N O T A T N I K P R A K T Y K A
Prototyp w godzinÄ™
- precyzja niemal przemysłowa
Płytki drukowane w domu, część 3
Trawienie - Kąpiele kwaśne złołone z kwa-
W trzeciej, ostatniej czÍÅ›ci cyklu
SpoÅ›rÛd caÅ‚ej gamy kÄ…pieli su siarkowego (H2SO4) lub sol-
przeznaczonych do trawienia nego (HCl) z dodatkiem perhyd-
przedstawiamy zagadnienia zwiÄ…zane
miedzi na płytkach PCB, w wa- rolu (30% nadtlenek wodoru,
runkach amatorskich na uwagÍ H2O2). Mieszaniny te nadajÄ… siÍ z trawieniem pÅ‚ytek drukowanych oraz - jest
zasługują trzy ich rodzaje: do trawienia płytek precyzyj-
to namacalny dowÛd na duÅ‚e moÅ‚liwoÅ›ci
- RoztwÛr chlorku Å‚elazowego nych, sÄ… rÛwnieÅ‚ stosunkowo
(FeCl3) o stÍÅ‚eniu 28...42% Å‚atwe do zestawienia w warun-
opisywanej metody - wyniki osiÄ…gniÍte
(wagowo) z ewentualnym do- kach amatorskich. Niestety ze
datkiem do 5% kwasu solne- wzglÍdu na maÅ‚Ä… trwaÅ‚ośĘ nie
podczas prac prototypowych. Zapraszamy!
go (HCl). Chlorek Å‚elazowy nadajÄ… siÍ do przechowywania.
mimo swojej niekwestionowa- - RoztwÛr nadsiarczanu amonu
nej popularnoÅ›ci ma kilka is- (NH4)2SO4. Ze wzglÍdu na ma- w warunkach amatorskich. We- gÅ‚Ûwnego skÅ‚adnika rÛwnieÅ‚
totnych wad, m.in. wykonana Å‚Ä… agresywnośĘ kÄ…piel nadaje dÅ‚ug receptury podanej w [1] zachÍca do stosowania w wa-
z niego kÄ…piel wymaga inten- siÍ praktycznie do wszystkich stÍÅ‚enie nadsiarczanu amonu runkach amatorskich. Ze
sywnego mieszania usuwajÄ…ce- rodzajÛw pokryĘ ochronnych, powinno wynosiĘ 200...300 g/ wzglÍdu na szybkośĘ trawienia
go powstajÄ…cy osad, a jej nie- a zarazem pozwala na trawie- dm3. åwieÅ‚y roztwÛr jest bez- zaleca siÍ podgrzewanie kÄ…pie-
przezroczystośĘ utrudnia wi- nie pÅ‚ytek o wysokiej jakoÅ›ci. barwny, a w miarÍ zuÅ‚ywania li do temperatury ok. 40oC.
zualnÄ… kontrolÍ postÍpu tra- W przemyÅ›le jest obecnie sto- stopniowo przybiera barwÍ in- NaleÅ‚y jednak wspomnieĘ
wienia. Do tego naleÅ‚y jeszcze sowana rzadko, ze wzglÍdu na tensywnie niebieskÄ…. DziÍki o pewnym istotnym szczegÛle.
dodaĘ legendarnÄ… zdolnośĘ do trudnoÅ›ci z regeneracjÄ… i odzys- dobrej trwaÅ‚oÅ›ci moÅ‚e byĘ wy- OtÛÅ‚ wedÅ‚ug receptury, do sta-
tworzenia nieusuwalnych kiem miedzi z roztworu, co ma korzystany praktycznie do koÒ- bilnej pracy kÄ…pieli zalecana jest
plam. jednak niewielkie znaczenie ca, a stosunkowo niska cena domieszka katalizatora (chlorek
Elektronika Praktyczna 8/2003
59
N O T A T N I K P R A K T Y K A
wieszone okapy, natomiast ukry- oka. Jednak daje on pewnÄ… orien-
te pod nimi Å›cieÅ‚ki ulegÅ‚y pod- tacjÍ co do potencjalnych moÅ‚li-
trawieniu na gÅ‚ÍbokośĘ porÛwny- woÅ›ci technologii ìkredowejî.
