Jak skutecznie uzyskać precyzyjne ścieżki na dwustronnych płytkach SMD?

Sun Mar 26, 2017 10:42 pm   

Witam,

Po latach wracam do mojego hobby jakim jest projektowanie i składanie
urządzeń elektronicznych. Lata minęły, technologie zmieniły się.
Chciałbym korzystać z dobrodziejstw współczesności. No i lekko utknąłem
na poziomie prototypowych płytek dwustronnych dla SMD. Prototypowe -
oznacza, że muszę w miarę szybko ją wykonać, uruchomić - albo i nie,
poprawić i znów wykonać. Tak więc zlecanie wykonania na zewnątrz odpada.
Właśnie o nie chciałbym Was podpytać.

Oto czym dysponuję:

- Amatorska maszyna CNC do nawiercania, cięcia i frezowania.
- Drukarka laserowa (kolor).
- Stacja lutownicza na gorące powietrze.
- Projekty w Eagle.

No więc tworzę sobie precyzyjnie wyciętą i nawierconą wszelkimi
średnicami płytkę. Fajnie, ale teraz przydałby by się ścieżki. Co gorsze
- muszą one być zsynchronizowane po obu stronach.

Jakie wtopy zaliczyłem?

Początkowo używałem folii termotransferowej TC200. Porażka. Nie ma szans
na to by uzyskać bezbłędne ścieżki. Zawsze były jakieś ubytki,
szczególnie przy ścieżkach rzędu 10 milsów.

W drugiej kolejności testowałem (i na nim utknąłem) papier
termotransferowy. Wszystko wychodzi idealnie w sensie jakości
wytrawiania. Ale z racji tego, że nic przez niego nie widać, to
synchronizacja z otworami zakrawa o niewykonalność. Przy THT nie ma
problemu bo elementy są ortopedycznie wielkie więc drobne przesunięcia
nie stanowią. Przy konieczności zachowania precyzji powstaje spory kłopot.

Metoda kopertowa jest do bani. Precyzja synchronizacji obu stron
kiepska. Podczas przepuszczania płytki przez przerobiony laminator,
zawsze występują przesunięcia rzędu 0.5mm.

Zastosowałem pewne usprawnienie. W projekcie PCB naniosłem 4 dodatkowe
otwory 0.9mm do ułatwienia sobie synchronizacji obu warstw. Robię to tak:
- Kładę płytkę na kartonie.
- Biorę 4 wiertła 0.9mm i wkładam je w otwory w płytce tak aby przebiły
karton.
- Podnoszę płytkę w taki sposób aby wiertła tkwiły w niej. Odwracam ją
papierem do góry i lekko zaprasowuję aby część toneru przykleiła się do
płytki. Zaprasowanie polega na przyłożeniu kawałka odpadowego PCB i
rozgrzaniu go gorącym powietrzem.
- W wydrukowanych na papierze termotransfrowym projektach obu stron
płytki, biorę jedną ze stron, podkładam pod płytkę tak, aby wiertła
trafiły we właściwe miejsca i ponownie wbijam je przez papier w karton.
- Potem w wydruku drugiej warstwy dziurawię papier w obszarze
dodatkowych otworów.
- Nakładam warstwę na wiertła sterczące z PCB i tym razem tą warstwę
zaprasowuję.

Potem tak zlepione PCB z papierem przepuszczam przez laminator. Efekt
końcowy jest na granicy tolerancji. Zdarza się iż część otworów idealnie
pokrywa się, a część ma przesunięcie rzędu 0.1 - 0.2mm. No i wtedy dupa
bo przy robieniu przelotek za pomocą mikro nitów 0.8mm nit taki potrafi
wyjść poza obszar ścieżki i zewrzeć z sąsiednią. Wygląda to tak jakby
albo papier rozciągał się w pewnych

W planach mam metodę fotochemiczną bo jej przewagą jest stosowanie
folii, przez którą widać otwory w płytce PCB, więc i możliwość
precyzyjnego dopasowania. Już zamówiłem płytki z warstwą światłoczułą do
eksperymentów. Wyczytałem, że proces tworzenia ścieżek zaczyna się od
umieszczenia PCB i obu folii między 2 kawałkami szkła i potem
naświetlenia UV obu stron. Zapewne uda mi się jedną warstwę precyzyjnie
umieścić. Jednakże nie wymyśliłem jeszcze sposobu na to by obie folie
(dolna i górna) dały się zsynchronizować i nie przesunęły się podczas
zamykania miedzy płytkami szkła. Sam nie wiem - może przykleić punktowo
najpierw jedną folę a potem drugą?

