Fino ad oggi hai tentato di scoprire i segreti dietro l’incisione di PCB? Allora sei davvero nel posto giusto, ti faremo esplorare in lungo e in largo il mondo dell’incisione PCB.
Come forse saprai, l’incisione PCB ruota attorno al metodo di sottrazione impiegato nella produzione di circuiti stampati.
In questa guida, ti porteremo efficacemente ad ispezionare penna, acido, kit, soluzione, processo, macchina, ecc. coinvolti nell’ incisione di PCB. Dopo aver completato con successo la lettura di questa guida, ti specificheremo il luogo perfetto in cui poter ottenere materiali PCB. Ora, passiamo al nocciolo della questione.
Incisione PCB
1.1 Cos’è l’incisione di PCB?
L’incisione PCB indica la rimozione selettiva di materiale dalla superficie del circuito stampato con l’aiuto dell’azione chimica di un agente di incisione. L’incisione di solito comporta la rimozione delle aree di rame che non sono necessarie sul circuito stampato completato. Il processo di incisione può essere realizzato collocando un rivestimento che sia in grado di schermare le parti del laminato ed escludere così lo strato di rame. L’incisione PCB corrisponde ad una procedura semplice ed economica che può essere eseguita a casa o in laboratorio.
1.2 Penna per incisione PCB
La penna per incisione PCB è più simile a una penna impermeabile che racchiude inchiostro permanente. L’inchiostro contenuto nella penna per incisione PBC ha proprietà che gli permettono di resistere all’incisione. La penna è dotata di una punta in nylon che permette di produrre in maniera rapida circuiti stampati. Un esempio del suo utilizzo è sui circuiti stampati in rame, ovvero quelli che possono essere disegnati su un semplice laminato di rame e quindi incisi in soluzioni di cloruro ferrico o mordenzante, lasciato poi asciugare per alcuni minuti prima di immergere la scheda in fluido di incisione e confermare che il rame si è dissolto. A seguito del processo di incisione, l’inchiostro può essere sgomberato grazie all’uso di un liquido detergente o di un detergente per circuiti stampati. Dopo che questi processi sono stati portati a termine con successo, il circuito stampato è pronto per essere forato e assemblato.
1.3 Acido per incisione PCB
In questa sezione parleremo degli agenti chimici utilizzati a livello industrial per l’incisione.
1.4 Incisione PCB su Rame
Per rimuovere il rame indesiderato dai substrati rivestiti di rame per creare circuiti elettronici, nell’ambito di discussione vi sono due metodi:
Incisione Meccanica: nell’incisione meccanica, una speciale taglierina e una macchina vengono adoperate per rimuovere una sottile striscia di rame dal confine di ogni pad e traccia. Nel farlo, gli elementi del circuito vengono distaccati elettricamente dal resto della lamina.
Incisione Chimica: l’incisione chimico deriva dall’attività di un fluido corrosivo atto a smembrare chimicamente il rame indesiderato per ottenere il circuito desiderato. In questo processo di incisione chimica, l’incisione viene solitamente eseguita con immersione totale della scheda nella sostanza chimica; una resistenza all’incisione viene usata per salvaguardare il rame desiderato dall’incisione.
KIT per Incisione PCB
Il kit di incisione PCB include diversi strumenti (combinando materiali corrispondenti con sostanze chimiche) che possono essere impiegati nella produzione del circuito stampato dall’inizio alla fine del processo. Ora che hai acquisito dimestichezza con i concetti basilari della progettazione di PCB, risulta comunque spesso difficile per i principianti selezionare gli strumenti di incisione idonea alla produzione del loro circuito stampato. L’unica differenza che si può individuare a livello di strumenti, è selezionare i migliori tra i vari disponibili sul mercato.
La combinazione di strumenti e sostanze chimiche potrebbe ancora non generare un risultato perfetto, e questo perché le sostanze chimiche potrebbero non essere state combinate in un rapporto equilibrato oppure i materiali potrebbero non combaciare del tutto. È difficile ottenere le piccole punte da trapano per realizzare i fori del PCB e, per questo motivo, il kit di incisione per PCB offre direttamente le punte da trapano richieste. Incluso nel kit di incisione PCB di alcuni starter, inoltre, vi è un piccolo motore di perforazione dc che può essere impiegato per realizzare i fori. Il quantitativo del materiale deve essere accuratamente selezionato per evitare di trovarsi con componenti privi di utilità. Col passare del tempo, le capacità per la produzione di PCB possono essere perfezionate.
