Tworzenie płytek drukowanych metodą termotransferu
Wszyscy młodzi (wiedzą raczej niż wiekiem) elektronicy dochodzą w pewnym momencie do faktu, że bez płytki drukowanej żyć się nie da. Często płytkę można kupić, często da się zrobić wszystko na uniwersalnej, lecz jednak każdy się zastanawia, jak dokonać własnoręcznego aktu stworzenia.
Dużo jest metod produkcji płytek, lecz większość jest horrendalnie droga, jeżeli chodzi o inwestycje w sprzęt. Jako że potrzeba jest matką wynalazków, metoda tania i dająca bardzo dobre rezultaty została szybko opracowana. Jest to, jak wszyscy się już pewnie domyślają, metoda termotransferu z użyciem papieru kredowego. Polega ona na przeniesieniu tonera, czyli "farby" z drukarki laserowej, na płytkę, a następnie wytrawieniu laminatu miedzianego nie pokrytego tonerem.
Do tej metody należy zaopatrzyć się w kilka podstawowych rzeczy:
laminat, jednostronny. Ciężko używać dwustronnego, ponieważ są problemy z dopasowaniem do siebie otworów po obu stronach płytki;
chlorek żelaza, lub inna substancja trawiąca. Do nabycia w każdym sklepie elektronicznym, cena 4-6 zł. To wystarcza na zrobienie kilku większych lub kilkunastu małych płytek;
papier kredowy. Jak ktoś nie wie, to taki gładki, śliski i błyszczący papier. Koszt od 40 gr. do 2 zł za kartkę. Należy kupować jak najbardziej śliski i gładki, a także w miarę cienki;
rozpuszczalnik nitro, dostępny w każdym sklepie z farbami. Kosztuje parę złotych za litr. Jeżeli jest taka możliwość, proponuję zakup mniejszej butelki, ok. 250 ml, ponieważ zużywa się go bardzo niewiele, a duża butelka jest niewygodna;
żelazko, które chyba wszyscy w domu posiadają;
denaturat. Również nie trzeba za dużo;
kalafonia;
wiertła zależnie od potrzeb 0,7 - 1,2 mm.
Dodatkowo, zależnie od sposobu wykonania, można się zaopatrzyć w dodatki:
papier ścierny 1000 - 1500. Do polerowania laminatu, 1 arkusz;
filc do polerowania metalu. Do celów jak wyżej;
szmatki, waciki albo coś podobnego;
proszek do prania, płyn Ludwik, ew. inny środek odtłuszczający;
lakier do paznokci;
szczypce, pęsetka, albo coś podobnego.
Mając wszystkie podstawowe elementy, możemy zabrać się do pracy.
Czynności wstępne
Przed rozpoczęciem właściwego tworzenia płytki, należy wykonać kilka czynności wstępnych. Pierwszą jest rozpuszczenie wytrawiacza, zgodnie z instrukcją na opakowaniu. Drugą jest rozpuszczenie w niewielkiej (ok. 50 ml) ilości denaturatu sproszkowanej kalafonii w stosunku mniej więcej 5 do 1. Roztwór ten będzie nam służył do pomalowania gotowej płytki w celu zabezpieczenia przed utlenianiem, oraz ułatwi lutowanie. Kalafonię najłatwiej sproszkować wiercąc szerokim śrubokrętem lub innym podobnym narzędziem. Jeżeli wyłupały nam się większe grudy, rozbijamy je, bo prędko się nie rozpuszczą. Aby przyśpieszyć proces, wstawiamy buteleczkę z denaturatem do gorącej wody. UWAŻAMY NA ŁATWOPALNE OPARY!!!. Przygotować należy też żelazko, i kawałek równej powierzchni, na której będziemy "przygrzewać". Uwaga na temperaturę!
Projekt płytki
Zaczynamy od tego, co ma się znaleźć na płytce, czyli od projektu ścieżek. Wykonujemy go w dowolnym programie, w dowolny sposób, jak się żywnie podoba. Jedynym zastrzeżeniem jest warunek, aby otrzymać go jako obrazek. Większość programów do projektowania obwodów ma możliwość eksportu do bitmapy. Następnym krokiem jest zamiana obrazka na czarno-biały, tak, aby ścieżki były czarne, a przerwy pomiędzy nimi białe. Można to zrobić nawet w Paincie.
