In questo articolo, riguardante le sperimentazioni per realizzare i circuiti stampati, desideriamo illustrarvi uno dei vari metodi per realizzare una scheda elettronica su basetta di vetronite, adottando un metodo molto semplice ed abbastanza efficace. Si tratta di uno dei primi metodi che permettono agli hobbisti di realizzare una scheda prototipo, con una dotazione minima di attrezzature.
Desideriamo illustrarvi una serie di tecniche riguardanti la realizzazione di circuiti stampati; iniziando dall’articolo che potrete trovare cliccando questo link. In particolare, nelle informazioni della seguente guida, vi spiegheremo il metodo di costruzione dello stampato, utilizzando un pennarello indelebile. Buona lettura!
INTRODUZIONE
Come accennato nell’articolo iniziale riguardante l’autocostruzione di circuiti stampati per radioamatori, le schede più utilizzate per utilizzo elettronico generico sono quelle in vetronite con uno strato superficiale di rame. Queste basette necessitano per lo sviluppo costruttivo, di alcuni processi chimici per la rimozione del rame superfluo, lasciando a risultato finale, le sole piste (che dovranno essere coperte opportunamente durante le fasi di preparazione).
Tra i vari metodi di copertura disponibili, in questo articolo desideriamo divulgare il “metodo del pennarello o dell’inchiostro” che utilizzeremo per proteggere il rame delle piste dal processo chimico. In questa guida analizzeremo le attrezzature, le componenti e le sperimentazioni condotte per ottenere un circuito stampato con questo metodo.
MATERIALI ED ATTREZZATURE
Per la realizzazione con questo metodo occorreranno vari materiali ed alcuni utensili a basso costo e soprattutto di facile reperibilità. Sperimentando con i materiali indicati, otterrete un risultato didattico ed amatoriale che risulterà ottimo per riordinare i propri componenti in una scheda, senza alcuna pretesa.
Per la realizzazione, occorreranno:
- Una basetta in vetronite con strato in rame mono faccia (con dimensioni a piacere);
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Un pennarello indelebile coprente (con dimensione della punta in base alla grandezza delle piste da realizzare);
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Righello, carta vetrata a grana fine, una squadra e un seghetto per hobbistica;
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Due contenitori in plastica (con grandezza simile a quella del circuito);
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Cloruro ferrico liquido (formula FeCl3) per circuiti stampati (disponibile on-line o nei negozi di elettronica);
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Acqua (in quantità necessaria per il risciacquo del circuito);
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Pinze in plastica;
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Carta assorbente;
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Diluente nitro;
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Punte da trapano (in base alla dimensione dei reofori) e un trapano;
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Bastoncini d’ovatta;
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Eventuali guanti protettivi (qualora non voleste toccare il cloruro ferrico).
AVVERTENZE
Per lo sviluppo chimico del circuito (che successivamente vi illustreremo di seguito) vi consigliamo caldamente di lavorare in un luogo ben ventilato (possibilmente in cortile o sul balcone).
Alcune delle sostanze utilizzate per la creazione del circuito possono macchiare i vestiti e le superfici oppure creare irritazione se a contatto con gli occhi. Dotatevi di dispositivi di protezione effettuate i passaggi solo se agite in sicurezza. Ognuno sarà responsabile delle proprie azioni!
PROCEDIMENTO OPERATIVO
Per la realizzazione del circuito sarà necessario operare effettuando diversi passaggi. Nella nostra sperimentazione abbiamo operato nel seguente modo, ottenendo un risultato soddisfacente.
Sono quindi stati effettuati i seguenti passaggi:
CREAZIONE DI MASTER E SCHEMA
Preparate uno schema elettrico ed un “master”, andando a pianificare al computer (o su carta) la disposizione e i collegamenti dei vari componenti. Qualora stiate già sperimentando con un circuito in prototipazione, potrebbe risultare per voi più comodo iniziare a predisporre i componenti utilizzando una basetta millefori o una breadboard.
Significato di master: Nella prototipazione dei circuiti si tratta di un foglio o di una lastra che contiene l’immagine del circuito stampato.
Ecco un esempio di master. Per il trasferimento delle piste in rame, ricordatevi che sarà necessario “specchiare” le componenti, in modo che il risultato finale corrisponda all’effettivo circuito che rimarrà stampato sul lato rame della basetta.
DIMENSIONARE LA BASETTA
Una volta stabilite le corrette dimensioni del master e verificato il funzionamento, procedete con il sagomare il circuito stampato, segnando con una penna sulla basetta di vetronite i bordi del circuito. Vi consigliamo (al fine di ottimizzare le risorse e ottenere dei lati più squadrati) di fare riferimento ai bordi della basetta di vetronite.
TAGLIARE LA BASETTA
Segnati i bordi che desiderate ritagliare per creare la dimensione effettiva del circuito, procedete a tagliare il circuito con un taglierino o un seghetto; fissando la basetta (se potete) in una morsa.
LUCIDARE LA BASETTA
Ottenuta la basetta tagliata correttamente, procedete ad effettuare una pulizia superficiale dello strato in rame (spesso graffiato e ricoperto di impurità). Utilizzate quindi della carta vetrata a grana fine (meglio se bagnata con dell’acqua) e iniziate ad lucidare la superficie ramata uniformemente. Potrete apprezzare il risultato indicato nelle due seguenti immagini. Questa operazione permetterà una migliore adesione dell’inchiostro.
