NYÁK (PCB) készítés laminálógéppel házilag

Akár 6 mil szélességű vezetősávokkal ellátott kétoldalas nyomtatott áramköröket lehet készíteni lézernyomtatóval és laminálógéppel. Veszélyes maró anyagokkal kell dolgozni, mindenki saját felelősségére csinálja!
ATtiny26L header NYÁK ATtiny26L header NYÁK 2.

(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.
Photoart-17LSI laminálógép
- 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 rajz műnyomópapíron
- NYÁK lemez (35 µm vastag rézfóliával). Ha túl vastag a réz, nagyon sokáig tart a maratás és a fólia alá is marhat az oldat!
Laminálógép, műnyomópapír és NYÁK lemez
- Lemezvágó olló (kisebb, kézben elférő változat is jó).
Lemezvágó
- Műanyag tálak a maratáshoz, mosáshoz és védőszemüveg, gumikesztyű. (A fém tálakat az oldat marja.)
Tálak és védőszemüveg
- Üveg és/vagy doboz a réz-klorid tárolására: ezt mi fogjuk előállítani az első maratás alkalmával. Mérgező/maró folyadék, ennek figyelembevételével kell tárolni.
Réz(II)-klorid Réz(II)-klorid kristály
- 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).
Denaturált szesz
- Aromás hígító (például Supralux H-300): a festék lemosásához. Ez mérgező és tűzveszélyes.
Supralux H-300 aromás hígító a festék eltávolításhoz
- 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.
Hidrogén-peroxid (H2O2) és sósav (HCl)
- 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.
TS 570 forrasztó krém

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:
Kétoldalas NYÁK
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:
NYÁK-ra laminált műnyomópapír
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:
Műnyomópapír lemosva a NYÁK-ról
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:
NYÁK maratva Maratott NYÁK erős fényben Maratott NYÁK erős fényben 2.
A tonert aromás hígítóval lehet leszedni a NYÁK-ról. Pl. Supralux H-300 aromás hígító biztos jó:
Maratott NYÁK tisztítás után
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:
Ónozott NYÁK

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: ha valaki, még egyszer fúrószárat meg fúrófejet ír csigafúró helyett, nagyon mérges leszek: fúrás.