Rzecz bardzo ważna, o której często się zapomina: obrazek MUSI być widziany od strony elementów! Inaczej, ma być widziany tak, jakbyśmy patrzyli pod światło na płytkę od strony rezystorów itd. Ujrzymy wtedy prześwitujące z drugiej strony ścieżki. Dokładnie to ma być na rysunku.
Drukowanie
Gdy mamy już gotowy projekt, należy go wydrukować na drukarce laserowej, używając papieru kredowego. Ważne jest zachowanie wielkości obrazka, szczególnie przy użyciu układów scalonych. Nie będą nam po prostu nóżki pasować do otworów. Na wydruku nie może być również żadnych przerw, plamek itp. Musimy dokładnie sprawdzić, czy wszystko się zgadza. Jeżeli tak jest, to super, jeżeli nie, robimy poprawki i drukujemy jeszcze raz.
Nie wszyscy mają dostęp do drukarki laserowej, lecz ten problem można w prosty sposób ominąć. Drukujemy wszystko na zwykłym papierze na drukarce atramentowej, i idziemy do najbliższego ksero. Prosimy o kopię na naszym papierze kredowym, najlepiej z poprawionymi parametrami. Sprawdzamy jakość, i albo idziemy do innego ksero, albo szczęśliwi do domu. Na koniec docinamy rysunek do odpowiednich wymiarów.
Pamiętać też należy o tym, żeby nie dotykać, ani w żaden inny sposób nie brudzić naszego wydruku. Jeżeli się toner zatłuści, nie będzie chciał dobrze przyczepić się do płytki. Dlatego też lepszy jest jak najgładszy papier - toner nie wchodzi w jego rowki, i więcej może przejść na płytkę.
Przygotowanie płytki
Mając "matrycę", możemy zająć się przygotowaniem płytki. Zaczynamy od docięcia płytki, najlepiej do wymiarów papieru, co ułatwi nam dopasowanie. Najlepsza jest piłka do metalu. Piłujemy w miarę ostrożnie, żeby nie poodrywać laminatu, po czym szlifujemy brzegi, aby pozbyć się zadziorów. Następnie dokonujemy oczyszczenia miedzi z wszelkich brudów, oraz z warstewki metalu utlenionego. Robimy to za pomocą papieru ściernego, filcu do polerowania, szmatki i pasty polerskiej, lub czegokolwiek innego. Ważne są dwie rzeczy: laminat nie może mieć głębokich rys, i musi zacząć lśnić jasną, żywą barwą. Jasność oznacza, że pozbyliśmy się warstwy tlenku miedzi. Laminat nie powinien też być całkowicie gładki. Bardzo drobniutkie rysy pomagają trzymać się tonerowi.
Następne kroki wymagają nieco szybkości, aby nie dopuścić do ponownego utlenienia miedzi. Nie chodzi o bieganie, raczej o brak przerw w pracy i trochę energii.
Mycie i odtłuszczanie
Kolejną czynnością jest umycie i odtłuszczenie płytki. Można to zrobić jakimkolwiek środkiem do naczyń, czy do prania. Ja preferuję zwykły proszek do prania - zlewamy powierzchnię płytki, sypiemy proszek, szorujemy chwilę i spłukujemy. Powtarzamy kilka razy, aż płytka będzie czysta. Wycieramy do sucha szmatką.
Prasowanie
Umytą i odtłuszczoną płytkę układamy miedzią do góry, kładziemy naszą matrycę z papieru drukiem na dół. Na to kładziemy kartkę cienkiego papieru. Pogorszy nam to przewodność cieplną, ale nie pobrudzimy żelazka. Przykładamy ustawione na maksimum żelazko, i mocno dociskamy. Czekamy, zależnie od temperatury żelazka, około 2-3 minuty. Sprawdzamy, czy rysunek się nie przesunął. W tym momencie toner się rozpuścił i nasza matryca, przyklejona do laminatu, już się więcej nie przesunie. Możemy wtedy ostrożnie przemieszczać żelazko, aby dobrze dogrzać wszystkie miejsca płytki. To bardzo ważny proces, ponieważ toner nie dogrzany odklei się. Po około 5-6 minutach cały proces powinien być zakończony. Jeżeli robimy płytki bardzo precyzyjne, należy uważać z czasem grzania i temperaturą. Papier może się pod wpływem temperatury zniekształcić, a toner rozlać zbyt szeroko.
