PCB jyrsin tai UV laser "tulostin"

[PekkaNF]

Terve

Katsellut satunnaisesti pikkuisia CNC-jyrsinprojekteja sillä silmällä, että jos rakentas joskus harjoituksen vuoksi eurokottikoon piirilevyjyrsimen. Nuita on monia rakenneltu ja hyvin eri tasoisia ja jotkut ovat ilmeisesti jopa toimineet. Yleinen ongelma liene saada z-akselia niin hyväksi ja piirilevyä kiinni suoraksi, jotta urien syvyys ei vaihtele.

Sitten sattui täälläinen konsepti eteen, joka on mulle uusi, mutta ilmeisesti ei ollenkaan aivan uusia idea: UV-valolle herkän levyn pintaan tulostetaan kuvio UV-laserilla. Etuna tässä näensen, että tulostukseen voisi käyttää kohtalaisen pieniä askelmoottoreita, johteita jne. mekaniikkaa, joten laiteella on mahdollisuuksia olla pieni ja kevyt. Haittata UV-laser = koteloitu, mutta tämä tuskin on ylitsepääsemätön ongelma pienelle laitteelle.

http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=ZHjqAbnmEvw#t=198
alussa on kokeilua jne, yritin ottaa kohdasta, joka olisi havainnolisempi.

Uusi asia mulle oli UV "kuivakalvo" jonka voi laminoida piirilevyn pintaan. Vaikutti mielenkiintoiselta myöskin. Onko kokeemusta?

Onko tossa UV-tulostuksessa jotain ongelmia, jota mä en ymmärrä? Kehitys ja syövytys ei mun mielestä ole ongelma.

PekkaNF

[olli henttonen]

saisikohan tuon saman aikaiseksi spreipullosta suihkimalla suoraan levyn pintaan valoherkkää lakkaa ja sen valottaisi tuollaisella uv ledi+linssi systeemillä joka on kiinni routterissa ja normi kehitys ja syövytys. Aika rosoista jälkeä oli esimerkissä reunat.

[Kremmen]

Olen jonkin verran pelannut noiden kuivakalvojen kanssa, tosin juotosmaskien enkä niinkään syövytysmaskien. Paitsi että tuo video oli kyllä aikamoista tuhertamista, niin olen kyllä ihan rehellisesti muutenkin sitä mieltä, että piirilevyjen teko syövytysmaskista aloittaen on ajan haaskuuta. Sen voi tehdä ja se voi jopa toimia pienillä korteilla, mutta kyllä ihan rehellinen filmi+UV-valotus on edelleen lyömätön yhdistelmä. Kaksipuolinen onnistuu valottamalla helposti ja varmasti, mutta on paljon haastavampi yrittää esim. jyrsimällä.
Videon kaveri teki periaatteessa oikeat toimenpiteet, mutta ei sen olisi tarvinnut rouhia sitä piirilevyä jollain 40 karkealla sorapaperilla. Yhtä hyvin sen olisi voinut raspata. Oikeampi karkeus on joku 200-300 alkuinen numero. Ei kuparin pintaan ole tarkoitus muodostaa mitään pakanamaan karttaa rouhimalla...
Ja noi kalvot laitetaan sitten laminaattorilla ja varoen. Tuollainen mankelointi ei onnistu jos levy on vähänkään isompi - kurttuun menee varmasti.
Mitä tulee spraypinnoitteisiin niin ne ne vasta puhtautta vaativatkin. Joku on ehkä joskus saanut aikaan kunnollisen spraypinnan mutta minä en ikinä. Enkä jaksa enää tapella. Valmiiksi pinnoitetut aihiot toimii ylivoimaisesti parhaiten eikä kustannus ole protoiluhommissa este.

Muutama kuva yhdestä levystä johon laitoin kalvomaskin ja kemiallisen tinauksen.

Syövytys normaalin filmivalotuksen ja kehityksen jälkeen (itse käytän lipeää joka toimi hyvin, pitää vaan olla tarkkana ettei mene yli.


Lähikuva syövytyksestä. Vaikka kuplastin vähän hämää niin kuitenkin pysty näkemään, että geometria on aika tarkkaa. 0.3 mm kiskot ei ole edes haasteellisia, mutta enpä juuri huoli se kapeampia vetää ellei ole pakko.


