Akár 6 mil szélességű vezetősávokkal ellátott kétoldalas nyomtatott áramköröket lehet készíteni lézernyomtatóval és laminálógéppel. Veszélyes maró anyagokkal kell dolgozni, mindenki saját felelősségére csinálja!

(A képen látható QFN/MLF tokozású mikrokontroller beforrasztásához azért türelem és gyakorlat is kell, ne ilyennel kezdj!)

Hozzávalók

- Laminálógép: az állítható sebesség és hőmérséklet nagyon fontos (az enyém Photoart 17 LSI). Ha ezek nem állíthatók, nekünk kell átalakítani a laminálógépünket. Az átalakításra ez a cikk nem tér ki.

- Lézernyomtató legalább 600 dpi felbontással (nekem egy 15 éves HP LaserJet 6L nyomtatóm van, ez tökéletes a feladathoz).
- Műnyomópapír 100g-os (megvásárolható panton.hu-nál). Érdemes A4-es méretűre vágatni, mert egy ív 70x100 cm-es!

- NYÁK lemez (35 µm vastag rézfóliával). Ha túl vastag a réz, nagyon sokáig tart a maratás és a fólia alá is marhat az oldat!

- Lemezvágó olló (kisebb, kézben elférő változat is jó).

- Műanyag tálak a maratáshoz, mosáshoz és védőszemüveg, gumikesztyű. (A fém tálakat az oldat marja.)

- Üveg és/vagy doboz a réz-klorid tárolására: ezt mi fogjuk előállítani az első maratás alkalmával. Mérgező/maró folyadék, ennek figyelembevételével kell tárolni.

- Finom csiszolópapír (500-600-as): a NYÁK lemez tisztításához.
- Hőálló (kapton) ragasztószalag vagy papír ragasztó (opcionális): kétoldalas NYÁK készítésnél a pontos illesztésnél segít.
- Denaturált szesz (másnéven spiritusz).

- Aromás hígító (például Supralux H-300): a festék lemosásához. Ez mérgező és tűzveszélyes.

- Maratáshoz 30%-os hidrogén-peroxid és 30%-os sósav (vagy vas-klorid, de ebben az írásban csak a réz-kloridos maratásról lesz szó). Hidrogén-peroxidhoz akár fodrászatban is hozzájuthatunk, de az Azúr Vegyszerboltban biztosan van mindkettő. Sósavat háztartási boltban is vehetünk, bár ott 20%-os töménységű van. Ezek is nagyon maró folyadékok.

- 15%-os sósav: szintén a NYÁK lemez tisztításához (szintén maró, hígítással előállítható a 30%-os sósavból).
- Ónozáshoz TS 570 forrasztó krém vagy fenyőgyanta denaturált szeszben feloldva. A forrasztókrém maró hatású, ezért az ónozás után alaposan le kell törölni denaturált szesszel. A fenyőgyanta akár a NYÁK-on is maradhat, véd az oxidációtól, nem mérgező. Én a fenyőgyantát javaslom.

NYÁK tervezés és nyomtatás

Az egész folyamat a NYÁK tervezésénél kezdődik: kétoldalas NYÁK-ot lehet gyártani, de mivel furatgalvanizálást házilag nem igazán lehet csinálni egy nagyon vékony drótdarabot érdemes átvezetni és beforrasztani. Mivel 0,8 mm-es fúróval még kézzel könnyen lehet fúrni, ezért 0,8 mm furatú 1,6 mm átmérőjű via-t érdemes használni (a nagyobb átmérő főleg bakelitlemeznél fontos, ahol nem annyira tapad a réz a panelra). A vezetősávok tekintetében 6 mil (0,15 mm) szélességig le lehet menni, de 10 milt (0,254 mm) érdemes használni. Kétoldalas NYÁK-nál mindkét oldal rajzolatát egy lapra kell nyomtatni úgy, hogy a lapot félbehajtva egymásra kerüljenek a via-k:

Ha Eagle-t használsz vagy ismered, megnézheted az all.cam fájlt. Ez elvileg EPS (Encapsulated PostScript) formátumban exportálja a NYÁK-ot nem gerber-be. Ezt az EPS-t be lehet importálni OpenOffice Draw-ba (vagy LibreOffice-ba). A fekete keretet a vasaláshoz használtam először, nem biztos, hogy szükség van rá a lamináláshoz. A nyomtatásnál ügyelni kell, hogy ne kicsinyítse OpenOffice/LibreOffice az ábrát (alapból csinálhat ilyet, az angol változatban a ,,shrink'' helyett ,,crop''-ot válasszunk). Másrészt nem feltétlenül kell beállítani, hogy a legtöbb tonerport használja, mert a túl sok festék sem jó.