Soluzione per l’Incisione PCB
Quando facciamo riferimento alla soluzione più economica e immediatamente disponibile per l’incisione di PCB, ci riferiamo al cloruro ferrico. Il cloruro ferrico è disponibile sotto forma di un liquido, oppure in forma concentrata, che deve poi essere diluito. Nel momento in cui si ricorre a questa soluzione, si procede con l’immersione della scheda PCB nel liquido, si attende qualche minuto e poi si verifica come è andata.
Sebbene riscaldare il liquido possa essere di grande aiuto, non è assolutamente necessario. Il cloruro ferrico è economico, ma non può essere riutilizzato e inoltre non è un prodotto che rispetta l’ambiente. Pertanto, dopo l’uso, è importantissimo smaltirlo correttamente in una discarica.
Nell’ambito di incisione del rame PBC, un’altra soluzione disponibile è il persolfato di ammonio, che è spesso utilizzato nei circuiti stampati. Il persolfato di ammonio è una sostanza in polvere che richiede l’aggiunta di acqua per renderlo una soluzione. Per assicurare che si ottenga un’incisione del rame di qualità, la soluzione deve essere mantenuta a caldo, poiché il persolfato di ammonio si decompone per riscaldamento.
Per questo motivo, è assolutamente necessario aggiungere una nuova soluzione ogni qual volta il rame necessita di essere inciso, e tutto questo deve esser fatto nel rispetto di un trattamento sicuro della sostanza chimica. L’effetto pericoloso dell’ammonio persolfato è che può causare irritazione alla pelle.
Tra ciò che risulta necessario per incidere con il persolfato di ammonio vi sono occhiali di protezione chimica, guanti, maschera, contenitori di vetro, acqua distillata, bilancia, cucchiaio di plastica, persolfato di ammonio, bacchetta di vetro.
Processo di Incisione PCB
Il processo di incisione prevede un meticoloso trasferimento del disegno sul metallo con l’ausilio di un materiale capace di resistere all’azione dissolvente di un acido. I metalli sono protetti nelle aree in cui viene applicato questo resistor e vengono incisi nelle aree ove non danno origine ad un motivo in rilievo. Nel presente articolo, viene fatto uso di un foglio “press ‘n’ peel” (foglio PNP) per descrivere il processo di incisione.
Il foglio PNP è un versatile resistor e corrisponde ad un tipo di pellicola di acetato blu. Il foglio ha due lati, un lato è lucido e l’altro è opaco; quest’ultimo viene utilizzato per trasferire motivi o immagini sul metallo. Il motivo verrà trasferito come immagine speculare, quindi laddove la direzione del motivo risulta sostanziale o include caratteri, potrebbe essere fondamentale copiare prima il motivo per eliminare l’acetato e poi capovolgerlo in modo che venga invertito sul foglio PnP.
4.1 Materiali usati come resistor
Diversi materiali possono essere impiegati a mo’ di resistenza, tra cui:
Un pennarello indelebile nero e timbri in gomma
Lettere a pressione e adesivi in pizzo, ecc.
In aggiunta, vi sono tipologie tradizionali di resistori, tra cui:
1.Lacca
2.Shellac
3.Smalto per unghie
4.Nastro elettrico
5.Pittura
6.Carta adesiva
7.Asfalto
8.Rubber cement
Verranno evidenziati i materiali necessari per l’incisione PCB ed è importante tenere a mente che la disponibilità di materiali su cui lavorare può portare a un risultato positivo più produttivo. I materiali includono:
1. Cloruro ferrico
2. Foglio PnP
3.Cesorie in metallo
4. Strumenti da gioielliere
5.Stampante laser o fotocopiatrice con toner a base di carbone
6.Ottone, rame o nichel per incisione in calibro 18, 20 o 22
7.Alcol
8. Ferro da stiro
9. Superficie resistente al calore
10 Pads per la rasatura
11. Pennarello indelebile nero
12. Carta vetrata
13. Smalto per unghie
14. Carta adesiva
15. Guanti in nitrile
16.Styrofoam, 1 pollice di spessore
17. Nastro biadesivo
18. Piatto di vetro o contenitore di plastica usa e getta, quadrato minimo 6 pollici (15,2 cm)
19. Occhiali di sicurezza e maschera antipolvere
20. Grembiule
21. Bicarbonato di sodio
22. Acetato
23. Spazzola in ottone
4.2 Passaggi relative al processo di incisione PCB
1: Trasferire il design sul foglio “press ‘n’ peel”
In questa fase, il disegno prediletto viene trasferito sul lato opaco del foglio PNP con l’aiuto di una fotocopiatrice. La fotocopiatrice viene regolata in modo tale che l’immagine più scura venga fornita senza sbavature nelle aree chiare. Il disegno o l’immagine che è stata fotocopiata servirà da resistore sul metallo. Il calore ottimale necessario al trasferimento dei disegni o immagini con il foglio PNP risiede appena al di sotto della temperatura alla quale il film di supporto sul foglio PNP inizia a deformarsi o collassare sotto pressione e, per questo motivo, è vitale effettuare un test preliminare del ferro da utilizzare a causa delle potenziali variazioni di temperatura. È preferibile fare uso di ferro preimpostato uno o due punti sotto il massimo quando si trasferisce il modello sul metallo.
2: Lavorare il metallo
Spesso, la lama utilizzata da un gioielliere o le cesoie per metallo vengono impiegate per tagliare il metallo in modo che si adatti quasi totalmente all’immagine o al disegno. Assicurati che il metallo sia livellato e puliscine la superficie per mezzo di carta vetrata o spugnetta abrasiva. Risciacqua con acqua, asciuga e pulisci la superficie del metallo con alcol subito prima di applicare il foglio PNP e assicurati di tenere il metallo dai bordi durante l’esecuzione di questa operazione.
3: Applicare il PNP
Quando incidi il metallo, non lasciare che si adatti esattamente al motivo, ma assicurati di lasciare un bordo metallico di circa 6,5 mm attorno ad esso. Ritaglia il motivo o l’immagine dal foglio PNP e posiziona il metallo su una superficie resistente al calore. Colloca il foglio PnP sul metallo, con il lato opaco rivolto verso il basso e applica del calore su tutta la superficie con un ferro da stiro. Durante questo processo, la lastra di rame diventa molto calda rivelando l’immagine attraverso il supporto in pellicola della carta.
4: Separare il foglio PnP dal metallo
Attendi un po’ fino a quando il metallo si raffredda, stacca il foglio PnP dal metallo e fai particolare attenzione a far sì che il motivo sia trasferito senza errori e, in caso contrario, riporta il foglio PnP nella sua posizione originale e applica di nuovo il calore finché non ti ritieni soddisfatto del risultato.
5: Prepararsi a incidere
Aiutandoti con una carta adesiva, fodera il retro del metallo e rivesti i bordi per evitare che si graffino. Un resistor come lo smalto per unghie, ecc. può essere utilizzato. Procurati un pezzo di polistirolo espanso, noto anche come styrofoam e congiungilo al retro del metallo con nastro biadesivo. Assicurati che l’area sia ben ventilata e di indossa il grembiule, la protezione per gli occhi e i guanti durante tutto il processo.
6: Incidi il metallo
Applica una quantità sufficiente di cloruro ferrico in un contenitore di plastica per facilitare il galleggiamento del metallo, scrollalo con delicatezza e copri il contenitore; successivamente lascia riposare il metallo per alcune ore. Un’incisione superficiale può essere ottenuta in pochi minuti, solitamente 35-45.
7: Rimuovi il resistente PnP e pulisci il metallo
Evita di rimuovere il metallo dal cloruro ferrico a mani nude, ma piuttosto, indossa guanti di nitrile o pinze di plastica durante questa fase del processo. Per neutralizzare il cloruro ferrico, immergi la piastra metallica in una soluzione composta da 2 tazze d’acqua in una tazza quadrata di bicarbonato di sodio. Sciacqua con acqua pulita e rimuovi il nastro. Il PnP deve essere tolto con una spugnetta abrasiva e acetone, mentre puoi eseguire il tocco finale con una spazzola di ottone e acqua saponosa.
