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Visualizza la versione completa : Realizzazione dei circuiti stampati o PCB


AndreaB
22-02-11, 00:17
Prevedo che tra non molto inizieremo a vedere pubblicati alcuni schemi di radiotelescopi e questo significa che bisogna essere pronti ad affrontare tutta una serie di problematiche realizzative pratiche.
In previsione di questo ho deciso di affrontare la questione dei circuiti stampati con un breve e semplice tutorial.
Mi occupo di elettronica da diversi anni ma non voglio salire in cattedra, vorrei solo condividere con voi una serie di informazioni per la realizzazione di circuiti stampati con una tecnica semplice ed efficace che permette di ottenere risultati eccellenti.

Affrontiamo il discorso partendo dal presupposto di avere già a disposizione il disegno delle piste in rame e rimandiamo la trattazione dello sbroglio ad un secondo momento.
I circuiti stampati o PCB, acronimo di Prited circuit Board, costituiscono un supporto meccanico/elettrico per i componenti elettronici e consentono di ridurre al minimo indispensabile il numero dei collegamenti esterni aerei (cavi).

Esistono vari tipi di supporto a seconda del loro impiego e quello più comunemente utilizzato è composto da una serie di strati di fibra di vetro disposti ortogonalmente e tenuti insieme da resine termoresistenti chiamato fiberglass o vetronite
dello spessore di circa 4/6 mm e un laminato di rame dello spessore di 35 o 70 micron applicato su una o su entrambe le facce.
Per applicazioni particolari, ad esempio per correnti elevate, la lamina di rame potrebbe essere anche superiore a 100 micron.

In alta frequenza vengono usati materiali ceramici o a base di silicone che offrono maggiore affidabilità nel mantenere costante la rigidità dielettrica, gli spessori possono essere di 1/2 mm o anche meno .
In questo caso la lamina di rame può avere spessori variabili.( si tratta di supporti realizzati a livello industriale e di difficile reperibilità per gli hobbisti )

Per iniziare e per semplicità prenderemo in considerazione la realizzazione di circuiti stampati con la vetronite a singola faccia utilizzando la tecnica nota come lo "stira e ammira" che potrebbe sembrare uno scherzo ma non lo è .

Forse il risultato al primo tentativo non sarà il massimo ma con un minimo di pratica riusciremo a realizzare dei circuiti stampati dall'aspetto quasi professionale .

Il procedimento, a grandi linee, consiste nello stampare per mezzo di una stampante laser ( occorre modificare le impostazioni di stampa affinché si depositi più toner possibile ) il disegno su un foglio di carta patinata .
Trasferire il toner depositato sulla carta patinata sul lato in rame del PCB per mezzo del ferro da stiro.
Immergere il PCB in una soluzione corrosiva, le parti del rame ricoperte dal toner verranno protette dall'azione del sale corrosivo e le altre saranno rimosse .

Materiali occorrenti :

disegno del circuito stampato su file o comunque su carta trasferibile su file tramite scanner
carta patinata, esistono anche appositi fogli blu chiamati press n peel relativamente costosi, basta la carta dei calendari o delle riviste purché non plastificata
stampante laser
ferro da stiro
basetta di vetronite ramata a singola faccia ( reperibile presso i negozi di materiale elettronico o in un famoso sito di aste on line )
nastro adesivo di carta ( quello degli imbianchini o dei carrozzieri )
cloruro ferrico, una soluzione corrosiva per circuiti stampati ( reperibile presso i negozi di materiale elettronico o in rete sempre sul noto sito di aste in forma liquida o in grani da sciogliere in acqua )
spazzolino da denti anche vecchio
un recipiente plastico o in vetro delle dimensioni un piatto da cucina ( dimensioni non critiche purché possa contenere la basetta ramata ) con i bordi alti almeno 5/10 cm
carta abrasiva fine grana 200 / 300
trapano da bricolage ( dreemel o altri ) con mandrino in grado di serrare una punta per ferro del diametro di un millimetro, meglio se a colonna, le punte di quelle dimensioni si rompono facilmente.Nel prossimo intervento analizzaremo la procedura passo passo aiutandoci anche con foto o disegni.

