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.
|
|