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Il bromografo

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Il bromografo, come dice il nome (?), è lo strumento che permette di stampare attraverso la luce sulla basetta presensibilizzata l'immagine del master.

In sostanza si tratta di una sorgente di luce ultravioletta che illumina attraverso il master la basetta, inducendo le modificazioni chimiche solo alla parte di vernice effettivamente illuminata. Ovviamente la luce può passare solo dove il master è trasparente: in pratica il master proietta sulla basetta la propria ombra.

Il disegno qui sotto (non in scala) rappresenta in modo schematico il funzionamento del bromografo.

stampa2 - Schema del bromografo

Purtroppo un bromografo è piuttosto costoso (più di 100 euro, molto di più se con caratteristiche professionali quali timer digitale, pompa a vuoto, illuminazione contemporanea dai due lati, grandi dimensioni). Volendo è possibile anche costruirselo da soli (con una breve ricerca con google troverete quello più adatto alle vostre capacità di "bricolage") oppure utilizzate strumenti più semplici come una lampada per abbronzatura ed una lastra di vetro.

Alcune osservazioni:

Prima dell'esposizione il photoresist appare di colore verde o bluastro con sfumature varie dovute al produttore (o anche alla partita di materiale usato). Dopo l'esposizione ai raggi UV, invece... pure! In effetti ad occhio non si vede nessun cambiamento nella vernice anche se, non sempre però, guardando con attenzione la basetta si intravede una leggera traccia del disegno del master.

Per vedere chiaramente il disegno occorre procedere allo sviluppo con un apposito bagno chimico.

Quanto tempo per l'esposizione? La determinazione dell'esatto tempo di esposizione è un'operazione delicata e purtroppo influenzata da molti fattori, spesso poco controllabili e/o misurabili. Solo per citarne alcuni:

Diffidate da chi dice che per una corretta fotoincisione serve un'esposizione di 3'20", senza aggiungere altro. Di seguito è riportata una tabella con indicati alcuni tempi ma si sottolinea che si tratta di tempi largamente indicativi e da verificare con la procedura di test proposta nel successivo paragrafo.

Tipo lampada Potenza   Distanza   Tempo
Lampada solare 300 W   25 cm   1 - 10 minuti
Lampada solare 60 W   20 cm   5 - 60 minuti
Philips photolita 250 W   20 cm   2 - 10 minuti
Lampada alogena (senza filtro UV) 150 W   20 cm   5 - 20 minuti
Lampada kripton 100 W 10 cm 5 - 30 minuti
Lampada a vapori di mercurio 1000 W 50 cm 3 - 15 minuti

Da notare che molte di quelle sopra riportate sono lampade che emettono luce visibile, oltre che UV: per questo sono relativamente meno nocive dei tubi che emettono soprattutto UV e quindi si possono usare senza eccessivi timori. Rimane l'invito comunque a seguire sempre scrupolosamente le indicazioni di sicurezza riportate sulle schede di sicurezza.

Se siete tra i "fortunati" che hanno a disposizione un bromografo "vero", leggetevi il libretto di istruzioni: in genere troverete indicati tempi dai 20 secondi ad un paio di minuti, anche in questo caso largamente indicativi.

Un discorso a parte va fatto se avete intenzione di usare fogli di carta comune per stampare il master. In questo caso i tempi della tabella vanno aumentati di un fattore 5, in pratica rendendo possibile solo l'utilizzo delle fonti UV di potenza più elevata.

Per trovare il tempo di esposizione corretto è sempre necessario fare una prova, sprecando una basetta nuova. Si consiglia fortemente di farla almeno una volta e, se possibile, ripeterla ogni volta in cui si cambia qualcosa nei dispositivi o nei materiali utilizzati. Con la stessa prova, è possibile anche verificare gli spessori delle piste ottenibili, le distanze di isolamento, l'effettiva trasparenza/opacità del master.

Il tempo ed il materiale persi nella prova verranno rapidamente recuperati.

Occorre disegnare un master simile a quello sotto riportato a titolo di esempio (potete scaricarlo come file in formato PDF anche se forse è meglio realizzarlo da voi per poter verificare l'intero processo).