Zdejmowanie papieru
Zdejmujemy żelazko, usuwamy górną kartkę, i sprawdzamy, co się dzieje. Jeżeli matryca leży na swoim miejscu, i widać, że jest dobrze przyklejona, możemy wrzucić płytkę w pojemnik z ciepłą wodą. Papier po pewnym czasie namoknie, zacznie prześwitywać, i pojawią się charakterystyczne bąble. Wtedy co jakiś czas sprawdzamy, pocierając palcem powierzchnię, czy już się łuszczy. Jeżeli tak, to pod strumieniem wody ścieramy cały papier. Jeżeli proces przetapiania tonera przeprowadzony został właściwie, nie musimy tego robić zbyt ostrożnie, nadruk już nie powinien odpaść.
Poprawki
Po odejściu całego papieru, sprawdzamy, czy wszystko się zgadza. Jeżeli czegoś brakuje, toner gdzieś odpadł, to zmywamy go rozpuszczalnikiem za pomocą szmatki czy wacika, i wracamy do punktu o czyszczeniu i odtłuszczaniu płytki. Tym razem musimy dłużej grzać żelazkiem, albo zdobyć jakieś o wyższej temperaturze. W przypadku małych braków w ścieżkach, możemy pomóc sobie lakierem do paznokci, dorabiając brakujące miejsca. Jest to jednak metoda niechlujna, i nie dająca gwarancji.
Wytrawianie
Jeżeli natomiast wszystko jest w porządku, wrzucamy nasze arcydzieło do kąpieli w wytrawiaczu. Aby proces odbywał się szybciej, dobrze jest podgrzać płyn, wstawiając go wcześniej do gorącej wody. Dobrze jest też od czasu do czasu potrząsnąć pojemnikiem, albo poruszać płytkę za pomocą pęsetki. Staramy się, aby płytka stała w pionie, lub leżała laminatem do dołu, gdyż związek powstały w wyniku wytrawiania miedzi opadnie wtedy na dół, nie przykrywając powierzchni.
Obserwując proces, czekamy, aż w miejscach gdzie nie ma tonera usunięta zostanie cała miedź. Najlepiej dla pewności odczekać chwilę dłużej. Nie za długo jednak, bo pojawić się mogą podtrawienia z boku ścieżek.
Usuwanie tonera
Gdy już wszystko jest gotowe, wyjmujemy płytkę szczypcami i płuczemy pod bieżącą wodą. Za pomocą wacika lub szmatki nasączonych rozpuszczalnikiem zmywamy toner. Ponownie myjemy płytkę i wycieramy do sucha.
Wiercenie
Kolejną czynnością, która nas czeka, jest wiercenie dziur. Niewiele osób posiada zapewne malutką, specjalistyczną wiertarkę. Można poradzić sobie jednak zwykłą, dużą. Problemem jest umocowanie wiertła, gdyż większość końcówek jest zbyt duża. Można jednak wiertełko owinąć folią aluminiową, aby uzyskać żądaną grubość. Są też przejściówki, ale mam kiepskie doświadczenia z nimi. Ciężko je wypośrodkować i wiertło ma "bicie".
Dziury wiercimy delikatnie, aby nie zadrzeć miedzi, najlepiej na miękkim drewnie. Przydaje się małe imadełko, albo przynajmniej dodatkowa para rąk.
Malowanie płytki
Ostatnią czynnością, niekonieczną, ale bardzo przydatną, jest malowanie kalafonią. Warstwa kalafonii zabezpiecza miedź przed korozją, ale także wspaniale ułatwia lutowanie, oraz cynowanie ścieżek. Wystarczy małym pędzelkiem równo pokryć powierzchnię i poczekać aż wyschnie. Tą samą czynność możemy uskutecznić raz jeszcze po wlutowaniu elementów. Usuniemy nadmiar kalafonii z lutowania i zabezpieczymy luty. Uwaga na opary denaturatu!
I w tym momencie doszliśmy do końca tworzenia płytki. Powodzenia!