Moja metoda robienia pcb metodą fotochemiczną z soldermaską, cynowaniem i opisami

Nigdy nie sądziłem, że będę pisał o robieniu płytek w domowych warunkach. Jest już w necie tyle poradników, opisów i informacji na ten temat, że wydawało mi się zawsze, że ten temat jest już totalnie wyczerpany… A jednak kilka osób prosiło mnie, abym opisał, jak ja to robię. A więc jeśli chcesz robić powtarzalne płytki jak na poniższym zdjęciu, to zapraszam do lektury 😉

Zamiast się rozpisywać opiszę w punktach (niestety bez fotek) krok po kroku, jak to u mnie wygląda. No to lecimy!

  1. Wycinamy odpowiedni kawałek laminatu. Powinien on być nieco większy od wzoru ścieżek. Najlepiej jeśli jest to laminat typu FR4 na podłożu szklano-epoksydowym. Jest on bardziej odporny na działanie wysokiej temperatury i trzeba się bardziej postarać, aby go „upalić” 😉
  2. Laminat porządnie czyścimy. Ja to robię gąbeczką do garnków, z taką ostrą stroną do zdzierania oraz przy użyciu płynu Ludwik.
  3. Wyczyszczony laminat odtłuszczamy. Ja używam zamiennie albo acetonu, albo izopropanolu. Nie zaobserwowałem, by miało to jakiekolwiek znaczenie w całym procesie.
  4. Następnie nakładam na tak przygotowaną płytkę folię światłoczułą. Jest to zielona folia zabezpieczona od środka „mleczną”, a od góry przezroczystą folią. Zrywamy tę mleczną, środkową folię, a następnie nakładamy delikatnie na płytkę. Lekko dociskam palcem, aby odprowadzić bąbelki powietrza, i następnie przepuszczam to przez laminator. Laminator ustawiony na „80”, co nie oznacza 80 stopni Celsjusza, tylko tzw. „laminowanie na chłodno”, podczas którego temperatura wynosi około 100 stopni. Płytkę z fotomaską przepuszczam 2-3 razy. Folię można znaleźć na eBay pod hasłem „negative dry film”. Należy pamiętać, że jest to folia negatywowa, a nie pozytywowa, jak inne tego typu wynalazki!
  5. Drukuję kliszę w negatywie, czyli na czarno to, co ma zostać wytrawione, ścieżki nie zadrukowane. (Folia to jakiś światłoczuły polimer, który się utwardza pod wpływem promieniowania UV). Kliszę drukuję na kalce technicznej Canson 90g/m^2 i tylko na takiej.
  6. Płytkę + kliszę wstawiam do naświetlarki. Moja naświetlarka to stary skaner z zamontowanymi w środku czterema świetlówkami UV 9W, które pochodzą z naświetlarki do tipsów 😉 Czas naświetlania to zawsze (!) 25 sekund.
  7. Po naświetleniu zrywam folię przezroczystą z nalepionej na płytkę folii światłoczułej i odkładam płytkę w ciemne miejsce na 10 minut. Jest to konieczne, aby zaszły pewne procesy w polimerze.
  8. Przygotowanie wywoływacza. Ja wywołuję w roztworze węglanu sodu (tzw. soda kalcynowana). Nic innego się nie nadaje. Należy pamiętać, że nie jest to soda kuchenna i ta z kuchni się nie nadaje. No chyba że weźmiemy patelnię i ją sobie wyprażymy. 😉 Stężenie roztworu wywoływacza to 5g na 0,5 l wody.
  9. Wywoływanie. Tutaj zupełnie na oko. Wkładam płyteczkę i idę zrobić kawę. Wywoływacz jest na tyle łagodny dla naszej folii, że nie ma tragedii, jak się na chwilę o nim zapomni. Gdy folia zaczyna się robić galaretowata w miejscach nienaświetlonych, biorę mały pędzelek i delikatnie oczyszczam nim płytkę jeszcze zanurzoną w roztworze.
  10. Płytkę płuczę pod bieżącą wodą i wkładam do wytrawiacza. Ja stosują wyłącznie B327, z tym że nie kupuję go w elektroniku, a od znajomego chemika z laboratorium jako nadsiarczan sodowy. Być może to placebo, jednak takie samo stężenie, teoretycznie tego samego preparatu pochodzącego z różnych źródeł, wystarcza na zupełnie inną ilość cm^2 wytrawionego laminatu. 😉