walnÄ… z gruboÅ›ciÄ… warstwy mie- OprÛcz minimalnej szerokoÅ›ci
dzi. Wszystkie prÛbki prezento- Å›cieÅ‚ek, drugim waÅ‚nym para-
wane w artykule zostały wykona- metrem są minimalne separacje
ne na standardowych laminatach gwarantujÄ…ce unikniÍcie zwarĘ.
o gruboÅ›ci miedzi 35 µm - czyli Wykonane specjalnie w tym celu
ok. 1,4 mils. Z drugiej strony, je- prÛbki testowe skÅ‚adaÅ‚y siÍ
Å‚eli porÛwnamy uzyskane szero- z rzÍdu rÛwnolegÅ‚ych Å›cieÅ‚ek
koÅ›ci Å›cieÅ‚ek z wymiarami nomi- o stopniowo rosnÄ…cych odstÍ-
nalnymi (projektowymi), to mo- pach. Na fot. 18 pokazano frag-
Å‚emy stwierdziĘ, Å‚e poszerzenie ment prÛbki zÅ‚oÅ‚onej ze Å›cieÅ‚ek
na skutek rozpÅ‚yniÍcia tonera o nominalnej szerokoÅ›ci 6 mils.
i zwÍÅ‚enie powstaÅ‚e w efekcie Liczby na rysunku oznaczajÄ… od-
podtrawienia kompensujÄ… siÍ stÍpy pomiÍdzy osiÄ… Å›cieÅ‚ki cen-
wzajemnie, a finalna szerokośĘ tralnej a osiami jej najbliłszych
niewiele odbiega od zaÅ‚oÅ‚onej. sÄ…siadÛw. Jak moÅ‚na zauwaÅ‚yĘ,
Ciekawego porÛwnania dostar- w miarÍ oddalania stopniowo za-
cza fot. 16. Zestawiono na niej nikajÄ… oddziaÅ‚ywania miÍdzy sÄ…-
fragment mozaiki zÅ‚oÅ‚onej z rÛw- siadujÄ…cymi elementami mozaiki.
nolegÅ‚ych Å›cieÅ‚ek o szerokoÅ›ci Zapewnienie odstÍpu 6 mils
6 mils wykonanych w rÛÅ‚nych w zasadzie gwarantuje, Å‚e pomiÍ-
Fot. 14. Trawiarka napełniona roztworem B327. Na dnie wi-
technologiach. PoczÄ…wszy od gÛ- dzy sÄ…siadujÄ…cymi elementami
doczne są dwie grzałki akwaryjne, a z tyłu - kurtyna pęcherzy-
ry mołemy zobaczyĘ wydruk
ków powietrza powodująca intensywne a jednocześnie równo-
maski (600 dpi) na papierze kre- a)
mierne mieszanie roztworu. Pojemność robocza zbiornika wy-
dowym (a) i ściełki uzyskane za
nosi ok. 2,5...3 dm3
jej pomocÄ… (b) oraz rezultaty
technologii przemysłowej z mas-
rtÍci (II) HgCl2 o stÍÅ‚eniu 8 mg/ narusza resztek powÅ‚oki kredo- kÄ… fotopolimerowÄ… (c) oraz
dm3). O ile caÅ‚kowita ilośĘ i stÍ- wej, a takÅ‚e komfort wynikajÄ…cy z maskÄ… metalicznÄ… Sn-Pb (d).
łenie katalizatora zawartego z klarowności kąpieli. Technologie przemysłowe gwa-
w kÄ…pieli sÄ… stosunkowo niewiel- Na fot. 14 pokazano wyglÄ…d rantujÄ… niemal idealnÄ… powtarzal-
kie (dopuszczalne stÍÅ‚enie rtÍci amatorskiej trawiarki napeÅ‚nionej nośĘ i jakośĘ krawÍdzi niedostÍp-
b)
w Å›ciekach zrzucanych do kana- czÍÅ›ciowo zuÅ‚ytym roztworem nÄ… dla mozaiki transferowanej
lizacji komunalnej nie mołe B327. Umieszczone na jej dnie z wydruku 600 dpi. Jednak
przekraczaĘ 0,1 mg Hg/dm3), to grzaÅ‚ki akwariowe wraz z regula- z drugiej strony zwrÛĘmy uwagÍ
operowanie stÍÅ‚onymi zwiÄ…zka- torem utrzymujÄ… temperaturÍ na zaskakujÄ…cÄ… prÛbkÍ (d), gdzie
mi rtÍci podczas przygotowania kÄ…pieli na poziomie ok. z nominalnej szerokoÅ›ci Å›cieÅ‚ek
roztworu wymaga zachowania 40...42oC, natomiast widoczna pozostało jedynie ok. 2 mils.
