N O T A T N I K P R A K T Y K A
Prototyp w godzinę
- precyzja niemal przemysłowa
Płytki drukowane w domu, część 1
Wstp scalonych opuszcza fabryki
W artykule omwiono popularne, domowe
Potrzeba łatwego dostpu do wyłącznie w obudowach SMD
płytek drukowanych towarzy- o gstości wyprowadze prze-
metody wykonywania płytek drukowanych,
szy elektronikom niemal od kraczającej mołliwości jakich-
ze szczeglnym uwzgldnieniem czynnikw
początku obecności technolo- kolwiek płytek uniwersalnych.
gii PCB na rynku. Jeszcze we Z drugiej strony oferta za-
warunkujących powtarzalnośĘ procesu
wczesnych latach 90. mołli- kładw zajmujących si pro-
wości wyboru zawierały si fesjonalną technologią PCB
i przyczyn najczściej popełnianych
pomidzy łmudnym malowa- staje si coraz łatwiej dostp-
błdw.
niem ściełek lakierem do paz- na (przede wszystkim finanso-
nokci bąd alchemią ciemni wo) dla zwykłych śmiertelni-
W pierwszej czści artykułu
fotograficznej a wydaniem kw. Do przeszłości nalełą
okrągłej sumki na płytk wy- kłopotliwe pytania o listy
przedstawiamy przegląd najbardziej
konaną profesjonalnie lub po- apertur oraz własnorczne
świceniem nalełnej liczby przygotowywanie plikw Ger- popularnych metod wykonywania płytek
godzin na zabaw z kynarem bera i listy wierce. Wik-
drukowanych, za miesiąc opublikujemy
i płytką uniwersalną. Na prze- szośĘ zakładw bez oporw
strzeni ostatnich kilku lat przyjmuje pliki zapisane
opis metody pozwalającej w warunkach
problem amatorskich PCB za- w formacie popularnych na-
czął jednak nabieraĘ nowego rzdzi projektowych. W zasa- domowych uzyskaĘ powtarzalne ściełki
wymiaru. Otł coraz wiksza dzie nie stanowi juł w tej
6-milsowe.
liczba interesujących układw chwili wikszego problemu
Elektronika Praktyczna 6/2003
51
N O T A T N I K P R A K T Y K A
złołenie zamwienia na wyko- opisywaliśmy marzenie projek- łości wąskich ściełek i nie- korzystującej papier kredowy
nanie precyzyjnych, jednostko- tanta - specjalizowane plotte- powodowanie zwarĘ blisko w roli nośnika. Pierwsze dwie
wych płytek przeznaczonych ry grawerujące firmy LPKF. połołonych elementw mo- metody, tzn. Positiv i TES-200
do prototypu urządzenia. Jed- Niestety urządzenia te, z racji zaiki. Od minimalnych osią- są powszechnie znane, a ich
nak wciął pozostaje kilka is- ceny, lełą w zasigu mołli- galnych rozmiarw ściełek opisy łatwo dostpne w Inter-
totnych ale... Rozmiary jed- wości jedynie nielicznych ze- i dzielących je separacji za- necie. Artykuł poświcony fo-
nostkowego zamwienia są za- społw projektowych, a dla leły m.in. jakich typw tochemicznemu wytwarzaniu
zwyczaj znacznie mniejsze od wikszości z nas pozostaną obudw elementw bdzie- płytek PCB znalazł si teł kie-
rozmiarw typowych formatek właśnie marzeniem. my mogli uływaĘ w swoich dyś na łamach EP (listopad
stosowanych w procesie tech- projektach. 1994) i jest rwnieł dostpny
nologicznym. Dlatego wyko- Tajniki technologii - dokładne zachowanie rozmia- na internetowej stronie EP
nawcy czekają, ał zbierze si Zdecydowana wikszośĘ rw całego projektu, umołli- (http://www.ep.com.pl/?ftp/ma-
odpowiednia liczba detalis- wspłczesnych technologii wiające m.in. dopasowanie kepcb/index.html). Jednak
tw potrzebna do wypełnie- PCB opiera si na metodach precyzyjnych elementw urok kałdej technologii tkwi
nia formatki produkcyjnej lub fotochemicznych, przy czym o dułych rozmiarach, takich w szczegłach, a posiadanie jej
odpowiednio podnoszą ceny rozrłniamy tu dwie zasadni- jak np. wielostykowe złącza opisu nie oznacza jeszcze
obowiązujące przy małych za- cze grupy: lub gniazda pamici DIMM. prostej drogi do sukcesu. Nie-
mwieniach. Rwnieł koszt - metody subtraktywne polega- - ze wzgldu na warunki war- przypadkowo najcenniejszym
przygotowania dokumentacji jące na selektywnym usuwa- sztatowe dodajmy jeszcze tomem dokumentacji technolo-
produkcyjnej wnosi swj nie- niu zbdnych obszarw mie- brak wymaga dotyczących gicznej w wielu zakładach jest
bagatelny udział do finalnej dzi z powierzchni laminatu, kosztownego wyposałenia, zeszyt z odrcznymi notatkami
kwoty widniejącej na fakturze. - metody addytywne (lub pł- trudno dostpnych bąd tok- głwnego technologa. Dlatego,
Oczywiście mołna powie- addytywne) wykorzystujące sycznych odczynnikw itp. zamiast powtarzaĘ oglnie
dzieĘ, łe prototyp musi kosz- selektywne osadzanie miedzi Obecnie mołemy w zasadzie znane wyjaśnienia, skoncent-
towaĘ. Jednak niezalełnie od tworzącej mozaik ściełek. mwiĘ o trzech domowych ruj si przede wszystkim na
posiadanego budłetu nie da omwieniu czynnikw decy-
si zniwelowaĘ czasu, jaki dujących o jakości wykonania
Termotransferową metodę wykonywania płytek
musi upłynąĘ od zapisania na oraz na mechanizmach naj-
polecamy w szczególności:
dysku projektu PCB do chwili czściej popełnianych błdw.
