Založit webové stránky nebo eShop

KiCAD a vše o návrhu a zhotovení plošných spojů

PCB pomocí laser printer

 

 

Jak už jsem tu dříve napsal..

Svoje první plošné spoje jsem dlouho kreslil nejprve tužkou na měď, editoval je gumováním a po té teprve, vytahoval nitrobarvou v kalíškovém - trubičkovém peru. Bylo to poměrně pracné, zdlouhavé, ale bavilo mě to a taková byla tehdá prostě doba! Také mé desky nebývaly v té době nikdy závratně složité, tak že se to jaksi dalo!

První návrhový program pro počítač jsem v praxi zažil na 8mi bitovém počítači ZX Spetrum a speciálně upraveném plotříku Aritma XY 4150 ještě za doby totáče. Návrhový SW na kazetě od p. Vobejdy byl i na dnešní poměry skutečně na úrovni. Bylo tam mimo jiné věci i něco, co mě naprosto fascinovalo a co jsem už nikde jinde, ani v profesionálních programech které používaly ke kreslení výkresů souřadnicové perové zapisovače - plotry nenašel a to toto:

Stiskem směrových kláves na plotru se souřadnicovým zapisovačem - plotrem, najelo s perem do určitého místa nad desku a tam se stiskem jiného tlačítka na klávesnici počítače definoval výchozí bod - souřadnice X=0 Y=0 plotru, který se shodoval s X=0 Y=0 souřadnicemi na výkresu návrhu. Toto jsem neviděl později ani u AutoCADu a jinde.

Na tu dobu prostě super špica! Byla to v té době taková první, amatérovi dostupná vlaštovka, ale práci s kreslením a zhotovením desky to jakž takž urychlilo.Bylo to asi v roce 1987 - 1988.

Dnes po více jak 25 letech jsou už ale pochopitelně jiné - lepší a daleko čistší a spolehlivější možnosti zhotovení amatérských plošných spojů a také počítače už dnes nemají šířku dat jen 8 bitů ale 32 a 64 bitů.

Prostě podmínky jsou dnes i pro amatéra daleko lepší než tehdá.

Kreslení plošných spojů přímo na desku cuprextitu perem v plotru, kdy se deska oboustranou lepenkou přilepí na papír v plotru je sice možné, ale dost náročné. Pero musí být absolutně vystředěné, nepohyblivé a musí spolehlivě kreslit. Ale i potom vznikají různé problémy s nedokreslením motivu, či ve spojení - slití kresby motivu obrazce v některé části desky ( barva na okraji pera zasychá a zvětšuje tak jeho průměr ). Jsou potom nutné další piplavé korektury a výroba jediné desky se i tak tak stává poměrně komplikovanou a časově náročnou záležitostí. ( Potřebujete ředidlo barvy, barvu, hadr korekční pero a další nástroje, jako lupu a je to docela piplačka a smrad z ředidla k tomu ) ! Takto zhotovený plošný spoj ale vypadá podstatně lépe než ten, nakreslený ručně trubičkovým - kalíčkovám perem!

Později se mi osvědčilo v plotru používat lihové fixy namísto trubičkového pera s dlouho zasychající syntetickou barvou, ale i tak byly podobné problémy se zasycháním fixu, i když v menší míře jak při použití pera s barvou.

Je to případ i už poměrně dobrého plotru, už s rozhraním RS232 a s jazykem HPGL typ: Aritma 0512  který se dá standartně připojit k PC a některé návrhové programy PCB ho i dokoncei podporují, např FLY PCB, s pomocí něhož jsem udělal také asi 5 desek, ale pro náročnost celé záležitosti okolo a výše popsané problémy jsem od použití plotru časem upustil.

******************************************************************************************************************************************** 

Úplně skvělé dnes ale je, používat na zhotovování kusových plošných spojů, černobílou laserovou tiskárnu.

Při zhotovování pěkně vypadajících, kusových plošných spojů v amatérských podmínkách, pomocí laserových černobílých tiskáren, kdy nepotřebujete žádný cuprextit s nanesenou fotocitlivou vrstvou, žádný zdroj UV záření, žádnou vývojku, nebo žádné trubičkové pero s barvou, nebo žádný lihový fix, či žádný souřadnicový zapisovač - plotr, pouze a jen dobrou černobílou laserovou tiskárnu a nějaký počítačový návrhový systém, např. KiCad, Eagle atd., žehličku/vařič s dvoupolohovým termostatem a gumový fotografický váleček..  ( Rozlišení tiskárny 600 dpi bohatě stačí ).
 