specjalnych Å›rodkÛw ostroÅ‚noÅ›ci. z tyÅ‚u rurka napowietrzajÄ…ca wy-
DostÍpny w handlu Wytra- twarza kurtynÍ pÍcherzykÛw po- Mycie i zabezpieczenie
wiacz Drobnokrystaliczny B327, wietrza powodującą intensywne płytki
c)
mimo braku na opakowaniu ja- i rÛwnomierne mieszanie roztwo- Po wyjÍciu pÅ‚ytki z trawiarki
kichkolwiek informacji o jego ru. Czas trawienia miedzi pozostaje juł tylko zmycie maski
skÅ‚adzie, jest najprawdopodob- o gruboÅ›ci 35 µm wynosi w ta- ochronnej. Polimerowy toner daje
niej mieszaninÄ… sporzÄ…dzonÄ… na kich warunkach przeciÍtnie siÍ Å‚atwo usunąĘ za pomocÄ… po-
bazie nadsiarczanu amonu lub 12...15 minut. pularnych rozpuszczalnikÛw orga-
nadsiarczanu sodu. W chwili Na fot. 15 przedstawiono wy- nicznych np. acetonu lub (lepiej)
obecnej moÅ‚na go uznaĘ za je- glÄ…d Å›cieÅ‚ek o nominalnej szero- rozpuszczalnika Nitro. Jak siÍ jed-
den z najwygodniejszych i łatwo kości 6 mils, po wytrawieniu nak zdąłyłem przekonaĘ, po zmy-
dostÍpnych preparatÛw do tra- i czÍÅ›ciowym mechanicznym ciu tonera na powierzchni miedzi
d)
wienia miedzi. Za jego stosowa- usuniÍciu maskujÄ…cego je tonera. pozostaje cienka, woskowata war-
niem przemawia m.in. to, Å‚e nie KrawÍdzie maski tworzÄ… prze- stewka mogÄ…ca skutecznie uprzyk-
rzyĘ pÛüniejsze lutowanie. Dlate-
go przed pokryciem płytki wars-
twÄ… topnika warto ostatni raz
przeszlifowaĘ ją pod biełącą wo-
dÄ… za pomocÄ… bardzo drobnego
papieru ściernego (>1000).
Fot. 16. Ścieżki 6 mils w róż-
Rezultaty
nych wykonaniach: wydruk
Po szczegÛÅ‚owym przedstawie-
600 dpi na papierze kredo-
niu metody nadeszła pora na
wym (a); termotransfer z pa-
prezentacjÍ i omÛwienie uzyska-
pieru kredowego (b); techno-
nych wynikÛw. LicytujÄ…c swoje
logia profesjonalna z maskÄ…
osiÄ…gniÍcia w wytwarzaniu domo-
fotopolimerowÄ… (c); technolo-
wych PCB, najchÍtniej podajemy
gia profesjonalna z maskÄ…
minimalne uzyskane szerokości
metalicznÄ… Sn-Pb (d). Wyko-
ściełek. Na fot. 17 przedstawio-
nania profesjonalne zapew-
no prÛbÍ oceny metody wedÅ‚ug
niają znacznie lepszą równo-
tego właśnie kryterium. Jak wi-
mierność ścieżek niż metoda
Fot. 15. Podtrawienie krawędzi ścieżek. Na zdjęciu - ścieżki
daĘ, ściełka o nominalnej szero-
termotransferowa, ale nie bez
6 mils po wytrawieniu i mechanicznym usunięciu części pokry-
kości 4 mils zachowała elektrycz-
niespodzianek - w ostatniej
cia maskującego. Widoczne  okapy powstały na skutek roz-
ną ciągłośĘ. Oczywiście nie na-
próbce (maska SnPb) ze
puszczenia miedzi pod krawędzią tonera. Zwróćmy uwagę, że
mawiam nikogo do realizacji ta-
ścieżek o projektowanej szero-
rozlanie tonera i podtrawienie kompensujÄ… siÄ™ wzajemnie,
kich projektÛw, a sam test nale-
kości 6 mils zostało zaledwie
dzięki czemu finalna szerokość scieżek niewiele różni się od
ły potraktowaĘ z przymrułeniem
ok. 2 mils
zamierzonej
Elektronika Praktyczna 8/2003
60
N O T A T N I K P R A K T Y K A N O T A T N I K P R A K T Y K A
Fot. 17. 6 mils... 5 mils... 4 mils... Gdzie leży granica? Ścieżka
4 mils mimo wyraz
nych głębokich przewężeń zachowała ciąg-
łość i nienaruszoną górną płaszczyznę
mozaiki nie wystąpią zwarcia fragment płytki drukowanej
wynikające ze zbyt bliskiego są- z przylutowanym układem w obu-
siedztwa. dowie QFP208 z wyprowadzenia-
Kolejne zdjÍcia prezentujÄ… mi w rastrze 0,5 mm. Jakkolwiek
przykÅ‚ady struktur, z jakimi nie widaĘ tego na zdjÍciu, to mo-
moÅ‚na siÍ spotkaĘ w rzeczywis- gÍ zapewniĘ, Å‚e wszystkie pozo-
tych projektach. Są to przejścia stałe wyprowadzenia zostały przy-
Å›cieÅ‚ek pod standardowymi el- lutowane do poprawnych pÛl lu-
mentami w obudowach SMD: towniczych wytrawionych bez
0805 (fot. 19) i SOT-23 (fot. 20) zwarĘ i istotnych ubytkÛw.
oraz trzy ściełki o szerokości
6 mils (fot. 21) przeprowadzone Opisy - warstwy
pomiÍdzy polami lutowniczymi Overlay
ukÅ‚adu scalonego w obudowie Na zakoÒczenie wspomnÍ
DIP (pola o nominalnej średnicy o jeszcze jednym zastosowaniu
62 mils w rozstawie 100 mils). metody termotransferowej. Kosz-
Rozpoczynając artykuł wspo- tem dodatkowych kilku minut
mniałem o rosnącym zapotrzebo- pracy mołemy nanieśĘ na płyt-
waniu na precyzyjne, amatorskie kÍ opis elementÛw (warstwy
PCB, wynikajÄ…cym z silnego dÄ…Å‚e- BottomOverlay i TopOverlay)
nia producentÛw do miniaturyza- znakomicie uÅ‚atwiajÄ…cy pÛüniej-
cji obudÛw. Na fot. 22 pokazano szy montaÅ‚ (fot. 23). PoniewaÅ‚
Fot. 18. Ścieżki 6 mils w zmiennych odstępach. Liczby oznacza-
ją odległość w milsach pomiędzy osią ścieżki centralnej
a osiami jej najbliższych sąsiadów. Zachowanie ok. 6 mils se-
paracji wystarcza do wyeliminowania zwarć
Elektronika Praktyczna 8/2003
61
N O T A T N I K P R A K T Y K A
Fot. 19. Pojedyncza ścieżka (kolejno o szerokości: 10, 12, 15
mils) przeprowadzona pomiędzy polami elementu SMD0805
Fot. 21. Potrójne przejście pomiędzy polami układu w obudowie
toner po zmyciu kredy przyjmu- w dowolnym punkcie formatki DIP (ścieżki 6 mils, pola lutownicze 62 mils w rozstawie 100 mils)
je nieciekawÄ… szarosinÄ… barwÍ, o rozmiarach znacznie wiÍkszych
a zarazem od warstwy opisowej niÅ‚ osiÄ…galne w metodzie ìÅ‚elaz- tem, to moÅ‚emy powrÛciĘ do - specyfikacja zamieszczona
nie oczekujemy idealnej szczel- kowejî. Jednak i ta metoda ma niego w kolejnych numerach. na stronie producenta.
ności krycia, to tym razem mo- swoje niezaprzeczalne zalety. Marek Dzwonnik, AVT 3.http://www.ep.com.pl/?ftp/
łemy znacznie uprościĘ techno- Jakkolwiek zaprezentowałem [e-mail] makepcb/index.html - artykuł
logiÍ. Zamiast kÄ…pieli i Å‚mudne- liczne przykÅ‚ady wykonania z EP
go zmywania kredy, po prostu ściełek o szerokości 6 mils, to Odnośniki 4.http://www.mantech.co.za/
odrywamy papier na gorÄ…co, jednak nie wyobraÅ‚am sobie np. 1.ìTechnologia i montaÅ‚ pÅ‚ytek kontakt/kc20man.HTM - szcze-
jeszcze przed zdjÍciem pÅ‚ytki poprowadzenia w ten sposÛb drukowanychî, Jerzy Michal- gÛÅ‚owa instrukcja stosowania
z łelazka. Wprawdzie znaczna magistrali 32 * 6 mils wzdłuł ski, seria USE, WNT, Warsza- Positivu
czÍśĘ wydruku pozostanie na caÅ‚ej eurokarty. Jednak jak naj- wa 1992, ISBN 83-204-1413-X 5.http://www.easy-soft.tsnet.pl/
papierze, to jednak reszta prze- bardziej realne wydaje siÍ siÍg- 2.http://www.crceurope.com/ akademia/pcb/pcbes.html -
niesiona na pÅ‚ytkÍ i tak zapewni niÍcie po wymiar 6 mils w kry- -> KontaktChemie polskie opisy wykorzystania
dobry kontrast oraz czytelnośĘ tycznych punktach projektu, czy -> Positiv20 Positivu i folii TES-200
znakÛw nawet o wysokoÅ›ci za- teÅ‚ np. wyprowadzenie Å›cieÅ‚ek
ledwie 40 mils. spod obudowy o rastrze 0,65
mm czy nawet 0,5 mm. Zwłasz-
Podsumowanie cza Å‚e w realizacjach amators-
PorÛwnujÄ…c rezultaty metody kich moÅ‚na sobie pozwoliĘ na
termotransferowej z minimalnymi kałdorazowe dokładne obejrze-
wymaganiami nakładanymi przez nie przetransferowanej maski
wiele firm zajmujÄ…cych siÍ pro- i ewentualne poÅ›wiÍcenie dodat-
dukcją płytek drukowanych, łat- kowych 20 minut na retusz lub
wo ulec złudnemu wrałeniu, zmycie tonera i kolejne prasowa-
Å‚e oto w amatorskim rÍku mamy nie. SzybkośĘ dziaÅ‚ania i to mi-
narzÍdzie doskonaÅ‚e. Nie traĘmy mo czasu jaki trzeba poÅ›wiÍciĘ
jednak zdrowego rozsÄ…dku. Gra- na ewentualne poprawki stanowi
niczne mołliwości profesjonalis- drugi niebagatelny atut metody.
tÛw siÍgajÄ… znacznie dalej, a sta- BiorÄ…c pod uwagÍ, Å‚e na wyko-
wiane ograniczenia mają zagwa- nanie płytki jednostronnej po-
rantowaĘ niemal 100% bezbÅ‚Íd- trzeba nie wiÍcej niÅ‚ 50...60 mi-
nośĘ i powtarzalnośĘ wykonania nut (oczywiście nie licząc wier-
cenia), moÅ‚na siÍ pokusiĘ o wy-
konywanie płytek drukowanych
ad hoc, do kolejnych wersji uru- Fot. 22. Fragment płytki testowej i zamontowanego układu scalo-
chamianego prototypu. nego w obudowie TQFP208 z wyprowadzeniami w rastrze 0,5 mm
Przede wszystkim jednak za-
chÍcam do eksperymentÛw.
Prawdopodobnie spore mołli-
wości tkwią jeszcze w wykorzys-
taniu coraz powszechniejszych
drukarek 1200 dpi a takłe w po-
szukiwaniu innych materiaÅ‚Ûw
do wydruku. Przypomnijmy -
szukamy nośnika o gładkiej po-
wierzchni, odpornego na tempe-
raturÍ druku i prasowania a zara-
zem usuwalnego w wodzie lub
innym rozpuszczalniku obojÍt-
nym wobec tonera.
Wachlarz zagadnieÒ zwiÄ…za-
nych z amatorskimi PCB jest do-
syĘ szeroki, a kilka z nich zosta-
Fot. 23. ZÅ‚Ä…cze ISP na podstawce uruchomieniowej opisane
Å‚o jedynie zasygnalizowane, jak
(warstwa Top Overlay) metodÄ… termotransferowÄ… z oderwa-
np. sposoby wykonywania płytek
niem papieru na gorąco. Wzdłuż górnej krawędzi widoczny
dwustronnych czy konstrukcja
Fot. 20. Pojedyncze (12 mils) zarys sprężystych szpilek testowych produkowanych przez Q&A
trawiarki. Jełeli Czytelnicy wy-
i podwójne (8 mils) przejście rozmieszczonych w rastrze 100 mils. Całkowita wysokość zna-
kałą zainteresowanie tym tema-
pod obudową SOT-23 ków wynosi 60 mils
Elektronika Praktyczna 8/2003
62