Vademecum per un perfetto (o quasi) circuito stampato

In questa sezione si parla di elettronica.

Ritenendo di fare cosa gradita ho ritenuto che potesse essere interessante parlare dei circuiti stampati e della
loro realizzazione a livello hobbystico.

Volendo realizzare qualcosa di completo, partendo dall'ABC e favorendo anche chi é completamente a digiuno dei concetti basilari, ho deciso di partire da alcuni concetti che per la maggioranza degli hobbysti saranno banali, ma che devono essere conosciuti per arrivare ad un risultato finale degno di nota e che non faccia rimpiangere le basette millefori, i circuiti realizzati usando gli ancoraggi da pannello oppure il classico "gomitolo" in aria, degno più di un museo di arte moderna che di un laboratorio di elettronica.

Capitolo 1:Cos'é un circuito stampato?

Un qualsiasi circuito é composto di componenti elettronici (e ,talvolta, elettromeccanici) e conduttori che ne stabiliscono il collegamento.
I conduttori sono generalmente realizzati in rame, perché (relativamente) economico e dotato di caratteristiche elettriche (conducibilità elettrica) buone (superate solo da metalli più pregiati e costosi come argento, oro, platino ecc.)
I conduttori possono essere sia veri e propri fili (isolati o non isolati) sia strati metallici depositati su un supporto isolante.
Questa seconda ipotesi é quella dei cosiddetti circuiti stampati, così definiti perché la traccia di rame é "disegnata" sul supporto isolante.
Il vantaggio del circuito stampato, rispetto all'equivalente circuito tradizionale, sta nel fatto che é robusto e facilmente ripetibile in vari esemplari, caratteristiche adatte alla produzione in serie.
Se da un lato i conduttori sono quasi sempre in rame, l'isolante può essere di vari tipi, anche se i più diffusi sono 2 resine sintetiche: bachelite e vetronite.

La prima é di colore giallo ocra o marrone, opaca ed é rigida, tant'é che sopporta con difficoltà le flessioni, che tendono a scheggiarla o a creparla. La bachelite ha inoltre caratteristiche d'isolamento (dielettriche) tali da renderla poco adatta ai circuiti operanti frequenze elevate. Per contro la bachelite é facilmente lavorabile (forabile) ed economica.

La vetronite é invece di colore prevalentemente verde chiaro, semi-trasparente e abbastanza flessibile. La presenza di fibre di vetro all'interno della sua struttura la rendono molto robusta, adatta per temperature anche superiori ai 100°C
e dotata di caratteristiche elettriche adatte a qualsiasi tipo di circuito.
Per contro la sua robustezza e la presenza di vetro la rendono relativamente difficile da lavorare,perché gli utensili utilizzati devono avere una durezza adeguata per non usurarsi prematuramente, sono quindi da preferire punte e frese
in metallo duro (es.carburo di tungsteno) a quelle HSS, che sono destinate a deteriorarsi molto rapidamente,rendendo le lavorazioni effettuate imprecise e di scarsa qualità.

Esistono poi substrati di altro tipo di qualità più o meno scarsa; si va dal cartone riciclato del tester made in China
dello suocero di Law (China Kaboom!! tester) :-) al kapton per circuiti stampati flessibili, teflon, mylar ecc.

Nella maggioranza dei casi lo spessore del rame del circuito stampato é di 35um (0,000035mm), ma sono disponibili
anche spessori maggiori, utilizzati normalmente per circuiti interessati da una corrente particolarmente elevata (es. filtri cross-over passivi, carica-batterie, saldatrici elettriche ecc.)

<segue>

Edited by robo67 - 8/4/2008, 22:16

Ma che bel argomento sono i pcb....

Spero ci siano anche formule e sopratutto schemi esemplificativi o foto , di come realizzarne alcuni semplici.
I C.S. sono sempre stati la mia maledizione e la mia ammirazione.

Formule????
Ach, ho l'impressione che tu ne sappia più di me, dato che io di formule non ne conosco proprio e le mie conoscenze sono tutte empiriche e frutto di esperimenti

Vedremo comunque nelle prossime puntate se saprò essere utile. Vi chiedo solo di pazientare perché ho veramente poco tempo in questo periodo.

Grande, questo mi interessa particolarmente
Io ci sto sbattendo il muso parecchio, ma pian piano sembra cominci a venir fuori qualcosa di decente.
Guarda caso ieri ho smontato un vecchio scanner, che con il suo bel vetro al quarzo(spero) e un bel timerino, dovrebbe diventare un bel bromografo. Così mando in pensione il mio (poveraccio si e no avrà fatto 15 schede ), però funziona davvero male, 12 minuti con carta bianca!
Magari potrei aggiungere il progettino qui. Quando nascerà



Si in effetti, perchè formule max? Viva l'empirica! E poi per cosa le usi? Al massimo per calcolare la larghezza delle piste, mmmm, e si, in effetti questa mi manca, io vado a fortuna di solito

Mi riferivo in generale....
Ma piu' in particolare un programma che gestisce le dimensioni della scheda o piastrina , le piste ramate e della disposizione dei componenti su di essa.

Buona idea, pubblicherò anche la formuletta per il dimensionamento delle piste in base alla corrente.

Capitolo 2:Tipi di circuiti stampati

Esistono 3 tipi di circuiti stampati: monofaccia,a doppia faccia e multistrato.

-Nei circuiti stampati monofaccia esiste solo uno strato di rame,mentre la seconda faccia del supporto isolante può ospitare
i componenti a montaggio tradizionale (quelli a montaggio superficiale, chiamati smd, sono invece posti lato rame).
Nel circuito monofaccia le 2 facce prendono il nome di lato saldature (o lato rame) e lato componenti (quello libero
dal rame).
Questo tipo di circuito stampato é realizzabile senza grosse difficoltà anche a livello hobbystico dato che non
richiede particolari attenzioni.Anche il risultato finale di un prodotto artigianale non si differenzia molto da
quello realizzato industrialmente, soprattutto se prima del montaggio dei componenti le piste vengono ricoperte di
lega saldante.

-Nei circuiti stampati a doppia faccia esistono 2 strati di rame, uno per ogni faccia del supporto isolante,che
vengono chiamati lato saldature e lato componenti, sebbene questa dicitura non sia particolarmente corretta,dato
che le saldature possano essere effettuate su entrambi i lati e anche i componenti possono trovarsi indifferentemente
su una delle 2 facce o anche entrambe senza che il montaggio ne risulti penalizzato.
Nel caso dei circuiti stampati a doppia faccia esiste una grossa differenza fra i prodotti industriali e quelli
artigianali: la metallizzazione dei fori.
La metallizzazione é un processo che permette di rivestire l'interno di un foro del circuito stampato con uno strato
metallico conduttivo che mette in comunicazione la piazzola del lato saldature con la corrispondente del lato
componenti,senza tuttavia ostruire il foro, che può pertanto ospitare anche il terminale di un componente.
Nella figura sottostante é rappresentata la sezione di un circuito stampato e del relativo foro metallizzato.



La metallizzazione dei fori richiede processi di una certa complessità, non riproducibili a livello amatoriale,
pertanto il circuito stampato a doppia faccia artigianale richiede che in sede di montaggio vengano utilizzate varie
tecniche per effettuare la saldatura sulle piazzole di antrambe le facce (lato componenti e lato saldature),
altrimenti viene a mancare il collegamento fra lato superiore e inferiore, con ovvie conseguenze sul funzionamento
del circuito.
In una delle prossime puntate spiegherò alcuni piccoli trucchi di montaggio che il sottoscritto utilizza normalmente.

-I circuiti stampati multistrato sono a prima vista identici a quelli a doppia faccia, ma se ne differenziano per il
fatto di avere, oltre agli strati superiore ed inferiore, anche uno o più strati intermedi, che sono collegati agli
strati esterni tramite le metallizzazioni dei fori.
I processi di produzione sono simili a quelli del circuito a doppia faccia,dato che di fatto un circuito multistrato
é formato da una serie di circuiti a doppia faccia a basso spessore (il supporto isolante é più sottile di quello
normalmente usato nei circuiti a doppia faccia) assemblati a caldo.
Ovviamente i circuiti stampati multistrato non possono essere realizzati a livello hobbystico,dato che l'assenza di
fori metallizzati ne impedirebbe l'utilizzo degli strati intermedi.

