Instrukcja wykonania płytki drukowanej metodą termotransferową (żelazkową)

Transkrypt

1 Zaczynamy oczywiście...od schematu. W dzisiejszych czasach jest dużo programów do projektowania płytek drukowanych. Ja zaczynałem od EAGLE. Prosty i intuicyjny program, a w dodatku w wersji freeware (ograniczenie tylko do wielkości płytki 100x80mm). Ja zaprojektowałem swoją pierwszą płytkę po godzinie czasu od instalacji programu a był to migacz diód. Link do programu: Schemat ideowy narysowany w programie Eagle. Projektowanie płytki to ważny element całego układu. Należy pamiętać, że są obudowy standardowe oraz te które produkuje tylko jeden producent (zwłaszcza SMD). Jeżeli nie mamy pewności, że element który zakupimy jest w obudowie takiej jak w projekcie lepiej zaczekać na dostawę i dokończyć projektowanie po zweryfikowaniu rodzaju obudowy. Co do grubości wykonania ścieżek tą metodą to jest to maksymalnie 8mils. Przy mniejszej grubości jest tyle błędów na płytce po przeprasowaniu, że płytka nie nadaje się do trawienia. Należy tak optymalizować prowadzenie ścieżek aby uniknąć tych niebezpiecznych 8mils. Panowie którzy piszą, że wykonują 6mils mówią prawdę ale jeżeli 6mils ma jedna raptem dwie ścieżki to i tak powtarzalność wykonania jest rzędu 50% (raz wyjdzie raz nie). Bezpieczną granicą dla tej metody to grubość ścieżek na poziomie 10-12mils, gdzie przy takiej grubości osiągamy prawie 95% powtarzalności. Trzeba mieć na uwadze też obciążalność prądową ścieżek, czyli nie można ich zrobić za wąskich. Na temat optymalizacji projektowania płytek można by napisać książkę więc każdy indywidualnie musi sobie przyswoić tą wiedzę. 1

2 Płytka drukowana. I na koniec projektowania. Lepiej sprawdzić trzy razy schemat i projekt płytki jak jeszcze jest w pamięci PC niż później mieć problemy z uruchomieniem a najgorszych przypadkach ze zniszczeniem elementów już wlutowanych. Po wykonaniu projektu przenosimy to wszystko na papier przy użyciu drukarki laserowej lub kserując wydruk wykonany inną techniką. Używamy papieru kredowego chociaż ja kiedyś z braku tego papieru zrobiłem wydruk na zwykłym i...też wyszło ale było później jest dużo zabawy z wyczyszczeniem pozostałości papieru. Technika termotransferowa polega na przeniesieniu tonera na płytkę drukowaną przy wykorzystaniu temperatury. Toner ma takie właściwości, ze przy temp st C przykleja się prawie do wszystkiego i dlatego wydruku nie można robić na drukarce atramentowej (tam nie ma tonera). Jeżeli mamy dość skomplikowaną płytkę należy projekt płytki wydrukować bezpośrednio na drukarce laserowej. Można wydrukować na atramentowej a później to wszystko przekserować ale tracimy wtedy na jakości. Należy dobrze przemyśleć jak wydrukować mozaikę ścieżek aby później przenieść ja na laminat (odbicie lustrzane). Zasada w programie Eagle jest prosta - warstwę niebieską drukujemy normalnie - warstwę czerwoną z odbiciem lustrzanym 2

3 Dobry papier pozwala na takie jego zagięcie które nie spowoduje wykruszenie tonera. Przykładowy wydruk o rozdzielczości 1200dpi. 600dpi dla prostych projektów w zupełności wystarczy. Wydruk powinien być wyraźny i pozbawiony defektów w postaci popękanego tonera lub co najgorsze z jego niewystarczającej ilości (prześwity). 3

4 Przy wykonywaniu płytek dwustronnych, należy wykonać tzw kopertę z dwóch (górnej i dolnej) części. Górna cześć to warstwa BOTTOM, dolna to TOP (nawiązując do programu Eagle). 4

5 Oczywiście zwykły klej do papieru będzie najlepszy. Po połączeniu ustawiamy je centrycznie wykorzystując mocne źródło światła i dopasowywując ścieżki i punkty lutownicze do siebie. Po dopasowaniu przenosimy na stół i sklejamy kopertę z dwóch stron tak aby można było włożyć płytkę do środka. 5

