Realizarea circuitelor imprimate

După cum se știe, o problemă pentru majoritatea constructorilor, o constituie realizarea cablajelor… Nici eu nu am scăpat de această problemă la început ! Ca toata lumea, am incercat fel de fel de variante de realizarea acestora. Începand cu desenarea traseelor cu ojă de unghii și bitum dizolvat în benzină și terminând cu proiectarea cablajului cu un program specializat și folosirea cablajului cu fotorezist.
Întrucat această ultimă metodă am considerat-o a fi cea mai elegantă, o voi prezenta in continuare.
În primul rând trebuie procurat din magazinele de specialitate cablaj acoperit cu fotorezist pozitiv și clorură ferica și de la magazinele chimicale foarte puțină sodă caustică.
Mulți autori, pe lângă schema de principiu, postează și circuitul imprimat la scara de 1:1. Asta este o treabă foarte bună și lăudabilă. Dacă nu, atunci ne proiectam singuri circuitul imprimat, folosind sau nu un program specializat.
Nu avem de facut decât de a crea “filmul” cablajului pe o folie transparentă cu ajutorul unei imprimante. În comerț se gasesc folii pentru imprimante cu laser și folii pentru imprimante inkjet. Atentie, nu folositi folii transparente obisnuite sau de inkjet în imprimantele laser ! Folia se va topi în imprimantă și aveți toate șansele să nu mai puteți folosi acea imprimantă, iar dacă e în garanție se va pierde dreptul la garanție !

După realizarea “filmului”, acesta trebuie aplicat pe cablajul cu fotorezist și trebuie expus.
Expunerea se face in diferite moduri : la o lumina incadescentă, la neon, cu o lampa UV etc. De aceea timpul de expunere contează foarte mult. După ce vă hotărâți cu privire la sursa de lumină folosită, este bine să realizați un dispozitiv care să mențină aceeași distanță față de cablaj și asta pentru a folosi mereu același timp de expunere.
Timpul de expunere il determinați experimental, care este de ordinul minutelor, în funcție de cantitatea de lumina și distanță.
Eu am realizat aceasta dintr-o caseta de lemn de 20 x 10 x 15 cm, care a fost învelită pe interior și parțial pe dinafară cu bandă de aluminiu adezivă. I-am aplicat un releu temporizat de până la 5 minute care comandă 3 suprafețe care conțin led-uri smd de culoare albă, destul de puternice. Cele 3 surse de lumină consumă cca 4 A.
Deasupra au fost date niște guri pentru aerisire, având in vedere faptul ca acele leduri se încălzesc cam până la 70 de grade și de aceea sunt montate pe o tabla de aluminiu pe post de radiator.
Metoda de lucru este simplă !
Cablajul cu „filmul” pe care este imprimat desenul se pune în partea de jos a cutiei și se pune peste cablaj o bucata de geam de grosime mai mare, eu am pus de 5mm, pentru a nu se îndoi filmul și să stea lipit de cablaj. Se închide cutia și se fixează timpul de expunere.
Prin această metodă, odată stabilit timpul de expunere, acesta va rămâne constant, la fel ca și distanța de la led-uri la cablaj și atunci nu este nevoie să se mai facă probe altă dată și totul va ieși perfect și reproductibil !

Înainte de a se expune cablajul, nu uitați să indepărtați folia de protecție a fotorezistului. O puteti face și la lumină difuză, dar repede !
Se aplică “filmul” pe cablaj și peste el se pune o bucată de sticlă de geam, așa cum am arătat mai sus. În poza de mai jos nu am pus sticla, tocmai pentru a întelege procedeul.

După expunere, cablajul trebuie developat într-o soluție de sodă caustică. La 1 litru de apă se adaugă cca 20 g de sodă caustică. Atenție, soluția obtinută arde pielea ! Developarea se face la lumină și durează circa 2 min, păna rămâne desenul circuitelor. Și aici timpul de developare se stabileste experimental. De aceea este bine să folosiți aceeași cantitate de sodă caustică, adică să fie cântărită și nu pusă din ochi !

După developare, se spală cablajul foarte bine, la robinet, circa 2-3 min și apoi se introduce în soluție de clorură ferică. Atenție, clorura ferică pătează ! Petele de pe piele dispar greu, iar de pe tesatură deloc !
După corodare, cablajul se spală foarte bine la robinet.