  11. Po wytrawieniu płytkę przepłukuję pod bieżącą wodą i wkładam do roztworu wodorotlenku sodu (NaOH, tzw. soda kaustyczna). Mój roztwór to ok. 1 duża łyżka stołowa na pół litra wody. Stężenie nie ma tu właściwie znaczenia. Chodzi jedynie o umycie płytki, NaOH dosłownie rozpuszcza folię i dzięki takiej kąpieli mamy czyściutką płytkę bez zdzierania i babrania się rozpuszczalnikami typu aceton.
  12. Po kąpieli w sodzie kaustycznej płytkę przepłukuję pod bieżącą wodą i rozpoczynam proces od nowa, tym razem z soldermaską.
  13. Wygląda to m/w tak samo. Folię światłoczułą (również negatywową), tyle że tym razem specjalną do robienia soldermaski (jest ona grubsza i ma ciemniejszy kolor), nakładam na laminat po uprzednim zerwaniu mlecznej folii zabezpieczającej i laminuję 2-3 razy w temperaturze ok. 100 stopni Celsjusza.
  14. Drukuję kliszę negatywową z polami, które mają być odsłonięte. Odsłonięte pola muszą być zaczernione. Klisze również drukuję na kalce technicznej Cansona 90g^m2 i tylko na takiej.
  15. Płytkę z kliszą wkładam do mojej naświetlarki i naświetlam przez 25 sekund.
  16. Następnie odkładam płytkę na ok. 10 min w ciemne miejsce.
  17. Wywołuję w tym samym wywoływaczu, do momentu aż odsłonięte pola zaczną robić się galaretowate. Wtedy biorę mały pędzelek i oczyszczam te pola.
  18. Następnie płytkę przepłukuję pod bieżącą wodą i osuszam ręcznikiem papierowym.
  19. W tym momencie solder maska jest jeszcze bardzo delikatna, nieutwardzona. Należy uważać, aby jej nie zniszczyć ani nie porysować. W celu utwardzenia wkładam ją na 60 min do naświetlarki.
  20. Następny krok to nawiercanie. Wszystkie dziurki robię na wiertarce ze statywem wiertłami z węglika VHM. Prędkość wrzeciona to 20 tys. obrotów na minutę oraz posuw w osi Z 150mm/min.
  21. Następny krok to naniesienie napisów przy pomocy metody termotransferu. W tym celu wykorzystuję papier kredowy, również ok. 90-100g/m^2. Transferu nie wykonuję przy pomocy laminatora (to bardzo ważne!), tylko przy pomocy żelazka.
  22. Gdy napisy się już „złapią”, to płytka, jeszcze lekko gorąca, wędruje do roztworu wody z proszkiem do prania. Wsypuję zawsze na oko 4-6 łyżeczki proszku na 0,5 l wody. Dzięki tej kąpieli papier sam odchodzi i nie pozostawia żadnych śladów.
  23. Soldermaska jest na tyle odporna, że napisy można nanieść również na niej, np. jeśli robimy płytkę dwustronną.
  24. Ostatnia czynność to cynowanie padów lutowniczych. Jeśli mam taką potrzebę, to wykonuję to przy użyciu stopu Lichtenberga.
  25. Do podgrzewanej kuwetki nalewam wody destylowanej i wsypuję kwasek cytrynowy, ok. 5g na każde 100 ml wody.
  26. Roztwór ogrzewam do granicy wrzenia, ok. 95-100 stopni, i utrzymuję jego temperaturę na tym poziomie. Jest to kluczowe, aby zachować dokładnie temperatury, aby nie uszkodzić warstwy opisowej i soldermaski.
  27. Wrzucam mały kawałeczek (parę odłupanych kuleczek) stopu Lichtenberga do gotującego się roztworu i czekam, aż zacznie się topić.
  28. Następnie wkładam płytkę i przesuwam roztopione kuleczki przy pomocy kawałka miedzi (ja wykorzystuję powyginany gruby drut) po odsłoniętych polach lutowniczych, a ewentualny nadmiar wygładzam przy pomocy silikonowej packi do robienia ciasta. 😉
  29. Po rozprowadzeniu stopu po wszystkich padach płytkę wyławiam i pozostawiam do ostygnięcia. Następnie przepłukuję pod bieżącą wodą i osuszam ręcznikiem papierowym. I to jest w zasadzie ostatni krok.

Powyższa metoda jest pracochłonna i na pewno nie jest tania. Materiały + odpowiedni sprzęt – to wszystko kosztuje. Dodam jeszcze, że w przypadku płytek dwustronnych cały proces wygląda dokładnie tak samo, z tym że folię nakładam od razu z dwóch stron i laminuję obydwie strony za jednym zamachem. A płytkę nawiercam przed rozpoczęciem całego procesu przy użyciu mojej frezarki cnc. Dzięki temu nie mam problemu z złożeniem stron góra/dół tak, aby nie były przesunięte. Gdy jeszcze nie byłem w posiadaniu cnc, to radziłem sobie z tym tak, że drukowałem mozaikę ścieżek na kartce papieru, którą przylepiałem do płytki, a następnie przez tę kartę robiłem kilka nawiertów w różnych miejscach płytki. W ten sposób miałem punkty odniesienia dla górnej i dolnej warstwy.

Mam nadzieję, że ten opis komuś się przyda. 😉

21 odpowiedzi na “Moja metoda robienia pcb metodą fotochemiczną z soldermaską, cynowaniem i opisami”

  1. Aleks - Cal.pl pisze:

    Ciekawy i szczegółowy opis. Zazdroszczę pasji, zaangażowania oraz specjalistycznej wiedzy 🙂 Serdecznie pozdrawiam.

  2. Marian pisze:

    Proszę informację jak podłączyć 4 świetlówki uv bo nie mogę znaleźć informacji jakie połączenia elektryczne trzeba wykonać, czy da się podłączyć bezpośrednio porzez statecznik do 220?

  3. leniwiec pisze:

    MARIAN: nie, absolutnie tych świetlówek tak się podłączyć nie da. Musisz posiadać specjalny elektroniczny układ zapłonowy. Najlepiej kupić całą maszynkę do utwardzania tipsów, kosztuje to grosze, dla małych płytek nawet tego przerabiać nie trzeba, bo płytkę można wsadzić w miejsce gdzie wsadza się dłonie 😉

  4. Marian pisze:

    Dzięki za podpowiedz, naświetlarkę już zbudowałem ale mam mały problem mianowicie jak z eagla zrobić negatyw bo jak zapiszę projekt jako img to na liniach mam schodki i to widać po wywołaniu.

  5. leniwiec pisze:

    Tutaj już nie pomogę, używam tylko GEDA 😉

  6. Kuba pisze:

    A co to jest GEDA?
    Ja projektuję w eagle i tam nie ma opcji druku w negatywie…. Filmy negatywowe odpadają chyba wobec tego.

  7. RexDex pisze:

    Hej!

    Naprawdę dzięki za ten opis – robiłem parę błędów (m.in nie dałem płytce po naświetlaniu odleżeć dostatecznie długo) teraz wszystko wychodzi duuużo lepiej. Pozdrawiam.

  8. Adix3 pisze:

    Witam. Chciałbym zapytać gdzie kolega kupuje te folie? I czy na tej kalce da się drukować atramentówką?

  9. jaceksoltys pisze:

    A jak bym chciał użyć zamiast solder maski, fotomaskę i tylko bym jej nie usuwał. Można?

  10. leniwiec pisze:

    @jaceksoltys wszystko można, tylko czy to ma sens? Soldermaska ma troszkę inne właściwości i nakłada się ją z konkretnego powodu, a nie dla ozdoby 🙂

  11. Kriss pisze:

    Dzisiaj to już nie te czasy. Tyle pitolenia z chemią dla jakieś małej płytki. Zdecydowanie lepiej zamówić w firmie. Nie poparzysz się, nie ubrudzisz, nie musisz kupować rzeczy, które potem trzeba gdzieś odpowiednio przechowywać, a które się starzeją i o czym się nie pisze. Nie każdy ma dom, piwnicę, warsztat. W firmie masz pełną profeskę, zamówisz kilka i i się podzielisz z kolegami kosztami wyjdzie na jedno, a czysto i ładnie.

  12. Kriss pisze:

    Ale wpis ok. Uznanie, że ci się chciało. Tak tak, może komuś się przyda 🙂

  13. leniwiec pisze:

    @Kriss w 100% się z Tobą zgadzam, z tym że czasem robimy pewne rzeczy dla samego faktu ich robienia 😉

  14. karol pisze:

    Witajcie mam pytanie dotyczące kwasów.

    Trzeba je rozcieńczyć przed trawieniem, wywoływaniem.

    Jest to dla mnie trochę problematyczne.

    A czy można wcześniej w odpowiednich proporcjach rozpuścić sobie kwas czy wywoływacz i przechowywać je w jakimś pojemniku.

    Wiem że kwas do trawienia potrafi rozsadzić słoik czy butelkę ale powiedzmy teoretycznie trzymam kwas w super opakowaniu któremu się nic nie stanie.

    Czy można taką operację wykonać??

  15. leniwiec pisze:

    @karol to nie są “kwasy”, w procesie mamy kilka zasad i nadsiarczan sodowy (ma odczyn kwaśny, ale to nie kwas).
    Zarówno wytrawiacz jak i wywoływacz, to ciała stałe – proszki, więc trudno by było ich nie ‘rozcieńczyć’ w wodzie przed użyciem 😉

  16. karol pisze:

    Leniwiec dziękuje za odpowiedź.
    Przepraszam za pomyłkę kwasy/zasady 🙂

    O co innego pytałem. Otóż przygotowanie roztworów (czyli rozpuszczanie w wodzie) stanowi dla mnie pewien problem. Za każdym razem powstaje ryzyko rozsypania proszku, rozlania podczas mieszania, zachlapania się.

    Moje pytanie brzmi czy mógłbym przygotować sobie roztwory wytrawiacza i wywoływacza wcześniej.

    Tj. w wymaganych proporcjach rozpuścić w ciepłej wodzie.
    Po czym zlać do pojemników (wiem że wytrawiacz wydziela gazy ale jak bym użył super szczelnego pojemnika to by raczej nic by nic się nie stało)

    I teraz jak będę potrzebował skorzystać z wytrawiacza czy wywoływacza z “pojemnika” wcześniej przygotowany roztwór wlać do kuwety podgrzać i przystąpić do wywoływania i później trawienia.

    Jak bym miał w butelkach wcześniej przygotowany roztwór byłoby dla mnie łatwiej go tylko podgrzać i wrzucić płytkę niż przeprowadzać cały proces przygotowywania chemii.

    Czy teraz teraz dobrze to wyjaśniłem?? 🙂 Za odpowiedź z góry dziękuje.

  17. karol pisze:

    Nawiązując do poprzedniego komentarza.

    Jeśli chodzi o okresy.
    Mógłbym takie roztwory wykonywać powiedzmy raz w miesiącu. Ale jakby można było je przechowywać dłużej byłoby lepiej.

  18. leniwiec pisze:

    @karol jak Ci wygodnie 😉 Ale ja odradzam super szczelnych pojemników na tego typu chemie, ciśnienie będzie rosło i w końcu pojemnik przy dłuższym składowaniu rozsadzi.
    Nie chcę tutaj nikogo zachęcać do nieodpowiedzialnych działań, bo oczywiście środki ostrożności, BHP, itp. itd. należy zachowywać. Ale to nie są jakieś super żrące rzeczy żeby aż tak się obawiać ewentualnego rozsypania. No może oprócz tego wodorowęglanu sody, no ale z drugiej strony prawie każdy ma “kreta” w domu, i jakoś ludzie od tego nie umierają.
    Chyba najważniejszy jest tutaj zdrowy rozsądek.
    A odpowiadając na twoje pytanie, jak najbardziej można gotowe roztwory przechowywać choć ja sam tak nie robię, bo ta chemia jest tania, i się zużywa, szybciej jest za każdym razem zrobić nowy roztwór.

  19. Krzysiek pisze:

    @KRISS

    Jeżeli robi się dużo różnych płytek, to zamawianie w firmie wyjdzie Cię zdecydowanie drożej niż jednorazowe kupienie różnych rzeczy i potem produkcja. No i w fazie prototypowania często zdarzają się błędy na płytce, które wychodzą dopiero po testach. Płytka do kosza i kolejne zamówienie za XX zł?

  20. Maciej pisze:

    @Krzysiek dokładnie tak jak mówisz. Szczególnie jak siedzisz nad schematem przez cały dzień, potem wieczorem chcesz przetestować układ i masz tak na prawde gdzieś czy ta płytka będzie z maską i opisami. Ważne jest, żeby przetestować, czy wymyślone urządzenie będzie spełniało założenia. Potem można sobie taką płytkę zamówić w firmie X, zapłacić za jej profesjonalne wykonanie i cieszyć się działającym urządzeniem.

    Jeszcze info, że tą folię wraz z wywoływaczem można spokojnie kupić na Allegro. Kupiłem 3m i wygląda na to, że w tym życiu nie dam rady tego zużyć :D. Apropos, dają jako wywoływacz NAOH w ilości 22g na 1l wody zamiast węglanu sodu).

    A opis pierwsza klasa! Wielkie dzięki!

  21. leniwiec pisze:

    @Maciej dzięki 😉

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *