| 0,0 → 1,233 |
|---|
| <!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/strict.dtd"> |
| <html> |
| <head> |
| <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"> |
| <title> Výroba plošných spojů fotocestou </title> |
| <meta name="keywords" content="stavebnice MLAB převod Word DOC HTML"> |
| <meta name="description" content="Projekt MLAB, Převod Word dokumentu na HTML"> |
| <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Head.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --> |
| <link rel="StyleSheet" href="../../Web/CSS/MLAB.css" type="text/css" title="MLAB základní styl"> |
| <link rel="StyleSheet" href="../../Web/CSS/MLAB_Print.css" type="text/css" media="print"> |
| <link rel="shortcut icon" type="image/x-icon" href="../../Web/PIC/MLAB.ico"> |
| <script type="text/javascript" src="../../Web/JS/MLAB_Menu.js"></script> |
| <!-- AUTOINCLUDE END --> |
| </head> |
| |
| <body lang="cs"> |
| |
| <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Header.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --> |
| <!-- ============== HLAVICKA ============== --> |
| <div class="Header"> |
| <script type="text/javascript"> |
| <!-- |
| SetRelativePath("../../"); |
| DrawHeader(); |
| // --> |
| </script> |
| <noscript> |
| <p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p> |
| </noscript> |
| </div> |
| <!-- AUTOINCLUDE END --> |
| |
| <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Menu.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --> |
| <!-- ============== MENU ============== --> |
| <div class="Menu"> |
| <script type="text/javascript"> |
| <!-- |
| SetRelativePath("../../"); |
| DrawMenu(); |
| // --> |
| </script> |
| <noscript> |
| <p><b> Pro zobrazení (vložení) menu je potřeba JavaScript </b></p> |
| </noscript> |
| </div> |
| <!-- AUTOINCLUDE END --> |
| |
| <!-- ============== TEXT ============== --> |
| <div class="Text"> |
| <p class="Title"> |
| Výroba plošných spojů Fotocestou |
| </p> |
| <p class=Autor> |
| Jakub Kákona, Jan Lafata |
| </p> |
| <p class="Subtitle"> |
| Soupis potřebných znalostí k výrobě plošných spojů metodou fotocesty. A také pokus o sjednocení metod pájení a nanášení krycích vrstev aby nedácházelo k výrobě zmetků. |
| </p> |
| |
| <h1> Úvodem </h1> |
| |
| <p> |
| Výroba plošných spojů je technologický proces velmi náročný na přesnost, vybavení a zkušenosti. Tento dokument se bude snažit poskytnout všechny potřebné údaje k provedení známích a funkčních postupů. Vedoucích k vyrobení kvalitního jednostranného plošného spoje. |
| |
| </p> |
| <h1> Příprava desky </h1> |
| <h2>Střihání</h2> |
| <p> |
| Nejprve je potřeba desku upravit na potřebnou velikost, k tomu to účelu se nejlépe hodí padací nůžky, ovšem né každý má k dispozici takové zařízení, proto jako alternativu, lze použít pákové nůžky s jedním posuvným břitem případně přímočarou pilu. Výhoda pákových nůžek je že dělají vždy rovné a přesné střihy, narozdíl od přímočaré pily kterou obvykle vznikne řez neurčitého tvaru. |
| </p> |
| <p>V poslední řadě lze použít i nástroje jako nůžky na plech, nebo pilku na železo těmi však nedosáhneme příliš dobrých výsledků, protože kroutí materiál a vůbec poměrně hodně poškozují hranu řezu.</p> |
| <p><strong>Desku vždy připravíme o něco větší než je požadovaná konečná velikost (Obvykle stačí o 3-5mm na každé straně.)</strong></p> |