L’incisione PCB Fai-Da-Te
I vantaggi che derivano dall’incisione su PCB comprendono la longevità e la relativa facilità di connessione. Durante il processo di incisione, il rame viene rimosso dalle sezioni della scheda escludendo le aree in cui sono presenti connessioni cablate. Il primo passo dopo aver ottenuto il materiale completo è capire come disegnare il PCB. Puoi farlo usando Eagle e fare le operazioni necessarie sul tuo computer (rimuovere i dettagli extra dalla scheda.
Seleziona l’opzione strato e deseleziona tutti i campi non obbligatori quali ad esempio luogo, nome, origine, valori. Successivamente esporta il file della scheda come immagine. Per farlo apri la bacheca in eagle e poi seleziona File> Esporta> Immagine. Scegli l’opzione monocromatica e salva l’immagine. Stampa il PCB utilizzando una stampante laser. Come step successivi vi sono altre operazioni come incisione, perforazione e saldatura, per poi finire con il test.
Processo di Incisione PCB Laser
Ti ritrovi ad avere una scelta limitata solamente quando realizzi un circuito stampato su misura; puoi decidere di saldare le cose da solo con una scheda perf o prenderti il tempo per accontentarti di PCB. Parleremo dell’utilizzo di un laser da 40 W per bruciare la vernice, rivelando il rame che ora è stato rimosso. Nel primo approccio, la scheda viene rivestita con strati distinti di vernice spray nera, per poi lasciarle il tempo di giungere ad asciugatura completa.
A completamento del processo laser, viene quindi utilizzato il cloruro ferrico per inciderlo. I fori generati dal processo di incisione nel rame possono ora essere ritagliati con il laser. Questo processo risulta molto più veloce quando si ha a che fare con mordenzante chimico rispetto al processo di fotoresistenza.
Macchina per l’Incisione di PCB
Una macchina per incisione laser PCB può essere impiegata nella rimozione di qualsiasi materiale superfluo sul PCB attraverso il processo di incisione. Puoi farlo spruzzando semplicemente le sezioni da rimuovere e usando la tua macchina per incisione PCB per rimuovere le sezioni indesiderate.
7.1: Macchina per incisione laser PCB
Uno dei fattori da tenere a mente è che la maggior parte dell’incisore laser fa uso di file vettoriali per la stampa. Tuttavia, prima di iniziare a stampare, è necessario elaborare uno schema corretto dei componenti e creare delle tracce. La macchina per incisione PCB dovrebbe quindi essere impiegata per ritagliare tutto ciò che si ritiene non debba far parte della traccia. Se hai a che fare con una scheda bianca, al fine di supportare il laser nel taglio di tutto il resto oltre alla traccia, consigliamo di rendere lo sfondo nero. Sarebbe utile se poi disegnassi linee di 1,5 pt, che sono le linee più piccole che puoi disegnare su una scheda PCB per scopi di incisione. Nel caso in cui stai realizzando una scheda a doppia lato, accertati che tutto sia allineato e cerca di essere efficiente.
L’uso del laser dà ottimi risultati, tuttavia potresti non sentirti pronto per incidere la tua scheda. Assicurati che ciascun residuo di vernice lasciato sul rame sia inciso, altrimenti impedirà alla soluzione di incidere la scheda. Per rimuovere la vernice, potresti dover immergere un cotton fioc in isopropile o etile e passarlo sul rame esposto. Questo passaggio aiuta a lucidare il rame e lo prepara all’incisione. Per rimuovere la vernice nera ostinata dalla scheda puoi ricorrere ad un diluente per vernici o xilene. Ciò ti permetterà di avere un circuito brillante pronto per essere inciso.
Al giorno d’oggi i PCB godono di un’ampia gamma di applicazioni. Per questo motivo, è necessario che siano caratterizzati in modo appropriato se si vuole che siano efficienti. La marcatura laser aiuta a semplificare il tuo lavoro dal momento che non necessita dell’uso di prodotti chimici o inchiostri e ti consentirà di marcare la tua scheda e agevolare l’incisione sequenziale.
7.2: Macchina per Incisione Automatica di PCB
La macchina per incisione PCB è stata concepita per poter essere di supporto nel processo di incisione dissolvendo il PCB in modo più adeguato ed efficiente. Grazie a questa macchina, non risulta più necessario sciogliere manualmente il PCB nel recipiente del solvente. L’incisione manuale di PCB necessitava dell’uso di HCL e acqua. Il PCB doveva quindi essere messo su un vassoio o in un recipiente per l’incisione. Disgraziatamente, questo processo è lento e altamente soggetto a incidenti e sversamenti. In alcuni casi, il PCB auspicato potrebbe finire per essere danneggiato.
È da questo scenario che è stato concepito un solvente per PCB che potrebbe aiutare a dissolvere il rame nel PCB. La macchina per incisione PCB opera trasferendo la soluzione mordenzante preparata attraverso l’aerazione per aiutare a velocizzare l’incisione del PCB. La macchina funziona a seconda delle dimensioni del PCB ed è in grado di incidere dieci pezzi di PCB all’ora. Se messo a confronto con ciò che è possibile conseguire, ovvero 6 PCB all’ora, possiamo concludere che PEM è più efficiente e aumenta la produzione di PCB. Inoltre, la macchina fa uso della soluzione per incisione, che è dannosa se inalata.
7.3: Macchina per Incisione PCB Fai Da Te
Costruire le tue macchine per incisione ti sarà di aiuto per risparmiare tempo e denaro. Puoi costruirne una facendo uso di un contenitore per detersivo di lunghezza 25 cm, larghezza 13 e altezza 6 cm. Dovrai poi utilizzare un coltello per ritagliare un’area in cui sarà necessario collocare il PCB. Per ottenere i migliori risultati, potrebbe essere necessario lasciare un po’ di spazio sul bordo del contenitore, perché frena la fuoriuscita della soluzione di incisione.
Ricorrere a questa metodologia permette di usare la minor quantità di cloruro ferrico. Per un PCB che misura 9 cm x 7 cm, sarà necessario utilizzare un cucchiaino da tè di cloruro ferrico da diluire con 70 ml di acqua. Ciò crea una soluzione di incisione che può essere impiegata nell’incisione di qualsiasi PCB fintanto che è totalmente sommerso.
Costruire il Sistema di Azionamento del Motore
Questa è la parte più gravosa, ma in realtà è piuttosto semplice se riesci a seguire i consigli riportati di seguito.
Per prima cosa, tutto ciò che devi fare è acquistare una barra di legno dall’hardware locale. Taglialo nella dimensione richiesta e ottieni una trave di supporto. Fissa il tuo motore alla trave e alla base. Taglia un’altra barra di legno lunga 15 cm e inchiodala sul lato della scatola. Fissa il motore in posizione. Il motore da montare deve essere un 12 Vdc con una velocità moderata che può essere agevolmente tenuta sotto controllo. Potresti aver bisogno di un alzacristallo elettrico per guidare la macchina. Usa le viti per fissare l’alimentazione del finestrino dell’auto e gli ingranaggi. Il prodotto finale apparirà come di seguito.
Puoi quindi aggiungere un controllo del timer e un interruttore di arresto che ti permetteranno di esaminare il PCB e aiutarlo a fermarsi in una posizione predefinita. Ciò permette di continuare ad avere la macchina in esecuzione e di fermarsi all’ora prefissata.
Visualizzazione del processo di incisione PCB
Conclusioni
Andiamo! L’incisione può diventare un’attività demoralizzante se non ne conosci il procedimento e con questa guida, credo che tu stia già in fase di recuperando. Molti circuiti possono essere incisi parallelamente e possono essere molto compatti. Una incisione della stessa natura porta a circuiti identici, ma vi sono alcuni vantaggi che l’incisione di un PCB ha da offrire. Nondimeno, l’eccessiva incisione può verificarsi come risultato di uno sbilanciamento del rapporto di incisione del rame richiesto su tutta la scheda, ma questo problema può essere risolto per bilanciarlo e ridurre l’incisione utilizzata.
Come promesso già in precedenza, vorremmo indicarti il luogo perfetto per ottenere i tuoi materiali per incisione PCB. Non vendiamo solo ciò che vendiamo, ma offriamo anche garanzia e un’originalità ottimale.
Muoviti e contattaci oggi, puoi richiedere un preventivo e, in caso di domande o consigli che ti incuriosiscono, non esitate a portarli alla nostra attenzione.
