Krzysztof Łukasik 24.04.2008
Michał Homański
Rafał Chodziutko
Mateusz Kapturkiewicz
WE I/7 Grupa:1
Tworzenie płytek drukowanych
Podłoża płyt drukowanych zwykle są wykonane z materiału FR-4. Płyty drukowane dzieli się na jednostronne, dwustronne i wielowarstwowe.
Jednostronne płyty drukowane mają ścieżki przewodzące tylko po jednej stronie podłoża i całe lutowanie jest wykonane tylko po tej jednej stronie. Elementy przewlekane THMD są umieszczane po przeciwnej stronie niż ścieżki i punkty lutownicze, a następnie lutowane na fali. Elementy do montażu powierzchniowego SMD są umieszczane po stronie ścieżek.
Dwustronne płyty drukowane mają ścieżki na obu zewnętrznych stronach powierzchni podłoża. Mogą być rozpatrywane jako dwie płyty jednostronne połączone grzbietami, co ilustruje możliwość znaczącego wzrostu gęstości upakowania układów na płycie. Można na nich zarówno zamontować elementy przewlekane THMD, jak i do montażu powierzchniowego SMD, albo każdy z tych typów oddzielnie po obu stronach lub też przemieszane na tej samej stronie.
Wielowarstwowe płyty drukowane mają dwie warstwy na zewnątrz podłoża i pozostałe warstwy wewnątrz. Wewnętrzne warstwy są wytworzone w procesie laminowania, które przekłada ścieżki warstwami izolującymi. Podobnie jak w przypadku płyt dwustronnych połączenia między otworami są wykonane za pomocą metalizowanych przelotek.
Dość często przy montażu powierzchniowym stosuje się 4-warstwowe płyty drukowane, gdzie ścieżki sygnałowe są prowadzone na zewnętrznych warstwach, jedna wewnętrzna warstwa stanowi płaszczyznę zasilania, a druga płaszczyznę masy.
Na zajęciach laboratoryjnych wykonano dwie płytki przykładowe jednostronne – jedną metodą fototransferu, a drugą, gdzie ścieżki były malowane ręcznie.
W obu przypadkach najpierw należało odciąć żądany rozmiar płytki a następnie oczyścić go przy pomocy drobnoziarnistego papieru ściernego. Przy metodzie fototransferu schemat ścieżek naniesiony jest na folię przy pomocy pisaka lub drukarki laserowej (drukarka atramentowa mniej się do tego celu nadaje, ponieważ nie gwarantuje całkowitego zaczernienia ścieżek). Płytkę pokrywa się foto-czułym lakierem (np. Positiv 20). Po wyschnięciu lakieru, płytkę z nałożoną folią umieszcza się pod działaniem promieni UV (dociśniętą szybą, aby uniknąć przesunięcia folii i rozmazania ścieżek). Naświetlanie trwało ok. 15 minut. Do wywołania obrazu na laminacie używa się roztworu NaOH. Do operowania płytką można użyć szczypce fotograficzne z tworzywa sztucznego (ale nie metalowe). Maksymalnie po dwóch minutach obraz powinien być całkowicie wywołany. W miejscach naświetlonych emulsja rozpuści się, zaś pozostanie nienaruszona w miejscach nienaświetlonych . Nie należy pozostawiać płytki w wywoływaczu dłużej, niż to konieczne, gdyż po dłuższym czasie będą rozpuszczane również partie nienaświetlone. W wypadku prześwietlenia, czyli zbyt długiego naświetlania emulsji, proces wywoływania potrwa znacznie krócej, ale grozi to rozpuszczeniem tych partii emulsji, które mają pozostać nienaruszone.
Warstwa emulsji Positiv 20 jest odporna na działanie kwaśnych kąpieli, takich jak chlorek żelazowy, nadsiarczan amonowy, kwas chromowy i kwas fluorowodorowy. Dwa ostatnie kwasy są używane do wytrawiania płyt szklanych. W celu wytrawienia laminatu foliowanego miedzią można użyć chlorek żelazowy. Kąpiel trawiącą należy sporządzić w plastikowym, płaskim naczyniu (np. w kuwecie fotograficznej) i można ją lekko podgrzać, co wydatnie przyspiesza proces.
W celu usunięcia po wytrawieniu zbędnych już warstw emulsji najlepiej użyć rozpuszczalnik uniwersalny lub nitro, albo czysty aceton (sprzedawany jako zmywacz do paznokci). Następnie trzeba płytkę starannie wypłukać w gorącej wodzie.
Malowanie ręczne polega na naniesieniu schematu ścieżek na płytkę przy pomocy wodoodpornego pisaka (ale takiego żeby można go było usunąć np. rozpuszczalnikiem). Miedź zostanie tylko w miejscach zamalowanych pisakiem. Na rynku są dostępne droższe pisaki, przeznaczone specjalnie do wykonywania płytek. Po odczekaniu aż schemat na płytce wyschnie, można wytrawić ją w trójchlorku żelaza – na laboratorium wykorzystano do tego celu kuwetę. Poruszanie naczyniem przyspiesza proces trawienia, przy czym należy uważać, żeby nie trwało ono zbyt długo, bo może to uszkodzić ścieżki. Pozostałe na płytce drobne fragmenty miedzi można usunąć metodą udarową (np. nożykiem).
Metoda ręcznego malowania ścieżek jest dużo prostsza do wykonania, jednak nie daje możliwości wykonania bardziej złożonych płytek – minimalna grubość ścieżek jest zdeterminowana grubością pisaka. W przypadku metody transferu można skorzystać z programów komputerowych stworzonych do projektowania schematów.
colemar