Apoi traseele se curăță cu un diluant sau acetonă și totul este gata !
În cazul în care nu găsiți folie transparentă pentru imprimantele laser, puteți folosi cu succes hârtia de calc, numai că partea printată se pune peste partea cu cupru. Diferențele de timp de expunere nu sunt mari față de folia transparentă, iar calitatea finală este aceeași. De ceva timp folosesc această metodă care mi se pare mult mai accesibilă. În situație extremă, fără a se face rabat din calitatea finală, se poate folosi și hârtia normală pentru copiatoare, numai că va trebui să adaptați timpul de expunere, mărindu-l foarte puțin, bineînțeles stabilit prin încercări. La fel, partea printată se pune peste partea acoperită cu cupru.
O altă variantă pe care puteți să o adoptați în vederea corodării este de a folosi în locul clorurii ferice persulfatul de sodiu (Na₂S₂O₈). Este o variantă mult mai curată, având în vedere ca acesta din urmă nu pătează (țesăturile si pielea) ca în cazul folosirii clorurii ferice. Este varianta pe care o recomand, mai ales ca nu sunt diferențe de preț între aceste două soluții. Pulberea de persulfat de sodiu se găseste în magazinele online de electronică, în pungi de 100g, 250g, 500g. Soluția pentru corodare se face diluând 200g de persulfat de sodiu într-un litru de apă. În cazul în care doriți o cantitate mai mare sau mai mică de soluție proporțiile se ajustează în funcție de cantitate. De exemplu, pentru 0,5 litri de soluție se diluează 100g de persulfat de sodiu ăn 500 ml apă… Drept să spun, am cam renunțat la clorură ferică !
O alternativă la cablajul cu fotorezist pozitiv pe care îl putem găsi aproape în orice magazin de profil este folosirea așa numitului film fotorezist negativ, vândut de poporul chinez la un preț foarte mic (între 3-5 usd 1 sau 2m de o latime de cca 30 cm).

Înainte de a aborda această metodă trebuie precizat că prin acest procedeu imaginea este negativă, în comparație cu cablajul cu fotorezist pozitiv. De aceea nu veți putea folosi „filmele” cu desenul cablajului care erau folosite pentru fotorezistul pozitiv. Trebuie realizate altele cu culoarea traseeleor inversată, adică unde era negru înainte aici este alb/transparent si invers !
Procedeul este asemănător… În principiu trebuie urmați acești pași:
– curțarea și degresarea cablajului;
– tăierea unei bucăți din filmul de pe rolă, puțin mai mare decât cablajul;
– îndepărtarea foliei protectoare de pe o parte și depunerea filmului pe cablaj;
– încălzirea cablajului la cca 100 de grade Celsius, aceasta putându-se face foarte bine cu un laminator sau cu fier de călcat ori, în ultimă instanță cu un uscător de păr;
– îndepărtarea stratului protector de pe cealaltă parte a filmului;
– expunerea la o sursă de lumină puternică sau UV… Am văzut că în comparație cu cablajul cu fotorezist pozitiv, realizat industrial, acesta trebuie expus cam la un timp dublu;
– introducerea într-o soluție de carbonat de sodiu (numit și sodă calcinată sau sodă de rufe) de 1,5% (7,5g/500ml apă… sau 15g/1 litru de apă);
– clătire cu apă;
– corodarea stratului de cupru cu clorură ferică sau persulfat de sodiu;
– clătire cu apă;
– îndepărtarea fotorezistului prin introducerea într-o soluție de 2% de hidroxid de sodiu (sodă caustică), adică 10g/500ml apă (sau 20g/1 litru de apă).
Pe youtube se gasesc multe filmulețe prin care se explică această metodă. Un exemplu îl puteți vedea AICI !
Drept să spun, am încercat și această metodă, funcționează foarte bine, numai că este greoaie și deranjul în plus nu justifică mica diferență de preț dintre abordarea celor două metode. Se poate folosi doar atunci când nu ai pe moment o placă de cablaj cu fotorezist pozitiv din magazin.

O alta metoda, este folosirea foliilor PnP.

Daca nu avem de făcut “producție de serie” atunci aceasta metodă de realizarea circuitelor imprimate poate fi luată serios în calcul datorită usurinței și calității surprinzator de bună a produsului final. Eu am reușit prin aceasta metodă sa realizez trasee de 0,5 mm fără probleme.
Metoda de lucru este foarte simplă, poate mai simplă ca cea anterioară !
In primul rând trebuie procurată aceasta folie de transfer PnP (Press and Peel). Ea este de culoare albastră, se livrează în format A4 și are o parte lucioasă și una mată.
Deși pe Internet sunt multe explicații, eu procedez astfel:
1. Proiectez cablajul cu un program de proiectare… Sunt multe astfel de programe si de aceea nu dau exemple fiindca fiecare iși alege ce crede el de cuviință.  Realizez un PDF cu circuitul imprimat și îl imprim pe o imprimantă laser. Pe locul unde a apărut desenul cablajului, aplic o bucata de folie PnP, pe care o lipesc la colturi cu puțină bandă adezivă (scotch), atât cât să nu alunece de acolo.
Atenție !
Folia se pune cu fața mată în sus și aveti grijă să o tăiați puțin mai mare pentru ca banda adezivă sa nu fie aplicată pe zona activă.
Înainte de a fi folosită folia PnP nu trebuie indoită sau zgâriată pe partea mată. De asemenea, evitați să atingeți cu degetele partea mată !
Foaia pregatită astfel se introduce incă o data în imprimantă, cu aceeași orientare și pe aceeasi față ! Dacă aveți posibilitatea, setați imprimanta să imprime la calitate maximă, eventual un contrast maxim.
După imprimare va aparea pe partea mată desenul cablajului cu negru. Din acest moment aveti grijă cum dezlipiti și manipulați bucata de folie, mai ales să nu atingeți partea mată.
2. Se pregatește cablajul… După ce cablajul a fost tăiat la dimensiuni, partea cu cupru trebuie degresată. Eu folosesc puțin ” Cilit Bang” și apoi clătesc cablajul și îl șterg cu o cârpă curată.
3. Folia imprimata se asează cu partea mată peste cablaj, deci cu desenul direct pe partea cu cupru. De obicei, eu tai cablajul puțin mai mare pentru a nu avea probleme cu marginile circuitului.
4. Cu un fier de calcat, la care fixez termostatul la 1/2 din cursă, “calc” circuitul imprimat. Deși se poate aplica fierul direct pe folie, eu pun deasupra o cârpă subțire.  Timpul de incălzire este de circa 4 min, timp în care misc fierul de călcat in toate direcțiile, constant și pe toată suprafața desenată.
5. Un pas important este răcirea ! După ce cablajul a fost “călcat” acesta s-a încins destul de tare, iar folia s-a lipit peste cablaj.
Atenție !
O metoda excelentă de a dezlipi folia fără a afecta desenul, fără să apară astfel intreruperi în calbaj, este de a introduce cablajul (cu folia pe el) la congelator ! Dupa cca 5 min, veți observa că folia se dezlipeste imediat, aproape singură, fără a se afecta într-un fel desenul depus pe cupru !
Dacă vi se întamplă ca un traseu să se întrerupă (mai ales la inceput, cand nu aveți experiența acestei metode), îl puteți corecta cu un marker de cablaj.
6. Se introduce placa în soluție de clorură ferică. Cu cât soluția de clorură ferica are o temperatură mai mare, de exemplu 40-50 C cu atât timpul de corodare este mai scurt. În timpul corodării este indicat ca recipientul să fie puțin mișcat. Eu am ales o altă variantă, prin folosirea unui pompe de recirculare. Astfel soluția de clorură ferică va fi permanent în mișcare. Poate pe viitor voi face un articol scurt despre acest dispozitiv !
După corodare, stratul depus pe circuit se curață cu un diluant, de exemplu diluant (acetonă) pentru unghii. Cu alte soluții îndepărtarea acelui strat este mai dificilă, dacă nu imposibilă.
Acesta metodă este foarte rapidă iar rezultatele sunt excelente !
Întrucât am observat că în ultimul timp această folie PnP se găsește din ce în ce mai greu și bineînțeles că a crescut și prețul, puteți folosi în locul acesteia chiar hârtia de xerox pe care o folosiți la imprimante. De asemenea se poate folosi cu succes, fiind mai indicată decât hartia de xerox, hârtia foto pe suport de carton subțire, cea folosită pentru imprimantele Inkjet. Bineînțeles că printarea se face pe suprafața lucioasă (pe care se imprimă imaginea), după aceeași metodă, în imprimanta laser. Procedura cu fierul de călcat este aceeași, doar că eu în cazul acesta dau fierul de călcat la temperatura maximă și îl țin cam 5 minute. Singura deosebire este că desprinderea foii de pe cablaj se face mai greu. De aceea după ce s-a răcit lăsați-o câteva minute în apă, poate fi și călduță și apoi îndepărtați hârtia, putând folosi ușor o periuță. Stratul de toner nu se va desprinde de pe cablaj, el fiind întărit, dar trebuie să aveți puțină grijă la traseele foarte subțiri. Apoi pentru îndepărtarea tonerului se folosește diluant sau acetonă.

Mult succes !

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *