Cum se realizeaza un cablaj imprimat - PCB
Special Pages
Realizarea unui circuit (cablaj) imprimat prin Metoda transferului tonerului “la rece” (Heatless Toner Transfer)
Metoda transferului tonerului “la rece” este o metoda mai putin cunoscuta pe langa metoda transferului tonerului “la cald”, în care se folosește cel mai adesea un fier de călcat sau un laminator.
In cazul metodei “la rece” nu este necesara o sursa de caldura pentru a transfera tonerul, ci un amestec de anumite substanțe. Prin aceasta tehnica putem creea PCB-uri, simplu placate și dublu placate, care nu necesita distanțe foarte mici între trasee (< 0,3 mm). Cu ceva experienta putem realiza și trasee de 0,1 mm folosind tehnica transferului la rece. Exista mai multe metode de a creea PCB-uri, dar aceasta este cea mai buna metoda raportata la calitatea traseelor cablajului și costul materialelor/nivel dificultate.
PASUL 1 – Proiectarea și printarea cablajului pe suport hârtie
Procesul de proiectare este asistat de DipTrace, care prin funcția „Preview”, ne asigura toate facilitățile de printare, inclusiv modul de „mirror”, pentru foaia printata, din fata cablajului imprimat, adică partea de „Top”. Aceasta trebuie să aibe acest efect de oglinda, ca sa corespundă din punct de vedere funcțional, electric, cu partea de „Bottom”, fata de jos a cablajului, care se imprima direct, în partea de jos, adică verso. Atenție la „Print Scale: 100%”. De obicei se printeaza in pdf, scalarea se pastreaza foarte bine.
Dacă avem un circuit PCB care nu este editat deja cu modul “mirror”/”horizontal flip effect”, o putem face foarte ușor într-un editor pdf sau unul photo.
Printarea Top si Bottom pe suport hârtie, pe foaia de transfer se face numai cu imprimanta laser, pe hartie foto sau carton lucios. Setările de imprimare pentru cele mai bune rezultate de transfer sunt: Calitate print - maxim, Contrast de negru - pe maxim (Rich black / Super black), Rezolutie de cel puțin 300 DPI, Modul CMYK - activat, Mod economic – dezactivat.
PASUL 2 - Transferul tonerului pe placă de circuit imprimat
Imprimarea foilor de transfer pe placa este o operațiune ce necesita multă atenție.
Folia de cupru de pe placuta de circuit, este de obicei oxidata. Acest oxid opune rezistență procesului de corodare. Se smirgheluieste, fin, folia de cupru pana la înlăturarea peliculei de oxid. Se șterge bine și se degreseaza cu alcool izopropilic/acetona/alcool tehnic, fără a se mai atinge cu mâna după. Acum placă de circuit este pregatita de a transfera tonerul pe ea. Pentru prepararea soluției de transfer, ideal ar fi sa folosim Acetona pura (99%puritate) împreuna cu Alcool izopropilic (99% puritate), într-un raport de 8/3 (8 parti alcool + 3 parti acetona), dar la nevoie putem inlocui acetona pură cu acetona diluata (solutie curatare lac de unghii din comerț, ~60% puritate), nitrodiluant, toluen sau xilen. Alcoolul izopropilic se poate înlocui cu alcool etilic industrial. Proporțiile soluției se modifică în funcție de substanțele folosite.
S-au obtinut rezultate foarte bune folosind acetona diluata (60%) împreuna cu alcool izopropilic (99,6%) și după cateva teste am ajuns la un raport de 1/1, 5 ml de acetona cu 5 ml de alcool izopropilic.
Cu ajutorul unei seringi, aplicăm soluția de acetona + alcool izopropilic peste suprafața de cupru a plăcii și o intindem rapid pe toata suprafața; acetona se evapora foarte repede. Apoi asezam hartia care contine cablajul imprimat peste suprafața plăcii, bineînțeles partea cu traseele.
Suprapunem și centram perfect hartia de transfer peste placa fără a apăsa pe ea și așteptam aproape 10 secunde, după care cu ajutorul unei bucăți de parchet începem sa presam perpendicular și puternic, 2-3 min pe cablajul nostru pentru a face tonerul sa adere pe cupru, eventual mai adăugăm niște soluție peste foaia de transfer, pentru a o umezi bine. Procedura este identică pentru ambele fețe.