Amatorom - jako tani sposób wytwarzania
wzicia do rki upragnionego Pewną nowością, znaną do-
kawałka laminatu. Nawet za- jednostkowych płytek do własnych projektów
tychczas głwnie uczestnikom
mawiając usług 24-godzinną internetowych grup dyskusyj-
nie wymagający korzystania z ciemni
według specjalnych supereks- nych, jest zmodyfikowana me-
i czystego laboratorium.
presowych stawek, nie unik- toda termotransferowa wyko-
Zawodowcom - jako sposób na szybkie
nie si konieczności fizyczne- rzystująca papier kredowy.
go dostarczenia płytki do zle- wykonywanie płytek prototypowych. W ramach
Opierając si na bardzo pros-
ceniodawcy. Dlatego amators- zachęty zasygnalizujemy, że wykonanie
tym pomyśle, pozwala ona na
kie metody wytwarzania PCB osiągnicie zaskakująco dob-
jednostronnej płytki drukowanej dobrej
wciął budzą ływe zaintereso- rych i powtarzalnych wyni-
jakości zajmuje mniej niż 1 h i daje się
wanie. Uściślijmy przy tym, kw. Nie bd ukrywał, łe
przeprowadzić niemalże na biurku obok
łe pojcie amatorskie nie technika ta najbardziej przy-
komputera.
odnosi si do rangi i stopnia padła mi do gustu, dlatego
komplikacji samych projektw, poświc jej drugą czśĘ arty-
a raczej oznacza brak dostpu Metody addytywne, a do sposobach maskowania po- kułu, prbując zarazem okreś-
do rozbudowanego zaplecza nich nalełą niestety prawie wierzchni miedzi: liĘ, gdzie lełą granice jej moł-
technologicznego. Z punktu wszystkie sposoby metalizacji - malowanie ściełek pisakiem liwości.
widzenia hobbysty, techniki te otworw, do chwili obecnej odpornym na trawienie,
stwarzają mołliwośĘ ominicia lełą poza zasigiem działa - zastosowanie emulsji świat- Fotolitografia
kosztw stawiających pod zna- amatorskich. Wynika to zar- łoczułej (fotolitografia), z wykorzystaniem
kiem zapytania sens realizacji wno z konieczności korzysta- - nanoszenie maski ochronnej Positivu
wielu zamierze. Dla projek- nia ze skomplikowanych pro- metodą termotransferu. Starsi stałem Czytelnicy pa-
tanta-profesjonalisty kryje si cesw chemicznych (aktywacja O malowaniu pisakiem che- mitają zapewne skomplikowa-
w nich łatwośĘ szybkiego pro- powierzchni nieprzewodzą- moodpornym wspominam je- ne przepisy przygotowania
totypowania i wprowadzania cych, chemiczne i elektroche- dynie z kronikarskiego obo- i stosowania negatywowych
zmian do projektowanych miczne osadzanie miedzi), jak wiązku, gdył nadaje si wy- emulsji światłoczułych spo-
układw. Dysponując techno- rwnieł z konieczności ułycia łącznie do bardzo prostych rządzonych na bazie albuminy,
logią amatorską, nawet o gor- precyzyjnych wysokoobroto- urządze. Rczne naniesienie kleju stolarskiego lub szelaku
szej jakości nił technologie wych wiertarek niezbdnych punktw lutowniczych pod i uczulanych dwuchromianem
profesjonalne, ale za to do- do wykonania otworw o rw- układ w obudowie DIP wyma- potasu lub amonu. Mołna za-
stpną na zawołanie, mołna ją nych, gładkich ściankach. ga pewnej rki i nie zawsze ryzykowaĘ stwierdzenie, łe do-
efektywnie wykorzystaĘ przy Tak wic, w domenie ama- udaje si bez błdw. Posiada- piero upowszechnienie prepa-
uruchamianiu niekrytycznych torw pozostają wyłącznie je- nie odpornego na trawienie ratu Positiv 20 otworzyło dro-
fragmentw układu. Jak zresz- dno- lub dwuwarstwowe płyt- pisaka z bardzo cienką ko- g do wytwarzania dobrych ja-
tą zobaczymy w drugiej czści ki drukowane wykonywane cwką (np. 0,3 mm) mołe jed- kościowo płytek drukowanych
artykułu, rezultaty osiągalne metodą subtraktywną, czyli nak okazaĘ si przydatne do w warunkach domowego war-
po nabraniu pewnego do- wykonywane przez selektywne ew. retuszu masek wykona- sztatu. ŁatwośĘ nanoszenia
świadczenia są co najmniej maskowanie i trawienie nie- nych innymi metodami. emulsji, doskonała rozdziel-
godne uwagi. osłonitej miedzi. Kolejne dwie techniki są czośĘ, dobra światłoczułośĘ
Najefektowniejsza, a zarazem Uściślijmy zatem, jakie wy- przedmiotem niekoczącej si i prosty sposb wywoływania
precyzyjna metoda szybkiego magania powinna spełniaĘ za- rywalizacji pomidzy zwolen- niezmiernie uprościły i skr-
wytwarzania jednostkowych dowalająca technologia wytwa- nikami emulsji światłoczułej ciły proces technologiczny. Fo-
płytek prototypowych polega rzania PCB: Positiv 20 a ułytkownikami tolitografia oferuje rwnieł po-
na bezpośrednim grawerowa- - wierne odwzorowanie szcze- folii TES-200 oraz - od nie- tencjalnie najwyłszą precyzj
niu mozaiki na powierzchni głw projektu, a w szcze- dawna - fanami obiecującej odwzorowania. Jednak, z dru-
laminatu. M.in. w EP8/2001 glności zachowanie ciąg- metody termotransferowej wy- giej strony, metoda fotoche-
Elektronika Praktyczna 6/2003
52
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
miczna to wciął czasochłonny, całej powierzchni. Nie musz
kilkuetapowy proces o wielu chyba dodawaĘ, łe od tego
stopniach swobody, a błdy momentu nie wolno juł doty-
popełnione na ktrymkolwiek kaĘ miedzi palcami. Ponie-
z etapw powodują, łe prac wał czysta powierzchnia mie-
trzeba zacząĘ od początku. dzi ulega stopniowemu utle-
Uzyskanie powtarzalnych wy- nianiu i zabrudzeniom, nie
nikw wymaga ścisłego prze- naleły teł niepotrzebnie zwle-
strzegania rełimu technologicz- kaĘ z lakierowaniem.