Műnyomópapír laminálása a lemezre

Ha lamináló gép sebességét lehet állítani, akkor azt leglassabbra kell kapcsolni és a hőmérsékletet pedig jó magasra (nálam ez 160 Celsius). Nyomtatás után a NYÁK-ot vágjuk méretre, hogy a keret (vagy annak egy része) is elférjen, majd finom csiszolópapírral jól csiszoljuk át. Aztán 15%-osra hígított sósavval átitatott törlőpapírral sikáljuk le. Majd hígítóval átitatott papírtörlővel töröljük le. Ezután ne érj a rézhez, hogy ne legyen zsíros. (Ezt a csiszolást és takarítást egy párszor próbáltam kihagyni, de nem szabad.) A műnyomópapírt tedd rá a lemezre: a papírt félbehajtva és ha kétoldalas akkor hőálló ragasztószalaggal ráragasztva, hogy ne csússzon el. A laminálógépet ekkorra már érdemes járatni, hogy jól felmelegedjen és 5-10 alkalommal be kell tolni a gépbe a PCB lemezt. Akkor jó a laminálás, ha a vezetősávok kissé látszódnak a műnyomópapíron keresztül, a festék miatt nagyon kicsit kidomborodik a papír:

A lemez kihűlése után vízben kell áztatni a panelt. 1-2 perc után az átázott papírt kézzel, ujjal vagy körömkefével le lehet dörzsölni. Ha jól lamináltad, akkor egyáltalán nem jön le a festék. Néha jó erősen kell dörzsölni, mert kis papírdarabok maradhatnak vezetősávok között, ami maratáskor sem jön le:

Ezután lehet maratni.

NYÁK maratás réz-kloriddal

FIGYELEM! A művelet során kevés klórgáz is felszabadulhat! Ezt nem szabad belélegezni, mert a tüdőben és a nyálkahártyákon a klórgázból sósav keletkezik, károsítja a tüdőt és a légutakat is! A legjobb a szabadban végezni a maratást szemüvegben és gumikesztyűben! A sósav és a hidrogén-peroxid is maró hatásű: bőrre, szembe ne kerüljön! Mindig legyen a közelben víz, hogy le lehessen mosni, ha bőrre jut!
Ha kis hidrogén-peroxid kerül a bőrre az elfehéredik, kicsit viszket, de gyorsan elmúlik. A sósav nem annyira agresszív, kissé elszínezi a bőrt.
A maratáshoz először kevés vizet kell tenni egy tálba, majd kb. fele-fele arányban adagolni a sósavat és hidrogén-peroxidot egészen addig, amíg el nem kezd pezsegni a réz a fóliáról. Ezután egy-két perc alatt lejön a réz. Ha leállna a folyamat kis sósavat ill. hidrogén-peroxidot kell adagolni. Tömény (víz nélküli) oldattal 30 másodperc alatt is le lehet szedni a rezet, de én lassabban szeretem maratni, mert akkor jobban tudom ellenőrizni a folyamatot.
Csak, hogy tudományosabb legyen a cikk, következzenek a részletek. Ha az előállított maratószerbe beletesszük a lemezt, akkor az oldatban levő extra oxigén a peroxidból oxidálja a rezet a sav jelenlétében és réz(II)-klorid (CuCl₂) keletkezik:
Cu + 2 HCl + H₂O₂ → CuCl₂+ 2H₂O
A CuCl₂ szép kékes-zöldes színű.
Ha sok réz kerül az oldatba és elhasználódik az összes peroxid, a réz(II)-klorid folytatja a maratást:
CuCl₂ + Cu → 2 CuCl
Egy idő után, ha az összes CuCl₂-ből réz(I)-klorid (CuCl) lesz, nem tud több rezet feloldani és a folyadéknak barnás színe lesz. Amíg van elég sav az oldatban, egyszerűen újraoxidálható peroxiddal, az oldat kavargatásával vagy esetleg egy akvárium levegőztetővel (ez utóbbit még nem próbáltam). Az oxidálás során réz(II)-klorid és víz keletkezik:
2 CuCl + 2 HCl + O → 2 CuCl₂ + H₂O
Az oldat újra kékes-zöldes színű lesz. Ezután megint megy a maratás. A maratóoldatot két okból sem szabad kiönteni!

1. környezetszennyező,
2. kis sósav használatával és ,,levegőztetéssel'' vagy hidrogén-peroxid hozzáadásával felfrissíthető.

Ha már az összes felesleges rezet lemarta az oldat vegyük ki és tiszta vízben mossuk meg jó alaposan a NYÁK-ot. A végeredmény ilyen lesz:

A tonert aromás hígítóval lehet leszedni a NYÁK-ról. Pl. Supralux H-300 aromás hígító biztos jó:

Következhet az ónozás vagy a fúrás és az alkatrészek beforrasztása. Én mindenképpen javaslom tüziónozást a tartós és időtálló eredmény érdekében. A kémiai ónozás próbáltam, de nekem csak rövid ideig volt szép a felület.
A forrasztókrémmel ilyen eredményt lehet elérni:

NYÁK fúrás

Ha kézzel fúrunk, egy egyszerű hobbi fúrógép is megteszi. Ami biztos, hogy a hagyományos gyorsacél (HSS) csigafúrók gyorsan tönkremennek, ha a lemezünk üvegszálas. Speciális — NYÁK fúráshoz való — fúrót érdemes venni például az eBay-ről. A hagyományos bakelit lemezhez nem kell speciális fúró, de annál a réz könnyebben leválik a lemezről.

Megjegyzés: csigafúró és nem fúrószár meg nem fúrófej. Kis olvasmány a fúrás elméletéről.