Jak zrobić płytkę drukowaną w domu?

We współczesnym świecie obwody drukowane są wykorzystywane do produkcji układów elektronicznych. Należą do nich na przykład zespoły elektroniczne. Płytka z wieloma warstwami nowych elementów elektronicznych ma właściwość integrowania. Ta cecha pozwala na zmniejszenie rozmiarów obwodów elektrycznych i technik obliczeniowych. Pierwsza płytka drukowana pojawiła się ponad sto lat temu.

Co to jest płytka drukowana?

Płytka drukowana wygląda jak płytka dielektryczna. Na powierzchni produktu znajdują się obwody elektryczne. Do połączenia elementów elektronicznych potrzebna jest płytka dielektryczna. Przewody elementów płytki są przylutowywane do części wzoru przewodzącego.

Schemat obwodu jest wykonany z folii na solidnej powierzchni izolacyjnej. W płytce drukowanej wykonuje się otwory i podkładki do montażu elementów planarnych i stykowych. Folia w płytce jest ułożona w kilku warstwach, więc połączenie elektryczne z płytką zapewniają otwory przejściowe. Zewnętrzna powierzchnia płytki jest pokryta warstwą ochronną (maską lutowniczą) oraz oznaczeniami (dodatkowa grafika i tekst zgodnie z dokumentacją projektową).

Klasyfikacja obwodów drukowanych według liczby warstw folii

• jednostronne;
• dwustronne;
• wielowarstwowe (łączenie kilku płyt z jedną lub dwiema warstwami).

WAŻNE! Liczba warstw jest zwiększana w zależności od stopnia złożoności instalacji projektu.

Wykonanie płytki drukowanej w domu

Jakie materiały zostaną użyte do produkcji

Podłoża z folii dielektrycznej są stosowane w płytkach obwodów drukowanych. Materiał składa się z wielowarstwowych płyt z izolacją elektryczną lub syntetycznych folii fluoroplastycznych lub poliimidowych. Na wierzchu izolacji lub folii znajduje się folia miedziana, aluminiowa lub niklowa.

• Folia aluminiowa nie lutuje się dobrze.
• Folia niklowa charakteryzuje się większą rezystancją i niskim rozpraszaniem ciepła. Ponadto jego produkcja jest bardziej kosztowna.
• Folia miedziana może być bardzo dobrze lutowana. Grubość wynosi od 18 do 35 μm.

Na rynku dostępnych jest wiele materiałów do produkcji płyt. Do własnoręcznego wykonania płyty można użyć włókna szklanego lub gethinaxu:

• Płyta z włókna szklanego to materiał kompozytowy na bazie włókna szklanego. Materiał kompozytowy jest impregnowany żywicą epoksydową i wyłożony folią miedzianą. Włókno szklane Włókno szklane charakteryzuje się wysoką przewodnością cieplną, wytrzymałością i izolacyjnością elektryczną. Ciężar materiału nie będzie obciążał zmontowanej jednostki. Materiał jest łatwy do obróbki mechanicznej. Temperatura stosowania mieści się w zakresie od minus 60 do plus 125 stopni Celsjusza. Dopuszczalna grubość wynosi 1,5 milimetra. W domu preferuje się 0,8 milimetra przy zastosowaniu jednej warstwy.
• Gethinax to papier impregnowany lakierem bakelitowym. Warstwy materiału uzyskuje się po sprasowaniu papieru na gorąco. Gethinax jest impregnowany żywicą epoksydową. Temperatura stosowania mieści się w zakresie od minus 65 do plus 120 stopni Celsjusza. Wybór odmiany Gethinax zależy od przyszłego zastosowania.

Podstawowe wymagania dotyczące płyt gotowych

• Prostokątny kształt z dwustronną powłoką.
• Grubość - nie więcej niż trzy milimetry (musi być zgodna z podłożem dielektrycznym).
• Kontury wgłębień i szczelin znajdują się na całym obwodzie płyty i nie pokrywają się z liniami siatki.
• Środki wszystkich otworów znajdują się w węzłach siatki.
• Odstęp między krawędziami otworu a płytą nie może być większy niż grubość płyty.
• Wielkość powierzchni styku decyduje o średnicy otworu.
• Grubość ścieżek i przestrzeń między nimi wynosi około 0,2 milimetra.

Potrzebne narzędzia i chemia

• płyta z włókna szklanego lub gethinax;
• skrobak do mycia naczyń;
• detergent do mycia naczyń;
• aceton;
• bezacetonowy zmywacz do paznokci;
• alkohol przemysłowy lub medyczny;
• stara szczoteczka do zębów;
• miękki dwuwarstwowy papier toaletowy;
• strzykawka o pojemności dwóch kubków;
• papier fotograficzny;
• czarno-biała drukarka laserowa o rozdzielczości ponad 600 dpi i jej wkład;
• nożyczki do szycia;
• wiertła 0,6 mm, 0,8 mm i 1 mm
• marker do rysowania obwodów drukowanych;
• miniwiertarka;
• hydroperytyd;
• kwas cytrynowy;
• sól kamienna (nie jodowana);
• plastikowy pojemnik do wytrawiania;
• karta plastikowa;
• Ciężar 3 kg;
• strumień alkoholu w kanistrze;
• stacja lutownicza.