astrotecnico
23-02-11, 09:19
:ok::hello:

aldebaran24
23-02-11, 11:12
che coincidenza...
il mio lavoro è produrre DRY FILM!!!:)

AndreaB
27-02-11, 13:13
Ciao Aldebaran24, sono felice di registrare la presenza di un professionista del settore .
Ti invito ad intervenire in ogni momento che riterrai opportuno , ogni tuo contributo può rappresentare un valore aggiunto alla discussione .
Ovviamente auspico l'intervento di chiunque senza remore .

bongi02
27-02-11, 23:01
Giusto per dirvi che il cloruro ferrico lo possiamo tranquillamente sostituire con una soluzione molto facile da preparare e molto efficace composta da acido muriatico al 10-15%, quello che si usa per pulire casa, con acqua ossigenata a 130 vol. un ferramenta ben fornito la possiede. Circa 3€ / litro.

Si trova anche in farmacia ma è molto più costosa e possono arrivare anche a chiedere il certificato medico ... :spaf:

Per le quantità si può sperimentare, ma io di solito verso in una bacinella acido muriatico fino a che la piastra da incidere non sia ben coperta (diciamo 1/2 cm di liquido sopra), poi verso l'acqua ossigenata lentamente fino ad ottenere la velocità di incisione desiderata.

Comunque mi ricordo che un buon dosaggio di partenza può essere 100cc di acido muriatico e 15cc di acqua ossigenata.

E' un metodo assolutamente pulito ed anche molto rapido.

Ovviamente ho anche un file su cui avevo scritto qualche appunto sull'argomento, ma al momento non riesco a ritrovarlo.
Se spunta fuori ve lo passo.

Ignazio68
27-02-11, 23:55
Argomento interessantissimo, dove si apprende sempre!
Da poco mi sono avvicinato alla tecnica "stira e ammira", ho "tribolato" un pochino ma devo dire che i risultati alla fine ottenuti non sono affatto male.
Ho realizzato dei circuiti che utilizzano componenti smd e tutto ha funzionato a dovere.
Ho qualche timore nell'utilizzo della tecnica muriatico-ossigenata per l'incisione, Bongi02, come smaltisci i residui della corrosione? Genera gas la reazione, lo fai all'aperto?
L'ultima volta che ho adoperato il solforico-ossigenata era 5 lustri fà:spaf:, ricordo super veloce ma fatta in lab scolastico e con cappa di protezione...
Però, se funziona bene e non è più pericolosa del percloruro che sto esaurendo, al prossimo giro di circuiti stampati la provo.

Ciau!

Ignazio

bongi02
28-02-11, 06:48
Occhio !!!
Non acido solforico, ma muriatico (cloridrico) !!!

La reazione genera ovviamente gas di cloro e porta del rame nella soluzione acquosa.

Io lo faccio regolarmente nel bagno di casa con la finestra aperta (per pura precauzione, non incidiamo Kg di rame !).

Ripeto che la soluzione è pulita e non pericolosa (a meno di versarsi l'acqua ossigenata a 130 vol direttamente sulle mani !) e può essere tranquillamente smaltita diluendola nell'acqua.

Se proprio vuoi star tranquillo metti su un paio di guanti di lattice o simili e via.

Il cloruro ferrico, sporca moltissimo, ai miei tempi avevo mezza casa macchiata di giallo con grande gioia dei familiari e spesso le dita si macchiavano dello stesso colore.

Poi è una soluzione da smaltire come rifiuto speciale.

Saranno almeno 25 anni che l'ho bandito da casa mia. :ok:

AndreaB
28-02-11, 23:02
Come giustamente dice Bongi02 si può usare anche una miscela di acido cloridrico e acqua ossigenata nelle dosi indicate, che tra l'altro risulta essere molto efficace .
Per l'acqua ossigenata eviterei quella a 130 volumi, troppo pericolosa, ma ne cercherei anche di meno potente, 40 o 60 vol. funziona bene lo stesso.
Basta rivolgersi ad un parrucchiere conosciuto e farsene dare un flacone di quella che usa per schiarire i capelli .
Ovviamente il cloruro ferrico è molto più sicuro anche se come già detto macchia indelebilmente tutto quello che tocca .
L'acido cloridrico è perfetto pure per rigenerare il cloruro ferrico esausto e a tal scopo inserisco un link dove viene spiegato il procedimento

http://www.qsl.net/iz7ath/web/02_brew/14_howto/02_clor/index_it.htm

Ricordiamoci che con certe sostanze bisogna sempre usare ogni precauzione possibile e, cosa molto importante, assicurarsi di non lasciare mai certi prodotti alla facile portata dei bambini .

bongi02
01-03-11, 14:15
:ok::ok::ok:

E comunque un paio di guanti non fa mai male !

Spezzo un'altra lancia a favore della miscela acido muriatico/acqua ossigenata.
La soluzione rimane perfettamente limpida e trasparente durante il processo, anche se ovviamente si colora di verde smeraldo per il rame che va in soluzione.
Questo consente di controllare accuratamente l'incisione mentre la basetta è nella soluzione.
Cosa impossibile con il cloruro ferrico.

Per quanto riguarda la concentrazione dell'acqua ossigenata, va bene anche quella al 3,6 % che si usa per disinfettare.
Quello che cambia è ovviamente il rapporto tra i liquidi che in quest'ultimo caso è 100 cc di acido muriatico e 130 cc di acqua ossigenata !

AndreaB
02-03-11, 23:29
Proseguiamo analizzando nei dettagli il procedimento per la realizzazione dei circuiti stampati




All'indirizzo :
http://it.fotoalbum.eu/IZ5DKM/a586668
troverete un album con le varie immagini che scandiscono i vari passaggi.

immagine 1A è solo un esempio senza nessuna applicazione pratica ma contiene alcuni elementiche che consentiranno di valutare qualità e la risoluzione del lavoro finale .

Importante nota: quando condividiamo il disegno di un circuito stampato dobbiamo inserire sempre alcune indicazioni riguardanti le dimensioni e la vista che potrà essere lato rame o lato componenti.
Prelevando l'immagine dal WEB o da un libro , facendo una prova di stampa, assicurarsi che le dimensioni corrispondano.
Se le dimensioni ( in questo caso mm 50*50 vista lato rame ) non corrispondono dovremo ridimensionarla con un programma di grafica preoccupandoci di mantenere le proporzioni.
Una volta ottenute le dimensioni indicate bisognerà trasformarla in vista speculare
( questo perché nella fase di trasferimento termico sulla faccia ramata si ribalterà
nuovamente fino ad avere il disegno originale vista rame )

In questo caso ho inserito la vista speculare immagine 1 B ed è questa che dovremo stampare sulla carta patinata .
La stampante deve essere impostata per il maggiore contrasto possibile , disattivando
l'opzione risparmio toner .

Dopo la stampa immagine 2 passando le dita sul foglio possiamo percepire il lieve rilievo del toner .
Usiamo tranquillamente un foglio di carta patinata con delle scritte o disegni, questi non si trasferiranno .

Preparare la basetta ( normalmente il supporto di vetroresina ramato per stampati viene chiamato anche così ) tagliandola delle dimensioni necessarie o anche leggermente più grande di alcuni millimetri e pulirne la superficie con la carta abrasiva immagine 3 fino a renderla completamente lucida .

Appoggiare la basetta sulla carta appena stampata con il lato rame rivolto verso il disegno immagine 4 e con il nastro ancorarle insieme
in modo serrato immagine 5 .

A questo punto bisogna trasferire il toner sul rame usando il ferro da stiro, ovviamente
acceso, impostato sulla temperatura per la seta e quindi non troppo caldo.
Passare il ferro sulla basetta immagine 6 con la carta rivolta verso l'alto e, esercitando una pressione media, effettuare dei movimenti circolari su tutta la superficie .
E' bene tenere la piastra del ferro a contatto con la carta per 5 o 6 secondi, staccarla per farla raffreddare e proseguire a intervalli successivi per evitare che l'eccessivo calore possa far staccare il nastro sul lato opposto.

