PCIs utilizando tecnologia SMT, sem necessariamente usar equipamentos sofisticados e de alto custo.
Vários testes de impressão de fotolitos demonstraram que o método de baixo custo mais adequado para a aplicação foi a impressão por jatos de tinta. A qualidade dos fotolitos determina o sucesso ou falha do processo de fotolitografia, uma vez que a correta exposição à luz UV da tinta fotossensível sobre o substrato define a qualidade das trilhas que irão ser expostas ao processo de corrosão. Isto posto, é de suma importância para o futuro do projeto que haja o desenvolvimento de um método de produção de fotolitos de alta qualidade.
A etapa de fotolitografia – etapa determinante para finalizar todo processo – em si obteve resultados positivos através da utilização de uma fotoexpositora alternativa. Nesse sentido, a utilização de recursos alternativos se prova viável mesmo nas etapas mais importantes do processo. Entretanto, o desenvolvimento do processo de fotolitografia em um ambiente de sala limpa poderia vir a agregar ainda mais confiabilidade no processo ao eliminar o contato do polímero fotossensível com qualquer agente poluente ambiental e evitar exposição indevida do polímero com o uso de filtros.
Durante o processo de corrosão do cobre, as trilhas demarcadas de forma correta pelo polímero serão protegidas do ataque químico. Vale salientar que a temperatura correta da substância corrosiva é determinante para manter a velocidade da reação constante e consequentemente minimizar a ocorrência de corrosão lateral (under etch). Os bons resultados desse processo também são decorrentes da boa
limpeza das placas de cobre, uma vez que, a ausência de contaminantes garante a adequada aderência do fotopolímero na superfície do filme de cobre ou alumínio.
A aplicação da máscara de solda e das legendas feitas pelo processo de fotolitografia se mostraram eficazes em cumprir as suas funções. A meta de produzir esses dois itens de maneira a torná-los duráveis às intempéries foi alcançada.
A corrosão da chapa de alumínio para a produção dos estênceis comprovou a eficácia da solução de Ácido Fosfórico (H3PO4 - 74%), Ácido Nítrico (HNO3 - 2,5%) e
Água Destilada (H2O - 23,5%). Entretanto, evidenciou a importância dos
procedimentos de limpeza do filme de alumínio para completa remoção do óxido de alumínio nativo existente na superfície da amostra.
Sem a etapa anterior, não é possível a produção dos estênceis que servirão para aplicar de forma precisa a pasta de solda sobre os locais predeterminados na PCI. Tendo em vista a necessidade de evitar defeitos que podem ocorrer no processo de soldagem por refusão, como curto-circuitos e efeito tombstone, os resultados obtidos permitiram determinar a correta espessura dos filmes de alumínio a serem usados na fabricação dos estênceis, garantindo como consequência a aplicação das quantidades corretas de pasta de solda sobre os pads de contato das PCIs.
O posicionamento dos componentes, feito de maneira completamente manual, não alterou o resultado final do processo de soldagem. Entretanto, a viabilidade desta etapa está diretamente relacionada com a habilidade daquele que executa a tarefa.
Os resultados positivos obtidos na reprodução do perfil de reflow em um forno de convecção convencional, permitiram constatar a possibilidade de execução do processo de solda por refusão por processos manuais. O êxito desta etapa, portanto, comprovou que é possível traçar perfis de temperatura e, assim, desenvolver o processo de soldagem, ainda que não se utilize métodos de grande complexidade. Visto isso, é importante que, em um trabalho futuro, seja desenvolvido um perfil de reflow adequado para utilização com pastas de solda sem chumbo (lead free), uma vez que essas apresentam menores impactos ambientais a longo prazo.
Os circuitos desenvolvidos em tecnologia SMT mostraram desempenho superior ou igual ao daqueles produzidos em tecnologia THT, visto que apresentaram redução substancial nos parâmetros peso e dimensões físicas com também resultados positivos quando da dissipação de potência elétrica. Nota-se que a utilização de componentes SMD favorece a redução do parâmetro de dissipação de potência, mas não é suficiente para reduzir de forma considerável este parâmetro
quando se trata de componentes com tecnologias iguais, mas com encapsulamentos diferentes, sendo, portanto, necessário o uso de outras estratégias, tais como fazer um dimensionamento criterioso dos componentes utilizados no circuito, para atingir determinado fim.
O MINIMIZE alcançou os objetivos inicialmente propostos. Porém, é importante ressaltar que muitas outras tecnologias para construção de PCIs ainda podem, e devem, ser desenvolvidas e divulgadas para todos os interessados. Por exemplo, a utilização de uma PCI com múltiplas camadas, e com o uso de furos metalizados, possibilitará aplicações que podem expandir ainda mais os horizontes das pesquisas que envolvem sistemas eletrônicos. Faz-se necessário também o desenvolvimento de uma técnica de baixo custo que permita encapsular as PCIs, ocultando os componentes e trilhas do circuito, e mantendo, como consequência, a confidencialidade de projetos específicos.
A relevância deste trabalho pode ser demonstrada pelo conjunto de métodos e procedimentos desenvolvidos e disponibilizados para a comunidade acadêmica. Tais métodos já demonstram serem capazes de possibilitar o desenvolvimento de protótipos e a consequente melhoria da qualidade de projetos de sistemas eletrônicos desenvolvidos pelos grupos de pesquisa do IFRN.
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ANEXO A - Perfil de Reflow
Figura 30 - Perfil de reflow utilizado como referência para o desenvolvimento da pesquisa.