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Le lavorazioni meccaniche dei PCB

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La foratura

La foratura viene fatta in corrispondenza delle apposite piazzole con un trapano, possibilmente  ad alta velocità: in commercio si trovano modelli "a mano" adatti all'hobbista per poche decine di euro, con alimentazione in continua di un paio di decine di volt.

Il diametro delle punte normalmente usate è di 0,8 mm (o anche 1 mm, più facile da trovare anche se un po' troppo grandi per un impiego generico). Ottime quelle da 0,6 mm per i circuiti integrati, e quelle da 1,2 mm (o anche 1,5 mm) per i componenti di grosse dimensioni.

Naturalmente il diametro della piazzola deve essere adeguato al foro che si intende fare: nella tabella riporto i valori ragionevoli, tenendo conto che una piazzola più grande non ha particolari problemi; l'unica cosa da evitare sono i fori all'interno di ampie aree di rame in quanto è facile ottenere "saldature fredde" a causa della notevole dispersione di calore a meno di disporre di un saldatore potente regolato in temperatura.

Punta    Forma della piazzola    Dimensioni della piazzola Uso
0.6 mm  Tonda 63 mils (1.6 mm) Circuiti integrati in contenitore DIL
0.8 mm  Quadrangolare 63 x 100 mils (1.6 x 2.5 mm Circuiti integrati in contenitore DIL, uso generico
 0.8 mm o 1 mm Tonda 75 mils (1.9 mm) Uso generico
1.2 mm Tonda 100 mils (2.5 mm) Connettori, componenti di grosse dimensioni

Esistono punte apposite al carburo di tungsteno o in altri materiali particolarmente duri, caratterizzate da un angolo di spoglia di 100-110°: essendo molto fragili, sono adatte solo con trapani di precisione a colonna. Sono piuttosto costose (anche 5 o 10 euro l'una).

Se si usa un trapano a mano meglio ripiegare sulle normali punte HSS per metalli, piuttosto flessibili e quindi praticamente impossibili da rompere anche con un trapano a mano. Hanno il difetto di durare solo per un centinaio di fori o poco più con basette in bachelite o addirittura meno se lo stampato è in fibra di vetro: dopo infatti perdono il filo, rovinando eccessivamente il foro e la piazzola. In compenso si trovano ovunque e costano meno di mezzo euro.

Al fine di favorire la centratura della punta si consiglia vivamente durante il disegno del master di indicare con un piccolo foro nel rame al centro della piazzola: non c'è nulla di più incontrollabile di una punta dal diametro di 0,6 mm che ruota a 10.000 rpm. La cosa è semplice solo se per il disegno si usa un CAD oppure i trasferibili. Nel caso in cui non sia segnato il punto in cui forare si può procedere con una leggerissima bulinatura.

Prima o dopo la foratura è opportuno tagliare la basetta nella dimensione definitiva con una forbice per lamiere (circa 10 euro), una taglierina robusta o un utensile elettrico. Attenzione che i bordi del circuito stampato si rovinano facilmente e quindi è bene mantenere una certa distanza rispetto alle piste. Per le finiture dei bordi è perfetta la carta vetrata a grana grossa o un utensile elettrico.

Il fora-fora (un'idea di Giorgio Montaguti)

Il fora-fora è una macchina semplice ma nel contempo efficace che permette di forare i circuiti stampati senza troppa fatica, con notevole precisione e, soprattutto, senza il rischio di rompere le punte, neppure quelle al carburo di tungsteno. Certo la realizzazione è lasciata a chi ha una certa familiarità con le costruzioni meccaniche di precisione (non è in vendita...).

Nel disegno sotto riportato vi è uno schizzo della macchina

stampa10 - Il fora.fora

Si tratta di un normale trapanino da circuiti stampati (in rosso nel disegno) montato su una slitta (in giallo) che permette lo scorrimento verticale della punta. Un finecorsa (in verde) attiva automaticamente la rotazione del trapano solo quando è necessario, cioè quando la punta si sta avvicinando allo stampato (in blu). Una particolarità distingue il fora-fora da un normale trapano a colonna con interruttore di avvio automatico: la punta non effettua il foro dall'altro in basso, cioè in quello che sembra essere il modo più naturale, ma esattamente al contrario; la punta sale da sotto, fora la vetronite, fora il rame ed infine appare alla vista. Il vantaggio è ovvio: la superficie da forare è sgombra dalla presenza della punta e quindi può essere meglio osservata. Inoltre sulla superficie dello stampato non si forma quel mucchietto di trucioli piuttosto fastidioso e che deve essere continuamente asportato soffiandoci sopra.

Il problema è solo capire dove "spunterà" la punta, visto che è decisamente scomodo "prendere la mira" guardando sotto il piano di lavoro... E qui arriva l'idea: la punta sale dal basso attraverso un superficie metallica a cui è sovrapposto un piano in plexiglas trasparente (in azzurro), tenuto sollevato a sbalzo per poco più di 1,5 millimetri, cioè esattamente lo spessore di un circuito stampato. La prima volta che la punta sale fa un foro nel metallo e quindi uno nel plexiglas, lasciando un segno chiaramente visibile. Inserito uno stampato da forare (con il lato rame sopra) tra la superficie metallica ed il plexiglas è sufficiente far coincidere il centro della piazzola con il foro nel plexiglas, cominciare a far salire il trapanino (che si accende da solo) e vedere la punta che, uscendo dal solito buco, attraversa lo stampato esattamente al centro della piazzola.

Per una visione ancora più comoda del punto di lavoro è possibile metterci sopra uno specchietto inclinato a 45° in modo da vedere la piazzola attraverso il foro nel plexiglas.

La pulitura del rame

A questo punto occorre togliere la vernice che ha protetto il rame delle piste durante l'incisione nel cloruro ferrico: si possono usare sistemi meccanici (paglietta metallica da cucina, al limite carta vetrata finissima, usata molto delicatamente) oppure chimici (trielina, acetone o altri solventi). Un vantaggio dei sistemi meccanici è la superficie leggermente ruvida che lasciano: ciò favorisce la saldatura. Uno svantaggio è invece la possibilità di rovinare il rame se l'operazione è troppo "energica".

Indipendentemente dal sistema utilizzato si consiglia di fare l'operazione di pulizia solo all'ultimo momento, poco prima della saldatura: infatti la vernice protegge il rame dall'ossidazione superficiale, sempre nemica di una buona saldatura. Altrimenti, una bella lucidata con una paglietta da cucina all'ultimo momento ottiene i risultati voluti.

Infine alcune vernici usate nella produzione del photoresist possono essere lasciate anche durante la saldatura in quanto perfettamente saldabili: occorre però un'attenta verifica preventiva su un punto non critico della basetta. Da non sottovalutare neppure la possibilità che vengano generati vapori nocivi.

Una operazione spesso consigliata è quella della stagnatura del circuito stampato cioè il deposito di un leggero strato superficiale di stagno, ottenuto per via chimica attraverso un apposito bagno. Lo scopo è quello di favorire la saldatura ed evitare l'ossidazione superficiale.

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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