Wykonywanie płytek drukowanych w warunkach domowych, cz. 1.pdf

Podstawy

Wykonywanie płytek drukowanych

w warunkach domowych

Dla wielu osób płytka drukowana jest

charakterystycznym symbolem za-

równo piękna elektronicznego pro-

jektu, jak i przytłaczającego skompli-

kowania. Pod tajemniczo brzmiącym

rozszerzeniem plików - PCB - kryje

się bohaterka tego artykułu - płytka

obwodów drukowanych (ang. PCB:

Printed Circuit Board). Tak naprawdę

nie jest ją trudno wykonać w warun-

kach domowych, chyba że mamy na

myśli płytki wielowarstwowe, ale ty-

mi nie będę Cię straszył.

Zacznijmy od podstaw.

lub farb, naświetlanie naniesionej na płytkę

emulsji światłoczułej, wycinanie i wydrapy-

wanie ścieżek, naklejanie specjalnych kształ-

tek samoprzylepnych, a także nanoszenie

druku za pomocą folii termo-transferowej

(np. TES200).

Każda metoda ma swoje zalety i wady,

które w dużym stopniu zależą od doświad-

czenia.

Inni stosują metodę z kalką. Na odtłu-

szczoną płytkę należy położyć kalkę maszy-

nową, na kalkę kartkę z rysunkiem ścieżek.

Spiąć, by nie było przesunięć i zaznaczyć do-

brze piszącym długopisem obrysy wszyst-

kich ścieżek. Widoczny ślad długopisu daje

pewność, że niczego się nie pominie. Mając

na płytce odbity przez kalkę obrys ścieżek,

można rozpocząć malowanie.

Inna metoda - ostrym punktakiem zazna-

czyć punkty wiercenia, następnie skalpelem

lub nożem do tapet zaznaczyć kontury ście-

żek. Zaletą tego rozwiązania jest to, że pod-

czas malowania farba lepiej trzyma się row-

ków (ścieżek).

Przygotowania

Od czego zacząć?

Jest rzeczą oczywistą, że decydując się na

wykonanie płytki drukowanej, trzeba naj-

pierw mieć opracowany rysunek ścieżek na

kartce lub za pomocą programu komputero-

wego (Protel, Autotrax, TraxMaker, Eagle

i in.). Jednak jest to już „inna bajka” – odsy-

łam więc do Spotkań z Protelem (od marca

2002) oraz do kursu „EasyTrax - to napraw-

dę proste”, który pojawił się w EdW 1-11/96

(znajdziesz go także na płycie EdW CD/A).

Przyjmijmy, że rysunek ścieżek mamy już

gotowy. Znamy także wymiary płytki. Pora

więc przyciąć odpowiednio laminat.

Do cięcia laminatu używamy piłki do me-

talu, nożyc do blachy lub małej gilotyny. Ta

ostatnia jest najpraktyczniejsza i najwygo-

dniejsza, choć trzeba uważać na... paluszki.

Płytkę przycinamy zwykle trochę większą

niż obrys z wydruku.

Bardzo ważną rzeczą jest, aby przed na-

noszeniem ścieżek na laminat , odpowiednio

oczyścić powierzchnię miedzi . Czym można

ją odtłuścić? Używane są do tego: aceton,

zmywacz do paznokci, różne rozpuszczalniki,

gumki do usuwania tlenków i zanieczy-

szczeń, ale w zasadzie wystarczy zwykły pro-

szek do szorowania (CIF, AJAX). Można tak-

że oczyścić płytkę papierem ściernym (>100

), a następnie przemyć ją denaturatem.

Należy także dobrze umyć mydłem ręce,

aby nie zostawić na płytce tłustych odcisków

palców. Z doświadczenia wynika, że nieod-

tłuszczona lub pobrudzona płytka trawi się

o wiele gorzej i pojawiają się na niej błędy.

„Surowa” płytka płytka wykonana jest ze

sztywnego, izolującego materiału pokryta

miedzią z jednej lub dwóch stron (zgodnie

z obietnicą, nie będę Cię „torturował” płytka-

mi wielowarstwowymi). Przykładowe „suro-

we” płytki przedstawione są na fotografii 1 .

Dawniej popularne były płytki wykonane na

bazie żywic fenylowych i papieru. Dziś z re-

guły wykorzystuje się płytki z żywic akrylo-

wych na bazie włókna szklanego, które po-

tocznie zwane są laminatem.

Wiercenie

Więcej rzeczowych argumentów przema-

wia za wierceniem przed malowaniem.

Otwory najpierw należy napunktować,

apóźniej wywiercić je od strony miedzi!

