Jak si doma vyrobit desku s elektronickými obvody?

V dnešním světě se desky s plošnými spoji používají při výrobě elektronických obvodů. Patří mezi ně například elektronické sestavy. Deska s více vrstvami nových elektronických prvků má vlastnost integrace. Tato vlastnost umožňuje zmenšit velikost elektrických obvodů a výpočetní techniky. První deska s plošnými spoji se objevila před více než sto lety.

Co je to deska s plošnými spoji?

Deska s plošnými spoji vypadá jako dielektrická destička. Povrch výrobku obsahuje elektrické obvody. Pro připojení elektronických součástek je nutná dielektrická deska. Vývody součástek desky jsou připájeny k dílům vodivého vzoru.

Schéma zapojení je vyrobeno z fólie na pevném izolačním povrchu. V desce s plošnými spoji jsou vytvořeny otvory a podložky pro montáž plošných a vývodových součástek. Fólie v desce je uspořádána v několika vrstvách, takže elektrické připojení k desce zajišťují přechodové otvory. Vnější povrch desky je pokryt ochrannou vrstvou (pájecí maska) a označením (doplňková grafika a text podle konstrukční dokumentace).

Klasifikace desek s plošnými spoji podle počtu vrstev fólie

• jednostranný;
• oboustranně;
• vícevrstvé (spojení několika desek s jednou nebo dvěma vrstvami).

DŮLEŽITÉ! Počet vrstev se zvyšuje v závislosti na složitosti instalace projektu.

Domácí výroba desky s elektronickými obvody

Jaký materiál bude použit pro výrobu

Pro desky s plošnými spoji se používají substráty z dielektrické fólie. Materiál se skládá z vícevrstvých desek s elektrickou izolací nebo syntetických fluoroplastových či polyimidových fólií. Na vrchní straně izolace nebo fólie je měděná, hliníková nebo niklová fólie.

• Hliníková fólie se špatně pájí.
• Niklová fólie má vyšší odpor a nízký odvod tepla. Kromě toho je jeho výroba nákladnější.
• Měděnou fólii lze velmi dobře pájet. Tloušťka je 18 až 35 μm.

Na trhu je k dispozici mnoho materiálů pro výrobu desek. Chcete-li vytvořit desku vlastníma rukama, můžete použít sklolaminát nebo gethinax:

• Sklem vyztužený float je kompozitní materiál na bázi skleněných vláken. Kompozitní materiál je napuštěn epoxidovou pryskyřicí a vyložen měděnou fólií. Skleněné vlákno Skleněné vlákno má vysokou tepelnou vodivost, pevnost a elektrickou izolaci. Hmotnost materiálu nezatíží sestavenou jednotku. Materiál se snadno obrábí. Teplota použití se pohybuje od minus 60 do plus 125 stupňů Celsia. Přípustná tloušťka je 1,5 milimetru. V domácnosti se upřednostňuje 0,8 milimetru s jednou vrstvou.
• Gethinax je papír napuštěný bakelitovým lakem. Vrstvy materiálu se získají po lisování papíru za tepla. Gethinax je impregnován epoxidovou pryskyřicí. Teplota použití se pohybuje od minus 65 stupňů Celsia do plus 120 stupňů Celsia. Výběr odrůdy Gethinax závisí na budoucím použití.

Základní požadavky na vyrobené desky

• Obdélníkový tvar s oboustranným potahem.
• Tloušťka - maximálně tři milimetry (musí odpovídat dielektrickému substrátu).
• Obrysy prohlubní a drážek jsou umístěny po obvodu desky a neshodují se s liniemi mřížky.
• Středy všech otvorů jsou umístěny v uzlech mřížky.
• Mezera mezi okraji otvoru a deskou nesmí přesáhnout tloušťku desky.
• Velikost styčné plochy určuje průměr otvoru.
• Tloušťka kolejnic a prostor mezi nimi je přibližně 0,2 milimetru.

Potřebné nástroje a chemie

• sklovláknité desky nebo gethinax;
• škrabka na nádobí;
• prostředek na mytí nádobí;
• aceton;
• bezacetonový odlakovač na nehty;
• průmyslový nebo lékařský alkohol;
• starý zubní kartáček;
• měkký dvouvrstvý toaletní papír;
• dvoušálkovou injekční stříkačku;
• fotopapír;
• černobílou laserovou tiskárnu s rozlišením přes 600 dpi a její kazetu;
• šicí nůžky;
• vrtáky 0,6 milimetru, 0,8 milimetru a 1 milimetr.
• značka pro kreslení desek plošných spojů;
• mini vrtačka;
• hydroperitid;
• kyselina citronová;
• kamenná sůl (nejodizovaná);
• plastová nádoba na leptání;
• plastovou kartu;
• Hmotnost 3 kg;
• proudění alkoholu v kanystru;
• pájecí stanice.

Tisk výkresu desky na tiskárně

1. Pro maximální šířku čáry na výkrese byste měli ve vlastnostech tiskárny vypnout úsporný režim. Možná budete muset zvolit jiný režim, abyste dosáhli dobrého výsledku. Grafické znázornění tabule by nemělo být rozmazané nebo odřené.
2. V nastavení tisku (v případě barevné tiskárny) vyberte maximální rozlišení a černobílý režim.
3. Měřítko by mělo být realistické.
4. Po dokončení tisku by se obrázek s grafickými prvky neměl dotýkat rukou. Před vystřižením výkresu je lepší nechat na archu okraj. Další plocha o rozměrech dvou centimetrů stačí na to, abyste mohli papír držet prsty, aniž byste se dotkli diagramu.

DŮLEŽITÉ! Při vystřihování byste měli nechat tři milimetry od okraje, abyste při přenášení viděli okraje.

Příprava roztoku pro chemický přenos

K výrobě chemického roztoku budete potřebovat:

• kapalina bez acetonu a samotný aceton v poměru 2:1;
• injekční stříkačka;
• Skleněná nádoba s gumovým víkem.

Obě kapaliny se odměří injekční stříkačkou, smíchají a nalijí do těsně uzavřené nádoby. Při dlouhodobém skladování se může aceton odpařit a látka se znehodnotí.

Výroba plastů vyztužených skleněnými vlákny (GRP)

• Deska ze skleněných vláken vyžaduje širokou rovnou plochu, do jejíhož středu se umístí kus toaletního papíru.
• Poté následuje příprava materiálu. Deska ze skleněných vláken se krouživě otře kovovou houbou, aby se odstranila případná oxidace, škrábance nebo otisky prstů. Talíř by měl zářit.
• Do středu talíře nakapejte prací prostředek a napěňte ho. Kromě toho se na ruce aplikuje mýdlový roztok.
• Deska se několik minut omývá a oplachuje studenou vodou. Deska by měla být držena na bocích za okraje.
• Po umytí položte desku na papír. Na horní část naneste několik kapek acetonového roztoku a čistěte toaletním papírem, dokud zcela nezaschne.

DŮLEŽITÉ! Na povrch desky se nesmí dostat jemná vlákna, prach nebo vlasy. Před zákrokem očistěte oblast.

Přenos vzoru

• Nalijte dva mililitry roztoku do injekční stříkačky.
• Deska se položí na papír. Na povrch by měla být položena měděná fólie.
• Na měděný povrch se nanese tenká vrstva kapaliny bez mezer.
• Obvodový výkres je rovnoměrně umístěn na desce těsněním dolů. S papírem se nesmí hýbat.
• Pomocí plastové kartičky papír potřete a vymačkejte přebytečný roztok.
• Po deseti sekundách se na desku položí dva kusy papíru, po dalších deseti sekundách se na desku položí hladký lis (3 kg) a pět sekund se na něj vyvíjí tlak.
• Po pěti minutách se závaží odstraní. Papír se vzorem by měl zaschnout (zbělat).
• Chcete-li papír odstranit, namočte zubní kartáček do alkoholu a navlhčete povrch. Po zaolejování se papír od jednoho okraje odklopí a štětcem se pod něj nalije alkohol. Kreslicí plocha by měla být zcela pokryta těkavou kapalinou.
• List se rovnoměrně stáhne, aby barva zůstala na desce. Pravidelně doplňujte alkohol.

DŮLEŽITÉ! Pokud na papíře zůstanou malé plochy toneru, můžete použít fix a mezery vytečkovat. Pro dosažení efektu černého laku se doporučuje nanést dva nátěry. Před kreslením na tabuli byste měli změřit geometrii výkresu pomocí pravítka.

Leptání desky

• Roztok připravíte tak, že do nádoby nalijete 50 mililitrů teplé vody.
• Do vody se přidají tři tablety hydroperitidu, dokud se nerozpustí. Výsledkem je peroxid vodíku (3 %).
• Do kapaliny se přidá 15 g kyseliny citronové a 5 g soli, dokud se zcela nerozpustí.
• Nalijte roztok do plastové nádoby a ponořte do něj desku plošných spojů na půl hodiny (někdy na čtyřicet minut).
• Omyjte desku teplou vodou a setřete toner acetonem. Deska je natřena alkohol-tokaniofonovým tavidlem.