CONDIZIONE PRE ABRASIONE
CONDIZIONE POST ABRASIONE
DISEGNARE LE PISTE
Procedete ora con le operazioni di disegno delle piste. Con il pennarello indelebile e l’ausilio di una squadretta, predisponete le piste e i componenti sulla basetta seguendo (il più possibile) le distanze esistenti sul master da voi creato o utilizzato.
NOTA BENE: Qualora doveste sbagliare il disegno (oppure segnare inavvertitamente la basetta con il pennarello), potrete cancellare gli errori con l’ausilio di un bastoncino d’ovatta imbevuto leggermente di diluente nitro.
SVILUPPARE CHIMICAMENTE
Dopo aver disegnato le tracce e verificato di aver riportato le corrette connessioni, procedete allo sviluppo chimico del circuito. Per queste operazioni vi consigliamo di lavorare in un ambiente aperto o molto ventilato, disponendo per praticità le attrezzature come indicato nell’immagine seguente.
NOTA BENE: In questa sperimentazione abbiamo preferito scegliere la procedura dello sviluppo con l’utilizzo del cloruro ferrico, in quanto utilizzando altre sostanze chimiche (più complesse e aggressive), si andrebbe incontro ad altri potenziali rischi di danneggiamento delle superfici in rame e dell’ambiente casalingo.
INCIDERE IL CIRCUITO
Procedete quindi con il riempimento di cloruro ferrico nella vaschetta a sinistra, versando invece dell’acqua nella vaschetta di destra.
Immergete ora il vostro circuito con le tracce coperte nella vaschetta del cloruro ferrico. Una volta inserita la basetta si innescherà la graduale reazione chimica che potrebbe avere una durata differente in base alla temperatura del prodotto chimico, alla temperatura ambientare e all’agitazione del contenitore.
Potrete visionare i risultati indicati nelle seguenti immagini.
NOTA BENE: Nel caso di questo circuito utilizzato in questa divulgazione; ad una temperatura ambientale di circa 17°C e agitando ogni 5 minuti circa la vaschetta, abbiamo completamente sviluppato il circuito in circa 35 minuti.
Sarà necessario monitorare i tempi di sviluppo del circuito, estraendolo dalla bacinella ad intervalli regolari fino al suo completamento.
Risultato dopo 4 minuti di immersione. Si nota che il rame diventa di tonalità più chiara.
Risultato a circa 7 minuti di immersione. Il rame vicino ai contorni della scheda è stato chimicamente rimosso.
Risultato a circa 20 minuti di immersione. Il rame viene rimosso sempre più internamente.
Risultato a circa 30 minuti di immersione. Il rame inizia a essere totalmente rimosso; rimangono solo alcune aree interne.
NOTA BENE: Non lasciate il circuito in immersione per troppo tempo dopo la rimozione del rame scoperto, in quanto anche le aree coperte di inchiostro vengono (seppur in minima parte) corrose nel tempo.
PULIRE IL CIRCUITO
Una volta notato che tutto il rame superfluo sia stato corroso (nel nostro caso sono stati necessari 35 minuti di immersione), rimuovete e scolate lo stampato dalla bacinella di cloruro ferrico, trasferendolo nella bacinella con l’acqua. Agitate lo stampato immerso e rimuovete quindi i residui della sostanza chimica.
Estraete lo stampato ed asciugate con della carta assorbente i residui d’acqua dal circuito. Procedete poi con la rimozione dell’inchiostro indelebile, utilizzando un panno di carta imbevuto di diluente nitro. Dovreste ottenere un risultato simile a quello indicato nella seguente immagine.
Come potete vedere il risultato è didattico, ma apprezzabile. Non ci sono piste in corto circuito e tutti gli elementi sono uniti perfettamente. Il metodo dell’inchiostro funziona!
Già da questo punto, potete controllare con un tester (in funzione continuità) la correttezza di tutte le connessioni in rame.
FORARE E SALDARE IL CIRCUITO
Una volta pulito l’inchiostro dal circuito potrete iniziare a predisporre gli eventuali fori per il montaggio e la saldatura dei componenti elettrici. Per mezzo di un trapano (possibilmente a colonna) e delle punte adatte, predisponete i fori. Avrete ottenuto la versione definitiva ed utilizzabile del vostro circuito stampato!
VIDEO RIASSUNTIVO
Abbiamo pubblicato sul nostro canale YouTube un video-tutorial. Nel video abbiamo riassunto tutte le fasi, mostrandovi nella pratica le azioni utili ad ottenere il circuito stampato tramite questa tecnica.
CONCLUSIONI
Siamo giunti alla fine di questo articolo. Ci auguriamo che questa guida possa avervi incuriosito e aiutato. Per qualsiasi curiosità o quesito, potrete contattarci tramite l’apposita sezione “commenti” che potrete trovare al termine di questo articolo. Vi auguriamo delle buone sperimentazioni.
Un saluto dal Team di IV3 RadioLab
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