Wykonywanie płytek drukowanych - POSITIV 20.pdf - waclaw.sz

1 z 5

Wykonywanie płytek drukowanych z wykorzystaniem matryc z Elektroniki

Praktycznej

W Elektronice Praktycznej jest drukowana wkładka z mozaikami ścieżek płytek

drukowanych do opisywanych urządzeń. Nasi Czytelnicy dość często pytają, w jaki sposób

można to wykorzystać w praktyce, najwyższa zatem pora, aby opisać pokrótce sprawdzoną

przez nas technologię sporządzania płytek drukowanych z wykorzystaniem dostępnych na

rynku środków chemicznych.

Otrzymane przez nas egzemplarze doświadczalne odbiegały nieco jakością od produktów

profesjonalnych, ale w zastosowaniach amatorskich doskonale zdają egzamin, znacznie

upraszczając i przyspieszając wykonanie płytek o zadowalającej jakości.

Ponieważ głównymi narzędziami, z których korzystamy w czasie wykonywania płytek, są

aerozole produkowane przez firmę Kontakt Chemie, należy zwracać baczną uwagę na

termin ich przydatności. Autor kilkakrotnie spotkał się z ofertami sprzedaży emulsji z

kilkutygodniowym terminem przydatności przeprowadzone próby wykazały niewielką ich

wartość (bardzo kłopotliwe, czasami wręcz niemożliwe było równomierne i pozbawione

grudek rozprowadzenie emulsji).

Co będzie potrzebne?

Przed rozpoczęciem prac należy zaopatrzyć się w:

dwie lub trzy kuwety fotograficzne o pojemności dostosowanej do przewidywanych

rozmiarów płytek drukowanych. Praktyka pokazała jednak, że nie należy stosować

kuwet o pojemności mniejszej niż 2 litry (omówimy to zagadnienie dalej). Kuwety są

dostępne w sklepach fotograficznych.

niezbędna będzie jedna para

rękawiczek gumowych,

wykonanych z gumy odpornej

na substancje żrące (do

kupienia w większości sklepów

chemicznych i gospodarstwa

domowego). Nie należy

lekceważyć tego zalecenia

proponowany przez nas proces

wymaga stosowania żrącej

sody kaustycznej.

łopatki z tworzywa odpornego

na substancje żrące, które będą służyły do mieszania roztworów stosowanych w czasie

wykonywania płytki;

szybę ze szkła przepuszczającego ultrafiolet (360..410nm). W czasie prób

wykorzystano szybę maskującą promiennik UV ze starej lampy do opalania;

lampę wyposażoną w promiennik ultrafioletu mocy ok. 300W lub świetlówki

stosowane w kasownikach EPROM'ów o łącznej mocy ok. 45W. Dość skutecznym

rozwiązaniem jest bardzo popularne "sztuczne słońce" stosowane do opalania się w

domowych warunkach;

czerwoną żarówkę o mocy 15..25W, stosowaną w ciemniach fotograficznych. Można

ją zakupić w większości sklepów fotograficznych;

gruby koc do zasłonięcia okien w pomieszczeniu, w którym operować będziemy

emulsją światłoczułą. Zachowanie ciemności w pomieszczeniu nie jest absolutnie

2 z 5

niezbędne, ale bardzo wskazane. Wprawdzie podczas prowadzonych prób okazało się,

że nawet dwu trzyminutowe pozostawienie płytki bez żadnej osłony przed światłem w

normalnie oświetlonym pomieszczeniu nie spowodowało znaczących zmian w jakości

otrzymanej reprodukcji;

sodę kaustyczną w opakowaniu ok. 100..250g, przy czym należy pamiętać o

zachowaniu środków ostrożności ponieważ jest to środek żrący! Możliwe jest

stosowanie innego typu wywoływaczy ale wszystkie one opierają się na sodzie

kaustycznej i są zdecydowanie droższe;

chlorek żelazowy FeCl3 lub inny środek trawiący. Nie są zalecane kwasowe

substancje trawiące, ponieważ niszczą one warstwę emulsji co powoduje podtrawianie

ścieżek;

pozytywową emulsję światłoczułą z serii KONTAKT CHEMIE Positiv 20;

emulsję zapewniającą podniesienie stopnia przenikalności papieru dla ultrafioletu z

serii KONTAKT CHEMIE Transparent 21;

słaby 5..15% roztwór kwasu siarkowego. Zamiast niego można posłużyć się acetonem

lub bardzo drobnym papierem ściernym.