| |
| <h2>čištění</h2> |
| <p> |
| Protože v podstatě nikdy není měděná strana cuprextitové desky dostatečně čístá, často je mastná, nebo zoxidovaná musíme jí tohoto stavu zbavit.</p> |
| <p>Nejlepší známá metoda, jak to udělat je vydrhnout desku pískem na nádobí nebo něčím podobným, je ovšem těžké určit ten správný protože moderní drogistické obchody prodávají nepřeberné množství všelijakých náhražek, je potřeba vybrat něco co obsahuje skutečně písek a pokud možno také bez přídavku "aktivního chlóru". z původních zdrojů se nejlépe osvědčil prášek "Toro". Dobré výsledky také vykazují i přípravky na mytí "silně špinavých rukou" tedy něco na způsob dřívější Solviny.</p> |
| <p> |
| <strong>Že je deska dostatečně čistá poznámě tak, že voda se na ní drží rovnoměrně po celé ploše a nemá tendenci tvořit jednotlivé kapičky. |
| </strong> |
| </p> |
| <p>Po vydrhnutí desku dostatečně opláchneme čistou vodou a usušíme. Postup sušení pomocí hadru je sporný, protože při otírání desky nějakým hadříkem se dosti často stává, že některá vlákna zůstanou na ostrých hranách desky. Na druhou stranu se tím eliminují mapy vznikající při vysrážení solí z odpařené vody. Jako tomu je například u sušení proudem vzduchu. Zatím se ale zdá že vysrážené soli vadí podstatně méně, než zbytky vláken. |
| </p> |
| |
| <h2> Nanášení fotocitlivé vrstvy </h2> |
| <p> |
| Nenesení fotocitlivé vrstvy je proces neobyčejně náročný na čistotu a vadí zde jakékoliv zrníčko prachu. |
| </p> |
| <p> |
| Emulzi positiv 20 nanášime na co nejvíce vodorovně položenou desku sprejem z přiměřené vzdálenosti (tato vzdálenost kupodivu záleží na teplotě; bude vysvětleno později). Tak, aby byla rozprostřena pokud možno rovnoměrně a vrstva byla tak tlustá, aby měla všude stejný odstín ale při tom ne tolik tlustá aby se pod ní ztratily jemné kontury na povrchu mědi. </p> |
| <p> |
| Tato nejjednodušší metoda má ale dvě poměrně zásadní nevýhody. Jednak těžko dosáhneme rovnoměrné vrstvy a potom těžko zaručíme dostatečnou čistotu do doby zaschnutí laku.</p> |
| <p> |
| Zlepšit to můžeme tak, že použijeme <a href="./RGHE/RGHE.cs.html"> RGHE (Rotační Gravitační Homogenizátor Emulze)</a></p> |
| <p> |
| rychlost s jakou emulze tuhne velice závisí na teplotě, takže pokud potřebujeme aby se fotocitlivý lak po desce dopře roztekl, můžeme ji podchladit.</p> |
| <p>Pozitiv 20 je také málo citlivý na žárovkové světlo (světlo neobsahuje modrou složku), takže je možné pracovat za běžného umělého nezářivkového osvětlení.</p> |
| |
| <h3>Vytvrzení fotolaku</h3> |
| <p>Emulze po nanesení zasichá zhruba do hodiny, ovšem osvětlovat ji lze za normálních podmínek tj. 20°C až po uplynutí 24hodin.</p> |
| <p>Tuto dobu lze zkrátit různými způsoby zahřívání a odvádění odpařeného rozpouštědla až na 15minut.</p> |
| |
| <h1> Výroba matrice </h1> |
| |
| <p> |
| Po nanesení a vytvrzení fotocitlivé vrstvy budeme potřebovat nějak určit které části plošného spoje mají být osvětleny a které ne, k tomuto účelu se používá transparentní matrice, je to kontrastní obrazec vytvořený na nějakém nosném podkladu. |
| </p> |
| <p>Obecné požadavky na masku jsou:</p> |
| <ul>Ostrost hran</ul> |
| <ul>Vysoký kontrast v UV spektru</ul> |
