Aby wykonać płytki drukowane dla potrzeb swoich układów elektronicznych nie musimy już oddawać projektów do firm specjalizujących się w produkcji obwodów drukowanych na laminatach. Wykonując pojedyncze sztuki (a o takich produkcjach tu mowa) koszt wykonania dokumentacji przedprodukcyjnej (sita, błony fotograficzne itp.) jest wielokrotnie wyższy od kosztu wykonania samej płytki. Dlatego opracowano metodę termotransferową która pozwala tanim kosztem i niewielkim nakładem pracy wykonać równie estetyczne i funkcjonalne obwody drukowane. Opisów metod termotransferowych inaczej żelazkowych jest tyle ile osób z tej techniki skorzystało. Każdy indywidualnie musi opracować sobie skuteczny sposób, przeniesienia druku na laminat korzystając z kilku podstawowych wytycznych. Niniejszy opis, szczegółowo podaje sposób naniesienia solder maski czyli powłoki zabezpieczającej miedziane ścieżki przed utlenianiem. Dotychczas nie opracowano taniej i skutecznej metody wykonania takiego zabezpieczenia którego efektem końcowym jest m.in. popularny już, kolor zielony. Przed przystąpieniem do nanoszenia powłoki należy mieć już wytrawioną, oczyszczoną i wysuszoną płytkę z obwodem drukowanym. Proces wiercenia otworów należy wykonać po wykonaniu powłoki zabezpieczającej jednakże w przypadku otworów o średnicy mniejszej jak 0,7mm zaleca się ich wykonanie przed nałożeniem solder maski (przy zbyt małych obrotach wiertarki i źle zaostrzonym wiertle może powstać efekt zadziorów które jest trudno zlikwidować po procesie wygrzewania powłoki). Przykładowe zdjęcie wykonania otworów po procesie trawienia. Widać efekt zadziorów. 1
Płytka po wyczyszczeniu wodnym papierem 600. przygotowana do nałożenia powłoki maskującej. UWAGA!!! SPRAWDŹ PŁYTKĘ TRZY RAZY. Na tym etapie należy dokładnie sprawdzić poprawność poprowadzonych sciezek, wyeliminować wszelkie niepożądane zwarcia międzyścieżkowe oraz ich podtrawienie. Wszystkie błędy wynikłe po trawieniu należy naprawić. Po naniesieniu powłoki będzie to już bardzo utrudnione. 2
Opracowano dwie metody nanoszenia lakieru. 1. Nanoszenie lakieru bezpośrednio na wytrawioną i przygotowaną płytkę co powoduje że pola lutownicze należy usunąć mechanicznie po procesie wygrzewania ( wydrapać ). 2. Nanoszenie lakieru na specjalną maskę która zabezpiecza pola lutownicze i powoduje że lakier je nie pokrywa. Poniżej zostanie opisana metoda 2-ga nakładania lakieru. Aby wykonać powłokę wg. sposobu z metody 1-ej należy pominąć poniższy opis. Wykonanie maski zabezpieczającej pola lutownicze. Maskę pól lutowniczych wykonuje się w programie podczas projektowania płytki. Jest ona z reguły automatycznie tworzona na podstawie opisów obudów stosowanych elementów. Z racji że program Eagle jest najlepszym programem do projektowania płytek dla elektroników hobbystów opiszę poniżej jak uaktywnić maski pól lutowniczych. W zakładce Display zaznaczamy pola tstop dla maski na stronie TOP (czerwonej) dla maski po stronie BOOTOM (niebieskiej). 3
Aby skonfigurować wymiary maski należy opcji DRC wybrać zakładkę Masks i ustawić odpowiednie wartości. Najlepiej ustawić wielkość maski około 2-3 mils większą od pola lutowniczego. Tak ustawioną maskę należy wydrukować na papierze do wykonywania metodą termotransferu (analogicznie jak przy wykonywaniu scieżek). I tutaj UWAGA!! na rynku jest dużo rodzajów papierów do wykonywania płytek metodą termotransferową (papier termotransferowy). Należy zwrócić baczną uwagę na to czy papier po przeniesieniu mozaiki na płytkę zostanie w 100% usunięty (nie mogą zostać żadne skraweczki). Jeżeli nie zdołamy usunąć wszystkiego nałożona maska oraz lakier mogą nie posiadać odpowiednich właściwości mechanicznych. 4
Po wydrukowaniu maski pól lutowniczych możemy przystąpić do jej przeniesienia na płytkę. Do nałożenia będzie potrzebny kawałek..papieru toaletowego albo ręcznika papierowego. Wydrukowaną maskę nakładamy na płytkę i odpowiednio ustawiamy. Bardzo dużym ułatwieniem będzie przyłożenie wszystkiego pod silne światło aby było widać wydrukowaną maskę i pola lutownicze na płytce. Aby kartka papieru nie uciekała można w miejscach nie wydrukowanych nałożyć trochę zwykłego kleju do papieru. 5
Tak przygotowaną płytkę prasujemy żelazkiem z temperaturą 2/3 max około 5min. Efektem powinno być uzyskanie powierzchni ze zdjęcia poniżej. Widać wyraźnie jak papier został uformowany w kształt ścieżek i pól lutowniczych. Po prasowaniu przygotowywuje my gorącą kąpiel z dodatkiem zwykłego proszku do prania. Po około 5-10min papier powinien odejść sam i wtedy delikatnie palcami maczając cały czas w kąpieli zmywamy pozostałości białej kredy. Po wykonaniu wszystkich czynności przemywamy płytkę denaturatem albo spirytusem. Nie należy stosować żadnych innych substancji gdyż naniesiony toner może zostać rozpuszczony. Dodatkowo alkohol powoduje dodatkowo odtłuszczenie płytki co gwarantuje poprawne naniesienie lakieru. 6
Po odtłuszczeniu przygotowywujemy płytkę do naniesienia lakieru En-Solder. Wykonaną płytkę przyklejamy na całej powierzchni do zwykłej kartki papieru wykorzystując do klejenia zwykły klej biurowy. Do naniesienia lakieru najlepiej użyć pędzelka nylonowego z bardzo drobnym włosiem. Uzyskujemy wówczas równą i pozbawioną śladów pędzla powierzchnię. 7
Po lewej pędzelek nylonowy, po prawej zwykły z włosia bydlęcego. Można wykorzystać jeden z trzech kolorów. Dostępny jest zielony, czerwony i niebieski. 8
Z uwagi że lakier En-solder jest rozpuszczalnikiem dla tonera powinien on być BARDZO OSTROŻNIE NANIESIONY. Lakier powinno się nakładać równomiernie bez niepotrzebnych poprawek oraz zbyt silnego dociskania pędzla. Podczas malowania mogą pojawić się malutkie odrobiny niewyczyszczonego papieru który odchodzi z tonera. Pędzel powinien być przed malowaniem dokładnie wyczyszony co zapewni równomierną i gładką powierzchnię. 9
Wygrzewanie płytki z naniesionym lakierem można przeprowadzić na gorącym żelazku (max) ale tylko wtedy JEŻELI PŁYTKA MIEŚCI SIĘ CAŁA NA PŁYCIE ŻELAZKA w przeciwnym przypadku należy płytkę włożyć do piekarnika. Wygrzewanie powinno trwać około 10min w temperaturze 160-170 st Celsjusza. Jeżeli wymiary płytki pozwalają na zastosowanie żelazka to kładzadziemy płytkę wraz z przyklejonym papierem. Oczywiście w tak wysokiej temperaturze papier zrobi się mocno żółtawy ale nie należy się tym przejmować. 10