6 Po wykonaniu koperty pora na docięcie laminatu. Są różne rodzaje i grubości, więc można wybierać. Oczywiście im tańszy laminat tym ma gorsze właściwości i parametry. Przed wycięciem dobrze jest sprawdzić sobie czy wystarczy laminatu. Ja do docinania używam standardowych narzędzi. Przy docinaniu płytki należy zawsze zostawić zapas około 4-5mm po każdej ze stron. Ułatwi to później dalsze prace. Przy wykonaniu płytki dwustronnej jest to praktycznie niezbędne. Po docięciu należy zeszlifować brzegi laminatu na papierze ściernym o gramaturze 100. Należy wyrównać wszystkie ostre i wystające kawałki miedzi tak aby laminat był idealnie gładki. 6

7 No i czyścimy płytkę przy użyciu zwykłej gąbki do garnków i płynu do mycia naczyń. Myjemy dotąd aż płytka będzie lśniła i woda która będzie się na niej znajdować będzie się rozprowadzać cała po płytce. Płuczemy i suszymy na wolnym powietrzu. PO MYCIU NIE DOTYKAMY PALCAMI!!! Można płytkę przed samym prasowaniem odtłuścić acetonem. Włączamy zwykłe żelazko na jakieś 2/3 swojego zakresu max. Najlepiej opróżnić je z wody żeby nic nam nie parowało na płytkę. Niech się grzeje. Dobrym sposobem na uniknięcie przegrzania oraz równomierny rozkład temperatury i siły dociskającej jest prasowanie przez.zwykły papier toaletowy, lub papierowe ręczniki. 7

8 Płytkę dwustronną wkładamy do wykonanej koperty tak aby obrys laminatu wystawał z każdej strony krawędzi na wydruku. Dla płytek jednostronnych kładziemy po prostu papier wydrukiem do laminatu i także go wyrównujemy. Jak mamy gorące już żelazko przystępujemy do prasowania To jest najważniejsza część całej operacji. Ja po prostu prasuje płytkę żelazkiem. Niektórzy mają inne sposoby. Mnie się wydaje że ten jest najszybszy i bezpieczniejszy (nie ma jak za bardzo oparzyć sobie palców). Po położeniu gorącego żelazko przesuwamy go najpierw powoli lekko dociskając. Każdy musi tutaj indywidualnie sobie to dopasować, silę docisku i czas przenoszenia. Czas około 5-8min, siła jak przy prasowaniu. Staramy się cały czas dociskać całą płytkę i tak operować żelazkiem żeby każdy element został dociśnięty i wyprasowany w laminat.. Przy prasowaniu trzeba pamiętać o jednej zasadzie. Raz nagrzany toner musi być przeniesiony od razu czyli nie powinno być takiego efektu że dociśniemy papier, toner się przyklei ale jak przesuniemy żelazko w inne miejsce toner znów się odklei. Efekt ten łatwo zauważyć przy powstawaniu tzw. duchów czyli przesunięciu ścieżki. Część tonera przykleiła się w jednym miejscu a druga część ułamek milimetra obok. Jeżeli ścieżki wychodzą rozlane świadczy to o zbyt wysokiej temperaturze. Jeżeli odpadają to temperatura za mała lub zbyt mały docisk płyty żelazka w miejscu w którym ścieżka odpadła. 8

9 Taki efekt informuje, że proces przenoszenia na laminat dobiegł końca. Dla pewności można przeprasować jeszcze raz. Na zdjęciu widać że każdy element jest przyklejony do laminatu i do takiego efektu należy dążyć. Jeżeli papier zżółknie to mamy za wysoką temperaturę lub za długi czas prasowania. Teraz pora na pozbycie się papieru. Przygotowywujemy gorącą kąpiel dla płytki. Wsypujemy trochę proszku do prania i zalewamy wrzątkiem. 9