Vrtání otvorů

V místě vyústění kolejnice se vyvrtají otvory. Druhé otvory jsou vyvrtány v místech, kde kolejnice vystupuje. Na okrajích desky jsou přidány přechody pro větší tuhost. Je zapotřebí miniaturní vrtačka, protože se používá malý průměr vrtáku.

Vypalování desky

Odjehlení desky chrání měděné pokovení před korozí. K tomuto procesu je zapotřebí pájecí stanice. Opletený oplet se připevní na hrot páječky a pocínuje se drátem, aby se dosáhlo dobrého výsledku pocínování.

Deska a opletení jsou pokryty tavidlem. Poté se na desku nanese cín. Při tomto procesu se z opletu odstraní měděné skvrny.

Recepty na leptací roztok

Leptací roztok z peroxidu vodíku a kyseliny citronové

Složení:

• peroxid vodíku (3 %);
• kyselina citronová;
• kuchyňská sůl;
• teplou vodou (100 ml).

K odstranění měděné fólie (tloušťka 35 µm) z desky o ploše 100 cm2 stačí 100 mililitrů leptacího roztoku. Připravený roztok se nesmí skladovat. Místo kyseliny citronové lze použít kyselinu octovou, ale deska se musí sušit venku kvůli nepříjemnému zápachu.

Výhodami řešení jsou levnost, snadná dostupnost surovin, vysoká rychlost a bezpečnost. Leptání lze provádět při pokojové teplotě.

Mořicí roztok chloridu železitého

Roztok chloridu železitého nevyžaduje teplotu. Doba leptání je rychlá. Rychlost však klesá s tím, jak se spotřebovává chlorid železitý v kapalině.

K přípravě budete potřebovat: 200 mililitrů vody a 150 gramů chlórového železa v prášku. Komponenty míchejte, dokud se zcela nerozpustí.

DŮLEŽITÉ! Leptací roztok lze skladovat v těsně uzavřené nádobě a používat opakovaně. Pro opakované použití se "oživuje" měděnými hřebíky. Nevýhodou tohoto řešení je jeho vysoká cena.

Leptací roztok na bázi peroxidu vodíku a kyseliny chlorovodíkové

Leptací roztok je rychlý a snadno dostupný. Hydroperitol nebo peroxid vodíku lze získat v lékárně.

Připravuje se tak, že se do kyseliny chlorovodíkové v tenkém proudu (za stálého míchání) nalije 3% roztok peroxidu vodíku. Při leptání je třeba dodržovat bezpečnostní opatření, protože kyselina chlorovodíková způsobuje korozi rukou a ničí ostatní předměty. Z tohoto důvodu se nedoporučuje používat roztok doma.

DŮLEŽITÉ! Místo kyseliny chlorovodíkové lze použít elektrolyt z baterií, do kterého se přidá sůl.

Leptací roztok na bázi síranu měďnatého

Mořicí roztok na bázi síranu měďnatého se používá zřídka, protože postup je složitý. Síran měďnatý je navíc pesticid, který se používá v zemědělství k hubení škůdců. Prodává se v maloobchodních prodejnách pro zahrádkáře.

Způsob přípravy: síran měďnatý (⅓ části) se smíchá s kuchyňskou solí (⅔ části). Do směsi nalijte 1,5 šálku horké vody, aby se sůl rozpustila.

Doba moření síranem měďnatým je přibližně čtyři hodiny. Požadovaná teplota se pohybuje mezi 50 a 80 stupni Celsia. Roztok je třeba během leptání neustále měnit.

Metoda domácí výroby desek s plošnými spoji je užitečná pro ty, kteří s elektronikou začínají. Před profesionální prací je možné získat potřebné dovednosti doma. Počet metod je různý, což ovlivní úspěch toho, co jste počali.

Co je to vodíkový generátor a jak si ho vyrobit?

Jak vyrobit detektor kovů vlastníma rukama, pomoc pro začátečníky

Jak pájet hliník doma, vlastnosti pájení hliníku

Jak vyrobit Teslovu cívku vlastníma rukama?

Tvorba venkovní retro elektroinstalace vlastníma rukama

Co je to nichromový drát, jeho vlastnosti a použití