Znakomitą pomocą jest statyw do wiertarki,

ułatwiający pracę i zmniejszający ryzyko

złamania cienkiego wiertła, co się dość czę-

sto zdarza. Warto mieć kilka wierteł w za-

pasie.

Szczególnych starań trzeba dołożyć pod-

czas wiercenia otworów pod nietypowe ele-

menty lub pod układy scalone – jako szablo-

nu można użyć wzoru płytki uniwersalnej lub

wykonać odpowiednią matrycę. Nie ma nic

gorszego niż montować układ, którego nóżki

nie pasują do otworów.

Fot. 2

Fot. 1

Ręczne malowanie druku

Czym malować?

Na płytkę należy nanieść BARDZO DO-

KŁADNIE ścieżki piaskiem wodoodpornym

lub tuszem.

Na rynku jest obfitość różnego typu wo-

doodpornych flamastrów i mazaków, np. pi-

saki Paint Pen (olejne lub nitro), Dalo 33,

Dalo Marker i inne ( fot. 2 i 3 ). Ich zaletą jest

to, że niemal bezpośrednio po rysowaniu

można wykonać trawienie (już po 2 minu-

tach). Wadą tych bardzo wygodnych pisaków

jest szybkie zasychanie ich końcówek. Po

wytrawieniu płytki, farbę można zmyć aceto-

nem lub rozpuszczalnikiem NITRO.

Proces wykonania płytki drukowanej pole-

ga na naniesieniu (za pomocą specjalnego pi-

saka, tuszu, lakieru i in.) ścieżek na laminat od

strony miedzi, a następnie na wytrawieniu jej

w specjalnym roztworze. Po wytrawieniu

miejsca, które były pokryte farbą lub tonerem,

pozostają nienaruszone. Pozostają więc ścież-

ki i punkty lutownicze, które zapewniają połą-

czenia elektryczne pomiędzy elementami za-

montowanymi na płytce. Ot, i cała filozofia.

Płytki wykonujemy na różne sposoby.

Główne metody nanoszenia ścieżek na lami-

nat w warunkach domowych to: ręczne malo-

wanie druku za pomocą specjalnych pisaków

Nanoszenie szkicu na płytkę

Większość osób przykleja rysunek ścieżek

do płytki za pomocą taśmy samoprzylepnej

i punktuje, lub od razu wierci otwory, a po-

tem maluje ścieżki odręcznie na podstawie

rysunku mozaiki. Przy bardziej skompliko-

wanych projektach warto jednak zrobić na

miedzi lekki szkic ścieżek ołówkiem.

Elektronika dla Wszystkich

Podstawy

Do malowania druku wykorzystuje się tak-

że różne mikstury, na przykład farbę Emolak,

wilbrę, kolorowe tusze kreślarskie (muszą być

o silnym kryciu i wodoodporne) czy też do-

wolny lakier spirytusowy. Lakier ten dobrze

się trzyma podłoża nawet przy bardzo cienkiej

warstwie i daje się potem łatwo zmywać.

Produkowane są także gotowe kalkomanie

(wyklejki), które pozwalają uzyskać profesjo-

nalny wygląd druku. Sposób to jednak praco-

chłonny i wymaga dużej staranności i czysto-

ści. Naklejki takie można kupić m.in. w ELFA.

Kolejną metodą, o której wspomnę tylko

jednym zdaniem, jest zdrapywanie zbędnej

warstwy miedzi – metoda zawodna przy bar-

dziej skomplikowanych płytkach.

zawsze większą, gdyż emulsja spływa do jej

krawędzi, tworząc grubą warstwę. Ciężko

jest to potem rozpuścić.

Po wytrawieniu w chlorku lub w innej

substancji, wycinam płytkę na wymiar, po

czym ją wiercę. Na koniec naklejam wydruk

warstwy elementów na papierze samoprzy-

lepnym. To tyle w wielkim skrócie. Metoda,

którą wykonuję płytki, jest bardzo szybka

i przynosi dobre rezultaty. Należy jednak pa-

miętać, że dużo zależy od jakości wydruku

ścieżek na folii.

Leszek Fatyga zPińczowa także korzysta

z tej metody. Pomalowaną fotolakierem „Po-

sitiv20” ( fot. 6 ) płytkę pozostawia na 24 go-

dziny w światłoszczelnym pudełku do wysch-

nięcia. Następnego dnia naświetla ją żarówką

MIX-F-160W przez 5 minut w odległości

20cm od płytki. Płytkę wywołuje w roztwo-

rze sody kaustycznej (20g na 0,5l wody)

przez 2-3 minuty, a wytrawia w środku tra-

wiącym B337. Efekt można zaobserwować

na fotografii 7 .

Fot. 3

Metoda fotochemiczna

Metoda fotochemiczna przynosi doskonałe re-

zultaty. Przykład druku wykonanego za jej po-

mocą można zobaczyć na fotografii 5 .

Jako narzędzia do malowania można wy-

korzystać: grafion, pióro do tuszu, redisówkę,

stalówkę (lepiej rysuje, gdy jej końcówka zo-

stanie nieco spiłowana). Przy zastosowaniu

stalówek trzeba jednak stosować lakier, który

nie zasycha natychmiast. Odpowiednio przy-

cięty pędzelek pozwala na malowanie nawet

cienkich ścieżek lakierem do paznokci.

Warto jednak najpierw wywiercić otwory,

a dopiero potem malować mozaikę ścieżek.

Dzięki temu bardzo ładnie i łatwo można

namalować punkty lutownicze np. za pomo-

cą grubej igły krawieckiej. Trzeba zanurzyć

igłę w lakierze (farbie) i wkładać ją powoli

do otworu w płytce, aż do uzyskania odpo-

wiednio dużego punktu. Metoda ta pozwala

kontrolować wielkość punktu lutowniczego,

bez względu na to, ile lakieru jest na igle.

Dobrą metodą na wykonanie cienkich

ścieżek między nóżkami układu scalonego

jest zalanie farbą i wydrapanie przerw.

O jednym trzeba zawsze pamiętać - przed

rysowaniem ścieżek warstwa miedzi po-

winna być DOKŁADNIE oczyszczona !

Fot. 5

Metodę tę stosuje znany ze Szkoły Kon-

struktorów (i nie tylko) Marcin Wiązania

z Buska Zdroju. Na moje pytanie – „Jak udaje

Ci się robić tak ładne płytki?”, odpowiedział:

Płytki wykonuję metodą fotochemiczną.

Najpierw drukuję projekt płytki na przezro-

czystej folii. Ponieważ mam drukarkę atra-

mentową, druk nie jest zbyt dobry, gdyż trochę

prześwituje. Gdyby druk był z drukarki lase-

rowej, moje płytki byłyby jeszcze ładniejsze.

Płytkę czyszczę specjalną gąbką ścierną,

po czym pokrywam ją emulsją „Positiv” i zo-

stawiam na cały dzień w ciemnym pudełku.

Nie opłaca się mechanicznie suszyć płytki

(np. suszarką), gdyż końcowe efekty są mar-

ne. Najlepiej jest zostawić płytkę na cały

dzień by emulsja całkowicie wyschła.

Jeżeli płytka jest gotowa, przykładam do

niej foliowy wydruk płytki. Całość przykry-

wam wyciętym kawałkiem pleksi.

Do naświetlania można wykorzystać kwar-

cówkę (zazwyczaj są one stosowane do lamp

miejskich) lub, jak ja to robię ostatnio, zaku-

pioną w „Conradzie” żarówkę. Naświetlam

3-4 minuty. Płytkę następnie wywołuję w roz-

tworze sody lub w specjalnym środku. Po wy-

wołaniu można pisakiem poprawić drobne

usterki ścieżek spowodowane kurzem lub nie-

równomiernym rozprowadzeniem emulsji.

Nigdy nie wycinam płytki na wymiar

przed pokryciem emulsją. Płytkę wycinam

Fot. 6

Wycinanie i zdrapywanie

Po odtłuszczeniu płytki, do powierzchni mie-

dzi należy przykleić folię przylepną. Pisa-

kiem alkoholowym nanieść kształt ścieżek

i punktów lutowni-

czych. Za pomocą meta-

lowej linijki i nożyka do

tapet wyciąć wzór ście-

żek w folii. Niepotrzeb-

ne fragmenty folii usu-

nąć i wytrawić płytkę

w roztworze chlorku ża-

lazowego lub w innym.

Przykład płytki,

która powstała w ten

sposób, przedstawiony

jest na fotografii 4 .

Niestety metoda ta jest

dość pracochłonna i nie

nadaje się do bardziej

skomplikowanych pro-

jektów.

Niektórzy zamiast

folii używają okleiny do

mebli, z której wycinają

odpowiedniej długości

i szerokości paski i na-

klejają na płytkę.

Fot. 7

Fot. 4

Przy stosowaniu metody fotochemicznej

należy pamiętać, aby na folii przedstawiony

był druk lustrzany, czyli widok od strony

druku (jak we wkładce EdW), a nie od góry

płytki (strony elementów) i tak właśnie po-

winna być położona folia na warstwie miedzi

przed naświetlaniem.

Zbigniew Orłowski

Ciąg dalszy w następnym numerze EdW.

Elektronika dla Wszystkich

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: