Piirilevyn valmistus tulostamalla

[size=150]Alkusanat[/size]

Tässä artikkelissa käsitellään piirilevyn valmistamista tulostamalla piirilevy valokuvapaperille, jonka jälkeen se silitetään silitysraudalla piirilevyn pintaan ja syövytetään. Lopuksi lisäämme piirilevylle kalvon joka suojaa hapettumiselta ja antaa ammattimaisen lopputuloksen.

[size=150]Työvälineet[/size]

Työvälineitä on tarvitsee aika paljon, toki kaikki ei aina ole ihan välttämättömiä. Parhaaseen lopputulokseen tarvitsee hieman harjoittelua ja voi olla että kaikki käyttämäni menetelmät eivät ole niitä parhaita.
Käyttämäni työvälineet:
Kuparilevyä
Asetoonia ja esim. jäänestoainetta
Laser-tulostin
Valokuvapaperia
Piirtoheitinkalvoa
Laminointikone
Silitysrauta
Hiomapaperia
Soodaa (ruokasoodaa)
Suojahanskat ja lasit
Natriumpersulfaatti
Dry Film Photoresist Sheets for DIY PCB (ebaysta)

[size=150]1. Piirilevyn puhdistus[/size]

Tämä on hyvin tärkeä vaihe, jotta tulostusväri tarttuu piirilevyn pintaan kunnolla. Elikkä hiotaan piirilevyn pintaa kevyesti jotta piirilevystä tulisi kiiltävä ja varastointirasva lähtisi kunnolla pois. Hionnan jälkeen pestään levy paperilla ja jäänestoaineella. (jään estoaine on >97% isopropanoolia)
piirilevy1.JPG

[size=150]2. Tulostus ja silitys[/size]

Seuraavaksi tulostetaan valokuvapaperille piirilevynkuva ja piirtoheitinkalvolle padsit ja viasit. Leikataan tulostettu piirilevynkuva sopivankokoiseksi ja asetetaan se piirilevynpäälle. Laitetaan silitysrauta täysille ja painetaan voimakkaasti silitysrautaa noin 40 sekuntia, jonka jälkeen silitysraudan kulmalla painellaan vielä koko piirilevyn kuva kauttaaltaan.
piirilevy2.JPG
kokemuksesta on tullut huomattua että sitä silittää yleensä liian vähän aikaa ja kuva ei tartu kauttaaltaan. Kokemus tähän opettaa ja mikäli epäonnituu niin asetoonilla levy puhtaaksi ja uudestaan silittämään.

[size=150]3. Tulostuspaperin liotus[/size]

Silityksen jälkeen annetaan levyn jäähtyä rauhassa ja asetetaan se puhtaaseen lämpimään veteen ja annetaan paperin vettyä muutaman minuutin. Sitten aletaan repimään paperia pois piirilevyltä ja katsotaan tulos. Levyä voi hinkata sormella ja hammasharjalla, jotta koko paperi lähtee pois.
piirilevy4.JPG
lopputulos voi näyttää kutakuinkin tältä:
piirilevy3.JPG
muutama pieni virhe tuli, mutta ei haittaa minua :sunglasses:

[size=150]4. Syövytys[/size]

Syövytykseen käytin natriumpersulfaattia. Aine tulee lämmittää ensin 45-50 asteesen, jolloin syövytysaika jää alle puoleentuntiin. Piirilevy astiaan ja välillä vähän pensselillä sutia.4
piirilevy5.JPG
lopuksi kun piirilevy on kunnolla syöpynyt niin putsataan levy asetoonilla, jolloin jää puhdas kuparipinta.
piirilevy6.JPG

[size=150]5. Kalvon asennus[/size]

Seuraavaksi sulatamme kalvon piirilevyn pintaan. Ostamani kalvo on kolmikerroksista (suojakalvo, itse kalvo ja suojakalvo). Suojakalvot poistetaan yksitellen, eli kaksi teipinpalasta liimataan molemmille puolille kalvoa ja teipeillä irrotetaan ensimmäinen suojakalvo. Sitten kalvo asetetaan piirilevynpäälle, teipillä yhdestä reunasta kiinni ja laminointikoneeseen. Tämän jälestä teipillä poistetaan päälimmäinen suojakalvo ja asetetaan piirtoheitinkalvo piirilevynpäälle. Muutama minuutti auringonvaloa tai uv-lamppujen alle.
piirilevy7.JPG

[size=150]6. Tinauspisteiden putsaus[/size]

Lopuksi putsaamme tinauspisteet soodalla. Käytin itse ruokasoodaa koska ei muuta kaapista löytynyt. Eli ruokasoodaa lämpimään veteen, piirilevy uimaan ja pensselillä pyyhkimään. Lopputulos näyttää kutakuinkin tältä:
piirilevy8.JPG

[size=150]7. Loppusanat[/size]

Noin tuli piirilevy valmiiksi. Yksi johdin on poikki, muuten kaikki onnistui. Huomasin johtimen olevan poikki jo ennen syövytystä, mutta sallin itselleni sen virheen. Kohtuu helposti pääsee mukavan näköiseen tulokseen. Tämä oli itsellenikin ensimmäinen kerta kun valmistin piirilevyn kyseisellä tyylillä. Taidan jatkossakin valmistaa näin. :slight_smile:

Hyvännäköinen levy. Pienet tulostuskatkokset voi helposti korjata vesiliukeamattomalla ohutkärkisellä tussilla.

