Metodi di realizzazione di circuiti stampati per uso hobbystico

1. Metodi di realizzazione di circuiti stampati per uso hobbystico ARI Sezione di Ivrea 13 Aprile 2007 Relatore : Augusto Michelini I1VOH

2. Argomenti trattati • Panoramica sui metodi di realizzazione di circuiti stampati “home made”. • Presentazione del software Circad per il disegno di schemi elettrici e di circuiti stampati • Presentazione di un metodo rapido ed efficace per la realizzazione dei C.S. • Esercitazione pratica con la realizzazione di due tipi di circuiti stampati: RX YU1LM , WARBLER

3. Perché realizzare un circuito stampato? • Migliore affidabilità della realizzazione del nostro circuito (stabilità elettrica e meccanica). • Migliore riproducibilità (piccole serie) • Migliore risultato estetico • Migliore manutenibilità del prodotto finale • E’ facile e divertente

4. Fasi di lavorazione per la realizzazione di un c.s. • Preparazione del supporto ramato (FR4) tramite operazioni di pulitura e decapaggio • Preparazione ed applicazione della “maschera” protettiva • Erosione • Eliminazione della maschera • Taglio e foratura

5. Metodi conosciuti per la realizzazione dei c.s. • Si differenziano sostanzialmente per la tecnica con la quale viene realizzata ed applicata la maschera sul supporto ramato • Considereremo solo le tecniche a portata di mano di un hobbysta.

6. Tecniche per la realizzazione della maschera • Disegno a mano libera o con l’ausilio di normografo direttamente sul supporto per mezzo di un opportuno pennarello o penna ad inchiostro indelebile e resistente all’acido. Vantaggi: economico , non necessita di attrezzature particolari Svantaggi: metodo lento e faticoso specie per circuiti complessi,non permette la ripetibilità,risultati di scarsa qualità

7. Tecniche per la realizzazione della maschera • Disegno diretto sul supporto tramite l’utilizzo di appositi trasferibili Vantaggi: metodo abbastanza economico,risultati migliori del metodo precedente Svantaggi : metodo lento e faticoso, non permette la ripetibilità , scarsa reperibilità del materiale (trasferibili speciali)

8. Tecniche per la realizzazione della maschera • Metodi fotografici (fotoincisione) Vantaggi: Risultati di ottima qualità , ottima ripetibilità Svantaggi : metodo molto critico (fotosensibilizzazione, esposizione e sviluppo), necessita di apparecchiature di un certo costo (bromografo) , esecuzione lenta e complessa , necessità di realizzare il master tramite fotolitografia e quindi non autonomamente, scarsa reperibilità e alta deperibilità dei materiali (fotoresist).

9. Tecniche per la realizzazione della maschera • Tecnica della “stiratura” Vantaggi : permette ottimi risultati ,ripetibilità, costo molto basso, realizzazione rapida , facile reperibilità del materiale , completa autonomia Svantaggi : necessita di un personal computer e di una stampante laser

10. Realizzazione del disegno del c.s. • Digitalizzazione tramite scanner di un disegno presente su una rivista • Utilizzo di un disegno già in formato elettronico (pdf,gif,jpeg, bmp etc.) • Realizzazione del disegno tramite un programma di grafica (Corel Draw ,Paintshop etc.) • Realizzazione del disegno tramite CAD dedicato (Eagle,PCB123,CirCad98, etc.)

11. Breve presentazione di CirCad98 • E’ freeware (non si paga) • Permette disegno dello schema,del circuito stampato e della meccanica (pannello) con un unico strumento • Gira su tutte le macchine a partire da Windows 95 • E’ veloce e abbastanza affidabile • E’ facile ed intuitivo da usare • E’ molto diffuso tra i radioamatori. • Permette la realizzazione di librerie personalizzate di componenti

12. Fasi di esecuzione delle tecnica della “stiratura” • Stampa del disegno della maschera • Preparazione del supporto ramato • Preparazione della fase di stiratura • Stiratura • Eliminazione della carta • Erosione per via chimica • Eliminazione della maschera e pulizia • Taglio e foratura

13. Materiale necessario • Carta patinata per stampa fotografica per stampanti inkjet a bassa grammatura • Supporto di vetronite ramata • Personal Computer + stampante laser • Ferro da stiro (lasciate stare quello della moglie!!!) • Detersivo sgrassante (VIM,Cif, etc.) e paglietta di ferro fine

