PCB "roll-n-peel"
L' Ovetto di Colombo (forse anche meno, facciamo ovetto di quaglia)
Come semplificare la produzione di PCB complicando un po' le cose
Descrizione
L'idea mi è venuta osservando i risultati di un lettore, che egli mi perdoni per non ricordare il titolo dell'articolo e il suo nome, perchè l'idea era davvero geniale e merita applausi.
In sostanza usava una laminatrice, al posto del ferro da stiro, per trasferire il toner di un PCB stampato con una laserprinter sulla piastra della lastra di rame da incidere. Perchè la laminatrice fà miracoli e il ferro da stiro invece no?
La cosa è alquanto semplice, e con un paio di calcoli ecco che salta fuori il perchè.
Prima di addentrarmi nella descrizione vorrei fare una piccola "botta di conti", così, tanto per arrivare a capire cosa succede e perchè il ferro da stiro è nettamente inferiore alla laminatrice.
Considerando i principi di fisica elementari che governano il trasferimento del toner sulla basetta del laminato di rame, questo avviene in quanto il toner pressato e riscaldato dal ferro da stiro va ad appicicarsi al rame e, se e quando tutto va bene, dopo diversi ritocchi a "pennarello" (uno di quelli indelebili per scrivere i titoli su CD e DVD) ecco che si riesce ad ottenere il tracciato del PCB come un qualcosa di accettabile per essere messo in bagno di corrosione, ma sempre ben lungi da un buon master da fotoincisione, comunque, come dicevo: accettabile.
Armiamoci di calcolatrice, addentriamoci nella
Sezione calcoli spiccioli:
Valutazione area/superficie della piastra stirante del ferro considerandola come un triangolo perfetto (senza pignolare sulle bombature laterali), base = 14 cm, altezza = 22 cm quindi come mi hanno insegnato all'asilo nido otteniamo per calcolo di baseperaltezzadivisodue un bel 154 cm quadri sui quali viene scaricato il peso del ferro più il peso dovuto alla pressione manuale, che stando alla mia forza di ex giovanotto si è rivelata di solo 2 kg sostenibili per qualche minuto, credetemi sembra pochissimo, per qualche momento si può arrivare anche a pressioni sull'ordine dei 10 e passa kg ma poi giungono i crampi per superproduzione di acido lattico (battuta cretina da non tenerne conto per il risultato finale). Allora, come diceva un mio vecchio amico orologio, prendiamo questi 2 kg, più il peso del ferro, circa 0,5 kg sommiamoli in un tot. di 2,5 kg, distribuiamoli sui 154 cm della superficie del ferro e vediamo che...
Oh, Maraviglia incredula, oh, me lasso, o me tapino, solo 16,23376623 grammi per centimetro quadrato, Cribbio, che pretesa di trasferire il toner con una pressione così bassa, va beh, che in realtà se il tracciato PCB ha, che sò, una superficie di 6 x 5 cm, le cose migliorano in quanto il peso e la pressione sul ferro si scaricano su 30 cm quadri ma sono ancora solo 83,33333333 grammi per cm quadro (la mantissa della mia calcolatrice non ha altri decimali hi hi). Pensate che una laminatrice normalmente esercita una pressione di parecchi kg per centimetro quadro, ora non so di preciso, in quanto di laminatrici ce ne sono di svariati tipi, quindi manteniamoci sul generico affermando solo che la pressione di una laminatrice è esageratamente più grande di quella esercitata manualmente con un ferro da stiro. E alura? Datemi un punto di appoggio e con la mia leva vi solleverò il mondo diceva il vecchio Archy.
Olè, niente paura. Immaginiamo ora di poter scaricare i nostri bravi 2,5 kg su un albero di metallo vedi foto n.3 chiamato scherzosamente "bacchetta magica", io ne ho usato uno da 8 mm di diametro tolto da una vecchia stampante demolita, qualsiasi albero metallico, purchè lucido e privo di asperità va comunque benissimo e non importa di quale metallo esso sia composto, dall'acciaio inox all'alluminio tutto fa brodo anche il diametro non è critico, ma diciamo che fra i 6 e i 9 mm ci troviamo sull'ottimale.
Calcoli spiccioli e approssimativi per difetto, così siamo sicuri che in pratica le cose vanno ancor meglio. Prendiamo la barra da 8 mm e vediamo per quanta superficie riesce ad appoggiarsi su un piano: teoricamente ZERO , in quanto un solo punto della circonferenza verrà a contatto con il piano di appoggio, e come ci hanno insegnato a scuola, un punto è solo un luogo geometrico senza dimensione.
Chiaramente, in pratica, questo punto comincia ad avere dimensione reale, in quanto, vuoi la cedevolezza dei materiali, anche se minima, vuoi la deformazione dovuta alla pressione/peso ecco che, pur non conoscendo esattamente l'area di contatto se, come dicevo, per difetto consideriamo questo punto di contatto pari a 1 ventesimo del diametro della barra ecco che abbiamo la cifra di: 8 cm diam./20= 0,4 cm da moltiplicarsi per uno dei lati della piastra ramata che dovrà accogliere il PCB da trasferire. OK facciamo 6 cm di lato? Bene allora 0,4 x 6 abbiamo 2,4 cm quadri sui quali questa volta scaricando i 2,5 kg del ferro da stiro sotto pressione abbiamo un bel 1,04 kg per cm quadro come calcolo per difetto, in realtà la pressione è assai più elevata. A questo punto è facilmente intuibile come l'aumento di pressione dovuto all'utilizzo della barretta cominci ad avere una importanza rilevante ai fini del trasferimento del toner sul rame del PCB.
Fine della teoria e inizio del divertimento
Vediamo ora ciò che serve per arrivare ai risultati voluti
Foto n. 1 Ferro da stiro, barra di rullaggio per trasferimento, Foto n. 2 Rull'npeel sweeping a tutta forza
carta contenente lo stampato da trasferire ed infine piastra ramata.
Bene bene bene, mi sono divertito un sacco a scattare la foto n 2 perchè volevo dare l'idea del movimento e quindi è volutamente "mossa"
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Foto n. 3 La bacchetta magica! Foto n. 4 Due prototipi (vedi articolo)
Foto n. 5 I due prototipi dopo la corrosione (vedi articolo)
OK boys, siamo giunti alle considerazioni finali ed anche a qualche mia dissertazione di critica, precisando che per natura adoro il tavolo di lavoro quando è ben confusionato, ma sono un grande amante della precisione, per cui non mi voglio limitare a riscaldare una cotoletta, giacchè l'oggetto dell'argomento PCB non è certamente cosa nuova, ma...
Sì, ma! Perchè non è giusto pubblicare un articolo farcito di pressapochismo. Ora capisco che non mi capite. Taglio corto e arrivo al dunque.
Si è letto in passato: Al posto dei fogli press'n-peel si può usare la carta patinata delle riviste. Oh bella, quale carta patinata, quella della copertina o delle pagine interne? Ma, soprattutto di quali riviste si voleva parlare? Perchè ce ne sono tante e con tante carte patinate una diversa dall'altra. Così uno si deve ingegnare, ed arrivare alla carta ottimale testando diverse riviste. Io in funzione a questo consiglio sono arrivato a cuocere la carta sul rame, perchè non era adatta? Perchè il ferro era troppo caldo? Perchè ho tenuto il ferro troppo a lungo sul circuito da trasferire?
Altro consiglio da perla giapponese: Il ferro non deve essere troppo caldo.
Che significa non troppo caldo e perchè? Beato sempre l'autore dell'articolo con la plastificatrice il quale almeno asseriva di aver cambiato il termostato originale con uno da 200 gradi, ora 200 gradi sono e rimangono 200 gradi e non danno l'idea del "non troppo caldo" danno bensì l'idea giusta della temperatura ottimale.
In seguito... porre un panno sopra lo stampato da trasferire e non usare il ferro da stiro direttamente a contatto con la carta tonerizzata. Senza dire il perchè, uno rimane nel buio, ci crede e fa le cose a pappagallo senza imparare nulla.
Ebbene la ragione del panno interposto è che strisciando il ferro sul trasferello non si corre il rischio di strapparlo, ma questo panno che spessore dovrebbe avere? Cribbio, Maurizio quanto sei pignolo, piantala! Sì, la posso anche piantare tanto col sistema del rullo il panno diventa assolutamente superfluo, non si strapperà mai la carta laserata per attrito radente dal momento che nel nostro caso c'è solo attrito volvente.
Perdonatemi, ma mi volevo sfogare, l'ho fatto, ed ora rientro nei ranghi delle persone per bene (ammesso che io lo sia hi hi).
Riassumendo in breve
La differenza fra questo metodo, del rullo interposto fra ferro da stiro e lastra ramata, e i precedenti, è data dal fatto di poter ottenere una pressione maggiore con la possibilità di poter raggiungere una definizione circuitale di gran lunga superiore ad altri metodi. Vedi foto n. 4 e 5 , in sostanza si tratta dello stesso circuito, intuibile dalla posizione delle piazzole, La ragione di queste foto a confronto è data dal fatto di voler sottolineare fino a quanto ci si può spingere nel dettaglio usando la "bacchetta magica" della foto n.3 , nel mio caso le piste degli stampati di destra sono da 0,2 mm contro il millimetro delle piste dei PCB di sinistra. Ragazzi, con una definizione di 0,2 mm è possibile disegnare dei PCB dove poterci far passare una pista fra i pin di un integrato! Non so se mi spiego, come diceva un mio vecchio amico paracadute!
Finisco il discorso poi vi lascio in pace per permettervi di leggere qualcosa di meglio e di più interessante su Grix.
Il ferro da stiro deve essere portato al massimo della sua temperatura raggiungibile in quanto la bacchetta magica assorbe calore e quindi rimane più fredda della piastra del ferro, ma sempre abbastanza calda da incollare il toner al rame.
La carta che io ho usato è quella dei volantini pubblicitarii che intasano tutti i giorni la cassetta delle lettere. La ragione di ciò è che questa carta è leggerissima, e per toglierla dal PCB basta immergerla in acqua che si spappola letteralmente e si toglie definitivamente semplicemente sfregandola coi polpastrelli, ah, non usate mai spugne abrasive per fare questa operazione in quanto si può correre il rischio di graffiare il toner. Comunque, a patto che non sia carta assorbente o igienica o oleata o carta comune da stampanti, decisamente, quest'ultima la peggiore in assoluto in quanto non molla facilmente il toner. Cercate quindi una carta fra quelle leggere e di bassissimo spessore.
Il rullaggiio deve durare almeno un minuto e come pre-preparazione anche io come altri consiglio di scaldare la vetronite ramata prima di procedere al trasferimento del toner, 30 secondi sul ferro caldissimo sono l'ideale, però attenti a non scottarvi quando appoggiate la carta trasferente. Non vi scoraggiate se non riuscite a raggiungere risultati eccellenti al primo tentativo, come sempre è la pratica che insegna più di mille parole.
Come sempre, nel mio saluto, un abbraccione a tutti.
