Nyomtatott aramkörök hazi készítése

Nyomtatott áramkörök házi készítése

Bevezetés

A korszerü elektronikus berendezések ,melyek magas müszaki fejlettségü világunk minden területén elöfordulnak, elképzelhetetlenek nyomtatott áramkörök nélkül.

A nyomtatott áramkörök elöállításában meghatározó szerepe van a fotóeljárásnak. Ez vonatkozik mind az ipari gyártásra, mind az amatörök által tervezett ,manuális kivitelezett egyedi darabok (prototípusok), illetve kis szériák elkészítésére.

A maszkokról

A készítendö áramkör mindig az adott maszk leképzése, ezért a pozitív maszk nagyon fontos az áramkörök sikeres elkészítését illetöen.

A vezetékrajzolatnak teljesen átlátszatlannak kell lennie. A maszk nem lehet foltos, s teljesen fel kell feküdnie (egyébként alulexponáltság léphet fel).

A vékony vonalak, feliratok, emblémák, jelölések stb. másolásánál a maszknak a rajzos felét kell a fólia felé fordítani ,ellenkezö esetben maratásnál alámaródással kell számolni, melynek mértéke kb. a maszk anyagvastagságának kétszerese. Különösen a ragasztott vezetékmintát ajánlatos tükrözve elkészíteni. Ez kiváló felfekvést biztosít és vékony vonalak esetén is kontúros másolatot ad.

A hordozó anyaga lehetöleg csak kis mértékben nyelje el az ibolyántúli sugarakat, és semmiképpen ne legyen sárgás. Ideálisak a diafilm-maszkok. Amennyiben a maszk tusrajz, legmegfelelöbb egy 30 gr/m² fajsúlyú pauszpapír. A könnyed tollvezetés egyenletes tuskifolyást biztosít. Retusálni csak a teljes száradás után szabad. Ha egy vonalat nedves állapotban többször áthúzunk, kontraszt egyenetlenséget okozunk. Ez könnyen elkerülhetö ,ha a fekete tushoz egy kis üveg sárgát keverünk. A sárga a kék kiegészítö színe, és ellenáll az ibolyántúli sugárzásnak.

A szóró palack hoz mellékelt használati utasítás 1-es pontja rámutat, hogy a befújandó felületne 818h75i k abszolút zsírmentesnek kell lennie.

A VIM és hasonló súrolószerek fényes, oxidmentes, jól nedvesíthetö rézfelületet biztosítanak. A súrolószert a vízzel megnedvesített lemezre szórjuk és egy nedves rongydarabbal körkörösen eldörzsöljük. Az alapos öblítés igen fontos a súrolószer maradványok eltávolításához. Az öblítést ugyanakkor csak tiszta vízzel végezzük.

Semmiképpen ne alkalmazzuk az öblítés után oldószeres lemosást (pl. acetonnal, alkohollal stb.)! A tisztaság akkor megfelelö, ha a lemez felületén összefüggö vízfilm képzödik. A vízfilm felszakadozása szennyezettségre utal. Különösen fontos a teljes száradás, mert a visszamaradó nedvesség a fotólakk gyenge tapadását okozza. A fotólakkot lehetöleg azonnal a tisztítás után vigyük fel a lemezre, így elkerülhetö a szennyezödések (tárolás, fogdosás, oxidálódás során) újraképzödése.

A fotólakk felvitele

Bár a "POSITIV-20" fotólakkal a munka aránylag egyszerü, azok számára, akik elöször használják, egy kis gyakorlás szükséges. Az alaposan megtisztított és zsírtalanított lemezek beszórása nappali fénynél történhet, sötétkamrára nincs szükség. Mivel a lakk az ibolyántúli sugárzásra érzékeny, a közvetlen napsütést és erös fényt kerülni kell.