Dopo una decina di passate il toner dovrebbe essersi trasferito completamente .
Attendere circa un minuto e immergere in acqua fredda la basetta con la carta immagine 7 .

Dopo alcuni minuti sarà possibile staccare agevolmente la carta dalla basetta immagine 8 .

Potrebbero, anzi sicuramente, rimanere delle fibre di cellulosa immagine 9 che
toglieremo con lo spazzolino da denti bagnato ripetutamente con acqua fino a lasciare solo il disegno pulito e senza sbavature immagine 10 .

A questo punto immergere la basetta nella soluzione corrosiva immagine 11
per una basetta di queste dimensioni bastano circa 300ml di liquido .

Lasciare la basetta per il tempo necessario alla completa rimozione del rame non protetto ricordandosi di agitare ogni tanto immagine 12 .

A corrosione avvenuta togliere la basetta dalla soluzione e risciacquare sotto un getto di acqua corrente, asciugare e asportare il toner usando la carta abrasiva .
Il risultato finale dovrebbe corrispondere nei minimi particolari al disegno iniziale immagine 13 .

Notare la definizione dei bordi pista e, al centro in diagonale, la pista sottile molto
vicina a quella più grande.

Forse la prima volta potremmo non ottenere un risultato ottimale ma con un poco di pratica sicuramente riusciremo ad acquisire precisione e efficacia .

Spero di essere stato chiaro e comprensibile ma se ci fossero dei dubbi o la necessità di appofondire alcuni particolari chiedete pure .:hello:

PS Ho scelto di utilizzare lo strumento dell'album immagini che rende difficoltosa la lettura ma a causa di una connessione estremamente lenta :cry: non sarei riuscito a completare la stesura del testo e l'inserimento dei collegamenti diretti alle immagini .

bongi02
04-03-11, 06:37
Ottimo risultato, davvero interessante !
Io uso le lastre presensibilizzate, ma i costi sono sicuramente maggiori e si ha necessità di un master su lucido trasparente dove il nero sia davvero opaco.
Proverò a farli anche così.

Una domanda:
dovendo realizzare PCB di dimengioni generose, es 15x20, come ci si deve comportare nella fase del ferro da stiro ??? :mmh:

AndreaB
04-03-11, 13:06
In effetti, vista la semplicità e la facile reperibilità dei materiali, questo è forse il metodo più efficace senza rinunciare alla precisione .
Nel passato ho fatto stampati con tutti gli altri sistemi, pennarello, trasferibili e fotoincisione ma in quanto a velocità di realizzazione questo li batte tutti se consideriamo che per realizzare questo esempio ho impiegato meno di 30 minuti , bagno corrosivo compreso .
Non ho mai fatto stampati grandi ma credo che l'unica differenza possa essere quella di effettuare più passate con il ferro .
Se usiamo una carta chiara e con poche scritte o disegni notiamo che il disegno delle piste traspare sempre di più man mano che queste si fissano al rame .
Un'altro semplice accorgimento potrebbe essere quello di mettere la carta da stampare sul termosifone o in un forno tiepido in questo modo nel momento della stiratura , non avendo acqua da perdere, si deformerà meno .
Per quanto riguarda il nastro adesivo si può usare anche quello marrone da pacchi e togliere la colla che sicuramente rimarrà attaccata alla vetronite con alcool o acetone .:hello:

ANDREAtom
31-03-11, 18:58
[quote=AndreaB;456742]In

Ciao andreab siamo quasi omonimi! Circuiti stampati veloci? Questo messaggio è riservato ai fortunati possessori di plotter a penna; purtroppo sono scomparsi da molti anni dal commercio perchè sostituiti dalle stampanti laser; io per il mio lavoro, (mi occupo di progettazione di dispositivi in alta frequenza) ho bisogno di realizzare in tempi brevi il c.s. per poter testare il comportamento dei componenti "in sito"; ho provato tutti i metodi possibili e immaginabili ma il plotter li batte tutti di gran lunga!
se per caso ne possiedi uno o sai dove trovarlo fammelo sapere e ti insegnerò un metodo infallibile!