Joo, se jäi mainitsematta. Itseltäni löytyi yksi tussi joka liukeni syövytyksessä. Täytyy hommata parempi tussi. :wink:

Vähän jäi epäselväksi, että millaista tulostinta käytettiin ja mitä tämä mysteerinen sulatettava kalvo oli? :smiley:

Laser-tulostin on Brotherin valmistama ja valokuvapaperista ei oo sen tarkempaa tietoa kun ei oo kansia tallella. Epäilisin että jotain mustesuihkutulostimeen tarkoitettua.

Omat piirilevyni olen tehnyt kalvon läpi valottamalla. Näemmä tarkkuus paranee kokemuksen myötä ja viimeisessä levyssä 8 mil vedotkin on onnistunut ihan kivasti:

Itse olen käyttänyt aikakausilehdestä otettu sivua, johon olen tulostanut mv-laser tulostimella. Ei tarvi pelätä että sulaa kiinni silitysrautaan. Ja levy kannattaa ensin lämmittää vaikka hellan levyllä.

Kyllähän se tarkkuus varmasti paranee kokemuksen myötä, mutta en usko enkä väitä että silittämällä pääsisi parempaan tarkkuuteen. Halvempi vaihtoehto vain, kun ei tarvitse lakata, eikä valottaa (ja varsinkin jos käyttää

).
ps. olisikohan tullut mittavirhe tuo 8 mil? :wink:

Höm höm… Nyt menee hiukan valottelun puolelle, mutta kerrottakoon siitäkin nyt asiaa.

Painamisen paremmuus on a) ei tartte lakata b) ei tartte ostaa esivalotettuja levyjä
a) kohta on vaikeaa tehdä hyvin ja b) kohta kallista. huono puoli, että vaatii laserin ja kunnollisina ne kustantavat ihan järkyttävästi. Itselle en ole paino prosessia kehittänyt.

8mil ~= 0.2mm, 80mil ~= 2mm, hyvällä paperimaskilla ja valoituslaitteella voi mennä alle 5 milsin vetoihin. Oma prosessi menee omasta huolellisuudesta riippuen tuohon 5 milsiin.

Mitä valotukseen tulee niin oon aina huutanut kopiopaperin puolesta. Laittaa sen musteen vasten levyä niin hyvä tulee. ja huolella ilman kupruja. Valotusajat ovat sitten dekadin kovemmat kuyin kalvolla. Ja ohuempi paperi parempi (70-80g/m^2) ja valkoisuus ja laikukkuuden vähemmyys myös. Päällystetyt paperit kannattaa unohtaa tässä.

Ja jos näitä itse tulostelee, niin tee ensin koe. Piirrä 100mm kertaa 100mm ruutu mahdollisimman kapealla viivalla ja tarkista mittatarkkuus.

Sitten semmonen kanssa, että pistemäinen valonlähde on parempi kuin loisteputkisallkku. musteen varjo on silloin paljon terävämpi.

Seuraa virallinen perustelu:

Kopiopaperin opasiteetti on kehno ja valon sirontakerroin korkea. Tästä seuraa se että valosta kovasti pomppaa takaisin putkille. Kuitenkin kehnon opasiteetin takia osa valosta menee lävitse. Paperin formaation vaihtelun takia valo myös diffusoituu kulkiessaan lävitse ja mikäli paperiin on lisätty maltillisesti esimerkiksi titaanidioksidia niin valotuksen tasaisuus on vielä parempi.

Koska paperi on tarkoitettu tulostamiseen, kirjoittamiseen ja takapuolen pyyhkimiseen, on painojälki paljon parempi kalvoon verrattuna. Tyhjiä pisteitä ei tule kuten kalvolla, mikäli tulostin on edes parempi kuin Samsungin kuluttajalaserroska. (Meinasi tulla CAD-kuvaan 10mm liian iso kappale toiseen suuntaan kun ajuri ei käyttäydy)

Lisäksi. Paperissa oleva tyhjä piste on armeliaampi, kuin kalvon. Kalvossa valo kulkee myös valokuidun tapaisena kokonaisheijastusilmiönä ja tulostaessa sen rakenne kärsii. Tästä kärsineestä kohdasta valo vuotaa tyhjästä pisteestä ulos voimakkaammin. Paperilla heijastuminen tapahtuu armeliaammin. Se pyrkii kuitumatriisin joka kohdasta ulos törmäillen mahdollisiin täyteaine partikkeleihin, eikä ole kalvon sisällä kokonaisheijastumassa ja pyrkimässä heikosta kohdasta ulos.

8 mils = 0.2032 millimeters

Eipä tuota ole mitattu, mutta tuon paksuisiksi vedot on kicadissa määritelty. Antennipuoli on suoraan TI:n referenssistä ja siellä määriteltiin suo sama viivanleveys (eikä meillä ole taitoa lähteä juuri itse laskemaan muita viivanleveyksiä antenneissa).

anteeksi juu. Luulin että yksikkö ilmoitettu väärin. :stuck_out_tongue:

Tuota. Voiko tämän jättää nelosvaiheeseen. Vai mikä tuon loppuosan tarkoitus on?

Tottakai voi jättää. Lopussa asennetaan vain sellainen solder resist kalvo piirilevyn pintaan. :wink:

Okei, kiitos. Entäs tuo piirilevy, millaista sen pitää olla?
Voiko tuohon raudan ja valokuvapaperin väliin laittaa leivinpaperin ettei rauta kärsi?

Piirilevy on FR4:sta yksipuolista. Voi laittaa leivinpaperia, jos ei oo oma silitysrauta. :smiley: