Umiejętność projektowania i wykonywania obwodów drukowanych jest praktycznie niezbędna jeśli chcemy eksperymentować w dziedzinie elektroniki. Zaprojektować i wykonać płytkę pod projektowane urządzenie można na wiele sposobów, możemy np. zrobić projekt na zwykłej kartce papieru, później narysować wzór markerem na laminacie i wytrawić - tak robiłem dawno temu swoje pierwsze obwody.
Oczywiście najprostsze sposoby nigdy nie są najlepsze i dają raczej mierne rezultaty. Na tej stronię przedstawię dokładnie, krok po kroku jak wykonać płytkę metodą termotransferową. Jest to sposób kompromisowy pomiędzy jakością obwodu a ceną jego wykonania i dostępnością dla początkujących. Krok pierwszy to oczywiście zaprojektowanie obwodu w odpowiednim programie komputerowym, ja stosuję darmową, edukacyjną wersję programu EAGLE. Można ją ściągnąć ze strony: www.cadsoft.de, polską nakładkę i kurs obsługi znajdziecie w Portalu Elektroniki dla Wszystkich pod adresem: www.edw.com.pl.
Zdjęcie pierwsze przedstawia dwa wydruki komputerowe z programu EAGLE. Jeden wydruk przedstawia warstwę mozaiki ścieżek, którą trzeba będzie wytrawić, wydruk drugi to warstwa opisów elementów - będzie naklejona od strony montażu. Teraz bardzo ważna sprawa wydruk mozaiki ścieżek trzeba wykonać od razu na drukarce laserowej bądź wydruk skserować na kserokopiarce zwiększając zaczernienie na max. Ważne jest, by papier pokryty został grubą warstwą tonera i zaraz powiem dlaczego. Zdjęcie drugie przedstawia kupioną w sklepie płytkę laminowaną warstwą miedzi, trzeba ją dociąć na wymiar trochę większy niż ma zaprojektowana płytka.
Zdjęcie trzecie - dociętą płytkę z laminatu musimy bardzo dokładnie umyć od strony miedzi, nie może na niej pozostać nawet ślad tłuszczu ani odrobinka tlenku. Płytka może być porysowana ale czysta tak jak na zdjęciu czwartym.
Zdjęcie piąte - przedstawia kartkę papieru, na którą naniesiona została warstwa tonera. Co do samego papieru to najlepszy jest papier kredowy, ale coraz trudniej taki zdobyć. Jeśli się nie uda można stosować papier o zwiększonej gramaturze. Metoda termotransferowa, jak sama nazwa wskazuje polega na termicznym przeniesieniu wzoru mozaiki ścieżek na warstwę miedzi. Do tego celu wykorzystamy żelazko ze zdjęcia szóstego odwrócone płytą grzejną do góry. Na płycie grzejnej kładziemy wyciętą wcześniej laminowaną płytkę miedzią do góry a na warstwie miedzi kartkę papieru tak, by toner przylegał do miedzi.
Zdjęcie siódme i ósme - włączamy zasilanie żelazka i dociskamy papier do laminatu. Po osiągnięciu temperatury ok. 160oC toner zacznie się topić i przywierać do miedzi. Grubą szmatką trzeba docisnąć papier w każdym miejscu aby stopiony toner wszędzie spotkał się z miedzią. Nie należy przekraczać temperatury 200 oC. Ja ustawiam swoje stare żelazko na 3/4 zakresu. Gdy już równomiernie dociśniemy papier do miedzi zsuwamy płytkę z żelazka i czekamy aż ostygnie.
Zdjęcie dziewięć i dziesięć - gdy płytka już wystygnie namaczamy ją w wodzie przez 10 - 15 min. tak by papier zmiękł. Po tym czasie możemy go delikatnie zerwać. Jeśli zastosowaliśmy papier kredowy to jednym ruchem zerwiemy jego dużo większą część, pozostanie tylko warstwa kredy z resztkami papieru.
Dwa kolejne zdjęcia - Co zrobić z resztkami kredy ? rozpuszczamy je w rozcieńczonym kwasie octowym dostępnym w każdej kuchni :). Teraz, po usunięciu papieru toner pokrywa nam warstwę miedzi tylko w tych miejscach, w których będą ścieżki i punkty lutownicze. Musimy jeszcze pozbyć się miedzi z miejsc nie pokrytych tonerem.
Aby pozbyć się niepotrzebnej miedzi kupujemy w sklepie elektronicznym drobnokrystaliczny środek trawiący o oznaczeniu B327, jest to nadsiarczan sodowy, który w roztworze wchodzi w reakcję z miedzią i "rozpuszcza ją". Zakupiony proszek należy rozpuścić w wodzie o temperaturze ok. 50 oC. Ja do trawienia stosuję skonstruowaną przez siebie wytrawiarkę, która sama utrzymuje temperaturę i miesza roztwór, ale tu pokażę jak to można robić po prostu w kuchni. Potrzebne nam jest małe naczynie żaroodporne, które stawiamy na malutkim gazie, rozpuszczamy środek trawiący i wkładamy doń przygotowaną wcześniej płytkę.
W trakcie mieszania roztworu, po kilku minutach zauważamy, że miedź w miejscach nie pokrytych tonerem po prostu znika, by po dłuższej chwili nie było po niej śladu. Jednocześnie roztwór z bezbarwnego staje się niebieski. Zabarwienie to pochodzi od jonów miedzi, które przeszły do roztworu tworząc siarczan miedzi. Na zdjęciu Nr 16 widzimy już wytrawioną płytkę, warstwa tonera zabezpieczyła miedź przed rozpuszczeniem w miejscach gdzie będą połączenia elektryczne.
Teraz do akcji wkracza aceton, lub jeśli nie mamy musimy zajrzeć do kosmetyczki swojej żony/dziewczyny/mamy i znaleźć tam zmywacz do paznokci. Pewnie nie będą zadowolone ale substancja ta będzie nam niezbędna do zmycia tonera z płytki. Widzimy to na zdjęciu Nr. 17. Nalewamy odrobinę zmywacza na szmatkę i zmywamy toner aż całkowicie odsłonimy warstwę miedzi. Nasza płytka jest już prawie gotowa, ale czeka nas jeszcze kilka czynności przed rozpoczęciem lutowania elementów.
Teraz na dwóch kolejnych zdjęciach widzimy mechaniczną obróbkę płytki. Zawsze wycinam większą płytkę niż zaprojektowany wzór, dlatego że przy przenoszeniu tonera nie zawsze uda się wszystko dobrze ustawić. A tak mamy margines błędu, którego po wytrawieniu możemy się pozbyć. Po obcięciu nadmiaru tworzywa, brzegi wygładzamy papierem ściernym.
Czynność kolejna to wiercenie otworów pod elementy. W tym celu potrzeba nam wiertełek o średnicach od 0,6 do 3 mm oraz w najlepszym wypadku wiertarki stołowej. Jeśli nie mamy wiertarki stołowej będzie musiała nam wystarczyć jakaś zwykła, ja stosuję miniwiertarkę kupioną w sklepie elektronicznym za 25 zł. Otwory wiercimy od strony warstwy miedzi. Gdy mamy wywiercone otwory możemy już zająć się płytką od strony montażu elementów. Z programu EAGLE drukujemy warstwę na której znajdują się opisy elementów. Wydruk należy wykonać na folii bądź na zwykłej kartce papieru samoprzylepnego. Następnie przy pomocy dwóch igieł wbitych w dowolne punkty lutownicze po przekątnej płytki ustawiamy kartkę tak by wszystkie punkty pokrywały się z wywierconymi otworami.
Gdy już wyrównamy papier odrywamy od niego z jednego roga warstwę ochraniającą klej, ten w miarę nieduży kawałek odcinamy. Przykładamy papier z igłami znów do płytki, po wyrównaniu dociskamy odsłonięty odcinek. Gdy się przyklei możemy wyciągnąć igły, zerwać pozostałą część papieru ochronnego i przykleić pozostałą część nadruku.
Po przyklejeniu papieru z opisem odcinamy jego nadmiar przy pomocy żyletki, następnie (jeśli drukowaliśmy na papierze) naklejamy nań bezbarwną folię samoprzylepną. Zabezpieczy nam ona opis elementów.
Ostatnimi czynnościami jakie wykonamy będzie przebicie otworów w folii i naklejonym papierze oraz zabezpieczenie brzegów przed odklejaniem. Do tej ostatniej czynności przyda nam się np. bezbarwny lakier do paznokci, który możemy zdobyć w podobny sposób jak zmywacz.
Nasza płytka jest już gotowa, można przystąpić do montażu elementów. Jeśli postępując wg. moich wskazówek nie udało ci się otrzymać zamierzonego efektu (ścieżki są ponadtrawiane, złuszczył się toner zabezpieczający lub jeszcze coś innego nie wyszło), nie przejmuj się. Metoda termotransferowa wymaga własnych doświadczeń. Trzeba eksperymentalnie dobrać temperaturę żelazka, siłę docisku, czas ogrzewania i wiele innych. Gwarantuję Wam, że po kilku nieudanych płytkach ta następna uda się rewelacyjnie. Ja już w tej chwili wykonuję tą metodą płytki do montażu powierzchniowego SMD. Po prostu doświadczenie pozwala dopracować tę metodę do perfekcji. (Zmontowaną płytkę można obejrzeć w dziale: Automatyka/Mikrokontrolery jednoukładowe/Termometr jednopunktowy)
ŻYCZĘ WSZYSTKIM UDANYCH PROJEKTÓW !
