In questo articolo desideriamo introdurvi un argomento di sperimentazione che sta a noi molto a cuore: la realizzazione delle PCB “Printed Circuit Board” o circuiti stampati.
Da sempre, nel campo dell‘auto costruzione elettronica e radioamatoriale si ha sempre avuto la necessità di organizzare ordinatamente i componenti elettrici delle proprie realizzazioni, al fine di ottenere ottimi risultati elettronici e nelle misurazioni RF. Nasce quindi l’idea ancora nel novecento di costruire i circuiti stampati che, dopo la loro affermazione a livello industriale, hanno preso molto piede tra gli hobbisti che si sono trovati a voler replicare molteplici circuiti in maniera simile a quella industriale.
Inizieremo quindi a portare sul nostro sito e sui nostri canali social, le sperimentazioni da noi effettuate con i circuiti stampati, andando ad utilizzare varie tecniche, materiali e tipologie di attrezzature. Lo scopo di questa attività di divulgazione, sarà quindi quello di condividere con voi i nostri risultati e stimolare l’auto costruzione dei circuiti tra radioamatori ed hobbisti.
INTRODUZIONE
Realizzare dei circuiti stampati può sembrare un impresa ardua, che richiede molta precisione e costose attrezzature, ma vi possiamo assicurare che oggi esistono diversi metodi di realizzazione che semplificano i processi (anche grazie alla tecnologia), venendo in nostro aiuto e permettendo a tutti (con un po’ di impegno) di ottenere dei risultati eccellenti.
Molte delle tecniche di realizzazione che desideriamo presentarvi nei prossimi articoli, sono infatti realizzabili con costi accessibili, riuscendo ad ottenere risultati generalmente soddisfacenti e soprattutto avendo la soddisfazione di aver costruito degli oggetti elettronici unici e di propria realizzazione!
Le sperimentazioni che abbiamo effettuato e preparato per voi avranno quasi tutte, come base, l’utilizzo del computer per la progettazione dello schema elettrico, andando poi a realizzare manualmente la scheda. L’utilizzo del computer per il disegno dei circuiti è stato da noi scelto per rimanere al passo con i tempi, fondendo la tecnologia alla tradizione della realizzazione manuale dei circuiti, che abbiamo deciso di valorizzare.
SPERIMENTAZIONI TRATTATE
Nei prossimi video ed articoli, svilupperemo i seguenti argomenti, che potrete visionare selezionando i seguenti link:
1. Progettazione e sbroglio del circuito con il software libero KiCad (in preparazione);
2. Realizzazione di circuiti con basette in vetronite e pennarello;
3. Realizzazione di circuiti con basette in vetronite, tramite la tecnica del “toner transfer” (in preparazione);
4. Realizzazione di circuiti con basette in vetronite, tramite la tecnica della “fotoincisione” (in preparazione);
5. Realizzazione di circuiti PCB semiprofessionali, tramite service esterni (in preparazione).
In tutti i prossimi articoli, (come da nostra abitudine), allegheremo i file, i materiali e gli appunti riguardanti le sperimentazioni da noi condotte, al fine di condividere con voi i risultati ottenuti e sperimentare assieme, con il desiderio di poter scambiarci delle opinioni.
NOTA BENE: Ognuna delle tecniche sopra elencate, potrà avere dei passaggi sviluppabili in maniera differente, utilizzando diverse modalità di realizzazione. In primis, per alcuni argomenti, l’utilizzo del computer per lo sviluppo del disegno, sarà facoltativo ma fortemente consigliato (in quanto si possono ottenere risultati anche con disegno e progettazione manuale).
LE BASETTE IN VETRONITE
Alla base della maggior parte delle tecniche di realizzazione precedentemente citate, verranno utilizzate le basette di vetronite con singolo strato superficiale ramato, come quelle indicate nella seguente immagine. Per le realizzazioni di circuiti stampati (di piccole e medie dimensioni), le basette in vetronite ramata risultano ottime per ottenere un risultato pulito.
NOTA BENE: Queste basette risultano ottimali per la realizzazione di circuiti stampati per l’utilizzo audio, video, dati, alimentazione ed altro… Tenendo però conto che in ambito RF potrebbero risultare inadatte quando si lavora a frequenze molto alte.
Esistono inoltre dei modelli indicati nella seguente immagine, che dispongono inoltre di uno strato fotosensibile chiamato “photoresist“, utilizzate per la realizzazione di stampati con la tecnica della fotoincisione, che utilizza i raggi ultravioletti.
I MATERIALI NECESSARI
Per ottenere un circuito, le basette di vetronite necessitano di un processo chimico per la loro realizzazione, che avviene (tramite apposite sostanze) con la rimozione chimica del rame in eccesso, lasciando sulla basetta il solo rame delle piste; Le tracce dovranno essere opportunamente coperte utilizzando varie tecniche di copertura prima dell’immersione chimica.
In base alla tecnica utilizzata, cambieranno i materiali e le attrezzature necessarie.
Tra i tanti materiali quelli che saranno sempre necessari sono i seguenti:
1. Basette in vetronite
(normali o presensibilizzate in base alla tecnica utilizzata);
2. Cloruro ferrico liquido per circuiti stampati (Formula FeCl3) il prodotto è economico e facilmente reperibile on-line o nei negozi di elettronica;
3. Soda caustica in scaglie, consigliata per lo sviluppo della basetta dopo la fotoincisione;
4. Contenitori in plastica per utilizzo generico
(scegliere la dimensione in base ai circuiti da realizzare);
NOTA BENE: Evitate l’utilizzo di recipienti metallici in quanto verrebbero erosi e forati dal cloruro ferrico!
5. Carta vetrata con grana fine per la lucidatura iniziale delle basette;
6. Diluente nitro per la pulizia finale delle basette dall’inchiostro di copertura;
7. Carta assorbente per asciugare le basette sviluppate;
8. Eventuali pinze in plastica per maneggiare i circuiti;
9. Guanti in lattice e altri dispositivi di protezione individuale (es. grembiule, occhiali protettivi, ecc.)
NOTA BENE: Nei prossimi articoli riguardanti questo argomento, desideriamo illustrarvi nel dettaglio tutte le fasi e le attrezzature occorrenti, in base alla tecnica di realizzazione.
ATTENZIONE: Operate con cautela, leggendo le avvertenze indicate nei recipienti delle sostanze chimiche; adottando le dovute precauzioni e lavorando in un ambiente aperto e ventilato! Svolgete le operazioni soltanto se siete in piena sicurezza. Ognuno sarà responsabile delle proprie azioni!
PROCEDIMENTO
Per la creazione dei circuiti stampati occorre effettuare i seguenti passaggi, al fine di garantire un risultato eccellente, avendo una scheda con delle piste ben definite, non interrotte e preparate correttamente. I passaggi che andranno svolti indipendentemente dalla tecnica di sviluppo, sono i seguenti:
– Pulire accuratamente la basetta in vetronite con carta vetrata a grana fine e acqua, andando a rimuovere dalla superficie ramata le parti oleose, le imperfezioni e i vari graffi;
– Disporre ordinatamente i componenti durante la creazione dello stampato, assicurandosi che le piste e le piazzole non si tocchino ed abbiano uno spazio congruo tra loro;
– Utilizzare un metodo che riesca a coprire efficacemente le parti ramate, evitando che le soluzioni chimiche corrodano le piste;
– Rispettare i tempi di sviluppo e di reazione chimica previsti dello stampato (questi parametri sono influenzati da molti fattori e saper gestire ottimamente tutto richiede molta sperimentazione).
In base alla tecnica scelta, alle sostanze chimiche ed ai materiali utilizzati, si potrebbero aggiungere dei passaggi o dei parametri per meglio monitorare la riuscita dei vostri circuiti. A questo scopo nelle prossime guide allegheremo le nostre sperimentazioni con le note riguardanti la nostra esperienza applicata sul campo ed i vari tentativi.
CONCLUSIONI
Con la speranza che questo articolo introduttivo possa essere stato per voi uno spunto positivo per incominciare ad auto costruire circuiti stampati, vi auguriamo delle buone sperimentazioni!
Vi aspettiamo con la lettura dei nostri successivi articoli che tratteranno ancor più ampiamente tutte le sperimentazioni. Per qualsiasi curiosità, quesito o proposta, potrete contattarci utilizzando l’apposita sezione “commenti” che trovate al termine di questo articolo.
Un saluto dal Team di IV3 RadioLab.
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