A może powyższe moje zmagania nie mają sensu bo istnieje łatwiejsze
rozwiązanie?

--
Pozdrawiam,
Marek

Mon Mar 27, 2017 12:48 am   

Ja robię tak :

Klisze do naświetlenia zamawiam sobie w naświetlarni (robią w kilka
godzin. koszt kilka zł).

Przycinam sobie te klisze do formatu nieco większego, niż PCB.
Składam je obie (górna z dolną) - oczywiście pozycjonując jak należy.
Co nie jest żadną sztuką - bo przecież widać
Oczywiście pamiętając o prawidłowym ułożeniu stron, no i o tym,że strona
kliszy z emulsją ma być od strony laminatu.

Po czym sklejam obie przylepcem (jedna ma rozmiar mniejszy o 2-3cm, więc
można to łatwo zrobić na krawędziach).
Z tym , że sklejam tylko 2 przeciwległe boki - a dwa są wolne.
Czyli powstaje taka jakby "kopertka" czy "rękaw" otwarty z 2 stron.

Teraz wystarczy wsunąć laminat do środka, unieruchomić klisze do PCB
(także kawałkiem taśmy) po to, żeby podczas przekładania PCB podczas
naświetlania (mam naświetlarkę 1 stronną) się folie nie poprzesuwały.

I gitara, jak powiada Ferdek. Zawsze wszystko pasuje

Mon Mar 27, 2017 1:01 am   

Oczywiście, ta sama metoda nadaje się do robienia dwustronnych PCB
metodą termotransferu.
Czyli "kopertka" z papieru z nadrukiem - do środka pakujemy laminat i
potem całość do laminatora.

Z tym, że termotransferu używam tylko w absolutnej konieczności i
niechętnie, bo jednak metoda foto jest zdecydowanie lepsza.
A niespecjalnie bardziej kłopotliwa, kiedy ma się już doświadczenie.


Najważniejsze czynniki dla fotochemii :
- dobra klisza (z naświetlarni najlepsza)

- czas naświetlania (w przypadku kliszy nie ma ryzyka "prześwietlenia"),
ale oczywiście mniej więcej trzeba sprawdzić, ile trzeba

- wywoływanie : tutaj ważna jest "moc" roztworu.
Ja używam "KRETA" do udrożniania rur. Stosuję 10g na 1 litr wody.
Rozpuszczam w temp ok. 50 st. wywołuję w pokojowej mniej więcej.

Nie należy też trzymać PCB w roztworze za długo, bo można "zmyć" mozaikę.
To ryzyko jest zwłaszcza używając zamiast kliszy jakieś innej maski -
wydruków z drukarek itp. Przy kliszy z naświetlarni trzeba się już
bardziej postarać, żeby popsuć :)

Choć przyznam - zawsze staram się mieć zapasowy laminat, na wypadek
awarii :)


Co do laminatu :
Dawno temu robiłem POSITIVem, ale to droga przez mękę, a efekt może być
różny.
Obecnie od paru lat używam tylko gotowych laminatów z TME.

Mon Mar 27, 2017 1:59 am   

Drukarke sprzedaj a pieniadze ze sprzedazy przeznacz na klisze z fotonaswietlarki.

Mon Mar 27, 2017 6:01 am   

On Mon, 27 Mar 2017 00:42:04 +0200, Marek <precz@spamowi.com> wrote:

Możliwe jest wyfrezowanie ścieżek. Nie próbowałem.

Mon Mar 27, 2017 8:13 am   

W dniu poniedziałek, 27 marca 2017 08:01:46 UTC+2 użytkownik slawek napisał:

Ja próbowałem. Wychodzi ok ale frez V najcieńszy jaki wykorzystywałem to 0.2mm.
A i tak potem trzeba sprawdzić czy jakies farfocle nie robią zwarć między ścieżkami.

Frezowanie jest ok ale widze ze autor watku chce naprawde drobne plytki.

Ja bym do kompletu zasugerował po prostu trawienie dwu jednostronnych plytek i złożenie ich ze sobą.

Mon Mar 27, 2017 8:48 am   

W dniu 2017-03-27 o 08:01, slawek pisze:

Można też zamiast frezu wsadzić niebieski laser i naświetlać płytki. Też
nie próbowałem (ale zamierzam za jakiś czas). Na yt kiedyś widziałem
filmiki, wychodzi to bardzo ok
--
pozdrawiam
Andrzej
www.radom.city

Mon Mar 27, 2017 9:12 am   

Użytkownik "Marek" napisał w wiadomości grup
dyskusyjnych:ob9g3u$b8$1@news.icm.edu.pl...

Przelotki.
Unikasz, robisz drutem (nie zmiesci sie pod elementami SMD),
kombinujesz nitami lub pasta, bawisz sie w chemika, lub zamawiasz u
plytke u fachowcow.

Przybylo tez agencji reklamowych, klisze z naswietlarki dostaniesz w
24h


Szpilki krawieckie, igly.


Zelazko

J.

Mon Mar 27, 2017 11:20 am   

Osobiście dla mnie prasowanki to jakaś porażka, może dlatego, że nigdy
idealnie mi nie wychodziły i nie czułem do tego sposobu "mięty" .
Dopracowałem sobie metodę foto i tego się już od dawna trzymam.
Jak dopiero z nią zaczynasz od razu mogę Ci zasugerować kilka spraw.

Do prototypów klisz również od dawna nie stosuję, szkoda się z tym
bawić, jest prostsza i tańsza metoda dająca b.dobre efekty.
Wydruk robię na kalce Canson-a laserówką z maksymalnym zaczernieniem.
Powinien on być tak wykonany aby kalka była przykładana od strony
wydruku (tonera) do laminatu, uzyska się wtedy wzorcową ostrość przy
naświetlaniu.

Płytki z kalki wycinam, lądują na 5 minut w słoiku z oparami nitro
(słoik podgrzewam suszarką lub wystawiam na słońce).
Proces ten ma na celu wzmocnienie zaczernienie ścieżek.

Płytek światłoczułych używam z TME, są bardzo dobrej jakości i nie ma z
nimi problemów. Naświetlanie 60s, naświetlarką LED UV ~18W (zrobioną ze
starego skanera, bardzo ładnie dociska płytkę do wydruku co jest bardzo
ważne, jeżeli chcemy uzyskać jakość).


Co do przyklejania uważałbym, każde odsadzenie kliszy od laminatu może
skutkować spapraniem roboty, naświetlony obraz miejscami może być nieostry.

Dwustronnych nie robię bo nie mam takiej potrzeby ale w takim przypadku
co opisujesz, chyba nie będzie problemu zrobić to etapami, najpierw
jedna strona potem druga.

Spróbowałby to zrobić w taki sposób:

- uwzględniłbym w projekcie płytki znaczniki punktowe i wydrukowałbym
jedną stronę PCB (np. jeżeli płytka ma mieć otwory montażowe byłby to
okrągły pad 3mm z 0,5mm otworem po środku, tak aby po wydruku to miejsce
nie było zadrukowane i można było łatwo w nie trafić)

- przykleiłbym na cienkiej (0,1mm np tessa itp) taśmie dwustronnej
wydruk do laminatu (bez zrywania z laminatu warstwy ochronnej)
- przewierciłbym otwory w miejscu znaczników na wylot (np. 1mm).
No i tutaj aby nie narobić sobie bigosu, należałoby to wykonać np. w
imadle krzyżowym, na stojaku z precyzyjną wiertarką i ostrym wiertłem
CNC a nie ręcznie dziadowskim wiertłem robiącym kołnierz z miedzi i z
biciem wiertarki, czyli jak wyjdzie to wyjdzie
- zrobiłbym nowy wydruk PCB, położyłbym go na płycie do naświetlania
(myślę o moim turbo-skanerze
- ściągnąłbym warstwę ochronną tylko z jednej strony laminatu
- przez nawiercone otwory dopasowałbym znaczniki

Potem analogicznie drugą stronę. Na warstwę naświetloną położyłbym
dodatkowo np. grubszą szmatkę z mikrofibry.
Albo też jeszcze inaczej, można by się pokusić o spróbowanie utrwalenia
pierwszej warstwy naświetlonej i dopiero później wykonania drugiej, bez
stresu.

Mon Mar 27, 2017 1:07 pm   

Ok, rozumiem. Czyli odwróciłeś sytuację: najpierw ścieżki a potem
otwory. Też o tym myślałem lecz mi to wygląda na przerzucenie kłopotów z
poziomu robienia ścieżek na poziom wiercenia otworów. No bo teraz będzie
trzeba umieścić płytkę bardzo precyzyjnie (co do 0.1mm) w obrabiarce
CNC. Ręcznie nie podejmuje się wiercenia w padach o średnicy części
milimetra, a już nie wspominając o tym, że nigdy równo to nie wychodzi.
O ile precyzyjne umieszczenie płytki w płaszczyźnie XY nie stanowi
problemu (kompensacja przesunięć w ustawieniach CNC), to nie bardzo wiem
jak potem taką płytkę ustawić idealnie równolegle/prostopadle do toru
ruchu wrzeciona maszyny aby idealnie trafiła we wszystkie pady.

--
Pozdrawiam,
Marek

Mon Mar 27, 2017 1:15 pm   

W dniu 2017-03-27 o 08:13, sczygiel@gmail.com pisze:


No więc właśnie. Frez jest za gruby. Ponadto proces trwa wieki.


Ja jeszcze rozważam odwrócenie sytuacji - najpierw ścieżki a potem
wiercenie. Muszę jedynie wymyślić metodę na idealne umieszczenie płytki
pod wrzecionem CNC. Głównie w zakresie dopasowania równoległego do osi X
a potem jeszcze unieruchomienia w tej pozycji by nie drgnęła płytka.

--
Pozdrawiam,
Marek

Mon Mar 27, 2017 1:20 pm   

Zastanów się czy na pewno odpada.
Ja rozumiem że jak się człowiek napali na uruchamianie to nie
przetłumaczysz, ale dzięki temu jest czas na porządek i myślenie.

Zakładam że układów scalonych sam nie budujesz. Dlaczego więc chcesz
robić pcb ?

Zakładam też że zużytej chemii też nie wozisz do utylizacji.

Samodzielne wykonanie PCB jest fajne pierwszych kilka razy ale ile razy
można ?

Adam

Mon Mar 27, 2017 1:27 pm   

W dniu 2017-03-27 o 11:12, J.F. pisze:



Przelotki w sensie ich zaistnienia nie są problemem - nawet pod
elementami SMD. Z tym sobie rdzę. Kłopot mam z tym aby zsynchronizować
idealnie obie strony płytki z wywierconymi otworami.
Albo odwrotnie: gdy wiercę na końcu, to aby idealnie precyzyjnie ustawić
płytkę pod wrzecionem maszyny i w dodatku ją jeszcze unieruchomić bez
drgnięcia.


Kliszę sam mogę wyprodukować - tak mi się wydaje. Patrzałem w sieci jak
ludzie sobie radzą. Ponoć idealne efekty daje kalka techniczna.


Właśnie to czynię: w roli szpilek używam wierteł bo sterczą idealnie
pionowo z otworu nimi wywierconego.


Za duże. Nie wejdzie między szpilki. Ale tu sobie też radzę.


--
Pozdrawiam,
Marek

Mon Mar 27, 2017 1:34 pm   

W dniu 2017-03-27 o 15:07, Marek pisze:

Na płytce robisz punkty pozwalające na pozycjonowanie wiertła i na tej
podstawie modyfikujesz współrzędne otworów. Inaczej to nie ma sensu.

Pozdrawiam

DD

Mon Mar 27, 2017 1:51 pm   

W dniu 2017-03-27 o 13:20, Maciek pisze:


Mi wychodzą idealnie w sensie jakości ścieżek ale cóż z tego kiedy
problemy zaczynają się później... Nie sposób to to zsynchronizować z
otworami.


No i chyba to najlepsze rozwiązanie.


Wow! Dokładnie taką wczoraj zamówiłem! Wiele osób ją chwali przy
zastosowaniach PCB. Wziąłem 90-gramową by była bardziej sztywna.



W sensie naświetlania?


Jasne.


Z tym dam sobie radę. Na mojej CNC otwory wychodzą idealnie po obu stronach.


I tu mam pytanie - jak chcesz je ze sobą zgrać? Płytka leży warstwą
światłoczułą do dołu - gdzie "skaner" ją potem naświetli. Tak więc
znaczniki masz pod płytką i ich nie widzisz. Z kolei jeśli spasujesz je
na odwróconym laminacie, to po jego położeniu na szybie skanera z
pewnością szlag trafi pasowanie. Właśnie z analogicznym problemem
walczyłem w moich prasowankach.

No i powstaje nowy problem: wiercenie po wytrawieniu. Mianowicie jak
idealnie umieścić i umocować płytkę pod wrzecionem? Głównie chodzi o to
aby nawet minimalnie nie była skręcona bo otwory zostaną nawiercone obok
padów.

--
Pozdrawiam,
Marek