Tipy a postupy

    Tak tady se pokusím poskytnout některé rady a poznatky, které jsem "vybádal". Na většinu věcí už určitě někdo přišel, ale já to nevěděl, tak jsem si to musel vymyslet sám. Rád přijmu další rady a připomínky z Vašich nápadů.



Výroba desek plošných spojů fotocestou

   Při dodržení tohoto návodu by jste měli napoprvé vyrobit plošný spoj profesionální kvality. Je k tomu ovšem potřeba dodržovat postup. Než začneme s výrobou je třeba si promyslet, jak často budeme plošné spoje vyrábět a v kolika kusech. Pokud plošné spoje budete dělat častěji, je třeba přemýšlet v čem...hrnec od maminky opravdu není vhodný. Docela šikovná je sada fotografických misek nebo různé sady plastových misek na elektrotechniku. Z vlastní zkušenosti mohu i doporučit obyčejné plastové misky do mikrovlnné trouby, jejichž největší předností je cena a také odolnost proti vyšší teplotě. Nezřídka se při "rychlém" leptání dostává roztok do varu a kdo neběhal s hrstěmi sněhu k bublající vaničce neuvěří... :-) Další výhodou je, že tyto misky jsou i s víkem a lze v nich tedy chemikálie přechovávat trvale bez nutnosti častého přelévání. Na laboratorní sklo raději zapomeňte, ceny jsou opravdu závratné. Zaplatíte desetinásobek ceny platové misky do mikrovlnky ale službu Vám to udělá maximálně stejnou...

 

Postup při výrobě:

1. Příprava fólie s obrazcem plošných spojů
2. Příprava desky s fotocitlivou vrstvou
3. Expozice desky UV zářením
4. Vyvolání nasvícené desky
5. Leptání obrazce plošných spojů

 

Příprava fólií pro nasvícení desky

   Nejprve potřebujeme fólie ze kterých budeme exponovat desku. Protože jak lak ve spreji tak běžně prodávané desky jsou POZITIVNÍ, připravíme si tedy POZITIVNÍ OBRAZ. To znamená, že to co chceme aby bylo na desce spojem (tedy místem kde po vyleptání zůstane měď) je na fólii černě. Můžeme použít buď průhlednou fólii, pauzovací papír nebo obyčejný papír upravený speciálním sprejem. Poslední možnost silně nedoporučím, přes všechny reklamní povídačky to za moc nestojí. Přes pausovací papír jsem nikdy neexponoval, takže k tomu se nemůžu vyjádřit, ale je to postup zcela běžný, takže předpokládám že lze postupovat stejně jako u fólie. Tu používám já. Pro tisk obrazce plošných spojů je nejvhodnější laserová tiskárna (inkoustovou jsem nikdy nezkoušel, ale vzhledem k tomu že tiskové inkousty mají obecně špatnou stálost v UV světle, myslím že nebudou vhodné. Stačí se podívat jak dopadne tisk na inkoustové tiskárně na sluníčku....). Fólie musí být určeny pro laserové tiskárny, jsou při tisku vystaveny vysoké teplotě a nejsou-li vhodné z tiskárny spíše "vytečou" a zkroutí se takže jsou k ničemu (v horším případě se přilepí na posuvné válce a poškodí tiskárnu). Tiskneme s maximální možnou hustoto toneru v měřítku 1:1. Přes potištěné plochy nesmí prosvítat světlo, takže bude prakticky vždy potřeba složit více fólií na sebe, minimálně 2, někdy i 4. Zkontrolujeme to proti slunci nebo žárovce...pokud světlo prosvítá je třeba přidat další fólii. Záleží hodně na tiskárně, velmi špatné zkušenosti mám z tiskárnami HP (od nejlevnějších po profi mašiny se šestimístnými cenami), pokrytí je zoufale mizené, většinou je třeba použít 3-4 vrstvy. Naopak vynikající jsou tiskárny MINOLTA, nikdy jsem nepotřeboval více jak 2 vrstvy, leckdy stačí po retuši větších ploch i jedna. Také mohu s klidným svědomím zavrhnout značkové fólie v cená 25 Kč / A4 v podobně. Naprosto stejně poslouží obyčejné fólie do laserový tiskáren okolo 7 Kč / A4. Někteří autoři nedoporučují používat fólie s podlepeným papírem - prý jsou tenké. Asi ano, ale nevím čemu to vadí... i s těmito fóliemi žádný problém. Pouze pozor na fólie co mají u horní strany podlepen cca 1cm široký papírový pásek...při slepení více kusů je potom horní okraj silnější než ostatní a je problém při expozici. Vysvícené cesty nejsou ostré a někdy dochází k podleptání. Ještě doporučím si nějak označit rub a líc, aby jste to neotočili...já používám písmeno B v rohu mimo DPS. Také si okolo okrajů budoucí desky nechte slabý rámeček pro pozdější oříznutí desky na přesný rozměr.