Po procesie wygrzewania przygotowywujemy pojemink z acetonem do którego wrzucamy zimną płytkę. Delikatnie pędzelkiem zmywamy warstwę lakieru nad polami lutowniczymi oraz czarny toner. Należy robić to bardzo delikatnie aby nie uszkodzić wysuszonej powłoki lakieru. Jeżeli lakier jest zmywany oznacza że nie został odpowiednio wygrzany. Po wymyciu wszystkich pól lutowniczych płytkę można ponownie włożyć do pieca (lub na żelazko) aby wysuszyć pozostałości acetonu. Po wyjęciu z kąpieli acetonowej powierzchnia lakieru zrobi się matowa lecz jej właściwości się nie zmienienia. Dodatkowo pola lutownicze noszą ślady tonera (są ciemne). Tak przygotowaną płytkę można ocynować tylko na gorąco z dużą ilością topnika. Pomimo że odsłonięta miedź jest utleniona cyna nakłada się łatwo i bez większych problemów. Warunkiem łatwego nanoszenia jest UŻYCIE DUŻEJ ILOSĆI TOPNIKA w postaci pasty którą to porostu smarujemy całą płytkę. Po wykonaniu cynowania które jest niezbędnym elementem do łatwego lutowania elementów elektronicznych można przystąpić do dalszego wykonywania projektu. 11
12
W przypadku gdy wykonujemy warstwę wg. metody nr. 1 wszystkie powyższe opisy pomijamy. Przygotowaną płytkę po prostu malujemy lakierem En-Solder. Po czym rozpoczynamy proces wygrzewania. Wszystkie warunki wygrzewania podane zostały w opisie wykonania maski pól lutowniczych. Po wygrzaniu lakieru należy przystąpić do mechanicznego usunięcia lakieru z pól lutowniczych. 13
Po procesie wygrzewania następuję proces odsłaniania pól lutowniczych. Jest to proces wymagający od użytkownika minimalnych zdolności manualnych posługiwania się małymi narzędziami. Odsłonięcie pól lutowniczych należy wykonać dobrze zaostrzonym narzędziem ( np: mały płaski śrubokręt). Wygrzana farba jest odporna na uszkodzenia mechaniczne jednak jest dobrze zdzieralna przy zastosowaniu ostrych narzędzi. Proces odsłaniania pól lutowniczych należy wykonać starannie oraz uważnie aby nie uszkodzić innych ścieżek obwodu drukowanego. Proces odsłaniania pól lutowniczych płytki załączonej w przykładzie zajął 15min. Proces odsłaniania pól lutowniczych. 14
CYNOWANIE. Jeżeli nie wykonano otworów pod elementy przed procesem cynowania należy wywiercić wszystkie zachowując odpowiednie średnice. Jeżeli otwory zostały wykonane należy sprawdzić czy nie zostały zasłonięte przez wyschniętą farbę i w razie potrzeby należy otwór wykonać jeszcze raz tą samą średnicą wiertła aby usunąć zanieczyszczenia. Po odsłonięciu wszystkich pól lutowniczych należy wykonać ich ocynowanie. Pokrywamy całą płytkę pasta lutowniczą np.: HAKKO oraz przy pomocy lutownicy o temp. grota około 350st.C i średnicy 0,5mm i lutowia cynowego 0,25 mm cynujemy punkty lutownicze. Proces cynowania pól może być pominięty jednak bardzo ułatwia on późniejsze lutowanie elementów elektronicznych 15
Po wykonaniu cynowania, należy płytkę wyczyścić z pasty przy pomocy denaturatu, spirytusu lub innych środków czyszczących. Płytka jest gotowa do montażu elementów. 16
17
UWAGI. Zastosowana farba jest dostępna w sprzedaży bezpośredniej. Pakowana w butelki po 20ml co wystarczy na pokrycie obustronne 2szt. płytek formatu A4. Specjalny skład polimerowo-kauczykowy pozwala na zastosowanie farby w warunkach domowych gdzie jest wygrzewana w piekarniku w temperaturze 170st.C. Po wypaleniu odporna na większość środków chemicznych. Do wymycia pędzli oraz innch zabrudzonych rzeczy należy używać acetonu. FARBY En-SOLDER NIE NALEŻY MIESZAĆ Z INNYMI FARBAMI (RYZYKO UTRATY WŁAŚCIWOSCI). Niniejsza instrukcja nie może być powielana i rozpowszechniana bez zgody autora. Dziękuję i zapraszam ponownie. ENSYST Marek Kochniarczyk 18