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Bromografo - Collaudo fallito. Ma...

Bromografo - Collaudo fallito. Ma...

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Il risultato di una provaOggi ho fatto il collaudo del bromografo che mi sono costruito nei giorni scorsi.

Se fossi in politica, in Italia e alla moda, dovrei dire: "È andato tutto benone!". E infatti i risultati sono stati pessimi. Non è che l'aggeggio non vada anzi, però non va bene. Comunque tutto a posto (parla di nuovo il politico...).

Fortunatamente sono in Italia, non sono in politica e tantomeno alla moda.

Partiamo dalla fine, vai... le conclusioni sono le seguenti:

  • le lampade sono molto vicine al vetro (e quindi alla basetta da fotoincidere). Di conseguenza di fronte alle suddette il fotoresist si indurisce prima, mentre nelle zone "lontane" (dove la luce arriva di sbieco) si indurisce male e ne esce un torbidume.
  • Due lampade non bastano, occorre perlomeno metterne un'altra nel mezzo e regolare i tempi di esposizione tenendo conto di questa aggiunta. 

Ora torniamo all'inizio: speranzoso che funzionasse al primo colpo ho scattato varie foto, con la finalità di riportare il tutto in queste pagine. Il procedimento è giusto, quindi ve lo "scaramello" lo stesso...

La finalità: scoprire quale sia il miglior tempo di esposizione ai raggi UVA della basetta presensibilizzata affinché il fotoresist indurisca correttamente. Questo dipende da vari fattori: l'intensità (potenza) dei tubi fluorescenti (o altra fonte di illuminazione), la distanza dagli stessi, lo spessore dello strato di fotoresist e la sua composizione.

Il metodo: utilizzare un provino, cioè un reticolo di linee di spessore diverso incrociato con altre che fungono da indicatori di tempo, da esporre alla luce in modo progressivo. Tale disegno si può costruire da soli o cercarlo già fatto in rete. Quello che ho usato1 io appare come nella foto seguente:

provino utilizzato per il collaudo

Come si nota in questo caso ci sono anche i tempi indicati: si prevede l'esposizione più breve pari a 2 minuti e 20 secondi (tutto a destra) e la più lunga di 3 minuti e 50 secondi (tutto a sinistra) con scalini intermedi. Cosa significa? Cerco di spiegarlo. Tutta la tavoletta viene esposta alla luce ultravioletta per 2 minuti e 20 secondi, che è il tempo minimo considerato in questo caso.

Da qua in poi si procede con una esposizione "a scalini" utilizzando uno schermo opaco (per esempio carta stagnola), scoprendo un nuovo settore da sinitra a destra ad ogni esposizione e ri-esponendo la basetta semicoperta alla luce ultravioletta per un tempo determinato. In questo modo ogni settore rimane esposto ai raggi UVA per un tempo totale pari alla somma del tempo base (di 2' e 20'') e di tutti i tempi in cui è stato esposto da quando è stato scoperto (vedi la sequenza riportata sotto).

Primo passo
Secondo passo
Terzo passo
 
Primo passo: lo schermo (in grigio) copre tutto ma non il primo settore
Secondo passo: si scopre anche il secondo settore Terzo passo: si scopre anche il terzo settore
 
 Quarto passo...
Ultimo passo
 
Quarto passo: anche il quarto settoreviene scoperto
 ...Ultimo passo: l'ultimo settore viene scoperto
 

Come si determina il tempo di esposizione di ogni settore? Facendo la differenza fra il suddetto ed il tempo indicato nel settore subito alla sua destra: ad esempio il settore compreso fra le righe 3'50'' e 3'45'' va esposto per primo e per 5 secondi (3'50'' - 3'45'' = 5''). Poi si scopre il secondo settore (compreso fra le linee 3'45'' e 3'40'') e lo si espone per altri 5 secondi (3'45'' - 3'40'' = 5''). In questo modo il primo settore è stato esposto per 2'20'' + 5'' + 5''= 2' 30''. Il secondo settore per 2'20'' + 5'' = 2' 25''.