nego. Wymiemy zatem naj-
wałniejsze etapy decydujące Nanoszenie fotorezystu
o jakości finalnego produktu: Podobnie jak w przypadku
- przygotowanie powierzchni powłok lakierniczych, przy na-
laminatu, kładaniu fotorezystu zaleły
- nanoszenie warstwy światło- nam na rwnomiernym, szczel-
czułej (fotorezystu), nym pokryciu całej powierzch-
- suszenie fotorezystu, ni podłoła. Dodatkowo jednak,
- naświetlanie, szczeglnego znaczenia nabiera
- wywoływanie, grubośĘ naniesionej warstwy
- trawienie miedzi, przekładająca si bezpośrednio
- usuwanie rezystu. na wartośĘ energii promienio-
wania potrzebnej do jej pra-
Przygotowanie widłowego naświetlenia. Nie-
powierzchni płytki rwnomiernośĘ warstwy mołe
W odniesieniu do Positiv spowodowaĘ problemy z dobo-
20, producent (firma CRC rem czasu ekspozycji,
Kontakt Chemie) czsto a w skrajnym przypadku unie-
w swoich materiałach uływa mołliwiĘ poprawne naświetle-
określenia lakier. Faktycz- nie całego pola roboczego.
nie, opakowanie aerozolowe GrubośĘ warstwy światłoczułej
i stosowane rozpuszczalniki decyduje rwnieł o osiągalnej
(m.in. aceton, eter dwumetylo- rozdzielczości odwzorowania -
wy) blisko kojarzą si z malo- aczkolwiek zalecana powłoka
waniem, a zamierzając uzyskaĘ Positivu jest stosunkowo cien-
powłok o dobrej przyczepnoś- ka (ok. 6...8 m), dziki cze-
ci, rwnieł powinniśmy stoso- mu w zastosowaniach PCB jej
waĘ si do zasad panujących grubośĘ nie wywiera znaczące-
w tej dziedzinie. Do wykona- go wpływu na rozdzielczośĘ
nia płytek drukowanych nale- metody. Do oszacowania
ły wybieraĘ laminat pozba- grubości mołna posłułyĘ si
wiony wgniece, głbokich rys oceną barwy - zgodnie z tab.
i śladw korozji. Przygotowa- 1. Podane barwy odnoszą si
nie powierzchni polega na de- do emulsji naniesionej na pod-
likatnym, rwnomiernym zma- łołe bezbarwne - np. alumi-
towieniu miedzi (rozwinicie nium. Na skutek mieszania
powierzchni poprawia adhezj barw, lakier naniesiony na po-
lakieru) oraz bardzo dokład- wierzchni miedzi zyskuje od-
nym odtłuszczeniu. W prakty- cie fioletowy.
ce dosyĘ dobrze zdają egza- Nakładanie powłoki najlepiej
min detergentowe, nierysują- wykonywaĘ przy łłtym świet-
ce mleczka do czyszczenia le, aczkolwiek w stanie mokrym
urządze sanitarnych (np. CIF, emulsja jest słabo wrałliwa i to-
Skrzat itp.) lub płyny do my- leruje krtkotrwałe oświetlenie
cia naczy. Mołna rwnieł przytłumionym światłem dzien-
posłułyĘ si bardzo drobnym, nym. W miar schnicia jej
wodoodpornym papierem światłoczułośĘ istotnie wzrasta,
ściernym o gradacji >1000, dlatego suszenie powinno odby-
szlifując płytk na mokro - waĘ si juł w ciemności.
najlepiej pod strumieniem bie- Płytka przeznaczona do la-
łącej wody. O dobrym od- kierowania musi byĘ dokład-
tłuszczeniu świadczy rwno- nie wysuszona po myciu. Do
mierne zwilłanie przez wod malowania natryskiem układa-
my laminat poziomo lub na-
chylony pod niewielkim ką-
Tab. 1. Grubość powłoki
tem. Malowanie prowadzi si
emulsji Positiv 20 można
jednym nieprzerwanym ru-
ocenić po kolorze pokrycia
chem, rozpoczynając natrysk
Guo ć poza płytką, a nastpnie wo-
GbS
rbS
uo ć
r
GbS
r ć
uo
Guo ć
GbS
rbS
uo ć
r
Barwa powłoki
Barwa powłoki
Barwa powłoki
Barwa powłoki dząc dysz wzdłuł linii zyg-
Barwa powłoki
[m]
[m]
[m]
[m] zakowatej, począwszy od gr-
[m]
nego narołnika. Przed skiero-
Jasna szaroniebieska 1...3
waniem strumienia na płytk
Ciemna szaroniebieska 3...6
warto poświciĘ kilka kropel
Niebieska 6...8
preparatu na przedmuchanie
Ciemnoniebieska >8 dyszy i uwolnienie ewentual-
Elektronika Praktyczna 6/2003
53
N O T A T N I K P R A K T Y K A
nych skrzepnitych kłacz- a takłe, o czym juł wspo- tło projektu stają si rozpusz- 340...420 nm. GstośĘ energii
kw. Przy malowaniu naleły mniałem, o jego efektywnej czalne i zostają usunite pod- wymagana do naświetlenia
uwałaĘ, aby trzymaĘ opako- czułości na światło. Na całko- czas wywoływania odsłaniając warstwy fotorezystu o grubości
wanie mołliwie blisko pionu. wite wyschnicie lakieru powierzchni miedzi. Dla po- 8 m wynosi orientacyjnie 100
Przechylenie do poziomu po- w temperaturze pokojowej po- rwnania przypomnijmy, łe mJ/cm2. Najlepszym dostp-
woduje niepotrzebną ucieczk trzeba co najmniej 24 h. tradycyjne, amatorskie emulsje nym rdłem światła o odpo-
gazu nośnego i wystpowanie Z jednej strony czas ten po- chromianowe nalełały do gru- wiedniej charakterystyce wid-
przerw w strumieniu, co odbi- winien byĘ jak najkrtszy, py negatywowej, tzn. pod mowej są wyładowcze lampy
ja si na jednorodności po- gdył lepka powierzchnia lakie- wpływem światła nastpowało rtciowe (np. przezroczysta
włoki. Nanoszony lakier ru jest szczeglnie podatna na w nich garbowanie białek świetlwka UV lub jarznik po-
w pierwszym momencie osia- chwytanie zanieczyszcze i utrata rozpuszczalności. Dla- zyskany z wysokoprłnej lam-
da na płytce w postaci poma- z powietrza. Z drugiej - zbyt tego teł wymagały naświetla- py rtciowej). Aczkolwiek wy-
raczowej skrki, a dopiero intensywne suszenie mołe spo- nia rysunkiem w negatywie - starczająco dobre rezultaty da-
po chwili rozpływa si w jed- wodowaĘ wytworzenie skr- w miejscach przezroczystych je rwnieł zastosowanie łaro-
nolitą, gładką warstw. Ponad- ki i pomarszczenie powłoki. ściełek nastpowało utrwalenie wej lampy halogenowej, a na-
to rozpływająca si emulsja wet bezpośredniego światła
wykazuje tendencj do tworze- Błędy, których przyczyn nie widać słonecznego. Ze wzgldu na
nia zgrubie na krawdziach trudnośĘ obiektywnego pomia-
Wydaje się, że 5 mils to niewiele, ale tylko
laminatu, dlatego naleły pa- ru natłenia ultrafioletu w wa-
błąd naświetlania może udaremnić próbę
mitaĘ o zachowaniu odpo- runkach amatorskich, najłat-
wykonania ścieżek o szerokości mniejszej od
wiednich marginesw wokł wiej ustaliĘ właściwy czas
10...12 mils.
pola roboczego. ekspozycji eksperymentalnie,
Nakładaniu cienkich powłok wykonując seri prbek o rł-
sprzyja bardzo niska lepkośĘ Uwzgldniając oba wymaga- emulsji chroniącej pniej nym stopniu naświetlenia. Za-
preparatu, jednak natryśnicie nia, producent zaleca suszenie mied przed trawieniem. miast stosowanego profesjonal-
pokrycia o stałej, powtarzalnej przyspieszone w temperaturze Niedoświetlenie skutkuje nie klina szarości, wystarczy
grubości wymaga sporej wpra- 70oC w suszarce z promienni- słabą rozpuszczalnością fotore- wielokrotne naświetlanie prb-
wy. Dlatego, szczeglnie przy kiem IR lub obiegiem ciepłe- zystu utrudniającą odsłonicie ki ze stopniowym odsłania-
precyzyjnych projektach, roz- go powietrza. Po umieszcze- tła i powodującą powstawanie niem kolejnych partii fotore-
prowadzanie lakieru powinno niu płytki w komorze, na- zwarĘ pomidzy ściełkami. zystu. Spodziewane czasy na-
byĘ wspomagane wirowaniem leły powoli podnosiĘ tempera- Natomiast prześwietlenie po- świetlania przy ułyciu typo-
płytki. Dziki małej lepkości tur, a po osiągnieciu maksi- woduje m.in. podmywanie wych rdeł (lampa kwarco-
wystarczają stosunkowo nie- mum odczekaĘ jeszcze 15...20 ściełek, a w skrajnym przy- wa, halogen 500 W) i odleg-
wielkie prdkości wirowania - minut do całkowitego wy- padku spłynicie całej emulsji łości rzdu 0,3...0,5 m plasują
rzdu 100 obr./min. W warun- schnicia. Przypomnijmy, łe podczas wywoływania. si zazwyczaj w przedziale
kach amatorskich mołna wyko- suszenie powinno odbywaĘ Zakres swobody w doborze kilku...kilkunastu minut.
naĘ prostą wirwk, adaptując si w ciemności, w otoczeniu czasu naświetlania jest ograni- Dobr rdła światła powi-
np. typowy wentylator z silni- wolnym od kurzu. Przekrocze- czony przez kontrast posiadane- nien uwzgldniaĘ jeszcze dwa
kiem stałoprądowym 12 V za- nie temperatury 80oC powodu- go diapozytywu, a w praktyce aspekty - jednorodnośĘ oświet-
silany obniłonym napiciem. je, łe fotorezyst ulega nieod- przede wszystkim przez jego lenia całej powierzchni pola
Emulsja Positiv 20 ma ogra- wracalnym przemianom, stop- gstośĘ optyczną (D) w obsza- roboczego oraz kolimacj
niczoną trwałośĘ (w tempera- niowo tracąc rozpuszczalnośĘ. rach zaczernionych (czyli loga- światła. RwnomiernośĘ
turze max. 25oC nominalnie rytm dziesitny ze stosunku oświetlenia nie wymaga, jak
1,5 roku od daty konfekcjono- Naświetlanie ilości światła padającego do sądz, szczegłowego uzasad-
wania), a przekroczenie daty Naświetlanie emulsji jest przechodzącego). Zbyt mała gs- nienia. Mołna ją uzyskaĘ, sto-
wałności objawia si np. najbardziej krytycznym etapem tośĘ optyczna objawia si naru- sując jednorodne rdło świat-
w postaci nierwnomierności fotolitografii, a ze wzgldu na szeniem powierzchni miedzi na ła o powierzchni porwnywal-
nałołonej warstwy (powstawa- dułą liczb parametrw rw- płaszczyznach, ktre powinny nej z powierzchnią stołu robo-
nie kłaczkw). Znacznie nieł najtrudniejszym z punktu pozostaĘ nietknite. Najlepszą czego (np. zespł rwnoległych
krtszy czas przydatności cha- widzenia powtarzalności pro- gstośĘ optyczną (D>3,5) mają świetlwek UV z reflektorami
rakteryzuje suchą emulsj na- cesu. Wymiemy zasadnicze klisze wykonane na fotoploterze parabolicznymi) lub rdło
niesioną na powierzchni la- czynniki decydujące o powo- lub naświetlarce rastrowej. Na- punktowe znacznie oddalone
minatu. Według danych pro- dzeniu procesu: tomiast gstośĘ pokrycia uzyska- od płaszczyzny roboczej. Dru-
ducenta, okres przechowywa- - dobr diapozytywu (rysunek nego na wydruku z drukarki la- gie zagadnienie wymaga jednak
nia w temperaturze pokojowej w pozytywie, właściwa gs- serowej lub atramentowej czs- kilku słw wyjaśnienia. Otł
nie mołe przekraczaĘ 4 tygo- tośĘ optyczna), to okazuje si niewystarczająca. rozmiary obiektu odwzorowa-
dni. ZwrĘmy uwag, łe okres - dobr rdła światła (cha- Ponadto na wydrukach z nie- nego w fotorezyście nigdy nie
ten dotyczy rwnieł gotowych rakterystyka widmowa, gs- ktrych drukarek laserowych bdą identyczne z rozmiarami
lakierowanych płytek oferowa- tośĘ mocy, kolimacja), wystpuje rwnieł tendencja do tego samego obiektu na kliszy.
nych przez niektrych dystry- - rwnomierny docisk kliszy niejednolitego krycia dułych ob- Zjawisko to, zwane podciciem
butorw. Przedłułeniu trwa- do laminatu, szarw. W przypadku drukarki krawdzi jest skutkiem pod-
łości sprzyja składowanie - dobr czasu naświetlania, laserowej lub ksero mołna uzys- świetlania fotorezystu połoło-
w temperaturze obniłonej do - zachowanie czystości. kaĘ znaczącą popraw, umiesz- nego pod zaczernionym frag-
+8...+12oC. Trzeba jednak pa- czając wydruk na kilkadzie- mentem kliszy (rys. 1). Przyj-
mitaĘ, łeby (z uwagi na kon- Diapozytyw siąt minut w parach acetonu lub mując, łe stosujemy fotorezyst
densacj pary wodnej) przed Positiv 20 naleły do grupy rozpuszczalnika nitro, powodu- pozytywowy (czyli np. Posi-
ułyciem ogrzaĘ płytki do tem- emulsji pozytywowych, tzn. jących spcznienie tonera tiv), ktrego naświetlenie po-
peratury pokojowej. uzyskujących rozpuszczalnośĘ i w efekcie jego optyczne woduje rozpuszczalnośĘ emul-
w wyniku naświetlenia. Dlate- uszczelnienie. sji, zaobserwujemy efekt pole-
Suszenie go na diapozytywie ułytym do gający na zwłeniu ściełek
Naniesiona warstwa musi naświetlania musi si znajdo- Łrdło światła w stosunku do wymiarw zało-
byĘ dokładnie wysuszona waĘ pozytywowy rysunek mo- Maksimum czułości widmo- łonych w projekcie. ZwrĘmy
przed naświetlaniem. JakośĘ zaiki - tzn. czarne ściełki na wej Positivu przypada w za- uwag, łe skutki podcicia
wysuszenia decyduje o przy- przezroczystym tle. Naświetlo- kresie bliskiego ultrafioletu krawdzi fotorezystu kumulują
czepności rezystu do podłoła, ne obszary fotorezystu, czyli UVA - czyli w przedziale si ze zwłeniem ściełek po-
Elektronika Praktyczna 6/2003
54
N O T A T N I K P R A K T Y K A
Wystpowanie szczelin po- ności i ciśnienia kocowego,
midzy maską optyczną a fo- w roli pompy prłniowej mo-
torezystem zaleły przede łe wystąpiĘ prosta, inłektoro-
wszystkim od zastosowanej wa pompa wodna, a nawet
metody docisku - ale nie tyl- agregat sprłarkowy wymonto-
ko. Przede wszystkim klisza wany ze złomowanej lodwki.
musi lełeĘ na płytce emulsją Naświetlaną płytk wraz
(lub tonerem) do dołu! Gru- z maską naleły połołyĘ na ko-
bośĘ kliszy wynosząca pioramie, fotorezystem do g-
0,1...0,2 mm jest juł wystar- ry, a nastpnie całą ramk na-
czająca aby, przy niewłaści- kryĘ cienką, przezroczystą fo-
wym ułołeniu, spowodowaĘ lią polietylenową (stretch) sto-
zauwałalne podświetlenie kra- sowaną do pakowania ływ-
wdzi. Czsto stosowany do- ności (fot. 4). Folia PE
cisk za pomocą szyby (szkla- o grubości ok. 10 m prak-
nej lub PMMA) niestety nie tycznie nie pochłania ultrafio-
zawsze zdaje egzamin. Nawet letu a wprowadzane przez nią
niewielkie zwichrowanie płyt- ewentualne załamania światła
ki laminatu zazwyczaj unie- nie odwzorowują si na foto-
Rys. 1. Jedną z przyczyn podświetlania krawędzi podczas
mołliwia rwnomierne przy- rezyście. Naprłona, czysta
naświetlania jest niedokładne dociśnięcie kliszy do
ciśnicie maski na całej po- folia bardzo łatwo przylega
powierzchni fotorezystu
wierzchni. Ponadto szkło po- szczelnie do powierzchni si-
chłania czśĘ ultrafioletu, na- likonu. Po włączeniu podciś-
wstającym na skutek podtra- "Y=0,5 mm. Przyjty maksy- tomiast mikkie plexi łatwo nienia, ulega ugiciu o 2...3
wiania miedzi. Jednym ze spo- malny kąt padania światła od- ulega zarysowaniom. Jedynym mm, praktycznie nie prze-
sobw kolimacji, przydatnym powiada mniej wicej zastoso- skutecznym sposobem wydaje mieszczając si w płaszczy-
szczeglnie w przypadku waniu typowej oprawy oświet- si zastosowanie kopioramy nie poziomej. Dziki temu ca-
naświetlania za pomocą płas- leniowej z liniowym łarni- z dociskiem prłniowym. Mi- ła powierzchnia maski zostaje
kiego zespołu świetlwek UV, kiem halogenowym 500 mo powałnie brzmiącej nazwy rwnomiernie dociśnita do
mołe byĘ zastosowanie koli- W umieszczonej na wysokości jest to urządzenie łatwe do laminatu, bez ryzyka przesu-
matora kratownicowego, czyli 40 cm nad płytką. wykonania, a doranie dające nicia wzgldem otworw
grubej przesłony w postaci kra- Z prostego układu geomet- si zastąpiĘ nawet torebką centrujących.
townicy o niewielkim przekro- rycznego mołemy wyliczyĘ, z przezroczystej folii PE. Na
ju otworw i cienkich ścian- łe krawdzie ściełek na foto- swoje potrzeby wykonałem Wrg numer 1 - kurz
kach pochłaniających światło. rezyście zostaną podświetlone prostą kopioramk złołoną Wymg sterylnej niemalłe
W warunkach amatorskich za na głbokośĘ: z kwadratowej, drewnianej czystości - od początku nano-
wystarczające mołna jednak "X = "Y . tg(15o) H" 0,13 mm, ramki z zagłbioną płytą szenia emulsji do chwili wy-
uznaĘ zastosowanie rdła czyli ok. 5 mils (mils = 0,001 szklaną (rys. 2, fot. 3). Ułycie jcia płytki z kopioramy, jest
punktowego (o niewielkich cala jest jednostką powszech- szkła wynikało z potrzeby za- wsplną cechą wszystkich fo-
rozmiarach) oddalonego od po- nie stosowaną w projektowa- stosowania płaskiej gładkiej tolitografii. Jakkolwiek wymo-
wierzchni płytki. W swojej niu PCB) płyty, ale przy okazji ułatwia gi czystości niezbdnej przy
praktyce uływałem, z dobrym Oczywiście w obliczeniu po- optyczne centrowanie masek wykonywaniu PCB są niepo-
skutkiem, archaicznej lampy minliśmy wszelkie subtelnoś- podczas wykonywania płytek rwnywalne z rygorami panu-
kwarcowej do opalania, z krt- ci, takie jak: rłne wspłczyn- dwustronnych. Krawdzie jącymi w cleanroomach labo-
kim jarznikiem rtciowym niki załamania światła w ma- ramki zostały pokryte warstwą ratoriw płprzewodnikowych,
o mocy 125 W umieszczonej teriale kliszy i warstwie świat- silikonu sanitarnego i wygła- to jednak przyjmuje si, łe
na wysokości ok. 50 cm nad łoczułej, ugicie światła na dzone na mokro. Powierzchnia przy fotolitografii wysokopre-
kopioramką. krawdzi maski, wsteczne od- gumy silikonowej przez dłuł- cyzyjnych PCB pomieszczenia
bicie światła od miedzi, a tak- szy czas zachowuje pewną laboratoryjne muszą byĘ utrzy-
Docisk kliszy łe charakterystyk czułości fo- lepkośĘ, dziki czemu dosko- mywane w klasie czystości
Niedokładne przyłołenie torezystu. nale zdaje egzamin jako 10000, co znaczy, łe liczba
i docisk kliszy, w połączeniu Jakie to ma znaczenie prak- uszczelnienie. Zaznaczona na cząstek stałych o średnicy
z brakiem kolimacji oświetle- tyczne? Wydaje si, łe 5 mils rysunku i widoczna na zdjciu >0,5 m nie mołe przekraczaĘ
nia jest istotnym, chociał to niewiele, ale tylko ten je- rurka z otworami, biegnąca (po przeliczeniu na jednostki
czsto niedocenianym rdłem den błąd naświetlania mołe wzdłuł krawdzi ramki słuły metryczne) 350 szt./dm3 po-
błdw. Jestem skłonny zary- udaremniĘ prb wykonania jako doprowadzenie podciśnie- wietrza, natomiast cząstek
zykowaĘ stwierdzenie, łe ściełek o szerokości mniejszej nia. Ze wzgldu na niewielkie o średnicy >5 m juł tylko
właśnie w tym miejscu kryje od 10...12 mils. wymagania odnośnie wydaj- 2,3 szt./dm3.
si praktyczne ograniczenie
rozdzielczości domowej fotoli-
tografii. Jak juł wspomniałem
oświetlenie płytki pod kątem
rłnym od 90o (deklinacja)
w połączeniu z nierwnoleg-
łością wiązki światła (brak ko-
limacji) skutkuje podcinaniem
krawdzi i zwłaniem ściełek
(rys. 1) Sprbujmy przeprowa-
dziĘ szybkie oszacowanie. Za-
łłmy, łe dysponujemy
oświetleniem o maksymalnym
kącie deklinacji ą=15o, a jed-
nocześnie pomidzy fotorezys-
tem a niedokładnie dociśnitą
kliszą powstała szczelina
Rys. 2. Rysunek przekrojowy ilustrujący budowę kopioramy podciśnieniowej
Elektronika Praktyczna 6/2003
56
N O T A T N I K P R A K T Y K A
Fot. 4. Niezbędnym elementem wyposażenia kopioramy jest
folia kuchenna stosowana do pakowania żywności
Fot. 3. Podciśnienie dociskające folię można uzyskać dzięki
wprowadzeniu pod folię polietylenowej rurki z otworami
obecny w powietrzu dwutlenek wygodniej bdzie posłułyĘ si
Drobiny kurzu przyklejone chw. Opanowanie emocji wgla. Mimo łe wywoływanie roztworem wodorotlenku so-
w czasie natryskiwania emul- przydaje si nie tylko ze to czynnośĘ stosunkowo prosta dowego (NaOH) o stłeniu
sji powodują powstawanie wi- wzgldu na unoszący si kurz. do wykonania, to jednak wyda- 5..30% (uwaga - łrące!).
docznych zgrubie. Z drugiej Płytka laminatu od momen- je si, łe błdy na tym etapie Emulsja poddana utrwalaniu
strony, wysoka rozdzielczośĘ tu naniesienia emulsji do są popełniane wyjątkowo czsto wysokotemperaturowemu jest
fotorezystu paradoksalnie chwili wyjcia z kąpieli tra- i niestety wymagają powtrzenia praktycznie nierozpuszczalna
skutkuje zwikszoną wrałli- wiącej podlega wielu opera- całego procesu od początku. i nadaje si wyłącznie do usu-
wością na zanieczyszczenia cjom, w czasie ktrych bardzo nicia mechanicznego.
obecne w czasie naświetlania. łatwo o zarysowanie warstwy Trawienie Podsumowując wyniki ama-
Niewidoczne gołym okiem fotorezystu. Rwnie kłopotli- Positiv wykazuje odpornośĘ torskiej fotolitografii, określił-
włkienko pomidzy kliszą wa mołe okazaĘ si drobna, wobec wikszości kąpieli tra- bym je jako świetny przykład
a warstwą światłoczułą mołe słabo widoczna rysa na kliszy wiących stosowanych w tech- niewykorzystanych mołliwoś-
zostaĘ odwzorowane jako cie- fotograficznej. Dziki dułej nologii PCB począwszy od ła- ci. Jedynie nielicznym osobom
niutka szpilka zwierająca rozdzielczości zostanie odwzo- godnie alkalicznych kąpieli udało si uzyskaĘ wymiary
dwie sąsiednie ściełki. rowana np. jako słabo widocz- amoniakalnych, przez roz- ściełek/separacji rzdu 5/5
W moim odczuciu, kłopoty na, cienka przerwa naruszają- twr chlorku łelazowego mils. WikszośĘ ułytkownikw
z utrzymaniem czystości sta- ca ciągłośĘ ściełki. (FeCl3), roztwr nadsiarczanu uznaje za sukces powtarzalne
nowią jedną z najwałniejszych amonu ((NH4)2S2O8), ał do ką- wykonywanie płytek ze ścieł-
przyczyn niepowodze domo- Wywoływanie pieli kwaśnych (HCl lub kami o szerokości 10...12 mils.
wej fotolitografii. Oczywiście Pod wpływem światła fotore- H2SO4) z dodatkiem perhydro- Fotolitografia z natury rzeczy
nie chc nikogo przekonywaĘ zyst staje si rozpuszczalny lu (H2O2). Natomiast mniej wymaga dułej staranności
o celowości budowy amators- i poddaje si wymywaniu w ką- znany jest fakt, łe w wyniku i powtarzalności parametrw,
kiego cleanroomu ze śluzą od- pieli wywołującej. Natomiast utrwalania termicznego (prze- trudnych do uzyskania ad hoc
dzielającą strefy: szarą i białą, obszary ciemne pozostają niena- citnie 10...30 minut w tempe- poza laboratorium. Dodajmy
filtracją powietrza i przepły- ruszone, chroniąc powierzchni raturze 120oC, a przy szczegl- przy tym, łe cały proces zaj-
wem laminarnym. Jednak war- miedzi w czasie pniejszego nych wymaganiach 160...190oC) muje kilka godzin, a błąd po-
to zdawaĘ sobie spraw z obo- trawienia. Wywoływacz zaleca- mołna uodporniĘ powłok re- pełniony nawet na kocowym
wiązujących zasad postpowa- ny przez producenta powinien zystu na działanie tak agre- etapie wymaga powtrzenia
nia. Na laboratorium najlepiej składaĘ si z 0,7% roztworu sywnych czynnikw jak np. całej ściełki od początku. Wy-
wybieraĘ pomieszczenia po- wodorotlenku sodowego (7 stłony kwas azotowy (65% sokie wymagania i pracochłon-
zbawione łapaczy kurzu g NaOH w 1 dm3 wody) o tem- HNO3) lub fluorowodorowy nośĘ metody fotochemicznej
w postaci zasłon, wykładzin peraturze pokojowej. W (40% HF). Podaj t informa- tłumaczą w pewnym stopniu
itp., wyposałone w wentyla- warunkach domowych mołna cj jako ciekawostk, sygnali- zainteresowanie, jakim cieszą
cj, ale nie wywołującą prze- signąĘ po preparat do zując zarazem, łe potencjalny si inne, konkurencyjne i jed-
ciągw. Uporawszy si ze udrałniania rur (np. "Kret"), zakres zastosowa rozciąga si nocześnie mniej wymagające
sprzątaniem, warto przed składający si głwnie z NaOH. znacznie poza wytwarzanie sposoby wytwarzania PCB.
przystąpieniem do pracy, Poprawnie naświetlony rysunek PCB, pozwalając rwnieł na
zwilłyĘ spryskiwaczem naj- powinien ulec całkowitemu wy- fotolitografi np. stali, srebra, Termotransfer - folia
bliłsze otoczenie, co skutecz- wołaniu w czasie ok. 1 min. szkła, aluminium itp. TES-200
nie ograniczy ilośĘ kurzu uno- Zbyt wysokie stłenie wywoły- Małą rewolucj w dziedzinie
szącego si w powietrzu. Naj- wacza powoduje natychmiasto- Usuwanie maski amatorskich PCB wywołało
bardziej śmiecącym obiektem we spłynicie całej warstwy ochronnej spostrzełenie, łe polimerowy
w laboratorium jest jednak światłoczułej. Z drugiej strony Niewielkie powierzchnie toner stosowany w wikszości
sam człowiek. Dlatego naleły stłenie zbyt małe lub zułycie nienaświetlonego Positivu drukarek laserowych wykazuje
zadbaĘ o niepylące ubranie NaOH stwarza trudności z wy- mołna łatwo usunąĘ za pomo- zadowalającą odpornośĘ na
obejmujące w szczeglności myciem naświetlonej emulsji, cą popularnych rozpuszczalni- działanie popularnych kąpieli
czepek na włosy (sic!) i far- interpretowane jako niedoświet- kw organicznych (aceton, es- trawiących. Wykonanie maski
tuch ze ściąganymi mankieta- lenie i mylnie korygowane wy- try - np. rozpuszczalnik nit- ochronnej na laminacie polega
mi, nie nachylaĘ si bezpo- dłułaniem czasu naświetlania. ro). W przypadku zmywania na wydrukowaniu mozaiki ście-
średnio nad płytką, a przede ZwrĘmy uwag, łe wodorotle- dułych powierzchni lub usu- łek na specjalnej folii transfe-
wszystkim unikaĘ wyko- nek sodowy, stojąc w otwartym wania emulsji poddanej łagod- rowej, a nastpnie przeniesieniu
nywania gwałtownych ru- naczyniu, zuływa si, wiąłąc nemu utrwalaniu termicznemu na gorąco (naprasowaniu - stąd
Elektronika Praktyczna 6/2003
58
N O T A T N I K P R A K T Y K A
teł pochodzi łartobliwa nazwa - Toner musi wykazywaĘ wego do uzyskania na pa- nia folii. Według powszech-
metoda łelazkowa) tonera wikszą adhezj do miedzi pierze. W niektrych typach nych zalece gorącą płytk
z wydruku na powierzchni la- nił do folii, dziki czemu drukarek toner ma tenden- naleły - przed oderwaniem
minatu. Prasowanie mołe odby- przy zrywaniu nośnika poli- cj do niedokładnego krycia folii - szybko schłodziĘ
waĘ si rłnymi metodami: np. merowy nadruk pozostaje płaszczyzn i gromadzenia przez włołenie do zamrałal-
przez przykładanie łelazka od na powierzchni płytki. si na krawdziach ściełek. nika. Niestety, jak wynika
gry do folii albo potraktowa- Folia transferowa dostpna - Punkt miknicia folii leły z moich doświadcze, na
nie łelazka jako stolika pod- w Polsce nosi oznaczenie TES- niewiele powyłej temperatu- powierzchni zerwanej folii
grzewającego laminat i wpraso- 200. Ułytkownicy metody ter- ry transferu tonera (wyno- zawsze pozostaje czśĘ to-
wywanie tonera od strony folii motransferowej sugerują rw- szącej ok. 150..160oC). Na- neru - zazwyczaj w postaci
z ułyciem tamponu lub gumo- nieł wyprbowanie konkuren- wet niewielkie przegrzanie obrysu ściełek, ale czasem
wego wałka. Po ostudzeniu cyjnych nośnikw - zwykłej mołe spowodowaĘ popły- takłe oddzielonych wik-
i oderwaniu folii warstwa tone- folii do wydrukw laserowych nicie folii i zmian wymia- szych fragmentw mozaiki.
ra powinna pozostaĘ na lami- oferowanej przez rłnych pro- rw wydruku. Ponadto folia - Cena folii, plasująca si
nacie. Stosowany nośnik trans- ducentw, a takłe np. wosko- wykazuje skłonnośĘ do śliz- w okolicach 3 zł za arkusz
ferowy musi jednak spełniaĘ wanego papieru podkładowego gania si na wałkach pro- A4, nie sprzyja eksperymen-
dwa zasadnicze wymagania: z etykiet samoprzylepnych. wadzących w drukarce, co tom. Zwłaszcza łe niedo-
- Folia nie mołe ulegaĘ defor- Niestety w praktyce, z kilku mołe powodowaĘ skrcenie kładne wykonanie transferu
macji w temperaturze mik- powodw, trudno o uzyskanie wydruku wzdłuł osi rwno- oznacza zazwyczaj koniecz-
nicia tonera tzn. w podczas zadowalających wynikw: ległej do kierunku ruchu ar- nośĘ signicia po nastpny
utrwalania termicznego - JakośĘ wydruku laserowego kusza. arkusz.
w drukarce oraz przy przeno- na folii rłni si niestety - Krytycznym punktem tej Marek Dzwonnik, AVT
szeniu wydruku na płytk. od jakości wydruku mołli- metody jest sposb odrywa- marek.dzwonnik@ep.com.pl
Elektronika Praktyczna 6/2003
60
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
plytki drukowane w domu 2Płytki drukowane w domu, część 1Płytki drukowane w domu, część 3Płytki drukowane w domu, część 22010 07 Płytki drukowane metoda fotochemicznawięcej podobnych podstron