Seuraava työvaihe on juotosmaskin liittäminen. Tein sen käytännössä tasan kuten tuossa Youtube-videossa esitetään:

https://www.youtube.com/watch?v=B0Syj4awcc8

Kun maski on saatu kovettamista vaille valmiiksi, voidaan tinata padit. Sitä varten sovelsin ei-galvaanista kemiallista tinausta joka on menetelmänä yksinkertainen, mutta vaatii pikkasen puhtautta ja tarkkuutta. Ja varovaisuutta, koska aineet ei ole mitään vitamiineja.
Eli kemiallisessa tinauksessa kiinnitetään tinakloridista saatavia tinaioneja puhtaan kuparin pinnalle. Jotta reaktio saadaan käyntiin pitää liuoksen olla hapan ja apureagessina käytetään tioureaa jonka kanssa on syytä olla varovainen. Se kun on kaiken muun ikävän ohella myös karsinogeeni.


Perusliuos sisältää 0,5 g tina(II)kloridia, 2 g tioureaa ja ~10 ml rikkihappoa (käytänössä tuon verran akkuhappoa 30-36 %) sekoitettuna 100 ml ionipuhdistettua vettä. Kraanavettä on ihan turha tähän tarjota koska homma menee vain ketuille saman tien. Tinakloridin dissosiaatio häiriintyy jos litkussa on jo valmiiksi epäpuhtauksia joten turha edes yrittää muulla kuin vähintään akkuvedellä tai paremmalla.
Kiinteät aineet liukenevat aika huonosti joten vesi kannattaa jakaa kahteen astiaan ja liuottaa kloridi ja urea ensin. Tiiviskantinen sekoitusastia helpottaa urean liuottamista kun voi ravistella saamatta myrkytystä. Lopuksi litkut yhdistetään ja lisätään happo. Rikkihapon kaatamisesta veteen aina varoitellaan, mutta ei se akkuhappo juuri lämpiä eikä lentele mihinkään.

Juotosmaskattu kortti tinauskylvyssä. Kupari on jo muuttumassa tinanharmaaksi.


Parinkymmenen minuutin kuluttua reaktio on mennyt niin pitkälle kuin se tulee menemään. Tämä prosessi pinnoittaa vain kuparia, ei tinaa tinalle, joten paksua tinakerrosta ei näin saa, mutta yhtenäisen kyllä kumminkin. Eli estää kuparipinnan hapettumisen ja parantaa juotettavuutta kummasti.
Huuhtelu, kuivaus ja vielä puolen tunnin kovetus UV-lampulla ja kortti on siltä osin valmis.

Tämä kokeiltu kortti on tämmöinen neljän protoilukortin paneeli joten ajoin vielä v-urat joista yksittäiset kortit on helpompi naksutella erikseen sen jälkeen kun ne on ladottu ja uunitettu. Uran ajo käy yksinkertaisesti kartiojyrsimellä piirilevyporassa.



Tässä sitten valmiina ennen ladontaa.

[jussi]

Itse olen viimeisimmät levyt tehnyt jyrsimällä ja ihan hyvää jälkeä on tullut. levyt on ollut 1 puolisia ja melko leveillä vedoilla. 0.3 mm vetoihin en usko ,että pystyy kovin helposti jyrsimällä.
Paras jälki on tullut lakkaamalla ja valottamalla niinkuin kremmenkin tuossa totesi. Suurin hankaluus tuossa valotushommassa on saada riittävän tumma filmi aikaiseksi kotikonsteilla.
Noita kalvoja olen myös kokeillut ja ne varmaan onnistuu kunnolla vain tuon laminaattorin kanssa muuten oli melko hankalaa.  Tuossa itse lakkaamisessa on aina tuo roskattomuus ongelmana ja oikean lakkapaksuuden saaminen löytyy kyllä kun tarpeeksi kokeilee. Sitten tuo lakka vanhenee kun harvoin käyttää ja  pitää valotusaikaa lisätä sen mukaan. Nyt kun jonkin verran tullut teetettyä kiinassa levyjä jää vähän noissa omissa kaipaamaan juotosmaskia. Sen kun sais suoraan tulostettua levyn pintaan olis kätevää. Sellaista vaihtoehtoa olen miettinyt  lasereiden käytössä ,että ajais suoraan levystä kuparit pois. Sais varmaan kapeitakin vetoja aikaiseksi. kuinka tehokkaan laserin se sitten vaatis ohut kupari ,että palais pois?. Siinäkin 2 puoleiset olis kohdistamisen kannalta hankalammat ,kuin valottaessa.

[eemeli]

Hep.

Kupari on yksi ikävimmistä materiaaleista laserille, kun on kova heijastelemaan takasin sekä lämmönjohtavuudeltaan erinomainen.

Veikkaan, ettei 100W vielä riitä juuri mihinkään =)

-eemeli-

[PekkaNF]

Taitaa olla niin, että tämä on periaatteessa hyvä idea, mutta käytännössä ei toimi.
http://nerdclub-uk.blogspot.fi/2013/04/laser-etching-pcbs-update-dont-bother.html

Nuo muut hienommat tekniikat, kuten kemiallinen tinaus ja juotosmaski eivät ole mulle ihan ajankohtaisia. Mä en ole varma, löytääkö noita kemikaaleja mitenkään helposti.

PekkaNF

[TeacDance]

Terve

Katsellut satunnaisesti pikkuisia CNC-jyrsinprojekteja sillä silmällä, että jos rakentas joskus harjoituksen vuoksi eurokottikoon piirilevyjyrsimen. Nuita on monia rakenneltu ja hyvin eri tasoisia ja jotkut ovat ilmeisesti jopa toimineet. Yleinen ongelma liene saada z-akselia niin hyväksi ja piirilevyä kiinni suoraksi, jotta urien syvyys ei vaihtele.

Sitten sattui täälläinen konsepti eteen, joka on mulle uusi, mutta ilmeisesti ei ollenkaan aivan uusia idea: UV-valolle herkän levyn pintaan tulostetaan kuvio UV-laserilla. Etuna tässä näensen, että tulostukseen voisi käyttää kohtalaisen pieniä askelmoottoreita, johteita jne. mekaniikkaa, joten laiteella on mahdollisuuksia olla pieni ja kevyt. Haittata UV-laser = koteloitu, mutta tämä tuskin on ylitsepääsemätön ongelma pienelle laitteelle.

http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=ZHjqAbnmEvw#t=198
alussa on kokeilua jne, yritin ottaa kohdasta, joka olisi havainnolisempi.

Uusi asia mulle oli UV "kuivakalvo" jonka voi laminoida piirilevyn pintaan. Vaikutti mielenkiintoiselta myöskin. Onko kokeemusta?

Onko tossa UV-tulostuksessa jotain ongelmia, jota mä en ymmärrä? Kehitys ja syövytys ei mun mielestä ole ongelma.

PekkaNF

Jos jyrsimenä haluat piirilevyn valmistamista niin z akseli pitää olla semmoinen kuin tarraleikkurissakin että on/off kaveri teki oman piirilevy jyrsimen ja sillä on moinen toteutus ja hyvin toimii. terän syvyys säädetään siitä terän pidikkeestä eli se aina nappaa täysin kiinni levyyn joten tulos on aina saman syvyinen.

[PekkaNF]

Jos jyrsimenä haluat piirilevyn valmistamista niin z akseli pitää olla semmoinen kuin tarraleikkurissakin että on/off kaveri teki oman piirilevy jyrsimen ja sillä on moinen toteutus ja hyvin toimii. terän syvyys säädetään siitä terän pidikkeestä eli se aina nappaa täysin kiinni levyyn joten tulos on aina saman syvyinen.

Tuo terän kiinnitystapa pakeni mun mielikuvitusta. Millainen se on? Mikä liikkuva osa ottaa tukee PK-levyn pinnasta? Eikö tossa purse sekoita pakkaa?

Toinen juttu jota jäin miettimään on piirilevyn "lakkaus" muistaakseni on jotain lakaa, jota voi suihkuttaa piirilevyn päälle ehti syövytyksen ja puhdistuksen jälkeen ja se ei sanottavasti haittaa tinausta. Tai sitä markkinoitiin ensisijaisesti juoksuttimena ja toisisijaisesti suojaamaan kuparia, mutta mun muistin mukaan se toimi toisinpäin.

Aaah. Nyt mä vasta huomastin, tuo juotosmaski taitaa olla tärkeä pintaliitoskompoille. Missä on se raja, jonka jälkeen tulee ongelmia ilman juotosmaskia?

Mulla on pullo tuoretta Plastic Spray PRF 202, mutta se on ymmärtääkseni käyttövalmiille levyille.

Pahuus. Vanhalla iällä paljon opeteltavaa.

PekkaNF

[jjude]

Toinen juttu jota jäin miettimään on piirilevyn "lakkaus" muistaakseni on jotain lakaa, jota voi suihkuttaa piirilevyn päälle ehti syövytyksen ja puhdistuksen jälkeen ja se ei sanottavasti haittaa tinausta. Tai sitä markkinoitiin ensisijaisesti juoksuttimena ja toisisijaisesti suojaamaan kuparia, mutta mun muistin mukaan se toimi toisinpäin.PekkaNF

Ainakin Kontaktin Flux SK10 voi suihkutella ja parantaa tinattavuutta...