Lăsăm PCB-ul sa se usuce după care îl scufundam într-o tava cu apa calda. În circa 10 minute hartia se va inmuia si o vom putea da jos cu usurinta fără sa afectam traseele. În cazul în care apar mici întreruperi sau “scurtcircuite” se pot retusa cu un marker permanent de calitate cat mai buna, Edding sau Schneider.
În acele 5-10 secunde, acetona reacționează cu tonerul, facandu-l “lipicios”, iar alcoolul din soluție împiedica dizolvarea completa a tonerului.
Pentru cablajele imprimate mai mici de 80x80mm se poate folosi un laminator (fără încălzire) în locul presarii manuale; PCB se trece de maxim 2 ori prin laminator. Pentru un PCB mai mare de 80x80 mm recomand să-l fixați între doua placi de pal, fără denivelări, presarea facandu-se cu o menghina rapida.
PASUL 3 - Corodarea cablajului
ATENȚIE ! A se folosi un echipament de protectie compus din ochelari de protectie, manusi rezistente la substanțe corozive și un halat de lucru înainte de manipularea și utilizarea substanțelor chimice folosite! Păstrați o distanță sigură față de sursele de căldură și/sau foc înainte de a utiliza substanțe inflamabile! Nu aruncați substanțele chimice folosite la canalizare!
Cel mai des se folosește ca agent de corodare Clorura ferica, este ieftină, se găsește c-am pe la orice magazin de profil și cu 0,5l putem grava pana la 5-10 PCB-uri în funcție de dimensiunile lor. Pentru a accelera procesul de corodare se poate încălzi ușor înainte într-un recipient emailat, cca. 40 `C.
Pentru cablaje de complexitate mica se poate folosi cu succes, tot ce aveți de făcut este sa turnați o mica cantitate de clorura ferica într-un recipient de plastic, de preferat o tavita după care scufundati PCB-ul în ea și așteptați circa 20-30 de minute.
Personal am renuntat la clorura ferica din cauza “agresivității” de corodare pentru cablaje de complexitate medie spre mare, plus ca pateaza ireparabil orice material îl întâlneste în afara de ceramica și sticla. Am decis sa încerc metoda de corodare cu persulfat de sodiu. Am făcut un test pe un cablaj dublu placat de mici dimensiuni dar de o complexitate media și am rămas impresionat de calitatea corodarii.
Am folosit aceasta tehnica de corodare pentru circa 12 PCB-uri și nu am fost dezamăgit de rezultate. Persulfatul de sodiu este o substanță solidă de culoare alba, cristalizata, fara miros, asemanatoare cu sarea de bucatarie, se găsește de vanzare, legal, în multe magazine online și costa în jur de 30 lei/500 grame.
Soluția de corodare se prepară din 200 de grame de persulfat de sodiu la 1 litru de apa calda, 40-45 `C, lasandu-se un timp de circa 20 de minute pentru a se dizolva întreaga “sare”.
Recomand sa folosim un recipient transparent, pentru a putea vedea prin el stadiul de coroziune al pcb-ului nostru, de preferat ar fi unul de sticla dar se poate folosi și unul de plastic mai dur, să putem tine soluția de corodare caldă. Corodarea are loc în circa 15-20 minute, în funcție de dimensiunea PCB-ului, dar și de temperatura soluției.
Personal mi-am confecționat un mini-acvariu special pentru corodare din sticla de 4 mm grosime, în care introduc un incalzitor de acvariu. I-am anulat termostatul intern pentru a putea incalzi substanța de corodare peste 32 grade Celsius. Si o pompita recuperata dintr-o fantana decorativa pentru a agita soluția cu scopul accelerării procesului de corodare. Corodarea are loc în circa 15-20 minute, în funcție de temperatura soluției si dimensiunea PCB-ului.
PASUL 4 - Etape de finalizare
După terminarea etapei de corodare a cablajului, acesta se spală sub un jet de apa rece pentru a indeparta toata soluția de pe el. Cu ajutorul unui servetel de hartie sau a unei bucăți de vata imbibata in diluant sau acetona, se indeparteaza tot tonerul de pe placa. Cablajul finalizat se spală cu apa și detergent, apoi se lasă la uscat.
Acum se pot executa găurile necesare în placa.
Pentru protectia cablajului împotriva oxidarii, îl putem acoperi cu o peliculă subțire de soluție diluata de colofoniu cu alcool izopropilic sau acetona.