Master di prova

Osservando questo master si nota che:

Per utilizzare questo master di test è necessario utilizzare una basetta con photoresist dello stesso tipo di quelle che intendete utilizzare, dalle dimensioni di circa 150x50 mm (diciamo mezzo eurocard diviso a metà per il lato lungo, o anche meno). A questo punto occorre:

  1. Inserisce la basetta nel bromografo oppure sotto la lampada UV che intendete utilizzare.
  2. Sovrapporre il master. È importante che durante tutto il processo non vi sia il minimo spostamento relativo tra basetta e master. Nel dubbio un po' di nastro adesivo ben fissato ai bordi.
  3. Pressare per bene il master contro la basetta, bloccando il vetro di copertura con dei pesi oppure azionando la pompa per creare il vuoto. Verificate che non ci siano bolle d'aria o simili imperfezioni. Il "sandwich" così realizzato non dovrà più essere aperto fino alla fine del test.
  4. Coprire il tutto con un cartoncino molto spesso (tipo cartolina illustrata), un foglio di alluminio o un altro materiale perfettamente opaco agli UV, lasciando scoperto solo il tratto di linee alla destra della penultima tacca. Per bloccare il cartoncino potete, se necessario, usare un pezzo di nastro adesivo. La figura successivamente riportata (A) è basata sul master sopra riportato e il cartoncino blu lascia scoperto il tratto di master compreso tra 180 e 240 secondi
  5. Chiudete il bromografo ed accendetelo per un tempo pari alla differenza tra il tempo indicato sulla linea verticale che delimita il cartoncino e quella all'immediata destra. Nell'esempio, 240 - 180 = 60 secondi.
    Qualora la vostra sorgente di UV non permetta l'accensione e lo spegnimento per brevi periodi (molte lampade UV hanno questo comportamento), potete semplicemente schermarla, spostarla oppure sfilare tutto il sandwich, facendo sempre attenzione ad evitare spostamenti relativi tra il master e la basetta (e soprattutto attenzione agli occhi se aprite il bromografo a luce accesa)
  6. Spostate il cartoncino nero posto sopra il vetro in corrispondenza della tacca a sinistra successiva, Nell'esempio (immagine B) quella con scritto 150 secondi.
  7. Chiudete il bromografo ed accendetelo per un tempo pari alla differenza tra il tempo indicato sulla linea verticale che delimita il cartoncino e quella all'immediata destra. Nell'esempio per 30 secondi (180 - 150). In questo modo la fascia più a destra sarà stata esposta - fino a questo momento - per 90 secondi, la seconda per 30 secondi
  8. Continuate così, scoprendo una alla volte tutte le tacche (l'immagina C, con il cartoncino sulla linea dei 120 secondi, il terzo passo e produce un'esposizione complessiva di 30, 60 e 120 secondi, rispettivamente, nelle tre fasce)
  9. Alla fine vi troverete con una basetta che, nel tratto all'estrema destra è stato esposto per un tempo pari alla somma di tutti i tempi di esposizione parziale alla luce UV (240 secondi nell'esempio, quindi per un tempo in molti casi eccessivo), nel tratto all'estrema sinistra per la durata dell'ultima illuminazione (10 secondi nell'esempio, quindi per un tempo troppo breve). Le zone intermedie saranno invece state esposte per tempi via via crescenti.
  10. Procedere con lo sviluppo e l'incisione, verificando il risultato; solo nella zona centrale le piste e gli spazi tra le piste saranno perfettamente definiti: nella tacca corrispondente al miglior risultato si potrà leggere l'esatto tempo di esposizione. Eventualmente ci si può aiutare con un ohmetro per misurare la resistenza delle piste più sottili ed evidenziare così microinterruzioni non riscontrabili con l'ispezione ottica.

stampa5 - Procedura di test

Come procedura alternativa (più semplice ma più lunga) potete semplicemente usare due cartoncini in modo da lasciare scoperta la sola fascia compresa tra due tacche verticali: in questo caso l'esposizione semplicemente dovrà durare per il tempo indicato. L'operazione andrà ovviamente ripetuta per tutte la fasce.

Riporto qui sotto, a titolo di esempio, il master (che ovviamente non si vede nelle parti trasparenti) e la basetta già incisa utilizzati in una prova (il master è diverso da quella dell'immagine di esempio ed è ottenuto su carta da lucido con stampante laser).

stampa4.jpg - Risultato di un test

Sono presenti sei linee orizzontali con spessori, dall'alto, di 8, 12, 20, 45, 45 e 100 mils. La distanza tra le due piste da 45 mils è pari a 10 mils. Purtroppo nell'immagine non sono chiaramente visibili le piste più sottili presenti sulla basetta. I tempi di esposizioni utilizzati sono stati:

Più sotto, un ingrandimento della zona centrale della stessa basetta: le piste, anche quelle sottili (come già detto lo spessore della pista più sottile, a sinistra, è di 8 mils, circa 0,2 mm) appaiono perfette, sia all'ispezione ottica che alla verifica strumentale. Lo stesso può essere detto per l'isolamento di 10 mils tra le due piste da 45 mils.

stampa5.jpg - Ingrandimento di piste

I circuiti stampati a due layer

Quando si usa la fotoincisione per produrre circuiti stampati a due facce il problema più grosso è costituito dalla necessità di garantire il perfetto allineamento dei due master, quello per il lato superiore e quello per il lato inferiore. Il procedimento è diverso se si dispone di un bromografo a una o due facce.

Bromografo a due facce

Questo tipo di bromografo garantisce la possibilità di esporre contemporaneamente le due facce della basetta in quanto è dotato di un doppio set di lampade UV, uno superiore ed uno inferiore.

Per garantire il perfetto allineamento tra i due master è necessario creare una sorta di busta, incollando con del nastro adesivo i due master (con il disegno ricolto verso l'interno) su due lati opposti ed avendo l'accortezza di garantire il perfetto allineamento. In questa bustina deve essere inserita la basetta.

Non è necessario incollare la basetta in quanto l'esposizione è fatta in una sola operazione. L'unica avvertenza potrebbe essere quella di realizzare una struttura simmetrica evitando per esempio di incollare anche il terzo lato oppure di usare master di dimensioni molto diverse tra loro in quanto lo spessore della basetta indurrebbe degli eccessivi disallineamenti.

Attenzione particolare dovrà essere posta al momento della foratura in quanto l'uso del trapano non perfettamente verticale rischierebbe di far uscire la punta in un punto sbagliato sull'altra faccia.

Bromografo a singola faccia

Questa situazione è più complessa della precedente in quanto è necessario esporre due volte la stessa basetta garantendo nel passaggio la perfetta immobilità meccanica. La bustina presentata nella pagina precedente potrebbe essere (con qualche difficoltà) ancora utilizzata previo fissaggio con nastro adesivo dei due master alla basetta ma la cosa è più facile da dirsi che a farsi.

Una soluzione è nell'uso di una sorta di torchio costituito da due lastre di plexiglas tenute tra loro perfettamente allineate da guide perpendicolari alla superficie e pressate da viti. i due master devono essere incollati con del nastro adesivo all'interno delle due lastre ed allineati prima di inserire la basetta. Le guide devono permettere la separazione delle lastre ma il mantenimento dell'allineamento dopo l'inserimento della basetta e le viti devono garantire la necessaria forza per impedire spostamenti dopo l'inserimento della basetta. Questo sandwich è meccanicamente abbastanza rigido per essere esposto in successione sulle due facce.

Un'ultima procedura è simile a quella già descritta per il trasferimento diretto: prima si espone e si incide una faccia e si realizzano i fori, dopo si procede sull'altra faccia, previa protezione della prima, usando i fori per garantire l'allineamento. In questo caso vi è anche la facilitazione della pellicola autoadesiva già presente sul rame all'acquisto della basetta.

Realizzare circuiti stampati - Indice

  1. Cosa è un circuito stampato
  2. Il trasferimento diretto
  3. La fotoincisione
  4. Il bromografo
  5. Trasferimento di toner
  6. La dimensione delle piste
  7. L'incisione chimica dei PCB
  8. Le lavorazioni meccaniche
  9. La saldatura
  10. Gli errori più comuni
  11. Note sulla sicurezza

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