Si continua così fino ad arrivare all'ultimo settore sulla destra (compreso fra 2'25'' e 2'20'') ed esponendolo per gli ultimi 5 secondi. Alla fine del gioco, facendo le dovute somme, la parte a sininstra del primo settore sulla sinistra sarà stata esposta per 3'50'' e la parte a destra dell'ultimo settore sulla destra per 2'20''.

Io non ho adottato questi tempi, poiché il mio provino sta molto vicino alle lampade, mentre i tempi riportati sopra sono calcolati per una distanza che si aggira sui 10 cm dalle stesse. Ho però usato lo stesso metodo, intervallando i settori di 15 secondi, partendo dal tempo base di 1 minuto e procedendo per altri 4 minuti ad intervalli di 15 secondi. In questo modo ho individuato grossolanamente il tempo necessario, attestato intorno ad 1'30''. Provvederò poi a trovare il rifinimento gironzolando là attorno (ad esempio partendo da 1' e finendo a 2' con intervalli di 5'').

Il procedimento.

ATTENZIONE! I solventi utilizzati in questo procedimento (soda caustica e cloruro ferrico) sono NOCIVI per la salute quindi occorre prestare molta attenzione nel maneggiarli ed indossare dispositivi di protezione adeguati (guanti, occhiali protettivi, grembiuli e/o traversine) tenendo conto che macchiano in modo INDELEBILE tutto quello dove cadono e corrodono i metalli. Anche i gas sprigionati sono nocivi, quindi state attenti a non respirarli. Infine, dal momento che si tratta di agenti CONTAMINANTI, dopo l'utilizzo vanno smaltiti come tali (non buttateli nello scarico de wc o nel lavandino, poiché - fra le altre cose - corrodono le tubazioni. Né tantomeno vanno dispersi nell'ambiente. Non mi assumo nessuna responsabilità per danni derivanti dall'utilizzo - corretto o meno - di questi prodotti da parte di chi volesse seguire i procedimenti descritti di seguito. 

Il necessario: fogli di giornale per coprire i mobili, scanner/bromografo, vaschette di plastica "robuste" (conterranno acidi), basetta presensibilizzata (rettangolo bianco), foglio A4 con prova di stampa dei circuiti/test, foglio trasparente per stampanti a getto di inchiostro con stampa dei circuiti/test, bustina di soda caustica, ex bottiglia coca-cola per contenere la soda, pennarello indelebile nero, cloruro ferrico, nastri adesivi vari, forbici e guanti in lattice (righelli, taglierina, coltello dentato e traversina che non sono presenti nella foto).

Occorrente per il test del bromografo

Alcune procedure sono state omesse perché le ho considerate non inerenti o banali: ad esempio il ritaglio di una parte della basetta presensibilizzata grande quanto il provino.

Prima di fare il collaudo ho preparato due circuiti che avrei dovuto stampare in seguito e li ho adattati assieme al provino su un foglio A4 per occupare tutta la basetta, facendo poi un prova di stampa su foglio A4 di carta e ritagliando i pezzetti per vedere come sarebbero stati disposti sulla basetta e se ci fossero rientrati. Per la fotoincisione ho usato un foglio A4 lucido per stampanti a getto di inchiostro (ha un lato appiccicoso per trattenere l'inchiostro). Altri metodi sfruttano la stampa su lucido con una stampante laser o su fogli trasferibili da "stirare" poi sulla basetta. Ci sono sennò pennarelli per scrivere direttamente sulla basetta (buoni per circuiti semplici) oppure preparare il lucido con le penne a china (a mano, ci vuole un mese...).

Il lucido per stampanti a getto di inchiostro soffre del problema della ridotta opacità delle parti nere: per superarlo ho stampato 2 volte il circuito/test, una volta normale ed una specchiata orizzontalmente; dopodiché ho ritagliato le due stampe e le ho sovrapposte, fermandole col nastro adesivo una volta allineate. Non è L'UNICO METODO1 né, forse, il più efficace ma è quello che io ho scelto di impiegare.

Le operazioni da compiere sono le seguenti:

Preparazione della soda caustica

Si inzia preparando la soda caustica: nella bottiglia di plastica si versa il contenuto della bustina e poi un litro di acqua. Si tappa e si scuote bene per sciogliere la polvere.

 
Ritaglio delle due parti che comporranno il provino
Le dimensioni del provino (il disegno utilizzato per fare il test, detto da alcuni master) sono molto ridotte (nel mio caso 4 x 2,5 cm). A meno di trovare una basetta di dimensioni simili, è necessario ritagliare un pezzo da una più grande. Si ritagliano le due parti di lucido che andranno a comporre il provino una volta allineate e sovrapposte.
Il doppio master ritagliato, allineato e fermato col nastro adesivo
Si allineano i due provini e si fermano col nastro adesivo. Si sovrappone il master alla basetta e lo si ferma col nastro adesivo sul retro. Per regolarmi con lo scorrimento ho attaccato sul retro della basetta una stampa del provino, fatta su carta.
Occorrente per il collaudo

Ci si prepara al collaudo. Servono:

  • un foglietto di carta stagnola (o altro materiale opaco) che fungerà da schermo per i raggi UVA e che sposteremo ad intervalli prefissati scoprendo ad ognuno dei suddetti una nuova porzione di basetta e provino.
  • Un cronometro per conteggiare i sceondi di esposizione per ogni passo.
  • Una tabella coi tempi di esposizione desiderati.
Posizionamento del provino e dello schermo di stagnola sul bromografo

Si appoggia il provino e lo schermo di stagnola sul vetro del bromografo. Si procede ad illuminare i settori secondo il metodo ed i tempi descritti precedentemente. In questo caso è necessario mantenere la basetta più ferma possibile nella posizione iniziale per evitare falsi risultati ed influenze dovute alla maggiore o minore vicinanza alle lampade.

PRECISAZIONE: in questo caso l'orientamento del provino non conta ma quando si stampano circuiti elettronici bisogna prestare attenzione al fatto che il disegno del circuito venga impressionato nel verso giusto, pena spreco di tempo e materiale, in quanto la scheda stampata "al contrario" diventerebbe inutilizzabile.

Immersione della basetta fotoincisa nella soda caustica
Si procede riempiendo una vaschetta di plastica ed immergendo la basetta fotoincisa nella suddetta, agitando la soluzione o smuovendo la basetta per accelerare il processo.
Rivelazione del provino
Quando il provino si rivela (il rame si "scopre") si procede ad estrarre la basetta dalla vaschetta (se si vuole si sciacqua) e ci si prepara a passarla nel cloruro ferrico.
Immersione della basetta nel cloruro ferrico
Si immerge poi la basetta nel cloruro ferrico, sempre agitando la soluzione o muovendo la basetta per accelerare i tempi di processo. Una accelerazione ulteriore si ottiene scaldando il cloruro, cosa che non ho fatto in quanto ritengo pericoloso immettere fumi acidi nell'aria di casa (e poi come la scaldi se non puoi mettere il liquido in un contenitore di metallo? Nel microonde. E poi? Lo riutilizzi per fare da mangiare? Io ci penserei...)
Risultato del processo
Quando il rame in eccesso è stato eroso dal cloruro ferrico, si estrae la basetta, si sciacqua e abbiamo finito. Se fosse stato un circuito, avremmo dovuto pulirlo con l'alcool per eliminare il fotoresist rimasto sopra le piste.

Il risultato non è buono, ma si deduce (?) che il tempo di esposizione ottimale si aggira intorno al 1 minuto e 30 secondi. Forte di questo risultato ho voluto provare a stampare un circuito più vasto (15 x 8 cm circa) per vedere se il tempo fosse giusto e l'effetto delle lampade. Il risultato è stato una disfatta: in prossimità delle lampade è stato anche troppo esposto, mentre a metà fra le due ne è uscito un settore torbido (sfocato...). Per dovere di cronaca lo riport nella foto qua sotto e provvedo innanzitutto a montare un'altra lampada nel mezzo e poi a ricalcolare i tempi in modo grossolano e poi fine (fine inteso come metodo, non come punto e basta). Prossimamente i risultati.

Risultato di una prova con circuito esteso
Una buona guida su come realizzare circuiti stampati si trova nel sito di Vincenzo Villa (http://www.vincenzov.net/tutorial/stampati/stampati.htm)
 
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1.  Non riesco a ritrovare il sito da dove l'ho pescato... appena lo trovo aggiorno il link