[PekkaNF]

Joo toi se oli. Pitää laittaa muistilistalle. Oliko tolla joku käyttöaika, vai happaneeko se nopeesti?

Sitten toinen juttu, useissa menetelmissä näkyy käytettävän laminaattoria. Katselin yksi päivä halppiskaupassa laminaattoria vähän toiseen käyttötarkoitukseen ja yleensä niissä loppuu materiaalin paksuun 0,5 mm tms. yhdessä oli jotain 0,8 mm. Ilmeisesti noita puretaan ja modataan juuri paksumman materiaalin takia. Tehot A4 koneissa on jotain 300-400W parhaimmillaan.

Onko noista joku malli suositeltavampi kun toinen:
http://www.clasohlson.com/fi/Laminointikone-A4-Exibel/Pr363748000
Iso:
http://www.verkkokauppa.com/fi/product/17912/dqsmc/Elfen-High-Performance-A3-laminointilaite
tuossa olis nielu (telat) ilmeisesti lähellä syöttöpaikkaa, toimisko koteloituna?:
http://www.materex.fi/laminaattori-fujipla-latte-lpd2321-p-3025.html

Ilmeisesti oleellista olisi kovat tehot, pieni nopeus ja helppo purettavuus?

PekkaNF

[viilari]

Joku Suomalaisfirma aikoinaan teki ihan vientiin asti plotterin kynän tilalle tulevaa valokynää,jolla valotettiin filmille piirilevykaavio.
Kremmen unohti mainita että vain posliini/lasi/muoviastioita ja altaita,kuvista kyllä näkyi.Metallille ehdoton no no.
Aikoinaan kon olin piirilevytehtaassa töissä,niin ionivaihdettua vettä haettiin Salmisaaren voimalaitoksesta.Suzuki carry lavapakun lastiksi reilu paritonnia vettä,niin mentiin jouset pohjassa Lauttasaareen ja pysähtyminenkin oli huonoa.

[Kremmen]

Gerber-formaattihan on alunalkaen tehty Gerber-fotoplotterien ohjaukseen. Niissä ei ollut varsinaisesti kynää tms vaan kiekko jossa oli valikoima erikokoisia ja -muotoisia aukkoja joiden läpi materiaali valotettiin. Näillä tehtiin filmit joista sitten piirilevyt tai mitä nyt oltiinkaan työstämässä. Että sikäli tuollainen valoplotteri on paluuta kohti juuria :)

Tosiaan sen unohdin mainita, että ne liuokset jotka ovat metallien suhteen aktiivisia tulee pitää reagoimattomissa muovi- tai keraamisissa astioissa. Lähinnä siis syövytys- ja pinnoitusliuokset. Kehitteet ovat tyypillisesti yksinkertaisia emäksiä joista metalliastiat ei niin piittaa ja itse kehitänkin resistit lipeällä rosterikulhoissa.

[jussi]

Tuollaistakin tekniikkaa tuli joskus kokeiltua. Ei vaan tuo muste oikein soveltunut tähän käyttöön.

[Maukka]

Vaatii laser tulostimen.. Ainakin itse tein muutaman piirilevyn aikoinaan laser tulostimella valokuvapaperille ja siitä silittäen musteen siirto piirilevyn. Paperin liuotus pois ja syövytys. Toimi omiin kokeiluihin. Jos musteen voisi tulostaa laserilla suoraan piirilevyyn onnistumis prosentti varmasti nousisi..

[PekkaNF]

Joo, googleviisaus sanoo, ettei muste (mustesuihku) vastusta syövytystä, joten se ei toimi. Ilmeisesti laserin väriaine on muovin tapaista materiaalia ja kestää syövytystä + siirtyy lämmön avulla vielä toisenkin kerran paperilta/kalvolta PK-levylle.

Olishan se kiva jos pääsin UV-lampusta ja kalvosulkeisesta eroon.

Mitenkäs noiden 3D tulostimien materiaali? Miten helppoa olis tulostaa syövytyksen kestävä kerros PK-levyn päälle?

ABS, PLA, PVA näyttävät olevan yleisimmät.

Juotosmaski ja kemiallinen kuparointi filamentit olis kova sana. Hitto noi valokovettuvatkin näyttäis kestävän syövytystä. Oliskohan niistä formuloitavissa juotosmaski?

Miten helposti muuten suomesta saa noita kemiallisenkuparoinnin materiaaleja?

PekkaNF