Doplnění: Nedávno jsem narazil na problém s fóliemi. Pořídil jsem si novou tiskárnu s větší rychlostí tisku. Pro urychlení celého tiskového procesu zřejmě používá vyšší teplotu pro zapékání toneru. Problém je, že fólie se díky tomu lehce protáhne. Samo o sobě to nevadí (cca 1-2mm na A4ku), ale při skládání více fólií přes sebe už obrazce přesně nesedí (ty větší). Já jsem problém vyřešil návratekm k osvědčené tiskárně a jejím repasem, ale to není obecné řešení. Zřejmě bude potřeba laborovat s různými fóliemi a najít nějaké s větší tepelnou odolností.

 

Příprava desky s fotocitlivou vrstvou

   Pokud si chcete ušetřit práci (a při vyjímečné výrobě i peníze) můžete použít fotocuprexit přímo s nanesenou fotovrstvou. Jeho cena je vyšší než holého cuprexitu (asi o polovinu), ale někdy se to vyplatí. Navíc si ušetříte práci a v neposlední řadě je fotovrstva použitá na těchto deskách kvalitnější než si vyrobíte doma. Z vlastní zkušenosti doporučím desky z GM Electronic, mám s nimi nejlepší zkušenosti. Naopak doporučím se vyhnout deskám z EZK, samotný cuprexit není nic moc a fotovrstva také ne. Je sice tmavá, takže po vyvolání je obrazec pěkně vidět (u desek z GM je vrstva méně výrazná), ale to je snad jediná výhoda. Pokud budete fotocitlivou vrstvu dělat svépomocí, postup je následující. Nejprve potřebujete fotocitlivý lak ve spreji. Jmenuje se POSITIV 20 a je dost drahý (sprej 100ml cca 300Kč). Nyní můžete uříznout (nebo ustříhnout nůžkami na plech) cuprexit. Desku udělejte o cca 0,5cm na každé straně větší. Poté její povrch pečlivě odmastěte. Nedoporučují používat benzín (už vůbec ne technický). Trošičku lepší je ředidlo nebo trichloetylen, ale úplně nejlepší je jemný smirkový papír (hrubost 400 - 500). Celou desku pečlivě obrousíme aby byl povrch krásně čistý a lesklý. Pozor, na desce nesmí zůstat žádné piliny a prach po broušení. Nyní již můžeme nastříkat fotovrstvu. Stříkáme na jeden zátah celou plochu ze vzdálenosti cca 20cm při tlumeném světle a POUZE JEDNU VRSTVU, takže pomalu přejedeme celý povrch. Deska nyní vypadá strašně, povrch je flekatý až hrůza... Necháme desku     cca 1 hodinu ležet ve tmě. Lak se pěkně rozlil po celé ploše a vytvořil rovnoměrná povrch, pouze o okrajů zůstal přebytečný lak (proto ten okraj). Nyní je potřeba nechat lak vyschnout. Při 20°C to trvá 24hod. nebo při 70°C  15minut. Pokud budeme desku "vypékat" v troubě je třeba hlídat teplotu aby nepřekročila oněch 70°C jinak se lak doslova upeče a nebude k ničemu. Pokud se nám to povede je třeba lak obrousit a znova nanést novou vrstvu. Ta upečená už nebude reagovat ani na UV záření ani na chemikálie... Protože nemám troubu k dispozici (a kuchyňskou používat nemůžu, to by nebyl dobrý nápad)  a nechce se mi čekat 24hodin, vymyslel jsem malý fígl jak sušení urychlit. Desku po nastříkání nechám cca 0.5-1hod uschnout a poté ji opatrně přendám do krabice od klávesnice PC (poslouží jakákoli krabice, do které se nedostane světlo). Tuto umístím na radiátor ústředního topení (samozřejmě se musí topit, takže v létě to nefunguje). Voda v ústředním topení mívá až 60°C a v uzavřené prostoru krabice je teplota ještě o něco vyšší, takže když se topí poctivě (a ne "kuťata" jak se říká)  je deska za 2-3 hodiny spolehlivě suchá (raději sušit více než méně).

 

Expozice UV zářením

   Tato fáze je dosti citlivá na přesný postup. Ten ovšem závisí na tom, jaký zdroj UV záření používáte. Zde napsané hodnoty platí pro expozici horským sluníčkem. Lze též použít staré rtuťové výbojky, kterým opatrně rozbijete baňku a používáte pouze hořák..to je ale velmi "akční" zdoj, u toho se celkem hezky i opálíte a dobu expozice bude potřeba patřičně zkrátit (odhadem tak 3min, ale nevím). Já používám horské sluníčko, hit to let osmdesátých a určitě se vyskytující v ledasjaké domácnosti (zkuste prarodiče, taky jsem ho tam sehnal...). A přesný postup... na stůl položíme desku s fotocitlivou vrstvou, na ní přesně usadíme fólii. Celé to překryjeme sklem, aby fólie po celé ploše přisedla. Můžeme ji také z druhé strany přilepit lepící páskou, ale sklo je pohodlnější a lepší (navíc mírně tlumí UV záření, takže by opět bylo potřeba změnit dobu expozice). Potom to celé překryjeme kouskem plechu. To proto, že po zapnutí chvíli trvá než se světelný tok UV zářiče stabilizuje. Zapneme horské sluníčko a necháme 3 minuty stabilizovat světelný tok. Exponujeme ze vzdálenosti cca 25cm kolmo k osvětlované desce. Při použití horského sluníčka je třeba počítat ještě s jednou věcí. Jsou v něm infračervené zářiče, které slouží jako předřadníky UV výbojky a dost slušně topí (stačí přečíst návod). Je tedy dobré ofukovat svícenou desku ventilátorem, nebo by se nám mohla fólie připéct. Po ustálení světelného toku (zmíněné 3 minuty) sundáme plech a necháme 8 minut exponovat UV zářením. Po této době je deska exponovaná, takže vypneme horské sluníčko (necháme vychladnout) a můžeme zkontrolovat jak se dílo daří. Obrazec je nyní na desce slabě žlutě vidět, jakoby prosívá na tmavém pozadí. Pokračujeme vyvoláním.

Vyvolání exponované desky

   Deska se vyvolává ve vývojce tvořené roztokem hydroxidu sodného. Tuto můžete běžně koupit v prodejnách elektrosoučástek    (0,5l cca 40Kč), ale pozor! Prodávaná vývojka má podle popisu koncentraci 7% (7g NaOH v 1l vody), což je koncentrace udávaná v návodu ke spreji. Nevím kde je problém, ale je moc silná a pokud ji použijete nezředěnou spolehlivě "vyvolá" úplně všechno, exponované neexponované. Je proto potřeba ji před použitím zředit vodou (ideálně destilovanou ale není potřeba) na poloviční koncentraci (3.5 %). Tedy k 0,5l vývojky přilít dalšího 0,5l vody. Nemusíte samozřejmě ředit celou láhev, stačí si odlít do misky potřebné množství pomocí nějaké odměrky nebo prostě skleničky na kterou si poznamenáte rysku a poté přidáte stejné množství vody. Potom už stačí ponořit exponovanou desku a vyvolat. Je potřeba aby vývojka byla v pohybu, takže nejlépe hýbat celou miskou (ale ne tak aby to cákalo všude kolem). Vyvolání trvá chvilku většinou ani ne minutu. Prostě až na desce zůstane jenom čistý obrazec spojů a okolo čistá měď, máme hotovo. Zůstávají-li někde kousky laku a nechtějí dolů (možná nějaké zrnko při expozici atd.) můžeme se laku zbavit po osušení ředidlem nebo i technickým lihem...např. hadříkem opatrně lak odstraníme, ale pozor na spoje...lak jde dolů velmi ochotně když ho tam chceme nechat... Desku opláchneme vodou, osušíme a případně retušujeme spoje (fix na kreslení plošných spojů nebo lihový fix). Vývojku po použití nevylívejte, lze ji použít vícekrát. 

Vyleptání desky

   Dostáváme se k finální (a nejšpinavější) fázi práce. Leptá se buď roztokem chloridu železitého (650g v 1l vody) nebo roztokem peroxid vodíku + voda + kyselina chlorovodíková, ale zde neznám koncentrace ani poměry. Prodávaný leptací roztok poslouží dobře, i když je poněkud pomalý. Je třeba pracovat pečlivě a opatrně, chlorid nepříjemně barví dožluta a nedá se to smýt. Navíc si rád vyžere i díru do oblečení. Při leptání je dobré roztok mírně zahřát (opět poslouží radiátor ústředního topení), ale jenom mírně aby nezačal vařit.  Desku ponoříme měděnou stranou dolů, leptání je o hodně rychlejší. Je třeba roztokem zase hýbat. To proto aby se okolo desky nedržely odleptané částečky, které výrazně zpomalují leptání a také proto, že pod deskou se může udržet bublina a vy se potom budete divit, proč je celá deska vyleptaná, jenom na jednom místě je kulatá měděná plocha nedotčená leptadlem. Průběh leptání je třeba neustále kontrolovat, a nenechávat desku v roztoku déle než je nutné aby nedošlo k podleptání. Po vyleptání desku omyjeme pod tekoucí vodou a necháme uschnout. Roztok lze samozřejmě také používat opakovaně dokud se nevyčerpá, což poznáte podle toho že leptání trvá hodně dlouho.

Finalizace

   Nyní máme vyleptaný plošný spoj a celkem hezky vidíme jak se práce povedla. Desku nyní můžeme oříznout na přesný rozměr. Je ještě potřeba smýt fotolak ze spojů. K tomu poslouží hadr namočený v ředidle, trichloetylenu nebo lihu (i technickém - cca 45Kč/litr), kterým desku "leštíme" tak dlouho, než všechen lak zmizí (jde to celkem pěkně). Potom již stačí jenom  desku usušit a přetřít pájitelným lakem na DPS (nebo kalafunou rozpuštěnou v lihu) a deska je hotová. Ještě před nalakováním můžeme použít i cínovací nebo stříbřící lázeň. Vypadá to hezky, ale to je všechno. I takto upravené spoje je potřena nalakovat pájitelným lakem, nebo kalafunou rozpuštěnou v lihu.



Jak na čelní panely

   Asi každý kdo vyrábí nějaké zařízení už řešil jak vyrobit potisky nejenom čelních panelů v uspokojivé kvalitě, pokud možno co nejméně rozeznatelné od profesionálního výrobku. U profesionálním zařízení se potisk řeší sítotiskem, kterážto metoda je pro kusovou výrobu poněkud nevhodně drahá. Výroba síta je otázkou celkem nezanedbatelné finanční sumy, často by mohla přesáhnout cenu zařízení. Tento problém se profesionálních výrobků netýká, jedná se o velké série, takže se náklady rozpustí ve velkém počtu vyrobených kusů a celkový nárůst ceny je minimální. Jak to ovšem řešit v domácí dílně. Nejprve je třeba zajímat se o to o jaký panel se jedná...

Bílé, stříbrné a vůbec světlé panely

   Zde je situace relativně jednodušší. Pokud se jedná o textové popisky, můžeme použít staré známé propisoty, které po aplikaci doporučím přelakovat průhledným lakem ve spreji (propisoty moc nedrží).

   Složitější popisky a obrazce můžeme elegantně vyrobit pomocí fotocitlivého laku používaného pro výrobu plošných spojů. Pokud máme potřebnou technologii zvládnutou, výsledky jsou perfektní. Malou nevýhodou je, že lak není úplně černý, spíše nafialovělý, ale to snad nikomu vadit nebude. I v tomto případě není od věci použít průhledný lak ve spreji.

   Další možností je použití tzv. maskovací fólie. Tato technologie se používá v profesionálních reklamních studiích například pro výrobu velkoplošných poutačů, potisků na autoplachty atd. Zmíním se dále.

   Poslední a nejméně elegantní metodou je použití různých samolepek a samolepících folií. I v tomto případě lze dosáhnou velni slušného vzhledu, zvláště je-li použita průhledná fólie po celé ploše panelu. K tomuto potřebujeme pouze počítač, dobrou tiskárnu, nejlépe laserovou. (Pozor! Je třeba používat fólií určené pro laserové tiskárny! Při tisku jsou totiž vystaveny vysoké teplotě a pokud nejdou přímo pro tento účel, kroutí se a navíc u samolepících fólií může vytéct lepidlo a zničit tiskárnu! To platí i pro papírové samolepící etikety.)  Velkou výhodou tohoto způsobu je možnost výroby barevných popisků.

Tmavé a černé panely

   V tomto případě je situace poněkud složitější. Propisoty, ani fotolak nelze použít (ještě jsem neviděl bíle provedení, i když nelze vyloučit že existuje). Můžeme použít samolepící etikety a fólie, ale vyvstává problém. Papírové etikety jsou bílé, je tedy nutno použít bílý text a okolí natisknout černě.  Většinou to je na první pohled vidět, etikety moc nelepí a jdou snadnou dolů. Řešením je přelepit je průhlednou fólií (poslouží i průhledná samolepící páska), ale vzhled stále ani vzdáleně nepřipomíná profesionální výtvory. Pokud se pokusíte použít potištěnou samolepící fólii, například průhledná fólie se žlutým tiskem, po přilepení na černý panel zjistíte, že vrstva barvy je natolik tenká že nestačí překrýt dostatečně černý podklad.

  Velmi se můžeme profesionálnímu výrobku přiblížit použitím maskovací fólie. Tato technologie je používána v reklamních studiích. Na řezacím plotteru se do fólie vyřeže potisk, fólie se přilepí na potiskávaný panel a přestříká barvou. V místech kde byla fólie vyříznuta se vytvoří potisk, zbytek barvy zůstane na fólii, která se odstraní. Výsledek je profi vzhledu. Tato metoda má ale i svá proti.Prvním problémem je nemožnost vyrobit malé a jemné tvary. Reálně vyzkoušeno mám, že text nelze rozumně vytvořit menší než Arial 14b, tučný. Také nelze vytvářet jemné linky (stupnice potenciometrů atd.), protože fólie se potom trhá. Navíc je potřeba mít technologii "v ruce". I v tomto případě je někdy vhodné finalizace průhledným lakem ve spreji.

   Lze rovněž použít různá tiskátka. Mnohé to překvapí ale jedná o běžnou technologii i v profi výrobě. Byl jsem také překvapen na exkurzi v jedné firmě zabývající se výrobou jističů a pojistek, když jsem zjistil že veškeré potisky se řeší způsobem lehce připomínajícím "bramborové tiskátko", tedy gumové kopyto a pracovnice, které vše ručně potiskává na jednoduchém přípravku. Bohužel jsem zatím nevymyslel způsob výroby (šlo by použít systém razítek Trodat, ale je to poněkud drahé) a navíc takto lze tisknout pouze menší nápisy. Na druhou stranu je to vícekrát použitelné, fólii vždy použijeme jenom jednou (to ale nemusí vadit pokud se jedná o jeden výtvor z vlastní dílny).

   Poslední možnost, kterou jsem objevil teprve nedávno dává velmi dobré výsledky i když se to na první podle nemusí zdát. Jedná se o použití speciální samolepící fólie, používané v ofsetových tiskárnách. Jedná se velmi tenkou samolepící kovovou fólii, tenčí něž papír. Pokud si necháte tuto samolepku vyrobit přímo v tiskárně, po pečlivém nalepení není prakticky rozpoznatelná. Předpokládáme černý panel, na něj přilepíme černý obdélní (čtverec) obsahující bílé popisky. Pokud máme fólii profesionálně vyrobenou v tiskárně je vrstva barvy naprosto rovnoměrná (ne jako z domácí tiskárny, u inkoustové jsou většinou vidět pruhy u laserové při větších plochách zase jakési mapy) a samolepka není vidět. Většinou ovšem není odstín naprosto stejný a oříznutá hrana fólie je rozpoznatelná. Doporučím proto okolo ponechat cca 2-3mm silný bílý rámeček, díky kterému již okraj nebude rozpoznatelný (oko se nechá zmást a přes bílé rozhraní již mírný rozdíl v tmavosti černých ploch nerozpozná a nepozná ani okraj fólie). Výroba takovéto samolepky formátu A4 stává okolo 50Kč a na takovou plochu se dá umístit i několik desítek stupnic pro potenciometry, nebo malých nápisů.