A pormentes és egyenletes lakkfelvitel elöfeltétele a tökéletes kópiának. A lakk felvitelekor a lemez vízszintesen vagy kissé megdöntve fekszik. A szórást kb. 20 cm-röl lendületesen végezzük, lehetöleg megszakítás nélkül, kígyóvonalban haladva, ezáltal egyenletes lakkréteget kapunk. Elöször kalapácslakk-szerü felület képzödik. A szórást ekkor azonnal meg kell szüntetni. Kis idö múltán a lakk szétterül és egyenletes, vékony fényérzékeny réteget alkot. Ha túl sok lakkot viszünk fel, eltérö rétegvastagság alakul ki, ami hosszabb megvilágítási idöt igényel.

Extrém nyári hömérséklet esetén az elöbbiekkel ellentétben több lakkot kell felvinni, vagy a szórási távolságot kell csökkenteni. Ezáltal a fokozott oldószerpárolgást kompenzáljuk. Ha ezt nem vesszük figyelembe, ugyancsak egyenetlen lakkfelületet kapunk, mert a lakk egyenletes szétterülését a gyors száradás megakadályozza.

A már kevés lakkot tartalmazó palackot ne tartsuk túl ferdén, mert ez a lakk köpködését és a hajtógáz fokozott kiáramlását okozza.

Ha többszöri kísérletezés után sem sikerül egyenletes réteget elérni, akkor centrifugálással kell próbálkozni. Egy kisteljesítményü, szabályozható fordulatszámú villanymotorra alumíniumtányért szerelünk. Ezen befogókeretek vannak, különbözö nagyságú nyák-lapok felfogásához. Közvetlenül a lakk felvitele után a tányért 90-110-es fordulattal megforgatjuk. A lakk ezáltal egyenletesen szétterül és sima, pormentes felületet képez.

Ha a lakkfelvitel befejezödött, akkor a lemezeket a megvilágításig fénytöl jól védve tároljuk, hosszabb tárolás esetén lehetöleg hütve.

A hütöszekrényben tárolt fotólakkot (legtovább 8-12 °C esetén tárolhatók) felhasználás elött szobahömérsékletüre kell melegíteni, ellenkezö esetben rossz porlasztás léphet fel. Legjobb, ha a szóró palackot 4 - 5 órával a felhasználás elött kivesszük a hütöszekrényböl.

A POSITIV-20 fotólakk esetében a bevonat színéböl következtethetünk az elért rétegvastagságra:

világos szürkéskék 1-3 mikrométer

sötét szürkéskék 3-6 mikrométer

kék6-8 mikrométer

sötétkék 8 mikrométer - nél

vastagabb.

Réz és más sárgafém hordozók esetén a szín többé kevésbé zöldes. Megvilágítás után, nappali fénynél a lakk mindig sötétkék színü.

Szárítás

Ahhoz, hogy megfelelö tapadást és leképezhetöséget érhessünk el, a lakkréteget sötétben kell megszárítani. Ez történhet szárítószekrényben, szabályozható sütöben, vagy infra sugarakkal (letakart grillsütö). A szárítási hömérséklet 70-80°C, ezt semmiképpen sem haladhatja meg.

Ne tegyük ki a szárítandó lemezt azonnal: 70-80 °C - s hömérsékletnek. A szárító berendezést csak a lemez(ek) behelyezése után kapcsoljuk be. Hirtelen száradás esetén a lakkfelületen hártya képzödik, ami megakadályozza az oldószer eltávozását a lakkrétegböl. Ezt mindenképpen kerülni kell, mert a fotólakk UV- fényérzékenysége nedves állapotban lényegesen kisebb mint szárazon. Az érzékenység a száradás fokával arányosan nö.

A visszamaradt oldószer tapadási nehézségeket okoz és csökkenti a felbontóképességet. Ezért kezdjük a szárítást kisebb hömérsékleten, majd 70-80 fokra felfütve 15-20 percig szárítsunk. A nem kielégítö száradás tüszúrásszerü lyukakat és a tapadó képesség romlását okozza.

A túlszárítás ugyanakkor a szükséges megvilágítási idö növekedéséhez vezet, szélsöséges esetben a fényérzékenység csökkenését is okozhatja.

Megvilágítás

Legjobb eredményt a tüzö nap vagy egy higanygözlámpa, illetve xenonlámpa biztosit. Lényeges, hogy a hatásos ibolyántúli sugárzást (370-440 nm) jelentös mértékben tartalmazza a felhasznált fényforrás. A normál izzólámpák csekély mértékü kék fényt sugároznak. Ennek ellenére egyik amatörtársunk olcsó fényforrásra talált egy asztali lámpába helyezett 200W-os izzó formájában. 12 cm távolság esetén a megvilágítási idö ebben az esetben 15 perc. A hordozó átlátszó müanyag fólia volt, melyre "Brady" típusú, ragasztható áramköri elemeket alkalmazott. Másoláshoz a "ragasztós" oldal érintkezett a fotólakkal.

A megvilágítási idöt nem a felhasznált lámpa watt száma hanem a kisugárzott fény hullámhossza határozza meg. POSITIV-20 esetében a legkedvezöbb spektrum 370-440 nm között van. Ha másolásnál üveglapot használunk, vegyük figyelembe, hogy az üveg az ibolyántúli sugarak 65%--át is elnyelheti. Ilyenkor vagy a megvilágítási idöt emeljük kétszeresére, vagy alkalmazzunk kristály- vagy Plexiüveget. Kétszeres megvilágítási idöre van szükség vastagabb lakkréteg esetén is, s ugyanezt ajánljuk öregebb lakk használatához is.

Mindig tartsuk szem elött a fotólakk szavatossági idejét, ez biztosítja a kifogástalan elöhívást. Az 1. táblázat néhány példát ad a megvilágítási idökre.

A megvilágítást minden esetben csak akkor kezdjük, ha a lámpa már teljes fénnyel világit (a higanygöz lámpa kb. 2 perccel a bekapcsolása után). UV- fénynél használjunk védöszemüveget!

1.táblázat

Elöhívás

A megszárított és megvilágított lemezeket az alábbi összetételü hívóoldattal töltött tálkába helyezzük (nappali fénynél, de a közvetlen napfényt kerülve): 1L víz,7g marónátron (NaOH). (Ld. a 7. sz. használati utasítás 6. pontját!)

Ha a hívó ellepi a lemezeket, a megvilágított felületekröl a lakk leoldódik. Vigyázni kell arra hogy az áramköri rajzok tiszták és fátyolmentesek legyenek, ellenkezö esetben a maratásnál zavarok léphetnek fel.

A hívó hömérséklete 20-25°C legyen. Alacsonyabb hömérsékletnél a hívás tovább tart. Túl magas hömérsékletü hívó alkalmazása esetén a hívási idö csökken ugyan, de a finomabb részletek elvesznek. Az alulexponált lakkrétegek nehezen, vagy egyáltalán nem hívhatók elö, s zavaró fátyolképzödéshez vezetnek.

Elöhívás után a visszamaradó lakk- és hívórészecskék eröteljes vízöblítéssel távolíthatók el.

Ha a vezetékrajzolatban - pl. porszemek által okozott - apróbb hiányosságok mutatkoznak, ezek POSITIV-20-szal javíthatók. Egy kevés lakkot a szórófej védösapkájába nyomunk; s egy vékony ecsetet belemártogatva kijavítjuk a hibákat. Javítás után a rézfólia ezeken a helyeken is védve van a maratóanyagtól.

Megfelelöen megvilágított 4-6 mikrométer közötti lakkréteg esetén (ld. a fotólakk felvitele c. fejezetet); friss hívóoldatot alkalmazva az elöhívási idö 30-60 sec. Között van. Vékonyabb rétegek hamarabb, vastagabb tovább hívódnak (de legfeljebb 2 percig).

A hívó a levegöböl felvett széndioxid által elhasználódik, ezért a használt oldatot ne keverjük friss oldattal. Mivel csak fillérekbe kerül, célszerü mindig friss oldatot készíteni.

Maratás

A POSITIV-20 fotólakk ellenálló a vas-klorid, ammoniumperszulfát, krómsav, sósav és fluorsav oldataival szemben. Maratáshoz leggyakrabban vas-kloridot vagy ammoniumperszulfátot használunk.

A vas-kloridos eljárás:

A vas-klorid szilárd alakban fordul elö, maratáshoz ennek telített vizes oldatát használjuk. (A telitettséget akkor értük el, ha az oldatba helyezett további darabok már nem oldódnak föl.) A telitett oldat aranysárga színü.

A maratás 30-60 percig tart. Melegítéssel és mozgatással a folyamat gyorsítható. A maratást folyóvizes öblítés követi. A lemezen maradt savmaradványokat szappanos lemosással közömbösíthetjük.

Hátrányok: iszapképzödés, kis hatásfok, az oldat töménységétöl függö maratási sebesség.

Ammóniumperszulfátos eljárás:

Az ammóniumszulfát fehér színü kristályos anyag, melyet vízben kell feloldani: 35 g kristály, 65 ml vízben.

A maratási idö kb. 10 perc, nagymértékben függ a maratandó rézfelület nagyságától. Kéz meleg (40 °C) oldatra és mozgatásra van szükség. Folyóvízzel öblítsünk.

Hátrány: az oldatot melegíteni és mozgatni kell.

Rövidebb maratási idöket tesz lehetövé a korszerü sósavas-eljárás. Nagyüzemileg elterjedt, de jól alkalmazható és ajánlott egyedi daraboknál is. Elönye a nagy maratási sebesség és a viszonylagos veszélytelenség. Ennek ellenére az alkalmazott vegyszerekkel - különösen a hidrogén-peroxiddal - óvatosan kell bánni. Az alábbi

összetételt alkalmazzák:

200 ml sósav, kb. 35%-os;

30 ml hidrogén-peroxid, 30%;

770 ml víz.

Az oldat enyhén szúrós szagú, kissé párolgó (szellöztetni !), a ruházatot kimarja. A börre került oldatot azonnal mossuk le, a szembe kerülésétöl óvakodjunk.

A lemezeket ragasztószalaghoz erösítve merítsük a maratófürdöbe. A maratási idö erösen függ az oldat hömérsékletétöl és mozgatásától. szobahömérsékleten, eröteljes mozgatásnál és friss oldat esetén kb. 10 perc. Melegítéssel (max. 50°C-ig) a folyamat gyorsítható. A lemezeket folyóvízzel öblítsük.

Ha a maratási idö megnövekszik, az oldat H₂O₂ hozzáadásával regenerálható. A H₂O₂ koncentráció akkor megfelelö, ha az oldatba helyezett rézfólia vöröstöl a sötétbarnáig színezödik (nem csak vöröses). A lemezek mozgatásakor fátyolszerü rétegeknek kell leválniuk. A buborékképzödés túl magas H₂O₂ koncentrációra utal, ami a reakció megszünéséhez vezethet. Ezen H₂O₂ + HCL hozzáöntésével segíthetünk. 1 liter fenti oldat - H₂0₂ helyes adagolása esetén - 10 m² lemezhez elegendö.

Az oldatot sötét üvegben tároljuk. Légmentesen lezárni nem szabad, mert a H₂O₂ bomlása nyomán túlnyomás keletkezik.

A felhasznált oldatot csak nagyon erösen hígítva szabad kiönteni. A 35%-os sósav szúrás szagú, a börre és nyálkahártyára maró hatású, színtelen gözöket bocsát ki, a ruházatot megtámadja. Szembe ne kerüljön! Vastag üveg, vagy müanyag edényben, hüvös helyen tárolandó.

A H₂0₂ 30%-os töménységben szagtalan, színtelen, a bört megtámadja (fehéres elszínezödés, égö érzés). A bört tiszta vízzel azonnal le kell öblíteni. Szembe kerülésétöl óvakodjunk. Hüvös helyen, sötét üvegben tároljuk. Az üveget ne zárjuk le légmentesen és ne rázzuk.

