Come Realizzare un Circuito Stampato

E così, hai un circuito progettato e pronto. Hai fatto alcune simulazioni assistite al computer e il circuito sta funzionando bene. Manca solo una cosa! È necessario creare un circuito stampato del tuo schema in modo da poterlo vedere in azione! Che sia un progetto per la scuola/università o la parte finale di un dispositivo elettronico professionale per la tua azienda, convertire il tuo circuito in una scheda farà in modo che abbia un aspetto molto più professionale, oltre a darti un'idea fisica di quello che sarà il prodotto finito!
Questo articolo ti mostrerà i diversi metodi con cui è possibile creare un Circuito Stampato (PCB) partendo da uno schema elettrico/elettronico utilizzando diversi metodi, adatti per circuiteria piccola e grande.

Passaggi

  1. Scegli un metodo da impiegare per creare il PCB. La tua scelta sarà generalmente basata sulla disponibilità dei materiali richiesti dal metodo, dal livello tecnico di difficoltà e dalla qualità del circuito stampato che desideri ottenere. Ecco un breve sommario dei diversi metodi e le loro principali caratteristiche che ti aiuteranno a decidere:
    1. Incisione ad Acido. Questo metodo richiede misure di sicurezza estreme, la disponibilità di svariati materiali come l'agente corrosivo ed inoltre, è un processo più lento rispetto agli altri. La qualità ottenuta del PCB varia a seconda dei materiali usati ma, generalmente, è un buon metodo per circuiti la cui complessità va dal semplice all'intermedio. I circuiti che richiedono un cablaggio più fitto e l'uso di piste di collegamento più sottili fili usano solitamente altri metodi.
    2. Fotoincisione a Raggi UV. Questo metodo richiede materiali più costosi che potrebbero non essere disponibili ovunque. Tuttavia, i passi sono semplici, richiede meno misure di sicurezza e può produrre layout di circuiti più sottili e complessi.
    3. Incisione/sbrogliatura Meccanica. Questo metodo richiede macchinari speciali che taglieranno via il rame in eccesso dalla scheda o creeranno dei separatori vuoti tra le piste di collegamento. Può essere costoso se intendi acquistare uno di questi macchinari e solitamente prenderle in leasing richiede la disponibilità di un'officina nelle vicinanze. Tuttavia, questo metodo è buono se hai bisogno di creare più copie della scheda e anche produrre PCB sottili.
    4. Incisione a Laser. Questo metodo è solitamente usato da grandi aziende, ma può essere trovato presso alcune università. Il concetto è simile all'incisione meccanica, ma in questo caso vengono usati i raggi laser per intagliare la scheda. Solitamente è difficile avere accesso a tali macchinari, ma se la tua università locale è una delle fortunate ad averli, potresti utilizzare le sue strutture se te lo permette.
  2. Crea il Layout PCB del circuito. Questa operazione viene eseguita convertendo lo schema elettrico nella distribuzione fisica dei componenti fisici su una scheda, ottimizzandone gli spazi, usando generalmente un software apposito. Ci sono diversi pacchetti software open-source per la creazione e il design dei circuiti stampati, alcuni sono elencati elencati di seguito per darti una idea di partenza:
    • PCB
    • Liquid PCB
    • Shortcut
  3. Assicurati di aver raccolto tutto il materiale necessario in base al metodo che scegli.
  4. Disegna il layout del circuito sulla scheda rivestita di rame. Questo è fattibile solo nei primi due metodi. Ulteriori dettagli possono essere trovati nella sezione relativa all'approfondimento del metodo scelto.
  5. Incidi la scheda. Leggi le sezioni dei "Passaggi Specifici" per capire quali siano i processi di incisione. Si tratta fondamentalmente di rimuovere tutto il rame non necessario dalla scheda, lasciando quindi solo le piste di collegamento del circuito finale.
  6. Pratica i fori nei punti di montaggio. Solitamente, i trapani utilizzati per questa operazione vengono realizzati specificamente per tale scopo. Tuttavia, con qualche modifica, è possibile adoperare un normale trapano per eseguire il lavoro anche a casa.
  7. Monta e salda i componenti elettronici sulla scheda.

Passaggi specifici per l'Incisione ad Acido

  1. Scegli l'acido per l'incisione. Il cloruro ferrico è una scelta comune come agente corrosivo. Tuttavia, puoi usare cristalli di perossidisolfato d'ammonio o altre soluzioni chimiche. indipendentemente da quale agente chimico corrosivo tu scelga, sarà comunque un materiale pericoloso; quindi, oltre a seguire le normali precauzioni menzionate nell'articolo, dovresti anche leggere e seguire ogni ulteriore istruzione di sicurezza relativa all'agente corrosivo.
  2. Disegna il layout del PCB. Per l'incisione ad acido, dovrai necessariamente disegnare le piste di collegamento usando un materiale resistente all'agente corrosivo. Se intendi disegnarle a mano, è possibile trovare dei pennarelli speciali da usare per questo specifico compito (non proprio ideale per circuiti medi e grandi). L'inchiostro della stampante laser è comunque il materiale più comunemente usato. I passaggi per utilizzare le stampanti laser per questo scopo sono:
    1. Stampa il layout del PCB su carta lucida. Assicurati che il circuito sia specchiato prima di procedere (gran parte dei software per creare il Layout dei PCB hanno questa opzione per stampare). Questo metodo funziona solo se usi una stampante laser.
    2. Metti il lato lucido, con la stampa su di esso, dinanzi al rame.
    3. Stira la carta usando un comune ferro da stiro. Il tempo richiesto dipende dal tipo di carta e inchiostro usati.
    4. Immergi scheda e carta in acqua calda per qualche minuto (fino a 10 minuti).
    5. Rimuovi la carta. Se determinate aree sembrano particolarmente difficili da staccare, puoi provare a lasciarla in ammollo ancora un po'. Se tutto è andato bene, avrai una scheda di rame con un PCB di piazzole e piste ricalcate con il toner nero.
  3. Prepara l'agente acido corrosivo. A seconda al tipo che scegli, potrebbero esserci ulteriori istruzioni. Per esempio, alcuni acidi cristallizzati richiedono di essere dissolti in acqua bollente, mentre altri sono già pronti per l'uso.
  4. Immergi la scheda nell'acido.
  5. Assicurati di agitare ogni 3-5 minuti.
  6. Togli la scheda e lavala quando tutto il rame non necessario viene dissolto.
  7. Rimuovi il materiale isolante usato. Ci sono solventi speciali disponibili per quasi tutti i tipi di materiali isolanti usati per realizzare le piste dei PCB. Tuttavia, se non ne hai accesso ad alcuno, puoi sempre usare della carta abrasiva (a grana sottile).

Passaggi specifici per la Fotoincisione a Raggi UV

  1. Disegna il layout del PCB sulla speciale scheda rivestita in rame.
  2. Copri con un foglio trasparente (facoltativo)
  3. Metti la scheda nella macchina/camera di fotoincisione a raggi ultravioletti.
  4. Accendi il macchinario per il tempo necessario alle specifiche della scheda e della macchina stessa.

Avvertenze

  • Se stai usando il metodo di incisione ad acido, devi prendere le seguenti precauzioni:
    • Riponi sempre il tuo acido in un posto freddo e sicuro. Usa contenitori di vetro.
    • Etichetta i tuoi acidi e conservali fuori dalla portata dei bambini.
    • Non smaltire l'acido usato negli scarichi domestici. Mettilo piuttosto da parte e quando ne hai abbastanza, portalo in un centro di riciclaggio e smaltimento rifiuti pericolosi.
    • Usa guanti e maschere d'aria quando lavori con agenti acidi corrosivi.
    • Sii estremamente cauto quando mescoli e agiti l'acido. Non usare oggetti metallici e non mettere il contenitore sul "bordo del disco".
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