Kaw's Lair Kolejny blog do marudzenia

15Sie/1114

Jak zrobić swoje własne PCB z dodatkami

Takich "manuali" jest pewnie od groma w sieci, różnią się w szczegółach, które (przynajmniej mi) napsuły miejscami trochę krwi. Poniżej znajduje się (jak dla mnie) optymalny zestaw czynności (takie fotostory), jaki trzeba wykonać by stworzyć własną, całkowicie amatorską płytkę drukowaną, która nie wygląda jak bazgroły 4-latka.

Budować będziemy trój-napięciowy zasilacz, który potrzebny mi jest do pewnego zegara, który mam w planach chyba od roku. Prawie całość (z uwagi na potrzebne prądy) bazuje na impulsowych przetwornicach DC-DC pochodzących z National Semiconductors LM2678 (5V i 12V) oraz prostym regulatorze LDO LD33V (LM7803).

Tak kompletnie bez związku z głównym tematem: regulatory napięcia przychodzą głownie w dwóch smakach: liniowym i impulsowym. Liniowe (LM78XX) są całkiem przyjemne do urządzeń, które nie potrzebują dużego prądu. Jeśli zasilamy nimi kontroler i parę ledów, nie musimy nawet dawać takiemu radiatora. Ale są kompletnie nieopłacalne jeśli mają zasilać coś co ciągnie dużo pądu, z 2 powodów: Wymagają radiatora (czasem sporego) oraz mają niską sprawność (około 40%), znaczy że na każdego wepchanego w układ zasilania ampera, urządzenie na wyjściu dostaje 0,4 tegoż ampera. Tu przychodzą z pomocą regulatory impulsowe, mają co prawda więcej końcówek i wymagają elementów indukcyjnych (na zdjęciu to jest to coś z drucikiem na rdzeniu) aby poprawnie działać, jednakże ich sprawność sięga 94%, tyle że są (względnie) dużo droższe niż regulatory liniowe. Plus, zawsze mi się podobało to jak wyglądają dławiki.

Układ na zdjęciu ma pojedynczy regulator impulsowy i został zbudowany po to abym miał czym sensownym zasilać układy prototypowe. Płytka jest całkowicie nieoptymalna (wyobraźcie sobie, powiększyłem to pcb o jakieś 7mm, a udało mi się upchnąć na niej dwa dodatkowe regulatory) i regulator ma radiator, którego wcale nie potrzebuje, ale w sumie... ładnie wygląda. Ah, i dobór kondensatorów jest prawdopodobnie tez mało optymalny, ale że nie to nas interesuje, do dzieła.

By zrobić samą PCB potrzeba nam mniej więcej takich rzeczy:

  • Drukarki laserowej (albo kopiarki, sprawa rozchodzi się o toner);
  • Papieru kredowego (toner słabiej się łączy z jego strukturą);
  • Nadsiarczanu sodowego (B327 <- czegoś takiego szukać na allegro);
  • Wody;
  • Olejowego markera (koniecznie olejowego);
  • Kawałka laminatu FR4 lub czegoś podobnego, pokrytego miedzią (w naszym przypadku z jednej strony);
  • Wiertarka (albo wkrętarka, oraz wiertła 1mm + 0,7mm);
  • Papier ścierny (acz niekoniecznie);
  • Benzyny ekstrakcyjna (czy jakiś rozpuszczalnik na bazie ropy);
  • Gąbka;
  • Środek myjący (mydło w płynie, płyn do naczyń, etc);
  • Ręczniki papierowe;
  • Żelazko (preferowalnie stare, może być nowe, byle nie miało wody w zbiorniku);
  • Kilka innych, pomniejszych, mało ciekawych rzeczy jak brzeszczot;

Wszystko zaczynamy od zrobienia projektu, do tego używam ExpressPCB, ale generalnie może być cokolwiek (na przykład Eagle/Visio), byle tylko można było efekt swojej pracy (dolną warstwę) wydrukować w skali 1:1 na drukarce. Tutaj mała uwaga, ExpressPCB, jeśli jest ustawione aby używać mm jako jednostki podstawowej, źle zaokrągla wymiary na wydruku, w efekcie czego jeśli mamy gdzieś jakąś stonogę (scalaczek) to tylko jakieś 3 wyprowadzenia będą poprawnie pasowały do otworów.