Capitolo 3:Lavorazioni aggiuntive dei circuiti stampati

Ai circuiti stampati sopra descritti possono essere aggiunte alcune lavorazioni opzionali.Essendo lavorazioni
particolari sono praticamente tutte realizzabili solo a livello industriale.
In particolare le lavorazioni aggiuntive sono:
-Deposizione di metallo di rivestimento: il rame che compone le piste del circuito viene rivestito con altri metalli
per ottenere una superiore durata agli agenti chimici e meccanici oppure per facilitare la saldatura dei componenti.
A questa categoria appartengono le dorature, impiegate soprattutto per rendere più affidabili i contatti fra schede
e connettori a molla, e le stagnature, che facilitano l'adesione della lega saldante durante la saldatura.
Nei circuiti stampati artigianali si può effettuare un processo di pre-stagnatura ripassando le piste singolarmente
tramite la stessa lega saldante che verrà poi usata in seguito per saldare i componenti.Per questa operazione
occorre utilizzare appositi prodotti, detti flussanti, che permettono alla lega saldante di espandersi senza grosse
difficoltà, rendendone lo spessore abbastanza uniforme e senza accumuli o grumi.
-Solder: é una vernice, spesso di colore verde scuro, che viene depositata su tutto il circuito stampato tranne che
sulle piazzole dei componenti.Il solder, oltre a proteggere il circuito da agenti chimici o abrasioni,funge anche da
anti-aderente, facendo in modo che la lega saldante aderisca solo dove non é presente,ovvero in corrispondenza
delle piazzole da saldare.
-Serigrafia: é una verniciatura, generalmente bianca, che riporta sul circuito stampato le sagome dei componenti da
posizionare e il relativo numero di riferimento.La serigrafia, che può essere presente anche su entrambi i lati
(ad esempio in caso di circuiti in cui esistono componenti tradizionali su un lato e smd dall'altro) e serve per
facilitare le fasi di posizionamento dei componenti durante il montaggio.

<segue>

Edited by robo67 - 8/4/2008, 22:16

Molto interessante Robo!
Ti seguo a ruota....

Non so se posso, ma tanto siamo più o meno in famiglia................
beccatevi QUESTO

Molto interessante la parte per la foratura, io mi devo proprio atrezzare, ho mezzo fuso il trapano a colonna e faccio dei fori da schifo. Mi serve pure per lavoro quindi lo dovrò prendere abbastanza in fretta, uff, meno soldi per l'elettronica

per fare questo basta un dremel e una colonnina piccola piccola

E lo so, ho anche il catalogo in casa della proxxon, ma costano abbastanza, e potrei usarlo solo per le schede e poche altre cose. Io mi trovo bene usando un normale trapano a colonna, impostato intorno ai 3500 giri, e uso un mandrino recuperato da un vecchio trapanino tipo dremmel completo dell'alberino.
Meno spesa, massima resa.

L'avevo detto che non era realizzabile a livello amatoriale
Sbagliando s'impara..................a non farlo più


molto interessante Chris, grazie dell'aiuto

Vorrei però aggiungere una precisazione per il discorso della stampa dei master.
Io uso esclusivamente la stampante laser e, al posto dei fogli di acetato perfettamente trasparenti, che hanno problemi di contrasto, preferisco usare la carta lucida (quella opaca usata normalmente per i disegni a china), a cui il toner aderisce meglio.
La stampante a getto d'inchiostro non mi pare una grande soluzione perché il contrasto del master dipende un po' troppo dalla porosità dell'acetato e quindi rischi di ottenere un risultato schifoso solo perché non hai trovato la marca di foglio che ti serviva.

Sto preparando il seguito della trattazione con un po' di foto del procedimento, appena ce l'avrò pronto lo posterò.