AndreaB
31-03-11, 20:02
Ciao quasi omonimo, credo che ormai ne esistano veramente poche in giro ma proverò comunque e chiedere , un metodo alternativo bisogna sempre provarlo.
Visto che ti occupi di alta frequenza vorrei chederti se conosci un dispositivo, diodo schottky o altro, per rivelare un segnale alla frequenza di circa un GHz con circa 200 microV di ampiezza e una corrente nell'ordine di 10 picoA .

ANDREAtom
31-03-11, 22:34
Qel diodo è sicuramente indicato perchè ha una velocità di commutazione molto elevata, però non ne esistono con soglia di conduzione così bassa.
Normalmente partono da 0.3 - 0.35 volt, anche se ti accontenti di prelevare una debolissima corrente, quindi prima di rivelare un segnale di 200 microvolt occorre preamplificare di almeno 60 dB.
A che ti serve?

AndreaB
31-03-11, 23:07
Non serve a me ma per rispondere ad una domanda postami da un amico .
Nel campo della radioastronomia ho fatto delle prove con un HSMS 2852 a zero bias in sostituzione dei vari BAT e devo dire che ho avuto risultati incoraggianti .
Di cosa ti occupi nello specifico , se puoi dirlo ?
Andrea .

ANDREAtom
31-03-11, 23:22
Di tutto ciò che concerne la trasmissione e ricezione di segnali, fino alla frequenza di 2.6 giga; il mio analizzatore di spettro si ferma li!
Ho realizzato di tutto, apparati per radioamatori, trasmettitori FM per radio private fino a due KW di potenza, radiomicrofoni; naturalmente in periodi successivi!
I radiomicrofoni li ho omologati perfino per la germania (hanno delle norme rigidissime!).

astrotecnico
03-04-11, 21:23
Confermo anche io che l' HSMS 2852 mi è sembrato molto buono avendolo anche io usato per lo stesso tuo impiego. Per i plotter la vedo ormai difficile, anche se nel surplus qualche volta mi è capitato di trovarli. Sinceramente non hanno mai destato in me grande interesse. ANDREAtom immagino che plotti soprattutto dei doppia faccia, intendendoli con piano di massa esteso ? Oppure ? Che laminati utilizzi correntemente ? Ovviamente a livello di curiosità ......
Io devo dire che ancora mi trovo benissimo con fotoresist, bromografo ecc. Come software di progettazione ne uso diversi, ma prediligo Target, che trovo molto pratico. Non ci metto gran tempo per fare un cs. Ma poi è tutta una questione di gusti e di esigenze personali:)

ANDREAtom
04-04-11, 20:54
Ciao astrotecnico. Debbo precisare che il plotter lo uso solamente per realizzare i prototipi, o al massimo una pre-serie di 3 o 4 pezzi; il procedimento è velocissimo perchè plotto il disegno direttamente sul rame, ovviamente dopo aver sostituito la penna del plotter con quelle ad inchiostro indelebile resistente al decappaggio;
Il diametro delle penne è all'incirca uguale e basta fare un adattatore al tornio per fissare la penna alla pinza.
Naturalmente la definizione non è quella che si ottiene con la fotoincisione, comunque utilizzando penne con tratto di scrittura di 0.3 mm riesco a fare stampati anche per smd con integrati a passo 0.63 come il pll lmx2306 che tu conoscerai certamente; se non lo conosci ti dirò che è semplicemente favoloso!
in un contenitore di 4x5 mm incorpora un divisore programmabile a doppio modulo fino a 500 MHz per il VCO, un divisore fino a 50 MHz per il quarzo, il comparatore di fase,
il tutto assorbe la bellezza di 3 mA! Un tempo per realizzare un dispositivo del genere dovevo impiegare uno scatolotto di 10 x 20 cm!
Come programma utilizzo autocad a mò di tecnigrafo, perchè i ritorni di massa e la disposizione dei componenti voglio realizzarli come dico io e non come vuole il programma!
Come materiale utilizzo molto il cemm ma anche la vetronite, comunque nell'esperienza che mi sono fatto ho visto che prima di considerare le "perdite" del circuito stampato, occorre mettere in atto ben altri accorgimenti!

mau54
15-11-12, 12:44
[quote=AndreaB;456742]In

Ciao andreab siamo quasi omonimi! Circuiti stampati veloci? Questo messaggio è riservato ai fortunati possessori di plotter a penna; purtroppo sono scomparsi da molti anni dal commercio perchè sostituiti dalle stampanti laser; io per il mio lavoro, (mi occupo di progettazione di dispositivi in alta frequenza) ho bisogno di realizzare in tempi brevi il c.s. per poter testare il comportamento dei componenti "in sito"; ho provato tutti i metodi possibili e immaginabili ma il plotter li batte tutti di gran lunga!
se per caso ne possiedi uno o sai dove trovarlo fammelo sapere e ti insegnerò un metodo infallibile!

Salve, sono cascato per caso nella vostra conversazione facendo una ricerca sui pcb e sono molto interessato. Potrei avere un Roland DXY 1200 a disposizione e mi piacerebbe molto conoscere il tuo metodo segreto per fare i pcb :)
Ovviamente più che altro quale driver e software usi...
Grazie

ANDREAtom
24-11-12, 08:13
mau54, se disponi di un plotter è il sistema di gran lunga più veloce per realizzare al volo circuiti stampati; anch'io ho un Roland formato A3 e l'ho attrezzato come si vede nella foto

http://i1084.photobucket.com/albums/j404/andreatom44/PB230303.jpg

E' sufficiente fissare la basetta con due pezzi di nastro adesivo dopo averla pulita con alcool; il pezzo di lamiera è attaccata al piano magnetico e costituisce un riferimento per psizionare la basetta; la penna è quella apposita per circuiti stampati ma funziona qualunque penna a inchiostro indelebile che abbia una punta sottile, con tratto di scrittura 0,3 - 0,4 mm.
L'unico problema è adattare la penna alla pinza del plotter; io ho modificato al tornio uno dei pennarelli originali inserendo al suo interno la penna a pressione facendo fuoriuscire la punta di quel tanto che basta a farla lavorare perfettamente verticale.
Occorre naturalmente un programma per gestire il plotter, io utilizzo Autocad dopo averlo personalizzato e adattato allo scopo; il risultato è questo

http://i1084.photobucket.com/albums/j404/andreatom44/PB230305.jpg

Come si vede ho stampato solo una piccola parte di un disegno preesistente con la funzione "finestra" e la basetta è pronta per essere immersa nella soluzione decappante; naturalmente per raggiungere questi risultati è necessario conoscere Autocad alla perfezione, personalizzando il "menu" e creando una libreria con tutti i "blocchi" di disegno dei componenti maggiormente utilizzati, dopodichè il procedimento è velocissimo.

Praticamente Autocad viene utilizzato come fosse un "tecnigrafo", e lavorando in alta frequenza è l'unico sistema che mi consente di disegnare i ritorni di massa e la disposizione dei componenti come dico io, e non come vuole il programma; gli appositi programmi per PCB che partono dallo schema elettrico e fanno lo sbroglio automatico delle piste, è vero che fanno risparmiare tempo nel disegno ma alla fine si ottiene un circuito che NON funziona.

ANDREAtom
24-11-12, 10:10
Ho dimenticato di specificare (ma risulta evidente) che il sistema indicato è valido se si intende creare il disegno, se invece si ha a disposizione il disegno su carta e si intende copiarlo, il sistema migliore è quello indicato da AndreaB

AndreaB
25-11-12, 13:27
Credo che l'aspetto più difficoltoso , nel ragionameto di ANDREAtom , sia quello di creare le librerie dei componenti in autocad .
Personalmente uso un programma libero e di una semplicità disarmante che non offre lo sbroglio automatico dallo schema elettrico ma permette di disporre i componenti a proprio piacimento e disegnarne le piste come si vuole .
In precedenza usavo il procedimento noto come matitocad :D e per questo ho acquisito una certa pratica nella disposizione e orientamento componenti .
Il programma : enetsystems.com/~lorenzo/fidocad_win.asp
Uno dei numerosi tutorial presenti in rete : maffucci.it/2009/01/05/fidocad/

:hello::hello: