elektronika, chemie, pokusy, hammer, medvědi
Nadpis whitebear

White bear elektronika, chemie, pokusy, hammer, medvědi

Výroba plošných spojů

12. Července 2009

Průsvitné folie na plošné spoje
Průsvitné folie na leptání plošný spojů

Broušením

Měděné cestičky na desce lze vytvořit vybroušením přebytečné mědi. Nebo vybroušením drážek. K tomu jde například použít malá vrtačka na plošné spoje a brusný kotouček nebo frézka.
Tato metoda není příliš přesná. Hodí se pouze na malé jednoduché plošné spoje.
Při broušení používejte ochranné brýlerespirátor nebo alespň šátek přes ústa a nos. Prach z mědi a kuprextitu není zrovna to, co by člověk měl dýchat.

Leptání pomocí kyseliny dusičné

Oproti broušení je leptání kyselinou dusičnou (HNO3) o něco málo přesnější. Používá se obyčejný kuprextit s čistou mědí ne fotokuprextit. Lihem odmastíme povrch. Spoje se kreslí lakem na nehty bez flitrů. Leptací roztok je zředěná kyselina dusičná. Prodává v tmavých skleněných lahvích. Tmavá lahev má svoje opodstatnění, zpomaluje rozklad kyseliny. HNO3 se nesmí dlouhodobě uchovávat na světle. Při osvětlení se pomalu rozkládá, plyn který u toho vzniká může v lahvi vytvořit tlak a při otevření lahve kyselina vyprskne. Kyselinu proto uchováváme na tmavém místě.

Při práci s kyselinou používejte gumové rukavice a skleněné popřípadě plastové nádoby a nástroje, HNO3 leptá kovy a organický materiál.
Pracujte na odvětraném místě a nikdy nepřidávejte vodu do kyseliny, vždy naopak. Už malé množství vody ve velkém množství kyseliny může spustit velmi bouřlivou reakci. Naopak malé množství kyseliny ve velkém množství vody stíhá reagovat klidně.

Připravíme si dvě kádinky (nebo jiné skleněné nádoby).
Do první kádinky nalijeme 80 ml čisté vody.
Do druhé kádinky opatrně přemístíme pipetou 20 ml koncentrované 98% kyseliny z lahve.
Lahev kyseliny zavřeme a schováme pryč ze světla. Přenos HNO3 provádíme pomalu a pipetou se nedotýkáme hladiny vody aby se voda nepřenesla do kádinky s koncentrovanou kyselinou.
Promícháme směs v kádince. Kyselina se ve vodě chová lehce jako olej, takže mícháme dokud roztok není zcela čirý.
Kuprextitovovou destičku s lakem vložíme do vhodné skleněné misky. Pokud je měď z obou stran, podepřete destičku tak, aby plyn z reakce mohl zespodu unikat a nenadnášel destičku.
Na dobře dovětraném místě pomalu a opatrně nalijeme připravený roztok kyseliny do misky s destičkou.

Pokud vše proběhne správně, tak zhruba za 2 minuty uvidíte jak se povrch destičky pokrývá bublinkami a ty stoupají vzhůru. S destičkou nepohybujte aby se neodlepil lak. Proces sledujeme a čekáme, než se odleptá všechna měď. Poté misku vložíme do umyvadla a nalijeme do ní velké množství vody aby se kyselina zředila na neškodnou úroveň. Destičku pinzetou vyjmeme a opláchneme pod proudem vody. Lak se odstraní ředidlem.

Fotocestou

Fotocesta je velmi přesná a spolehlivá metoda. Chemie i kuprextit nutný pro tento postup se běžně prodává v obchodech. Budete potřebovat následující věci:

  • Fotorezistivní cuprextitovou desku - desky s naneseným fotorezistem se běžně prodávají v různých velikostech
  • Vývojku 1.5% roztok hydroxidu sodného (NaOH) - v nouzi lze připravit z čistého hydroxidu sodného
  • Leptací roztok chloridu železitého
  • Pinzeta, štětec, lepící páska, kádinka, miska na leptání
  • Silný zdroj světla - halogenový reflektor, promítačka,...
  • Průhledná folie na tisk šablony

Tento způsob funguje tak, že na destičku s naneseným fotorezistem se přiloží folie s černě natisklými nebo nakreslenými cestičkami. Deska s folií se vystaví silnému zdroji světla. Fotorezist v místech kde ho nezakrývá černá barva na folii zreaguje a po vyvolání ve vývojce se z desky smyje. Vyvolaná deska se vloží do leptacího roztoku a v místech kde byl smyt fotorezist se měď odleptá. Měď zůstane na místech, kde byla na fólii barva.

Příprava šablony

Tisknutelná folie jde koupit v papírnictvích a copycentrech, existují dva druhy, pro inkoustovou a pro laserovou tiskárnu. Pokud budete folii tisknout sami, dávejte pozor, který typ tiskárny máte, folie nelze zaměnit. Folii můžeme buď vytisknout nebo nakreslit lihovou fixou. Je lepší vytisknout na fólii více kopií plošného spoje a ty nakonec přesně složit za sebe, aby černá barva dostatečně blokovala světlo. Pokud používáte linux, můžete na přípravu fólie použít tento postup: Plošný spoj nakreslit v KiCad, exportovat do SVG, importovat do Inkscape a nakopírovat šablonu několikrát vedle sebe na stránku. Drobné nedokonalosti můžete případně opravit přímo v Inkscape. Výsledný PDF soubor vám mohou přímo vytisknout na fólii v copycentru.

Výroba samotné desky

Fotocitlivá deska by se neměla vystavovat světlu dřív než ji chceme osvítit s přiloženou folií. Prodává se v černém sáčku, nebo přelepená. Když ji pak chcete řezat na menší kousky, tak se sáček roztrhá. Proto je lepší na desku v sáčku přilepit z obou stran kartonovou desku.
Na fotocitlivou vrstvu umístíme fólii tak, aby vývody součástek byly na správném místě při obrácení desky.
Ze vzdálennosti cca 30 cm osvětlujeme 7 minut starou promítačkou, nebo jiným velmi silným zdrojem světla.
Z osvícené desky sejmeme šablonu a desku ponoříme do misky vývojkou. Nesovětlená místa se začnou okamžitě objevovat. Kýváme s miskou ze strany na stranu nebo potíráme desku zlehka štětcem dokud nesmyjeme osvětlený fotorezist. Vyvolanou desku pinzetou výjmeme, oklepeme od vývojky, omyjeme pod tekoucí vodou. Vložíme do předehřátého (50 °C) leptacího roztoku. Předehřátí není nutné, ale zrychluje leptání. Roztok se ohřívá ve vodní lázni ve skleněné kádince. Desku občas výjmeme pinzetou a sledujeme dokud není všechna měď odleptaná. Vyleptanou desku výjmeme a omyjeme vodou. Použitý leptací roztok nevylíváme, lze jej použít opakovaně.
Zbytek fotorezistu smyjeme lihem. Desku můžeme nalakovat pájivým lakem.

Za ujmy na zdraví či majetku způsobené zkoušením výše popsaných postupů neberu zodpovědnost.