Tiskárnu navíc nijak nepoškozujete touto činností, kdy se tisk z tiskárny - toner - motiv plošného spoje na lepícím papíru, potom přenese pomocí žehličky či vařiče s plynule nastavitelným termostatem a fotografickým gumovým válečkem, na měď cuprextitu a pak se takto přenesený motiv ve vodě odlepí a poté se deska cuprextitu odleptá v chloridu železitém, či poměrně nebezpečném roztoku kyseliny solné s peroxidem vodíku a vody.
 
Leptadlo - chlorid železitý, ani leptadlo na bázi kyseliny, totiž toner přilnutý na měď desky nerozežere!
To je celý princip!
 
Černobílé laserové tiskárny se dnes dají pořídit už za cenu asi 1500 kč, a tak se dá doma ( po získání jistého grifu ), vyrobit skvěle vypadající ( i dvouvrstvý ) plošný spoj a to i pro SMD montáž na první pokus!
 
Ale pozor !!!
 
Je nutné si ale uvědomit, že tiskárna je sice levná, ale nová plná cartridge s tonerem potom stojí skoro stejně, jako celá tiskárna ! S koupí tiskárny si totiž koupíte i cartridge naplněnou tonerem asi jenom z 1/3, nikoliv však plnou !!!                 ( Je to taková obchodní politika, aby se vám tiskárna při koupi zdála levná )  !!!
 
Je také nutné upozornit na to, že tisk z tiskárny musí být perfektní, že nelze použít kdejakou vyšeptanou zaprášenou laserovou tiskárnu, se kterou se tisknou mraky jiných tisků na kteréžto jakž takž vyhovuje!
  
Já jsem pouze na tento účel zakoupil laserovou tiskárnu  SAMSUNG ML-1640 která bez problémů pracuje i pod Linuxem a pokud netiskne motiv plošného spoje, je přikrytá textilním potahem proti prachu.
Má SW regulaci sytosti tisku ( množství použitého toneru ) které je dobré na tento účel, nastavit vždy na maximum, aby nedocházelo k proleptání mikrónově tenké vrstvy toneru!  ( Volba - Dark - tmavý - maximum toneru ).
 
 Postup:  Viz Fotodokumentace zde na těchto stránkách.
                      Tuto technologii jsem nevymyslel já, ale používá ji dlouho už spousta lidí. Pouze ji zde dokumentuji
                      s názorem, že je to pro amatéry skutečně dobrá a efektivní cesta zhotovení kusových plošných spojů
                      které navíc vypadají velice pěkně.
                      Poenta tkví v tom, že roztok na leptání mědi - leptadlo, toner nenaruší, pokud je v dostatečné tloušťce.
 
1. Motiv vytisknout nejdříve na klasický tiskárnový papír A4.  Udělat si na papíru informační šipku, jak papír vylezl z tiskárny. Už při návrhu spoje v návrhovém programu si udělat u hran desky, jakési osy - přímky - kříže, tloušťky čáry 0.25 mm aby jste se cuprextitovou deskou při napařování toneru na měď strefili rovně na motiv na lepícím papíru!
( Lze vidět ve fotodokumentaci ).
 
 
2. Potom papírovými lepícími štítky ( 2mi až 3mi )  přilepit jen o něco málo větší lepící papír, lepící vrstvou navrch. ( Úspora lepícího papíru, aby jsme jím nehatlali ). Pokud víme jak papír vylezl z tiskárny, ( udělali - li jsme si tužkou informační šipku ), stačí lepící papír připevnit ke klasickému tiskárnovému A4 jen pomocí  oňeh 2 - 3 lepících papírových štítků a znova projet tiskárnou. Tentokrát se už toner natiskne na připevněný lepící papír, ( na jeho hladkou lepidlovou vrstvu, vodou rozpustného lepidla ) !
 
Místo osvědčených lepících papírů ze Stepa Lanškroun s.r.o. lze s různými výsledky prý použít také i různé lesklé slabé, hladké křídové papíry s různými nabídkami ( reklamami ) nejen ze supermarketů ( bez záruky )...
 
Také nemusíte kupovat různé "speciální" drahé papíry, na tyto účely určené a prodávané, např. v GM electronic a jinde.
 
Pozor!!!  Také existuje ještě i jiný výrobce nástěnkových lepících papírů, ale jejich lepící vrstva je na rozdíl od vrstvy těchto vhodných papírů ze Stepa Lanškroun s.r.o. drsná, hrubá a nejednolitá,  ale co je hlavně špatné,  že se lepidlo těchto lepících papírů teplem v pícce tiskárny vlivem teploty asi 180 stupňů C rozehřeje a nabaluje se pak na válce v tiskárně. Proto tyto papíry nepoužívat !!!
 
 
Barevné lepící papíry ze Stepa s.r.o.  jak do tiskárny vlezou tak z ní zase vylezou, aniž by se lepidlo působením teploty v pícce tiskárny jakkoliv roztékalo!  Přesvěčte se o tom sami!
 
Potom prý se ještě prodávají jakési lepící papíry ze Slovenska - Notes Slavošovce a ty prý také podle kamaráda vyhoví.
( Slon na červeném pozadí ve žluté manéži, držící v chobotu 4lístek ).
 
 
3. Po úspěšném vytištění motivu - toneru na lepící vrstvu lepícího papíru musíme pomocí žehličky, nebo vařiče s plynule regulovatelným termostatem a pomocí gumového fotografického válečku, motiv - obrazec přenést z lepícího papíru na měď cuprextitové desky.
Pozor !!!  Kritická je však teplota žehličky/vařiče !!!
 
Nejprve položíme lepící papír s vytištěným motivem na rovnou plochu stolu, lepící vrstvou směrem nahoru. Lepící papír máme přitom podložený pružnou vrstvou, asi 2 mm ( stačí noviny, časopis ) a na lepící papír s motivem položíme vylešťenou cuprextitovou desku ( vyčištěnou opět pískem na vany, vodou a kartáčkem, ( měďí na lepící vrstvu) ! ).
 
Desku cuprextitu na lepící vrstvě s motivem vystředíme, ( podle naváděcích čar (křížů) které jsme si už v programu návrhu desky na tyto účely udělali ). Potom ohřátou žehličku opatrně přitiskneme asi na 70% plochy desky, ( za zbylých 30 % desku přidržujeme ) na cuprextit desky opatrně (aby jsme nepohnuli s motivem ) asi na 10 sekund, čímž dosáhneme toho, že se lepící papír s motivem přichytí ( zafixuje ) na desku a později už na žehličce/vařiči se o vzájemnou polohu předloha - deska nemusíme vůbec starat!
Už s motivem prostě nepohneme! Základ života je, trefit se! 
Toto je postup, jak nastavit motiv na lepícím papíru tak, aby nebyl  vůči desce našišato!
 


Speciálně pro Praděda: Když máme takto zafixovaný motiv na lepícím papíru - přichycený k mědi desky ( postupem popsaným výše ) tak potom fotografickým gumovým válečkem musíme pochopitelně zajistit pečlivé přitisknutí celého motivu na lepícím papíru v celé ploše na měď desky!
Zajistíme to tak, že přejíždíme fotografickým gumovým válečkem středním tlakem na něj v různých úhlech sem - tam, aby se toner z celého lepícího papíru přichytil ( přenesl ) na měděnou vrstvu desky. To vše, když deska leží laminátem na žehličce ( vařiči ). Viz fotodokumentace: Foto ( 9 / 33 )
Jakou silou tlačíme na váleček? Střední, ( ne vší silou ). Nejlepší bude, když si to každý individuálně odzkouší sám!
 
Je vhodné používat jednu pracovní rukavici, aby jsme se mohli dotýkat horkých částí při manipulaci s deskou!
 
Pozor - toner se nesmí dostat vlivem teploty do stavu, kdy se už vyloženě roztéká !  Musí být jen takový vláčný, s rosolovitou konzistencí - gumovatý, aby se pomocí žehličky/vařiče a válečku nalepil na měď cuprextitu!
Viz fotodokumentace: Foto ( 9 / 33 )

Plynulý termostat žehličky mám nyní nastavený kdesi na nápis VLNA.( viz. foto ve fotodokumentaci zde, fotografie ( 33 / 33 )

Zkoušel jsem to změřit termočlánkovou sondou k multimetru ( kuličkou přitisknutou na plochu žehličky a teplota mi kulminovala mezi 110 - 140 stupni Celsia, v závislosti na tom, zdali dvoupolohová regulace právě zapla nebo vypla ).

Každý si optimální teplotu musí odzkoušet metodou - pokus/omyl.

Fakt je ten, že dříve, když jsem začínal, tak se mi některé pokusy napoprvé nezdařily a musel jsem motiv z mědi cuprextitu odrbat pískem na vany a vodou a kartáčkem a pokus zcela znova zopakovat při jiné teplotě žehličky. Ale bylo to nejspíš tím, že jsem používal moc vysokou teplotu! ( Toner se roztékal ).( Proto jsem si předloh na lepícím papíru dělal vždy více do foroty, pro ony případné nezdařené a opakované pokusy ).

Ale nyní, když už jsem teplotu systémem pokus/omyl vypiplal a v celé technologii získal jakýsi grif, přenesení motivu se mi povede už vždy napoprvé! 

Na poprvé se vám to hned ze začátku asi také nepovede! Podle mého mínění, optimální teplota musí být asi 130 stupňů Celsia v rozmezí tak 10 stupňů C do plusu. Ale jak píšu výše, chce to odzkoušet individuálně.

 
4. Po přenesení motivu z lepícího papíru na měď cuprextitu, zbývá už jenom ponořit cuprextit s papírem nahoře, ( viz. foto ( 10 / 33 ) ) do vlažné vody a nechat  ho asi 10 minut odlepovat - odmočit. Potom papír pinzetou lehce sundáme. Toner - motiv zůstane na mědi a lepící papír je prázdný ! Pokud to necháte odmáčet déle - zůstane vám papír zpravidla plavat na vodní hladině kdesi nad deskou !
 
Podstata je ta, že motiv - toner se ve vodě musí odlepit od lepícího papíru a motiv musí zůstat "přilepený" na mědi cuprextitu . Vytvoří se tak vlastně jakýsi vodní obtisk, který zůstane na mědi cuprextitové desky. Podobnný princip, jak ho mnozí z vás znají z papírnictví, kdy si dítka různé tam zakoupené vodní obtisky - obrázky lepí např. na dlaždičky v koupelně, lednici, pračku atp.
 
Pak už vám zbývá plošný spoj jenom vyleptat v chloridu železitém či v jiném leptadle. Tady bych jenom poznamenal, že je dobré takto plovoucí desku na hladině leptadla zbavit vzduchových bublinek a v průběhu leptání sledovat postup leptání
a s deskou plovoucí po hladině občas opatrně pohnout, protože bublinky dokážou znepříjemnit celý proces zhotovení desky, protože tam kde je bublinka, tam zůstane měď !!!  Viz fotodokumentaci - foto ( 6 / 33 )
 
Celý proces leptání desky v chloridu železitém trvá asi 15 minut. Čím je roztok teplejší, tím se doba leptání zkracuje !
 
 
******************************************************************************************************************************************** 
 
Ještě i popis jiného leptadla:     zhruba:   2 díly kyseliny solné, 2 díly vody a 1 díl 11 % peroxidu vodíku.
 
Ale pozor !!!
        Existují různé koncentrace zakoupených chemikálií.
Nikdy nelít vodu do kyseliny, ale naopak, aby to neexplodovalo. Vyzkoušet poprvé raději jenom v malém množství a hlavně venku, protože to smrdí jako bolavá noha  - generuje se totiž cosi podobné chlóru a chlór to je bojový plyn !
 
Doporučuju toto vše dělat venku a mít po ruce vodu a mýdlo a na očích raději brýle. Uvolńují se totiž nebezpečné výpary a hrozí nebezpečí potřísnění žíravinou. Leptá to skvěle, ale chce to především opatrnost !!!  Láhev potom zřetelně!!! označit nálepkou s upozorněním na nebezpečí a skladovat jen v dobře větraných prostorách v zazátkované láhvi a mimo dosah dětí !!!
Roztok lze použít vícekrát, až do jeho chemického vyčerpání.
Asi tak 5x až 6x. Ale i potom se dá roztok restaurovat - omlazovat když už to leptá pomalu.
Ale vždy to leptá rychleji čím je roztok teplejší! To samé platí i pro chlorid železitý!
 
Omlazovat lze taktéž i roztok chloridu železitého. Já ho mám v láhvi už asi 30 let. Na dně je už asi centimetrová vrstva odleptané mědi. Asi tak jednou za 5 let doleju trochu kyseliny solné a ucmrndnu trochu peroxidu na odbarvování vlasů. Funguje stále skvěle. Viz informace od vašich kamarádů leptačů, či kamarádů chemiků...
 
 
TOPlist