PCB w domowym zasiszu

Zapewne każdemu początkującemu elektronikowi wydaje się, że samodzielne przygotowanie płytki PCB jest szalenie skomplikowane. Ale jak mówi stare porzekadło – strach ma wielkie oczy, dlatego w niniejszym artykule wszystkim zainteresowanym podjęciem takiej próby postaram się krok po kroku opisać, jak przygotować taką płytkę w domowym zaciszu. Zatem obalmy mity – nie jest potrzebny drogi, specjalistyczny sprzęt, spokojnie da się „ogarnąć” temat domowymi metodami, a satysfakcja będzie wielka. No to startujemy!

Co nam będzie potrzebne:

  1. laminat
  2. wydrukowany projekt układu na papierze kredowym (warstwa ścieżek – BOTTOM i opisowa w odbiciu lustrzanym – TOP). Ja osobiście polecam „Papier kredowany” o gramaturze 115g.
  3. środek trawiący B327
  4. linijka
  5. ołówek
  6. pisak do PCB
  7. czyścik do laminatu lub papier ścierny o bardzo drobnych ziarnach
  8. żelazko lub laminator przerobiony do wprasowywania płytek PCB
  9. taśma kaptonowa
  10. pojemnik do „kąpieli”
  11. pojemnik do trawienia lub wytrawiarka
  12. czyścik kuchenny
  13. płyn do naczyń lub mydło w płynie
  14. brzeszczot
  15. aceton
  16. ściereczka
  17. kalafonia
  18. wiertło 0,7 mm oraz 1 mm (lub większe, w zależności od potrzeb)
  19. miniwiertarka lub multiszlifierka
  20. pilnik

Krok 1: Wymiarowanie

Mierzymy obrys naszego układu i odmierzamy go na laminacie. Warto dodać po 1 mm z każdej strony, gdyż pamiętajmy, że będziemy wycinać laminat brzeszczotem. Gdy wytniemy laminat na granicy, może okazać się, że projekt nie będzie pasował do wyciętego laminatu.

Następnie wycinamy projekt naszego układu, który wydrukowaliśmy na papierze kredowym (warstwa ścieżek oraz opis). Po wycięciu projektu warto przyłożyć go do laminatu, na którym obrysowaliśmy kontury do wycięcia.

Warto również przejechać cięte kanty laminatu pilnikiem, ponieważ w tych miejscach miedź jest bardzo ostra i możemy się przeciąć!

Krok 2: Czyszczenie

Po wycięciu laminatu musimy go oczyścić. W tym celu będą nam potrzebne: czyścik do laminatu lub papier ścierny o bardzo drobnych ziarnach, aceton oraz ściereczka.

Po wyczyszczeniu laminatu należy go przetrzeć ściereczką nasączoną acetonem, w celu odtłuszczenia oraz usunięcia zabrudzeń powstałych podczas czyszczenia. Pamiętajmy, aby po tej czynności nie dotykać warstwy miedzi palcami.

Krok 3: Wprasowywanie

Na początku odcinamy kawałki taśmy kaptonowej, ilość kawałków zależy od wielkości naszego PCB. Dla małych PCB przygotowuję 3 kawałki, dla większych 4, a nawet więcej.

Kolejnym krokiem jest „wprasowanie” ścieżek naszego układu w miedź laminatu. Ja w tym celu używam przerobionego laminatora i przepuszczam przez niego płytki 8 razy.

Krok 4: Kąpiel

Po wprasowaniu ścieżek, pora na „kąpiel”. Ma ona na celu usunięcie papieru kredowego z naszej płytki. Jak długo mamy trzymać płytkę w wodzie? Ja przeważnie trzymam minimum 5 minut. Im dłużej tym lepiej ?

Następnie odrywamy papier kredowy od laminatu.

Musimy zwrócić uwagę na resztki, jakie mogą pozostać po zerwaniu papieru kredowego.

Jeśli nie pozbędziemy się resztek, wytrawiacz nie wytrawi nam miedzi w tych miejscach!Aby pozbyć się zbędnych resztek, nalewamy odrobinę płynu do naczyń lub mydła w płynie na czyścik kuchenny i gładką stroną lekko czyścimy naszą płytkę.

Jeśli z jakiegoś powodu nadal mamy na płytce resztki papieru kredowego, musimy je wydrapać. Najlepiej użyć jakiegoś cienkiego narzędzia.

Jeśli po całkowitym usunięciu papieru kredowego zauważymy ubytki w ścieżkach (np. przerwanie ścieżki) możemy je poprawić pisakiem do PCB.

Krok 5: Trawienie

Środek trawiący B327 rozpuszczamy w pojemniku bądź wytrawiarce zgodnie z instrukcją z opakowania. Możemy również użyć środka trawiącego z wcześniejszych wytrawień.

Podgrzewamy środek trawiący do temperatury 40OC-45OC. Po osiągnięciu odpowiedniej temperatury wkładamy nasze PCB do środka trawiącego.

Jeśli wytrawiamy nasze płytki w pojemniku, dobrym nawykiem jest wprowadzić w ruch środek trawiący, przyśpiesza to wytrawianie miedzi. Po jakimś czasie zauważymy, że miedź, która nie została pokryta tonerem zacznie się trawić.

Gdy cała zbędna miedź została wytrawiona, wyjmujemy naszą płytkę ze środka trawiącego.

Krok 6: Usuwanie tonera

Po wyjęciu naszej płytki musimy pozbyć się warstwy tonera, który zalega na ścieżkach. W tym celu ponownie musimy namoczyć szmatkę acetonem i zetrzeć cały toner z PCB.

Krok 7: Wiercenie

Po usunięciu tonera z naszej płytki, przyszła kolej na wiercenie otworów. Z doświadczenia wiem, że dobrze jest zacząć wiertłem o rozmiarze 0,7 mm, a dopiero później powiększyć otwory większym wiertłem (patrz krok 11). Jeśli od razu zaczniemy wiercić otwory większym wiertłem, możemy pozrywać pady.

Jeśli po wywierceniu otworów brzegi padów są „postrzępione”, możemy lekko wygładzić je papierem ściernym.

Krok 8: Warstwa opisowa

Żeby nasza płytka wyglądała półprofesjonalnie, wypadałoby zrobić jeszcze warstwę opisową. W tym celu potrzebny nam będzie wydruk warstwy opisowej jako odbicie lustrzane!

Ponownie namaczamy czystą ściereczkę acetonem i czyścimy warstwę TOP naszej płytki. Odcinamy kawałki taśmy kaptonowej. Następnie przykładamy wydruk do wyczyszczonego laminatu i pod światłem staramy się ustawić warstwę opisową na „swoim” miejscu. Taśmą kaptonową przyklejamy wydruk do PCB, żeby nie przemieścił się podczas wprasowywania.

Kolejnym krokiem jest wprasowanie warstwy opisowej za pomocą laminatora lub żelazka.

Krok 9: Kąpiel 2

Jeśli zakończyliśmy wprasowywać warstwę opisową, naszą płytkę musimy ponownie wrzucić do wody, w celu usunięcia papieru kredowego.

Po usunięciu papieru kredowego i po wysuszeniu nasza warstwa opisowa będzie zawierała biały nalot. Jest to pozostałość po papierze kredowym. Aby się go pozbyć, wystarczy użyć czyścika kuchennego z dodatkiem płynu do naczyń lub mydła w płynie i przeczyścić płytkę gładką stroną.

Krok 10: Zabezpieczenie przed utlenianiem

Aby z naszej płytki nie utleniała się miedź, musimy ją zabezpieczyć. Można kupić gotowe produkty do tego celu, ale tańszym i bardzo wydajnym sposobem jest zrobienie roztworu lekko przesyconego z kalafonii w połączeniu z acetonem. Wlewamy daną ilość acetonu do słoika i dodajemy po trochu rozkruszoną kalafonię. W momencie gdy podczas mieszania zauważymy, że kalafonia przestaje się rozpuszczać, przestajemy dosypywać ją do słoika.

Tak przygotowany roztwór nanosimy za pomocą pędzelka na warstwę ze ścieżkami.

Po naniesieniu rozpuszczonej kalafonii odstawiamy płytkę w celu odparowania acetonu, najlepiej gdzieś blisko otwartego okna, żeby zapach acetonu nas nie denerwował. Płytka może schnąć nawet kilka godzin.

Krok 11: Powiększanie otworów

Po zabezpieczeniu naszego PCB możemy zabrać się za powiększanie otworów.

Krok 12: Przyjemne na koniec ?

Najsmaczniejszy kąsek zawsze zostaje na koniec.

Jeśli nasza płytka jest już przygotowana do tego zabiegu, możemy przystąpić do lutowania układu. Przygotujmy sobie niezbędne do tego części i narzędzia.

Pamiętajmy o tym, żeby zacząć lutowanie od najniższych elementów. W moim przypadku zacząłem od zworki umieszczonej pod Arduino, następnie rezystory, gniazdo DC oraz gniazda GoldPin, a na samym końcu wlutowałem szkielet Cube 4×4 LED.

Krok 13: Uruchomienie

Wisienką na torcie dla każdego, kto składa układy jest uruchomienie układu. Dobrze zlutowany układ, po podłączeniu do niego zasilania, powinien uruchomić się od razu, o ile nie wymaga on dodatkowej kalibracji.

To wszystko, jeśli chodzi o przygotowanie własnej PCB domowym sposobem. Na sam koniec jeszcze kilka wskazówek i uwag dotyczących środków ostrożności.

  • Gdy wyjmujemy naszą płytkę ze środka trawiącego, używajmy rękawiczek!
  • Gdy wprasowujemy ścieżki lub warstwy opisowe, pamiętajmy o tym, że możemy się oparzyć!
  • Jeśli środek trawiący poplami nam ubranie zostanie ono zniszczone, powstaną plamy, których nie usuniemy niczym, więc warto mieć na sobie ubranie, którego nie będzie nam w razie czego żal!
  • Gdy nanosimy warstwę zabezpieczającą ścieżki przed utlenianiem, używajmy rękawiczek!
  • Zachowajmy ostrożność podczas wiercenia otworów w laminacie! Warto pod laminat podłożyć jakieś pudełko, do którego będą zlatywać śmieci. Jeśli będziemy wiercić na blacie na 100% go zniszczymy!
  • Gdy lutujemy nasz układ, uważajmy na to aby się nie poparzyć!
  • Zachowajmy ostrożność podczas wycinania laminatu brzeszczotem, aby się nie skaleczyć!

Artykuł został opublikowany na stronie Akademii Elektroniki: https://akademiaelektroniki.com/blog/pcb-w-domowym-zaciszu/