| <ul>Motiv vytištěný tak, aby se přímo pokládal na emulzi desky (a obrazec se tak zbytečně nerozmazával vlivem průchodu světla podkladovým materiálem</ul> |
| <ul>odolnost několikerému použití</ul> |
| |
| <h2> Druhy masek a jejich kvalita </h2> |
| <p> |
| Pro amatérskou praxi je známo několik typů matric. |
| </p> |
| <h3>Matrice vytištěná na fólii</h3> |
| <h4>Motiv vytištěný Laserovou tiskárnou na fólii do zpětného projektoru.</h4> |
| <p>Výhodou tohoto typu masky je její snadná výroba, nevýhodami ovšem její poměrně špatný kontrast způsobený nedostatečným krytím (zvláště u velkých ploch) a také cena fólie.</p> |
| <h4>Motiv vytištěný inkoustovou tiskárnou na fólii do zpětného projektoru.</h4> |
| <p>Tento typ má obvykle lepší krytí i když konkrétní hodnota závisí na kvalitě použitého inkoustu a tiskárny. Nevýhodou je ještě větší cena fólie do inkoustových tiskáten a náklady na černé cartridge.</p> |
| <h3>Matrice vytištěná na pausákovém papíře</h3> |
| <p> |
| U tohoto typu jsou stejné problémy jako v předchozích ale cena za pausákový papír je podstatně nižší |
| </p> |
| <h3>Matrice vysvícená na film</h3> |
| <p> |
| Maska tohoto typu je jednoznačně nejlepší pro případy, kdy požadujeme vysokou kvalitu výsledného spoje, nebo budeme vyrábět více kusů. Vhodná je také pro plošné spoje, které jsou již odladěné a je pravděpodobné, že se v motivu delší dobu nebude nic měnit. |
| </p> |
| <p> |
| Získáme jí v kterékoliv profesionální tiskárně letáků, pohlednic atd. Dodáním předlohy ve formátu PDF, Postscript. Cena je obvykle do 100 Kč na A4. Největší problém je vysvětlit obsluze, že předloha má být vysvícená na té straně filmu, která se přikládá na plošný spoj. |
| </p> |
| |
| <h2> Zlepšení kontrastu masky</h2> |
| <p> |
| Kontrast masek lze obvykle zlepšit několika způsoby: |
| </p> |
| <p>Konkrast matrice na tištěné na fólii leserovou tiskárnou zlepšíme tak, že celou masku začerníme černým fixem na tabule a opatrně setřeme, tím batva zůstene pouze mezi zapečenými sazemi na tmavých plochách. A poměr tmavé ke světlé se tak podstatně zlepší. |
| </p> |
| <p>Matrici vytištěnou laserovou tiskárnou na pauzákovém papíře vylepšíme tak, že ji na několik hodin umístíme do výparů nějakého organického rozpouštědla, například acetonu nebo toulenu, k takovému účelu se nejlépe hodí velká Petriho miska. S vhodným nesavým materiálem na dně, třeba kousky skleněných trubiček. |
| </p> |
| |
| <h1> Osvěcování (Expozice) </h1> |
| <p> |
| Výrobcem je uváděna největší citlivost pro fotoemulzi Positiv 20 v rozsahu 340 až 420nm (UV-A) a potřebná expoziční energie zhruba 100mJ/cm2. Což odpovídá přibližne 19minutové expozici ze vzdálenosti 20cm u výbojky 125W. Doba osvitu se ale se stářím výbojky mění, proto je ji potřeba vyzkoušet pro konkrétní výbojku. |
| </p> |
| <img src="Pictures/prurez01.PNG" title="Průřez držákem na osvit DPS."> |
| <img src="Pictures/mikrovlnka.PNG" title="Jadna z možností realizace osvitu."> |
| <h1> Vyvolávání </h1> |
| <p> |
| Vyvolávání se provádí v roztoku NaOH při koncentraci 0,252mol/dm3 tedy 10g/l. Vyvolává se v roztoku o pokojové teplotě, tak že krouživým pohybem promícháváme rozrok v misce. Deska je přitom položena na dně misky fotoemulzí nahoru. |
| </p> |