Nasz przykładowy projekt będzie się prezentował mniej więcej tak:

Mając taki projekt, wybieramy "File -> Print" i zaznaczamy, iż chcemy wydrukować tylko "bottom copper layer". Niczym innym sie nie przejmujemy, program sam poodwraca wszystkie warstwy jeśli to jest koniecznie. Drukujemy oczywiście na kredowym papierze, w innym wypadku będziemy mieli problem z pozbyciem się papieru z PCB oraz tym, że ze zwykłym papierem toner łączy się tak nawet dość skutecznie.
W efekcie powinniśmy uzyskać takie coś:

Wycinamy to z kartki za pomocą takiego narzędzia jakiego nam wygodnie używać i odrysowujemy obrys naszej wycinanki na miedzi. Choć by nie pobrudzić naszej kartki markerem, lepiej będzie skorzystać z linijki, rak czy inaczej, efekt powinien wyglądać jakoś tak:

Puszczamy brzeszczot w ruch:

Używając pilnika wygładzamy ostre krawędzie (miedź na 90% będzie miała zadziory, a one bardzo nie lubią się z ręcznikami papierowymi, żelazkami i wacikami). Po wszystkich naszych brutalnych operacjach, naszą płytkę czyścimy używając gąbki i jakiegoś środka myjącego. Chodzi nam tutaj o odtłuszczenie materiału, więc w zasadzie możemy też użyć benzyny ekstrakcyjnej i kawałka wacika (swoją drogą, beznyna usuwa markery olejowe, woda z mydłem nie). W efekcie powinniśmy uzyskać w miarę gładkie brzegi i czysta powierzchnię:

Czas na prasowanie. Żelazko powinno być ustawione na temperaturę "2 i 1/2". Ewentualnie, jeśli Twoje żelazko uznaje inna skalę, właściwą temperaturą będzie taka której papier jeszcze nie żółknie, ale jednocześnie do granicy żółknięcia jest blisko. Chodzi o to aby toner się rozpuścił i przykleił do miedzi. Temperatura nie może być za niska (bo nam się toner nie rozpuści) ani za wysoka, bo będzie się nam chciał rozpłynąć, a to nam może zewrzeć ścieżki. Poza tym absolutnie parowanie powinno być wyłączone. Bierzemy więc deskę, papierowy ręcznik, składamy na pół i umieszczamy na tym nasz kawałek tworzywa:

Na to dorzucamy (tonerem w stronę miedzi oczywiście) nasz wycięty kawałek papieru. Ręcznik zamykamy, gdyż nie chcemy porysować stopy żelazka (nie jest nasze, nie chcemy irytować właścicielki). Całość dociskając do deski "tak nawet trochę" prasujemy przez jakieś 2-3 minuty. Byle nie za energicznie, szczególnie na poczatku, gdyż papier może nam się chcieć przesunąć.

W efekcie powinniśmy uzyskać coś takiego:

W miejscach gdzie jest toner, papier powinien być skutecznie przyklejony do miedzi. Tam gdzie tonera nie ma (szczególnie po tym jak się płytka schłodzi) będzie odstawał. Jeśli słabo prasowaliście, zemści się to na nas za chwilę. Mniej lub bardziej szczęśliwie, nie przekroczyliśmy "punktu bez powrotu", więc jak coś spieprzymy możemy wyczyścić płytkę i nanieść toner ponownie. Aha, toner rozpuszcza się pod wpływem benzyny ekstrakcyjnej (acz nie jakoś spektakularnie).

Zanim przystąpimy do używania żrących substancji, musimy się pozbyć papieru. W tym celu nalewamy wody do jakiegoś pojemnika i płytkę do takiej wody wrzucamy. Czekamy około 5 minut, usuwamy tyle papieru ile się da (odrywamy, nie drapiemy). Zostaną nam po tym śmieci:

Śmieci się także musimy pozbyć, możemy to zrobić na kilka sposobów: używając opuszków palców, pod strumieniem wody, wydrapując - albo moją ulubioną metodą - płynem do mycia naczyń i niezbyt szorstką (bo nam usunie też toner) gąbką. Ostatnia "sposoba" jest IMO najwygodniejsza. Ważne by nam papier nie został miedzy ścieżkami i w otworach, jeśli coś zostanie na tonerze - można olać.

Ważna sprawa, oglądamy dokładnie płytkę czy toner jest wszędzie tam gdzie być powinien, jeśli tak - to doskonale, jeśli nie - mamy dwa wyjścia. Usunąć toner za pomocą rozpuszczalnika (papier ścierny nie jest w tym wypadku dobrym pomysłem, hint: zdziera trochę miedzi też), albo poprawić ubytki używając olejowego markera (koniecznie olejowego), ja używam w takich sytuacjach Edding'a 792. Jeśli nie ma uszkodzeń, ewentualnie poprawiliśmy ubytki, powinniśmy uzyskać mniej-więcej taki efekt:

Upewniamy się kilka razy czy wszystko jest z nadrukiem w porządku. Z uwagi na to, że zaraz nastąpi "punkt bez powrotu", upewniamy się ponownie.

Bierzemy jakieś szklane (podobno może być i plastikowe, ale ja im nie ufam) naczynie. W czajniku zagotowujemy wodę. Do naczynia wsypujemy B327 (ilość zależna od finalnej ilości wody, czytać instrukcję),mówią aby nie przekraczać 50 stopni Celsjusza podczas trawienia. To też, kiedy woda nam się zagotuje, czekamy aż przestanie, powinna mieć w tedy coś około 90 stopni. Do naszego szklanego naczynia (byle nie metalowego!) wlewamy 1/3 finalnej objętości ZIMNEJ wody, mieszamy aż nam się trochę ten proszek rozpuści, uzupełniamy do finalnej objętości gorącą wodą. Gorąca woda z uwagi na duże różnice temperatur w początkowej fazie szybko traci na temperaturze, dołączając do tego nieizolowane naczynie, kiedy wymieszamy nasz proszek, powinniśmy mieć około 50 stopniowy, przeźroczysty roztwór.

Mój jest niebieski, gdyż ponieważ, bo: był już używany. Wrzucamy do tego naszą płytkę, i mieszając od czasu do czasu czymś byle-nie-metalowym, pilnujemy aż nadsiarczan wyżre nam miedź z miejsc gdzie nie ma tonera. Całość powinna zająć od 5 minut (ciepły, świeży wytrawiacz + mieszanie) do w moim wypadku półtorej godziny (nieciepły, używany roztwór, mieszany co 20 minut w przerwach oglądania TBBT);

Prawie gotowe. Trzeba jeszcze pozbyć się toneru, wywiercić otwory. Toner można usunąć albo rozpuszczalnikiem, albo drobnym papierem ściernym i potem wyczyścić rozpuszczalnikiem. Ja używam pierwszej metody (czasem drugiej). W każdym razie bierzemy talerz, wrzucamy nań płytkę i zalewamy rozpuszczalnikiem. Po minucie do 2, wyciągamy to, i używając ręcznika papierowego, usuwamy toner:

Prawda, że proste? Teraz pozostaje tylko wykonać otwory:

Z uwagi na to, że wykonywanie maski lutowniczej jest trochę "tricky" w domowych warunkach, /meh maluje górną stronę PCB (ta gdzie nie ma miedzi) na czarno. Wygląda nawet przyjemnie.

Prawda, że proste? ;>

Zakres tematyczny: Artykuły, Zrób to sam Dodaj komentarz
Komentarze (14) Trackbacks (0)
  1. No, tutorial jak każdy inny w Internecie, piszesz od rzeczy. Aczkolwiek ja zrobiłem już nie jedną płytkę (ale nie więcej niż 10 ;) i do tej pory nie wiem jak radzić sobie z odcinkiem drukowanie->prasowanie->czyszczenie papieru. Ścieżki drukuje na papierze kredowym (chyba?, dziś próbowałem na jakimś foto lub podobnym). Następnie prasowanie (płytkę kładę na żelazku i dociskam skarpetką ;) Teraz nadchodzi najgorszy moment – zdejmowanie papieru. Wrzucam płykę do wody, zostawiam na kilka minut. Gdy chcę zdjąć papier zdejmuje się tylko wierzchnia warstwa i muszę: 1. trzeć szczotką (działa źle na ścieżki), 2. ręcznie wydrapywać papier z pomiędzy ścieżek (godziny przy tym można spędzić). Natomiast czytając na necie po elektrodach ludzie prasują, wrzucają do wody i automagicznie zdejmują cały papier bez tarcia czy coś. Nie wiem czy to wina słabego zaczernienia toneru, złej jakości toneru, ruskiego papieru, złej temperatury (próbowałem różnych, ale to wpływa jedynie na przechodzenie toneru) czy sposobu zdejmowania papieru :/
    Trafiłem dziś na to: http://www.elektroda.pl/rtvforum/topic1892047-0.html Wygląda ciekawie, ale nie wiem jaki papier do tego wykorzystać.
    O, długi komentarz :)

    • Papier mi nigdy nie zszedł w całości. Ale sztuczka z gąbką jest dość skuteczna w moim wypadku, co ważne nie szkodzi ścieżkom. Sztuczka z laminatorem – świetna, tylko ma jedną wadę – trzeba mieć laminator :D (acz może i nawet by się warto skusić, ciekawe tylko skąd wziąć takie papier, pomijając bawienie się z naklejkami.)

    • Dlaczego mówisz, że autor pisze od rzeczy. Przecież wszystko ładnie opisał. Artykuł miał być od PCB no i jest.

  2. E… No tak. Ładne! ]:-D :D

  3. Benzyna jest kiepskim rozpuszczalnikiem – toner super zmywa się rozpuszczalnikiem nitro, puszcza szybko i bez problemów.


Leave a comment

Brak trackbacków.