L'incisione chimica dei PCB

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L'incisione è l'operazione che permette di togliere chimicamente il rame in eccesso da una basetta. Il rame che deve rimanere deve essere protetto da una vernice resistente alla corrosione, precedentemente stesa con una delle tecniche descritte nei precedenti paragrafi.

Le sostanza chimiche usate per corrodere il rame hanno la malaugurata proprietà di essere dannose agli occhi (quindi vi consiglio un paio di occhiali di sicurezza), di essere corrosive sulla pelle (e quindi un paio di guanti adatto non è inutile), di rovinare i vestiti e tutti gli oggetti metallici (e quindi regolarsi di conseguenza). Per finire, emettono vapori tossici: se possibile lavorare quindi all'aperto o comunque in locali ben aerati o dotati di aspiratori. Leggere sempre attentamente le istruzioni riportate scheda tecnica di sicurezza delle sostanze chimiche e soprattutto non lasciare nulla incustodito o in confezioni anonime o per alimenti: alcune sostanze sono perfettamente trasparenti e in una bottiglia di acqua minerale potrebbero trarre in inganno chiunque.

Per l'incisione si utilizza un liquido corrosivo, spesso impropriamente chiamato "acido". Personalmente ho sempre usato cloruro ferrico (FeCl3): la soluzione in acqua, intorno al 40%, è relativamente poco corrosiva (se vi cade una goccia sulla mano l'effetto più fastidioso è il colore giallo-fumatore che rimane per qualche giorno e l'odore caratteristico che resiste anche a numerosi lavaggi; se però vi entra in un occhio è sempre meglio consultare immediatamente un oculista). Il danno più "devastante" è spesso la macchia gialla lasciata sui vestiti: in caso di emergenza e se la macchia non è troppo estesa vanno bene i prodotti normalmente usati per pulire gli abiti dalle macchie di ruggine (ma possono rovinare le stoffe e quindi meglio prevenire).

Da notare che il cloruro ferrico corrode, oltre al rame, anche tutti i metalli di uso comune, in particolare l'alluminio: tutti i contenitori e gli attrezzi che vengono a contatto con esso devono quindi essere in plastica o vetro.

Il cloruro ferrico (qualche euro al kg) si compra nei negozi di elettronica sotto forma di scaglie o palline giallo-bruno da sciogliere in acqua (seguire le indicazioni e le quantità riportate sulla confezione) oppure già in soluzione, eventualmente mischiato ad altre sostanze. Quando il liquido è nuovo appare semitrasparente (tipo *-cola, senza bollicine ovviamente) ma dopo due o tre volte che si usa tende a diventare più scuro e denso. Un litro è sufficiente per diversi metri quadri di circuiti stampati.

In alternativa al cloruro ferrico sono usate anche altre soluzioni a base di sodio persolfato (si tratta di un materiale chimicamente piuttosto instabile e quindi non adatto ad una lunga conservazione) oppure una miscela casalinga a base di acqua ossigenata a 130 volumi, acido muriatico concentrato (o cloridrico) e acqua in proporzioni variabili ma dell'ordine di 2:1:1. Personalmente sconsiglio le due alternative in quanto la prima è troppo costosa, la seconda troppo pericolosa sia per il contatto che per i vapori emessi.

Pur non essendo un materiale estremamente tossico, per lo smaltimento occorre seguire le indicazioni riportate nella scheda tecnica di sicurezza che peraltro fa sempre riferimento alle leggi locali; qualcuno - orrore ! - semplicemente lo butta nel lavandino facendo scorrere abbondantemente acqua per evitare la corrosione degli scarichi metallici. Una procedura corretta prevede:

la diluizione in acqua
la miscela con una base quale calce o carbonato di sodio
il filtraggio meccanico anche semplicemente con un panno
lo smaltimento della frazione solida così ottenuta presso una ditta specializzata o una piazzola ecologica

Il tempi di incisione, seguendo le opportune strategie, varia da pochi minuti al quarto d'ora. Alcuni consigli:

Il contenitore deve assolutamente essere in plastica o vetro (perfette le bacinelle usate dai fotografi). Assolutamente da evitare contenitori metallici: si scioglierebbero nel giro di pochissimo tempo, inondando il tavolo di liquido giallastro e corrosivo.
Il cloruro ferrico è maggiormente attivo a temperature elevate: meglio quindi riscaldare il contenitore a 40-50°C se si ha fretta. Temperature più elevate possono creare qualche problema al photoresist o ai trasferibili. Attenzione: le temperature elevare fanno aumentare i vapori tossici emessi.
Per ottenere una maggiore velocità molti consigliano di agitare la bacinella, magari con un motorino elettrico dotato di riduttore di velocità (1 giro/secondo) ed eccentrico che genera onde nel liquido: la cosa funziona ed effettivamente i tempi di riducono almeno di un fattore cinque. Volendo è anche possibile utilizzare un piccolo compressore da acquario che soffia aria nell'acido.
Personalmente preferisco tenere la basetta con il rame rivolto verso il basso ma non appoggiato sul fondo della bacinella: in questo modo i tempi di incisione si riducono ulteriormente, con l'effetto non secondario di evitare nel modo più assoluto schizzi di acido, visto che tutto rimane fermo. Inoltre si evita in modo quasi totale un problema sempre presente usando altri metodi: l'erosione più veloce dei bordi dello stampato rispetto al centro e la difficoltà nel togliere rame dalle grandi aree. L'unica avvertenza sta nell'evitare il formarsi di bolle d'aria sotto il circuito stampato: è sufficiente nel momento dell'immersione un piccolo movimento orizzontale al fine di far uscire tutta l'aria eventualmente presente.
Il disegno qui sotto rappresenta l'oggetto (semplicissimo!) che io utilizzo: due profilati in plastica dotati di scanalatura, serrati intorno alla basetta da un elastico (quest'ultimo da cambiare spesso in quanto tende a corrodersi): in questo modo è anche facile sollevare lo stampato per guardare come procede l'incisione.

stampa6 - Bacinella

Il tempo di incisione è di un paio di minuti con il cloruro ferrico fresco, anche 15-20 minuti quando è molto vecchio; oltre è meglio buttarlo a meno di avere molta pazienza. Da notare che questi tempi sono riferiti all'uso di cloruro tiepido e circuito stampato rovesciato in quiete. In caso contrario: aggiungete anche uno zero...

L'incisione termina quando tutto il rame non protetto dalla vernice viene asportato. Vi consiglio, durante l'incisione, di controllare ogni tanto a che punto è arrivato il processo: infatti un'eccessiva immersione rischierebbe di asportare anche il rame protetto dalla vernice:

anche la vernice più resistente è intaccata, con il tempo, dall'acido
l'azione dell'acido avviene non solo con un attacco diretto "dal di sotto", ma anche dal fianco laterale, scavando sotto la vernice che rimane intatta. Questo effetto è ovviamente particolarmente sentito nelle piste molto sottili

Da evitare anche il rischio opposto, cioè il lasciare la basetta per un tempo troppo breve: occorre che tutto il rame scoperto sia perfettamente corroso. Per questo basta l'osservazione visiva. Un abbondante lavaggio in acqua corrente è opportuno al termine, soprattutto perché non è comodo maneggiare un oggetto che anche dopo diversi giorni sporca tutto ciò con cui viene a contatto.

Una nota che potrebbe sembrare ovvia: occorre lavare sempre molto accuratamente tutti i materiali usati con il cloruro ferrico in quanto, dopo che si è seccato, diventa di difficile rimozione.

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