| <p>Vyjímečně se stává, že osvícená emulze se z desky nesmyje do dvou minut, v takovém to případě je vhodné použít jemný štětec k sektivnímu omytí problémových míst, pokud se ale jedná o plošnou komplikaci je vhodnější zvýšit koncentraci roztoku, přihozením několika dalších tablet NaOH. Tento stav vzniká pravděpodobně po skladování desky delší dobu v prostředí s nadměrnými teplotami. |
| </p> |
| |
| <h1> Leptání </h1> |
| <p> |
| <h2>Leptání v chloridu železitém</h2> |
| <h3>Vodorovné leptání</h3> |
| <p> |
| Způsobů provedení leptání v chloridu železitém je hned několik. Nejrozšířenějším způsobem je použití kádinky, do níž nalijeme vrstvu chloridu železitého. DPS poté položíme na hladinu stranou plošného spoje. Destičku pri tom pokládáme na hladinu pod libovolným úhlem, abychom se vyvarovali vzdušným bublinám, které by bránily leptání. Tento způsob je rychlý a jednoduchý. Občas se ale může stát, že se deska špatně vyleptá nebo na ní zůstanou malé trhliny a my se po osazení divíme, proč obvod nefunguje správně. Toto lze odstranit pomocí svislého leptání. |
| </p> |
| <h3>Svislé(Pěnové) leptání</h3> |
| <p> |
| Provedení se na první pohled zdá složité, ale v zásadě je velice jednoduché. Tento způsob urychluje, zjednodušuje a především zkvalitňuje proces leptání. Musí se ovšem dodržovat některé zásady. Důležité je zabezpečit plynulé vhánění vzduchu. To nám zajišťuje, aby na DPS nezůstávaly žádné nečistoty a měděný prach, který odpadává při procesu leptání. Nejsnadnějším způsobem je použití vzduchovadla používaného v akvaristice, které připojíme nejlépe na skleněnou trubičku potrěbného průměru. |
| Další důležitou zásadou je ohřev chloridu železitého na pokojovou teplotu. Mě se osvědčila teplota 20-30°C. Toto je přímo nutné v chladnějších měsících (pokud máme kádinku například v dílně, garáži, sklepě nebo v jiné nevytápěné budově či části objektu). Zde je realizace poměkud složitější. Můžeme použít libovolné vhodné topné těleso. To vložíme do skleněné trubice uzavřené na jednom konci. Teplotu můžeme regulovat pomocí zpětné vazby s teploměrem (předpoklad použití digitálního teploměru) |
| pomocí PC přizpůsobeného jako PLC nebo jednoúčelovým mikropočítačem PIC (vhodnější řešení). </p> |
| <p> |
| <img src="Pictures/leptani.PNG" title="Způsob leptání ve vertikální poloze DPS."> |
| </p> |
| <h2>Leptání v kyselině chlorovodíkové</h2> |
| <p> |
| POSTUP NEZNÁMÝ |
| </p> |
| <h2>Grafitování laserem</h2> |
| <p> |
| POSTUP NEZNÁMÝ (Zatím teoretická možnost v praxi námi nevyzkoušená) |
| </p> |
| |
| <h1> 1. Povrchová úprava (Nanášení pájitelného laku) </h1> |
| <p> |
| Po leptání je potřeba odstranit emulzi a v zápění nanést pájitelný lak, aby nedošlo k oxidaci mědi. Emulzi odsraníme acetonem a lak naneseme štetcem na plošný spoj položený vorovně. Lak buďto kupíme, nebo připravíme rozpuštěním práškové kalafuny v toluenu. |
| </p> |
| |
| <h1> Vrtání </h1> |
| <p> |
| Vrtání desek provádíme nejlépe na stojanové vrtačce ať už jakéhokoliv typu, důležitá je pouze velikost vůle ložisek a nejmenší průměr vrtáku, který lze upnout do sklíčidla. Lze samozřejmě použít i ruční vrtačku ovšem sníží se tím kvalita vyvrtaných děr nebo alespoň zvýší nároky na preciznost. |
| </p> |
| <p> |
| Otáčky se volí přiměřeně ke kvalitě vrtáku, obvykle do 6000ot/min, je vyzkoušeno že vrtáky běžně sehnatelné v železářství se při těchto rychlostech ukroutí už po pár dírách. |
| </p> |