Potrzebny będzie ponadto piec elektryczny lub gazowy (może być piekarnik) z termometrem

o zakresie pomiarowym do ok. 90°C. Bardzo dobre efekty można uzyskać w piecu

wyposażonym w stabilizator temperatury (wymagane jest ok. 70°C) mają je np. polskie

kuchenki gazowe Amica. Jeżeli będziemy korzystać z piekarnika, warto dodatkowo

zaopatrzyć się w żaroodporne naczynie z przykryciem (trzeba je będzie przeznaczyć "na

straty"), co pozwoli zapobiec pozostawaniu dość intensywnego zapachu emulsji we wnętrzu

kuchenki.

Co, kiedy i jak

Poniżej przedstawimy proponowaną kolejność wykonywania czynności, zoptymalizowaną

pod kątem skrócenia czasu trwania całego procesu. Możliwa jest oczywiście dowolna

modyfikacja opracowanego przez nas konspektu, jedynie parametry procesu (stężenia

roztworów, temperatury, przybliżone czasy trwania suszenia itd.) powinny być utrzymane w

zadanych granicach.

Pierwszym etapem prac powinno być przygotowanie roztworów wywoływacza (sody

kaustycznej) i środka trawiącego. Zalecane stężenie sody kaustycznej wynosi 5..10g/1l

wody. Do 2l wody o temperaturze minimum 15°C (nie większej niż 40°C), nalanej uprzednio

do kuwety wsypujemy powoli odmierzoną ilość sody, jednocześnie mieszając. Mieszać

należy aż do całkowitego rozpuszczenia kryształków sody. Podobnie postępujemy z

chlorkiem żelazowym stężenie roztworu trawiącego należy dobrać w zależności od

posiadanego chlorku.

W obydwu przypadkach warto zwrócić uwagę na często spotykany przez chemików

amatorów problem. Zarówno chlorek jak i roztwór sody kaustycznej, stosowane przez nas w

procesie produkcyjnym, są roztworami bardzo niestabilnymi w czasie swojej pracy, co

oznacza, że nieco odmienne są właściwości i skuteczność działania roztworu na początku i

na końcu procesu. Najprostszą możliwością zlikwidowania tej niedogodności jest

zastosowanie większych niż proponowane ilości roztworów, przy utrzymaniu ich stężenia.

Stąd właśnie wywodzi się zalecenie stosowania stosunkowo dużych kuwet. Bardzo dobre

wyniki udało się osiągnąć stosując 2litrową kąpiel wywołującą (ok. 7% roztwór sody

kaustycznej w wodzie) oraz 1litrową kąpiel trawiącą chlorku żelazowego. Kąpiel

wywołująca nadaje się tylko do jednokrotnego użytku, natomiast w roztworze chlorku jest

możliwe kilkukrotne trawienie.

Kolejnym etapem jest przygotowanie powierzchni

3 z 5

laminatu do nałożenia emulsji światłoczułej.

Powierzchnię miedzi należy dokładnie zmyć

acetonem lub przeszlifować bardzo drobnym

papierem ściernym. Doświadczenia wykazały, że

czystość powłoki miedzi ma bardzo duże znaczenie

dla efektu końcowego. Dość dobrą metodą

(alternatywną w stosunku do poprzedniej) jest

odtłuszczenie powierzchni miedzi w słabym

roztworze kwasu siarkowego, ale wymagane jest

dokładne opłukanie płytki i szybkie nałożenie emulsji

światłoczułej. Jest to metoda nieco trudniejsza i

wymagająca ogromnej ostrożności.

Po dokładnym przygotowaniu powierzchni płytki należy uruchomić piec i ustawić w jego

wnętrzu temperaturę ok. 70°C (zalecany zakres: 65..75°C). Po ustaleniu się temperatury na

żądanym poziomie przechodzimy do kolejnego etapu nałożenia emulsji światłoczułej.

Jest ono stosunkowo proste należy dokładnie wymieszać zawartość pojemnika

(kilkakrotnie wstrząsając) i z odległości 30..40cm pokryć równomiernie powierzchnię miedzi

cienką warstwą emulsji. Wszelkie nierównomierności rozpylenia emulsji mogą powodować

zniekształcenia odwzorowania rysunku ścieżek na powierzchni płytki. Teraz płytkę

wkładamy do rozgrzanego pieca (emulsją do góry) i czekamy ok. 20..25 min. na wyschnięcie

emulsji. Jak podaje instrukcja dołączona przez producenta do emulsji Positiv 20 możliwe jest

suszenie w temperaturze pokojowej, ale w takim przypadku trwa ono nawet do 24 godzin

(należy pamiętać o trzymaniu płytki w ciemnościach!). Suszenie w piecu czas ten znacznie

skraca, ale wymaga od osoby nadzorującej cały proces dokładnej kontroli temperatury i

czasu suszenia.

W czasie suszenia płytki można przygotować wycięty

z EP rysunek z lustrzanym odbiciem druku. Rysunek

ten stanowi naszą matrycę "produkcyjną", będącą

odpowiednikiem klisz naświetlanych przez fotoplotter

lub naświetlarkę. Przygotowanie rysunku polega na

dokładnym zwilżeniu całej powierzchni papieru

emulsją Transparent 21 z serii aerozoli Kontakt

Chemie. Zwilżyć należy obydwie strony (znacznie

poprawia się przezroczystość papieru dla zakresu UV)

i odczekać ok. 10 min. aż papier wyschnie; suszenie

powinno przebiegać w temperaturze pokojowej. Po

wyschnięciu papier wygląda tak, jakby był dokładnie

nasączony tłuszczem.

Po odłożeniu "matrycy" do schnięcia włączamy

promiennik ultrafioletu na ok. 10min., co umożliwia ustalenie jego parametrów emisyjnych

(uwaga ta nie dotyczy promienników świetlówek).

Po upływie czasu suszenia płytki należy

skontrolować stan emulsji i jeżeli płytka jest sucha

na całej powierzchni odkładamy ją do ostygnięcia,

cały czas chroniąc ją przed światłem. Następnie

przykładamy uprzednio przygotowaną matrycę do

powierzchni płytki zwracając uwagę, aby rysunek

ścieżek stykał się bezpośrednio z powierzchnią

płytki. Tak przygotowaną "kanapkę" przyciskamy

szybą i rozpoczynamy naświetlanie. Jest to

najtrudniejszy etap produkcyjny, wymagający kilku

4 z 5

indywidualnych eksperymentów. Trudności uniemożliwiające precyzyjne podanie czasu

naświetlania wynikają z następujących przyczyn:

starzenie się emulsji, co zmienia jej czułość;

różne charakterystyki widmowe szyb, stanowiących swojego rodzaju filtr

pasmowoprzepustowy dla promieniowania UV;

trudna do precyzyjnego określenia grubość nałożonej na płytkę warstwy emulsji, co

ma spore znaczenie dla czasu naświetlania;

jakość czerni na wkładce drukowanej w EP. Jakość farby i papieru jest w miarę

stabilna ale mogą się zdarzyć przypadki spadku kontrastu nadruku, co należy

indywidualnie korygować;

różne charakterystyki zastosowanych lamp.

Zalecane przez producenta czasy naświetlania (do 2

minut) bardzo dobrze sprawdzają się dla

promienników większej mocy (150..300W).