10 Umieszczamy płytkę w kąpieli na jakieś minut. Dla bardziej niecierpliwych możemy całą kąpiel gotować na małym ogniu. Wyciągamy płytkę wtedy jak papier sam się odklei. Możemy pomóc w odklejaniu mieszając całą kąpielą tak aby woda obmywała płytkę co powoduje jej szybsze wsiąkanie w papier. Czasami gdy na płytce są duże pola (np.: wylane masy gnd) tonera odchodzenie papieru z laminatu zajmuje dużo czasu, więc trzeba to wykonać na dwa etapy. W pierwszym zrywamy wierzchnią warstwę papieru która już namokła, w drugiej w nowej kąpieli pozbywamy się warstwy przylegającej bezpośrednio do tonera. Pozbywanie się papieru z laminatu to jeden z bardziej denerwujących etapów. Należy jednak tutaj podkreślić że wszelkie błędy w prasowaniu mogą powodować złe przyleganie tonera więc im delikatniej pozbędziemy się papieru tym większa jest szansa na to że wszystkie ścieżki pozostaną na laminacie. 10

11 Płytka po odpowiedniej kąpieli powinna być pozbawiona śladów papieru. Jeżeli jakieś zostaną należy je delikatnie usunąć najpierw w kąpieli a później przemyć czystą wodą. Jeżeli toner odrywa się po czyszczeniu po dotknięciu opuszkami palców świadczy to o złym prasowaniu. Biały osad na tonerze można pozostawić (ale tylko na tonerze bo tam gdzie jest czysta miedź ma go nie być) co pozwoli na dodatkowe zabezpieczenie przed roztworem trawiącym. Płytka po wyczyszczeniu. Toner powinien być jednolicie czarny pozbawiony tzw. prześwitów w postaci malutkich kropeczek. To świadczy o zbyt niskiej temperaturze lub uszkodzonej drukarce laserowej która dostarcza zbyt mało tonera. 11

12 12

13 Jeżeli płytka wymaga poprawek, należy wszystko szczegółowo sprawdzić i naprawić przy pomocy pisaka wodoodpornego. Przy wysoce skomplikowanym projekcie oraz dużej płytce poprawek może być dużo i płytka kwalifikuje się do ponownego wykonania. Toner wtedy zmywamy wacikiem nasączonym w zwykłym rozcieńczalniku do farb ogólnego stosowania lub najlepiej w acetonie. Po weryfikacji wszystkich ścieżek płytkę wrzucamy do kąpieli trawiącej. Ja używam środka B327. Podgrzewam wodę do 60st.C, wlewam do kuwety (pojemnik na drugie śniadanie) gdzie wsypany jest proszek. Po dokładnym wymieszaniu wrzucam płytkę i ręcznie faluję kuwetą tak aby płyn był cały czas mieszczany. Tym sposobem trawienie trwa szybciej i kąpiel nie jest za chłodna co znacznie wydłuża czas i jakość trawienia. 13

14 Jeżeli płyn będzie zbyt zimny można całą kuwetę pożyć nad lekko gotującą się wodą aby zwiększyć jego temperaturę. Oczywiście nie można przekraczać tych 60st. i uważać na ciecz gdyż jest to środek żrący. 14

15 15

16 Po wytrawianiu wiercimy otwory. Lepiej nie zmywać od razu tonera co pozwala na dodatkowe zabezpieczenie ścieżek prze utlenianiem. Do wiercenia można używać każdej wiertarki która pozwala na zamontowanie wiertła fo 0,7mm. Bardzo dobrym rozwiązaniem jest tak zaprojektowanie płytki aby otwory posiadały naprowadzenia do samocemtrowania się wierta które są niczym innym jak programowe zmniejszenie średnicy otworu elementu. W programie Eagle służy do tego funkcja DRILL-AID.ulp 16

17 Zaznaczenie CenterDrill. opcji Tępe wiertła możemy jak najbardziej ostrzyć. 17

18 Wygląd płytki po wywierceniu otworów i wyczyszczeniu papierem wodnym 180. Do zmycia tonera można posłużyć się acetonem jednak lepiej pozbyć się go przy czyszczeniu papierem wodnym. Unikniemy w ten sposób niespodzianek w postaci zadziorów po wierceniu tepym wiertłem. Po trawieniu może się okazać, ze niektóre ścieżki wymagają naprawy. Należy sprawdzić wszystkie połączenia oraz zwarcia międzyścieżkowe. Ułatwi to później uruchomienie całego układu. 18

19 Możliwości metody termotransferowej. 19

20 Na tak wykonaną płytkę można nałożyć farbę do wykonywania solder-maski lub zabezpieczyć ją kalafonią rozpuszczoną w acetonie. Lutowanie przelotek. Życzę przyjemnej pracy i udanych efektów końcowych. Marek Kochniarczyk 20