| <p>Pokud není uvedeno jinak, tak díry vrtáme vrtákem o průměru 0,8mm a díry pro součástky s nožičkami větších rozměrů (hřebínky, konektory, pouzdra TO-220) vrtákem 0,9-1mm podle potřeby. |
| </p> |
| |
| <h1> 2. Povrchová úprava (Lepení potisků) </h1> |
| <p> |
| Potisky se vyrábějí ze samolepícího papíru potištěným zásadně na laserové tiskárně (kvůli trvanlivosti) při tištění na tiskárně lze uplatnit stejný postup, jako pro tisk matric na pausákový papír. Před lepením je nutné z DPS na straně součástek odstranit otřepy vrtákem většího průměru. |
| </p> |
| <p>Samotné lepení pak probíhá tak, že se deska ze strany součástek nejdříve navlhčí emulzí jaru a vody (případně tekutého mýdla a vody) a následně se na ni přiloží potištěná samolepka, tím se dosáhne toho, že se samolepkou lze chvíli hýbat a je ji tak možno dobře sesadit s dírami v plošnám spoji. |
| </p> |
| |
| <h1>Postup Osazování </h1> |
| <p> |
| Obecný postup ozasování je takový, že součástky se na plošný spoj osazují v takovém pořadí aby navzájem co nejméně překážely při pájení. Většinou tedy od nejmenších po největší, vyjma součástek u kterých hrozí poškození statickou elektřinou nebo manipulací s deskou. Takové se osazují až na konec a případně do patice. |
| </p> |
| <h2>Osazování SMD součásek</h2> |
| <p> |
| Pro ruční osazování SMD součástek je klíčovou záležitostí vhodné tavidlo. Zdá se že nejvýhodnější je tavidlo v injekční stříkačce opatřené zkrácenou jehlou velikosti 10-15. Další důležitou věcí je tenká pinzeta. Postup osazení pak vypadá tak, že na plošky určené pro SMD součástku naneseme tavidlo a pinzetou pak usadíme součástku tak aby se přilepila, přimáčkneme ji k plošnému spoji a pájkou s nepatrným množstvím cínu ji prohřejeme tak aby cín na nožičce součástky vytvořil hladký přechod na plošku spoje. U většiny SMD součástek je za použití dostatečného množství tavidla celkem jedno, jestli použijeme trafopájku, nebo mikropájku. Mikropájka má pouze jistou výhodu v tom, že se s ní snáze udrží konstantní teplota při pájení spoje a také že topným tělesem pájky teče poměrně malý proud na rozdíl od trafopájky kde proud cca 96A způsobuje značný magnetický efekt a některé součástky pak mají tendenci lepit se k očku. |
| </p> |
| <h2>Osazování neSMD součásek</h2> |
| <p> |
| Při osazování obyčejných součástek postupujeme tak, že nožičky součástky prostrčíme dírkami v plošném spoji a součástku tak umístíme do vhodné výšky nad plošný spoj, poté odštípneme přebytečné části nožiček (cca 2-3mm nad plošným spojem ponecháme). Na očko trafopájky nabereme trochu cínu pájku vypneme a očko ponoříme do kalafuny. V zápětí očko vyndáme, a zapneme pájku těsně před přiložením na místo spoje. počkáme než se cín rozteče po plošce a nožičce součástky a očko pájky sundáme. V případě že se cín neroztekl po celém obvodu nožičky tak postup opakujeme na dalším místě. |
| </p> |
| </div> |
| |
| <!-- AUTOINCLUDE START "Page/Footer.cs.ihtml" DO NOT REMOVE --> |
| <!-- ============== PATIČKA ============== --> |
| <div class="Footer"> |
| <script type="text/javascript"> |
| <!-- |
| SetRelativePath("../../"); |
| DrawFooter(); |
| // --> |
| </script> |
| <noscript> |
| <p><b> Pro zobrazení (vložení) hlavičky je potřeba JavaScript </b></p> |
| </noscript> |
| </div> |
| <!-- AUTOINCLUDE END --> |
| |
| </body> |
| </html> |