Tanácsok

A maratást müanyag tálakban végezzük. Általában fotótálakat használnak, de megfelelnek pl. lapos kávétartó dobozok is. Minden üvegen világosan, jól olvashatóan fel kell tüntetni annak tartalmát, a beszerzés dátumát és egy "halálfej" - szimbólumot. Sörös, ásványvizes stb. üvegeket tilos használni! A vegyszereket sötét, hüvös helyen, gyerekektöl tökéletesen elzárva kell tartani.

A lakkréteg eltávolítása

Maratás után az áramköri rajzról a maradék fotólakkot el kell távolítani. Ez szerves oldószerekkel - pl. acetonnal - történhet. Ha az alkatrészek beültetését befejeztük, tanácsos az értékes áramkört a környezeti behatásoktól valamilyen formában megvédeni. Tökéletes védelmet nyújt a PLASTIKSPRAY-70 akrilgyantalakk, jól szigetelö, üveg tiszta bevonatot biztosit. A védöréteg utólagos forrasztást is lehetövé tesz.

Hömérséklet és tárolhatóság

A POSITIV-20 fotólakkot + 25 °C alatti hömérsékleten kell tárolni. Legelönyösebb a 8-12°C közötti hömérséklet, ez meghosszabbítja a tárolhatóságot.

Felhasználás elött mint már említettük a lakknak szobahömérsékletüre kell melegednie, egyébként a megváltozott viszkozitás miatt fröcsögés léphet fel. Ennek elkerülésére a lakkot felhasználás elött kb. 5 órával ki kell venni a hütöszekrényböl.

A szóró palackban a lakk legalább 1 évig tárolható. Az elöregedett, vagy magas hömérsékleten tárolt lakk arról ismerhetö fel, hogy a felülete homályos, füstös. Az intakt lakk mindig csillogó, fényes felületet ad.

Alumínium elölapok és formamaratások készítése

Alumínium elölapok készítésékor a tiszta és zsírmentes lemezek bevonása ugyanúgy történik, mint a rézfóliák esetében. Ugyanez vonatkozik a megvilágításra is. Az eljárás kétféle lehet:

1. Csak a kívánt rajzolatot világítjuk át.

2. A rajzolat marad fényzáró.

Az elsö esetben lúgos elöhívóban oldjuk le a lakkot, ezáltal az ezt követö savas maratáskor a feliratok maródnak be. Ezáltal ezek mélyebben, védve helyezkednek el, pótlólagosan festékkel is kitölthetök.

A második esetben elöhívás után csak a rajzolat helyén marad meg a lakk. A megmaradt lakk ezután 220 °C hömérsékleten, kb. 20 perc alatt, beégethetö. Az ilyen felirat azonban - az általában használatos feketével szemben - csak sötétbarna lesz. Ugyanakkor stabil, teljesen karcmentes feliratot garantál. Az alumínium jól maratható szobahömérsékletü vas-klorid oldatban. (40-45 g vas-klorid 200 cm³ vízhez. Ez a szükséges legalacsonyabb töménységü oldat.) Megfelel a már használt, rézzel csaknem telített oldat is.

Formamaratáshoz az elözöekben leírt sósavas eljárást ajánljuk, amely nagyobb maratási sebességet biztosít. Ugyanez vonatkozik rézmetszetek, kivágásos jellegü fali díszek , névtáblák stb. készítésére, hogy a POSITIV-20 fotólakk sokoldalú felhasználási lehetöségei közül csak néhányat említsünk.

Hibalehetöségek, azok okai és megszüntetésük

A POSITIV-20 fotólakkal történö nyomtatott áramkör készítés - az útmutatások betartása esetén - általában nem okoz nehézségeket. Ennek ellenére elöfordulhat - még szakemberekkel is - hogy egy-egy áramkör nem sikerül. Emiatt nem kell elkedvetlenedni, a hibát gyorsan meg kell keresni. Ehhez közlünk egy útmutatót az elöfordulható hibákkal és kijavításuk módjával (2. táblázat).

2.táblázat