Naświetlanie świetlówkami o mniejszej mocy wymaga

zwiększenia czasu ekspozycji do ok. 3 min. Jest to

czas maksymalny, ponieważ wraz z dalszym jego

wzrostem wyraźnie obniża się jakość odwzorowania

druku. Spowodowane jest to niewielkim kontrastem

czerni na wkładce drukowanej w EP. Kilku prób

wymaga także dobór odległości promiennika od

naświetlanej płytki. W przypadku korzystania z

promieniowania emitowanego przez świetlówkę odległość powinna wynosić ok. 10..50 cm,

zaś w przypadku lamp dużej mocy (150..300W) należy ją zwiększyć do ok. 1..1.5m.

Naświetlanie jest jedynym trudnym etapem całego procesu. Wymaga przeprowadzenia kilku

wstępnych prób, ale jednokrotne ustalenie optymalnego czasu naświetlania i odległości

zapewnia na długi czas dobre efekty jakościowe.

Po zakończeniu tego etapu płytkę studzimy przez kilkadziesiąt sekund, aż jej temperatura

zrówna się z temperaturą otoczenia. Studzenie nie jest konieczne, jeżeli naświetlanie było

wykonane przy pomocy świetlówek.

Wywołania obrazu ścieżek dokonujemy przy pomocy

uprzednio przygotowanego roztworu sody kaustycznej

(należy pamiętać o założeniu rękawiczek

gumowych!). Płytkę wkładamy do kuwety stroną

pokrytą emulsją do góry. Przyspieszenie wywołania i

jednoczesne zmniejszenie ryzyka uszkodzenia obrazu

ścieżek możliwe jest jeżeli powierzchnię płytki

będziemy delikatnie pocierać szmatką lub

drobnoziarnistą gąbką. Z reguły wystarcza mieszanie

roztworu specjalną łopatką. Powoduje to szybsze

wymywanie fragmentów emulsji naświetlonych

promieniowaniem UV. Wywoływanie nie powinno trwać dłużej niż 1..2 minuty, ponieważ

emulsja pokrywająca powierzchnię płytki nie jest odporna na długotrwałe działanie sody

kaustycznej.

Kolejną czynnością jest dokładne spłukanie płytki pod bieżącą wodą. Czynność ta zapobiega

przedostaniu się sody kaustycznej do roztworu trawiącego, co mogłoby spowodować

niepożądane reakcje chemiczne.

Opłukaną płytkę wkładamy do chlorku żelazowego i przez ok. 3..7 minut poddajemy ją

trawieniu, ciągle mieszając kąpiel. Podobnie jak w przypadku sody kaustycznej podczas

trawienia należy zachować ostrożność, ponieważ ubrania pochlapane chlorkiem żelazowym

5 z 5

ulegają nieodwracalnemu zniszczeniu (powstają dziury). Po wytrawieniu powierzchni płytki

ponownie ją płuczemy w wodzie i za pomocą acetonu lub drobnoziarnistego papieru

ściernego usuwamy z jej powierzchni emulsję światłoczułą. Operacja ta kończy chemiczną

część procesu.

W zasadzie można już rozpocząć docinanie płytki na

żądany wymiar (idealnym przyrządem do tego celu

jest gilotyna, ale można to zrobić piłką do metalu) i

wiercenie otworów na elementy. Ze względu na

trwałość wykonywanej konstrukcji warto przed

wierceniem poświęcić chwilę na pocynowanie

powierzchni miedzi. Potrzebna będzie cyna z żyłką

kalafonii (tinol), odrobina spirytusu i kalafonii,

lutownica oraz żyletka. Kalafonię rozpuszczamy w

spirytusie, a otrzymanym roztworem pokrywamy

powierzchnię ścieżek. Następnie na grocie lutownicy

roztapiamy niewielką ilość cyny i rozprowadzamy ją po miedzi, ciągnąc bezpośrednio za

grotem lutownicy żyletkę. Cyna rozkłada się cienką i dość równomierną warstwą na całej

szerokości ścieżek, co gwarantuje dość dobry efekt wizualny i zapobiega korozji miedzi.

Resztki kalafonii zmywamy spirytusem lub acetonem.

Wykonywanie płytek drukowanych - POSITIV 20.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: