OK1UFC, České Budějovice, JN78fx, dne 29. září 2017:

 
Výroba PCB v amatérských podmínkách

Úvod

Na dotazy z několika mailů zde popisuji můj postup vidlácké výroby desek s plošnými spoji. V oblíbeném CAD programu, ve kterém umíme rychle dělat, si připravíme předlohu vyráběného plošného spoje. Můj program umí vygenerovat "gerber" a "drill" soubory, které posílám výrobci, pokud si desky nechávám dělat. Současně mi také vygeneruje grafické soubory (formát PNG) v původní velikosti (měřítko 1:1), které lze snadno retušovat a tisknout na inkoustové tiskárně.

Generování Gerber a PNG

Tisk PNG na pauzák, retušování

Pro osvit kuprextitové desky používám buď průhledné fólie nebo (a raději) kvalitní pauzák. Dnešní pauzáky jsou jemné, průsvitné a dobře se na ně kreslí inkoustem. I tím z inkoustových tiskáren.

Tisknu zrcadlově převrácenou a retušovanou předlohu, kterou jsem v CAD programu vytvořil současně při renderování Gerber souborů. Někdy se vloudí chybičky, které lze vyretušovat. Mám rád, když se tisknou okraje desek plnou čárou. Jenže občas takové okraje spojí např. špičky konektorů. Takové spoje musí pryč. Běžně je retušuji před vytištěním. U této desky jsem je nechal, abych mohl ukázat, o co jde - viz obrázek vpravo.

Tisknu na tiskárnách Hewlett a Packard. HP používá cartridge s inkousty, které obsahují tiskovou hlavu. S novým inkoustem tedy vždycky vyměníte také tiskovou hlavu. Ta je nová, nešpiní, jako od inkoustu zasr...né a ojeté hlavy. S HP jsem také neměl potíže s rozpíjením inkoustu a ani se zasycháním hlav, pokud jsem zrovna netisknul. To nemohu tvrdit o jiných tiskárnách. A i kdyby hlavička po roce zaschla, tak zahodím cartidge a dám nové. Nemusím vyhodit celou tiskárnu, jako u jiných značek, které mi zaschly při občasném používání.

   

Ostřižený pauzák (na horní straně), abych ho snadno zarovnal s kuprextitem. Potištěná strana - inkoust - musí ležet přímo na citlivé vrstvě kuprextitu. Proto generuji a tisknu převrácený obrázek:

Kuprextit a pauzák

Pokud děláme desku na kuprextitu FR4, používám oboustranně plátované fotocitlivé desky Bungard FR4. Prodává je mnoho prodejců.

Pokud musíme použít jiný materiál, např. Duroid od Rogers, vyrobíme světlocitlivou vrstvu pomocí spreje Positiv 20.

Na nechráněnou světlocitlivou vrstvu desky přiložíme pauzák s vytištěným motivem desky. Tak, aby inkoust byl přímo na citlivé vrstvě. Na sluníčku tuto operaci nedělám. Umělé osvětlení v místnosti však nevadí.

Aby byl pauzák přitisknutý k desce, používám u malých desek (do cca 100mm) krabičku od CD. Je z plastu, má průhledné okénko, které nebrání průchodu UV záření. Do krabičky si ustřihneme molitan jako podložku. Já jsem ten svůj někde ztratil a potom ho roztrhal pes. Po ruce byla nějaká obálka s bublinkovou fólií, tak jsem ji použil. Také to funguje, ale molitan je lepší ....

Takže do krabičky strčíme desku s pauzákem a provedeme osvit.

 

Osvitová jednotka

Moje osvitová jednotka je supervidlácká. Dříve jsem měl jednotku z UV výbojky z veřejného osvětlení. Z výbojky jsem odstranil baňku. Při stěhování jsem ten aparát vyhodil. Potřeboval jsem něco menšího. Líbila by se mi jednotka s UV LED diodami. Jenže bych musel sáhnout hlouběji do kapsy nebo se s ní pracně vyrábět. Proto jsem raději sebral ženským jakýsi aparát, který se používá v nail studiu na nehty. Původní procesy zkrášlování neznám, ale pro osvit malých desek do 100 mm délky se mi tato po úpravách osvědčila.

 

Úpravy aparátu na nehty

V původním aparátu byly 4 výbojky a dvě tlumivky. Vždy dvě výbojky v sérii s jednou tlumivkou. Ponechal jsem jen horní dvě výbojky - viz obrázek vpravo. Postranní výbojky a jednu tlumivku jsem demontoval. Získal jsem tak náhradní díly, se kterými mě osvitka přežije. Možná bylo třeba přepojit obvody, aby byly v sérii ty dvě horní výbojky, už si přesně nepamatuji.

Expoziční doba kuprextitu (Bungard) v krabičce od CD, přes pauzák, je asi 120 sekund. Používám původní časovač. Ten můj svítí o trochu déle, asi 124 sekund, ale to není důležité.

Vyvolávání a leptání

Vyvolávám ve vývojce pro tento proces (kupuji v GME). Vývojku ředím, protože se mi zdálo, že ta originální vyvolávala příliš rychle.

Osvícenou desku držím v ruce za okraje a brouzdám s ní ve vývojce. Obrazec začíná být po několika sekundách (15 - 20) viditelný a z míst, která byla osvícena, se odplavuje lak (emulze). To je vidět. Po cca 30 - 40 sekundách se už nic neodplavuje a obrazec je kontrastní. Brouzdám s deskou celkem asi minutu nebo o něco déle. Potom desku opláchnu ve vodě (vědro je pod stolečkem).
Po opláchnutí otřu desku na horní straně, aby nebyla mokrá a položím ji motivem na hladinu chloridu. Na fotografii dole je to levá miska. Desku nechám na hladině plavat a občas s ní po hladině zajezdím.

Leptám v chloridu železitém (kupuji naředěný v GME). Dneska jsem leptal asi 25 minut. Dělal jsem to na zahradě, voda na oplach byla chladná a teplota vzduchu byla jen asi 20° C. Po cca 20 minutách desku vyndám, udělám kontrolu, opláchnu a přidám ještě několik minut na doleptání. Většinou leptám kolem 30 až 35 minut.

 

Obě lázně uchovávám v mističkách s víčky, která mají gumové těsnění. Nic nikdy nepřelévám z lahví do mističek a pak zase zpět. Zbytečná práce. Z fotografie vidíte, že vývojka je "dost jetá", protože jsem ji používal asi dva roky. Obě mističky po práci uzavřu, zavřu papírovou krabici a schovám na místo, kde v zimě nemrzne.

Na fotografii dole vidíte desku po opláchnutí ve vodě a usušení papírovou utěrkou.

 ji

Desku lze:

a) Umýt acetonem, vyvrtat a nalakovat.
b) Ještě jednou pořádně osvítit nebo nechat chvíli ležet na přímém slunci a znovu protáhnout ve vývojce. Vývojka (louh) rozpustí zbylý lak (emulzi). Desku je následně třeba pořádně opláchnout, vyvrtat a nalakovat pájitelným lakem.

Původní lak se světlocitlivou emulzí je pájitelný. Nepoužívám to na VF obvodech, raději natřu kalafunovým pájitelným lakem.

Závěr

Uvedený postup určitě není pro hamy nic nového. Na internetu je popsáno mnoho podobných postupů. Tímto postupem jsem vyrobil desítky desek a v celé historii jsem nezkazil jedinou fotocitlivou desku. Postup je spolehlivý, opakovatelný a rychlý. Použité chemikálie jsou levné, nepáchnou a lze je snadno a dlouhodobě skladovat, aniž bych je musel skladovat mimo uzavíratelné misky.

Poznámky

1. Jako příklad vyráběné PCB desky jsem použil motiv výkonového zesilovače pro pásmo 23 cm. Profesionální deska by byla vyrobena s prokovenými děrami - viz maličké otvory poblíž konektorů a poblíž pouzdra LDMOSu. Vidlácká deska je zhotovena tak, že se naznačené malé otvory vyvrtají vrtáčkem o průměru 0.8 mm. Potom vezmeme tenké holé Cu lanko, které lze provlékat. Jeden konec lanka spájíme. Potom ho provlékneme prvním otvorem. Krátký konec lanka na jedné straně zapájíme, abychom si ho omylem nevytáhli. Pak lankem šijeme skrz všechny otvory v řadě. Lanko napínáme. V posledním otvoru lanko opět zapájíme. Ustřihneme nepoužitý zbytek (lze ho použít na jiné řadě děr). Nakonec zapájíme lanko po obou stranách u všech otvorů. Je to vidlácké, ale funkční, spolehlivé a rychlé.
2. Než začneme pájet součásti, spoje desky kontrolujeme vizuálně a ohmmetrem. Viz poznámky u retuše desek. Tuto desku jsem neretušoval, obvodová čára spojovala špičky konektorů. Takové spoje bylo třeba proškrábnout pilníkem nebo ostrým skalpelem před osazováním.
3. Možné vady na desce nám mohou způsobit buď špatně vytištěné předlohy - vlasové spoje, zapomenuté spoje (viz příklad) nebo různé šmouhy (nevhodné tiskové hlavy, nevhodné tiskárny). Často se stává, že tisk z laserových tiskáren se nehodí na větší plochy (nedostatečná hustota tisku) nebo jsou tenké čáry přerušené.

 

TU 73, Mira, ok1ufc