Drukowanie rysunku planszy na drukarce

1. Aby uzyskać maksymalną szerokość linii na rysunku, należy wyłączyć tryb oszczędzania energii we właściwościach drukarki. Aby uzyskać dobry efekt, może być konieczne wybranie innego trybu. Graficzne przedstawienie tablicy nie powinno być zamazane ani wytarte.
2. W ustawieniach drukowania (w przypadku drukarki kolorowej) wybierz maksymalną rozdzielczość i tryb czarno-biały.
3. Skala powinna być realistyczna.
4. Po zakończeniu drukowania obraz z elementami graficznymi nie powinien być dotykany ręcznie. Przed wycięciem rysunku lepiej jest zostawić na arkuszu margines. Dodatkowa powierzchnia dwóch centymetrów wystarczy, aby przytrzymać papier palcami bez dotykania diagramu.

WAŻNE! Przy wycinaniu należy zostawić trzy milimetry od brzegu, aby przy przenoszeniu było widać krawędzie.

Przygotowywanie roztworu do przenoszenia chemikaliów

Do sporządzenia roztworu chemicznego potrzebne będą:

• ciecz bez acetonu i sam aceton w proporcji 2:1;
• strzykawka;
• Szklany pojemnik z gumową pokrywką.

Oba płyny odmierza się za pomocą strzykawki, miesza i przelewa do szczelnie zamkniętego pojemnika. W przypadku przechowywania przez dłuższy czas aceton może wyparować i substancja ulegnie zniszczeniu.

Wytwarzanie tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem szklanym (GRP)

• Płyta z włókna szklanego wymaga szerokiej, równej powierzchni, na środku której umieszcza się kawałek papieru toaletowego.
• Następnie należy przygotować materiał. Płyta z włókna szklanego jest pocierana koliście metalową gąbką w celu usunięcia wszelkich śladów utleniania, zadrapań i odcisków palców. Płyta powinna błyszczeć.
• Wkraplaj detergent na środek płytki i spłucz go. Ponadto na dłonie nakłada się roztwór mydła.
• Płytkę należy myć przez kilka minut i spłukać zimną wodą. Płyta powinna być przytrzymywana po bokach przez krawędzie.
• Po umyciu połóż deskę na papierze. Nanieś na wierzch kilka kropel roztworu acetonu i wyczyść papierem toaletowym do całkowitego wyschnięcia.

WAŻNE! Nie wolno dopuścić, aby na powierzchnię płyty dostały się drobne kłaczki, kurz lub włosy. Przed zabiegiem należy oczyścić okolicę.

Przenoszenie wzoru

• Wlej dwa mililitry roztworu do strzykawki.
• Tablica jest umieszczana na papierze. Na wierzchu należy położyć folię miedzianą.
• Cienka warstwa płynu jest nakładana na powierzchnię miedzi bez przerw.
• Rysunek obwodu umieszcza się równomiernie na płycie, uszczelką do dołu. Papieru nie wolno przesuwać.
• Użyj plastikowej karty, aby zmazać papier i wycisnąć nadmiar roztworu.
• Po dziesięciu sekundach umieszcza się na niej dwie kartki papieru, a po kolejnych dziesięciu sekundach na płycie umieszcza się gładką prasę (3 kilogramy) i wywiera nacisk przez pięć sekund.
• Po pięciu minutach waga jest usuwana. Papier z projektem powinien wyschnąć (stać się biały).
• Aby usunąć papier, należy namoczyć szczoteczkę do zębów w alkoholu i zwilżyć powierzchnię. Po zaolejoniu papier odchyla się od jednej krawędzi i za pomocą pędzla wlewa się pod niego alkohol. Obszar rysowania powinien być całkowicie pokryty lotnym płynem.
• Arkusz jest odciągany równomiernie, tak aby farba pozostała na płycie. Okresowo uzupełniać alkoholem.

WAŻNE! Jeśli na papierze pozostaną niewielkie obszary toneru, można użyć markera i wykropkować te luki. Aby uzyskać efekt czarnego lakieru, zaleca się pomalowanie dwóch warstw. Przed rysowaniem na tablicy należy zmierzyć linijką geometrię rysunku.

Wytrawianie płytki

• Aby przygotować roztwór, należy wlać do pojemnika 50 mililitrów ciepłej wody.
• Do wody dodaje się trzy tabletki hydroperytydu, aż do całkowitego rozpuszczenia. W rezultacie powstaje nadtlenek wodoru (3 procent).
• Do cieczy dodaje się 15 g kwasu cytrynowego i 5 g soli, aż do całkowitego rozpuszczenia.
• Wlej roztwór do plastikowego pojemnika i zanurz w nim płytkę drukowaną na pół godziny (czasem na czterdzieści minut).
• Umyj tablicę ciepłą wodą i wytrzyj toner acetonem. Płytka jest pokrywana topnikiem alkoholowo-tokanifonicznym.

Wiercenie otworów

W miejscu wyjścia szyny wierci się otwory. Drugie otwory wierci się w miejscu wyjścia szyny. W celu zwiększenia sztywności wokół krawędzi płyty dodaje się przejścia. Potrzebna jest miniwiertarka, ponieważ stosuje się wiertła o małej średnicy.

Wypalanie płyty

Usuwanie zadziorów na płytce chroni miedzianą powłokę przed korozją. Do wykonania tego procesu niezbędna jest stacja lutownicza. Plecionka jest mocowana do końcówki lutownicy i cynowana drutem, aby uzyskać dobry efekt cynowania.

Płytka i oplot są pokryte topnikiem. Następnie na płytę nakładana jest cyna. W procesie tym usuwane są drobiny miedzi z oplotu.

Przepisy na roztwór do wytrawiania

Roztwór trawiący z nadtlenku wodoru i kwasu cytrynowego

Składniki:

• nadtlenek wodoru (3 %);
• kwas cytrynowy;
• sól kuchenna;
• ciepłej wody (100 ml).

Roztwór wytrawiający o objętości 100 mililitrów wystarcza do usunięcia folii miedzianej (o grubości 35 µm) z powierzchni płytki o boku 100 cm2 . Przygotowanego roztworu nie wolno przechowywać. Zamiast kwasu cytrynowego można użyć kwasu octowego, ale płytę trzeba będzie wysuszyć na zewnątrz ze względu na nieprzyjemny zapach.

Zaletami tego rozwiązania są: taniość, łatwa dostępność składników, duża szybkość działania, bezpieczeństwo. Wytrawianie można przeprowadzać w temperaturze pokojowej.

Roztwór trawiący chlorku żelaza

Roztwór chlorku żelazowego nie wymaga temperatury. Czas wytrawiania jest szybki. Jednak prędkość maleje w miarę zużywania się chlorku żelazowego w cieczy.

Do przygotowania potrzebne będą: 200 mililitrów wody i 150 gramów żelaza chlorowego w postaci proszku. Składniki mieszać do całkowitego rozpuszczenia.

WAŻNE! Roztwór do wytrawiania może być przechowywany w szczelnie zamkniętym pojemniku i używany wielokrotnie. Przy wielokrotnym użyciu jest "ożywiana" miedzianymi gwoździami. Wadą tego rozwiązania jest jego wysoki koszt.

Roztwór trawiący na bazie nadtlenku wodoru i kwasu chlorowodorowego

Roztwór do wytrawiania jest szybki i łatwo dostępny. Hydroperitol lub nadtlenek wodoru można nabyć w aptece.

Aby go przygotować, roztwór nadtlenku wodoru (3%) wlewa się cienkim strumieniem do kwasu solnego (mieszając). Podczas procesu wytrawiania należy zachować środki ostrożności, ponieważ kwas solny powoduje korozję rąk i niszczy inne przedmioty. Z tego powodu nie zaleca się stosowania tego roztworu w domu.

WAŻNE! Zamiast kwasu solnego można użyć elektrolitu akumulatorowego, do którego dodaje się sól.

Roztwór wytrawiający na bazie siarczanu miedzi

Rzadko stosuje się roztwór trawiący na bazie siarczanu miedzi, ponieważ procedura jest skomplikowana. Ponadto siarczan miedzi jest pestycydem, który jest stosowany w rolnictwie do zabijania szkodników. Jest sprzedawany w punktach sprzedaży detalicznej dla ogrodników.

Sposób przygotowania: siarczan miedzi (⅓ części) miesza się z solą kuchenną (⅔ części). Wlej 1,5 szklanki gorącej wody do mieszanki, aby rozpuścić sól.

Czas trawienia z użyciem siarczanu miedzi wynosi około czterech godzin. Wymagana temperatura wynosi od 50 do 80 stopni Celsjusza. Podczas procesu wytrawiania roztwór musi być stale wymieniany.

Metoda wykonywania obwodów drukowanych w domu jest przydatna dla osób, które dopiero zaczynają przygodę z elektroniką. Przed rozpoczęciem pracy zawodowej możliwe jest zdobycie niezbędnych umiejętności w domu. Liczba metod jest zróżnicowana, co ma wpływ na powodzenie poczęcia.

Co to jest generator wodoru i jak go zrobić samemu?

Jak własnoręcznie wykonać wykrywacz metali, pomoc dla początkujących

Jak lutować aluminium w domu, cechy lutowania aluminium

Jak własnoręcznie wykonać cewkę Tesli?

Własnoręczne wykonanie okablowania retro na zewnątrz budynku

Co to jest drut nichromowy, jego właściwości i zastosowania