14. Materiale necessario • Acido cloridrico • Acqua ossigenata • Bacinella di plastica di dimensioni atte a contenere la basetta • Acqua corrente • Solvente nitro • Bambagia o straccio di cotone • Squadra in acciao,cutter,trapanino elettrico con punte da 0.6-1.5mm • Occhiali e guanti protettivi e magari un grembiule per non rovinare i vestiti con l’acido

15. Stampa del disegno della maschera • Il disegno della maschera deve essere effettuato in modo speculare rispetto al disegno che si intende ottenere e stampato con una stampante laser • Si deve utilizzare un tipo di carta che permetta un facile distacco del toner dalla carta una volta che dopo la stiratura esso avrà aderito al supporto ramato : personalmente utilizzo carta patinata per stampa fotografica su stampanti inkjet della grammatura più leggera.

16. Stampa del disegno della maschera • Alcuni utilizzano la carta patinata di alcune riviste settimanali (???) • Per circuiti stampati molto complessi e con piste piccole e ravvicinate è necessario utilizzare i più costosi “fogli blu” (2.5 euro/foglio)

17. Preparazione del supporto ramato • Taglio di una basetta di vetronite di dimensioni un po’ superiori a quelle dello stampato finale (utilizzo di una squadra da fabbro e cutter) • Eliminazione dello sporco e degli ossidi presenti sulla superficie ramata tramite l’utilizzo di un buon detersivo sgrassante e di una comune paglietta di ferro molto fine • Asciugatura

18. Applicazione del foglio con il disegno sulla basetta ramata • Appoggiare il foglio con il lato con il disegno a contatto con la superficie ramata • E’ preferibile fissare il foglio con alcuni pezzi di nastro adesivo • Verificare l’allineamento del disegno con la basetta

19. Fase di stiratura • Appoggiare la basetta con il foglio verso l’alto su di una superficie piana • Appoggiare sopra il tutto un ulteriore foglio di carta (A4 da fotocopiatrice) • Accendere il ferro da stiro predisposto per una temperatura per la stiratura a vapore • Appoggiare il ferro da stiro sul foglio di carta e iniziare lentamente a “stirare”

20. Fase di stiratura • Questa fase dura circa 5 minuti e deve permettere al toner presente sul nostro foglio stampato di sciogliersi e di aderire al supporto di rame. • Insistere con il ferro su tutte le zone del circuito magari usando non solo la parte piana ma anche la costa del ferro stesso per esercitare una maggiore pressione

21. Fase di distacco della carta • Al termine attendere alcuni minuti il raffreddamento del tutto • Porre la piastra ramata con il foglio “appiccicato” in acqua fredda per una decina di minuti • Separare delicatamente il foglio dalla piastra ramata : il toner rimarrà attaccato al rame e la carta si separerà da esso • E’ anche possibile eliminare eventuali residui di carta strofinando delicatamente la basetta con i polpastrelli.

22. Piano di massa • Volendo mantenere un piano di massa sulla faccia opposta è consigliabile proteggerla con un foglio di plastica adesiva

23. Erosione • Porre la piastra così preparata in una soluzione di un composto chimico atto ad erodere il rame non mascherato • Percloruro ferrico (costoso , poco reperibile e difficilmente smaltibile) • Soluzione di acido cloridrico e perossido di idrogeno (acqua ossigenata) (economico , di facile reperibilità , facilmente smaltibile nel WC)

24. Eliminazione del toner • A fine erosione lavare con abbondante acqua la piastra • Con un batuffolo di ovatta imbevuto di acetone o solvente nitro eliminare il toner dal circuito stampato

25. Taglio e foratura • Rifilare la piastra portandola alle dimensioni desiderate ,consigliato l’utilizzo di un cutter e di una squadra in acciaio • La foratura può avvenire a mano con punte da 0.6-1.5mm o per i più fortunati con trapanino a colonna

26. Esercitazione pratica • Realizzeremo qui stasera due circuiti stampati allo scopo di stimolare i presenti alla autocostruzione

27. DR2D : Ricevitore a conversione diretta con eliminazione della banda laterale indesiderata di YU1LM : disegno scaricato dal web.

28. Warbler : RXTX 80m per PSK31 di NN1G : disegno realizzato con CirCad98 da I1VOH