reklama

Výroba plošných spojů laserem a leptáním

mhi_

Výroba plošných spojů laserem a leptáním
« kdy: 14. 06. 2018, 21:09:45 »
Opet mam otazku, ktera 100% patri na root :).

Snazim se vyrobit plosny spoj nasledujici metodou:

1) celistvy plosny spoj nastrikam tenkou vrstvou barvy (zkousel jsem ruzne: akrylaty od motipu, zakladovky, ...).

2) dam na CNC laser a vypalim motiv, ktery se ma odleptat (ve vektorovem modu jen delici drahy, tloustka je minimalni, Cu z desky by melo jit pryc 0 0 nic, neni to klasicky plosnak kdy zmizi 2/3 Cu z desky).

3) dam do ~10 let stareho roztoku FeCl3 a leptam a leptam.

az po bod 2) to vypada perfektne. Muzu si nakreslit drahu o siri 0.2mm, laserem ji "objet" a vysledna desticka vypada naprosto perfektne, jako kdyby byla z fabriky. Vsechno navazuje, ma spravny rozmer, proste parada.

Dam to leptat a tim vsechno pokazim. Leptal jsem pred mnoha lety jen rukou kreslene plosnaky, nebo "toner transfer", ale to byly drahy treba 1mm a cele to dopadalo vselijak. No, neumim to. Ted' at' delam co delam vzdy dojdu k vysledku, ze nektere casti desky jsou krasne odleptane, nektere maji nechane propoje (malo leptane) a nektere jsou zcela podleptane. Alternativne u posledni testovaci vsechno vypadalo moc hezky, nez mi ty drahy zustaly s barvou v ruce. Krasne bylo videt, ze misto s testovacim spojem bylo podleptano asi o 1mm !!

Je tu nekdo, kdo ma zkusenost co s tim ? Jednak to neumim, vzdy jsem jen poslal gerber data nekam a dostal vysledek. Za druhe mam asi spatnou leptaci lazen, ale nevim ted' jestli zvysit ci snizit koncentraci, nebo vycistit, nebo prejit na HCl + H2O2.

Nebo barva jednoduse na desce nedrzi. Nebo musim udelat sirsi laserovane drahy, aby se leptalo intenzivneji a kratsi dobu. Nebo ... ?

Co uz vim, ze bych mohl zlepsit, ale nevim cim zacit:
- leptaci lazen - jina, cistsi
- technika leptani (netusim jestli mensi koncentrace a leptat dele, nebo vyssi a kratce)
- barva (lepsi, treba 2K epoxy)
- michani behem leptani
- sirsi drahy vypalene barvy laserem, treba jet 2 tesne vedle sebe

Velmi rad bych tuto metodu vyroby DPS ovladnul, protoze to je velmi rychle a presne, navic mam defacto i nepajivou masku (jen musim po leptani vypalit plosky, kde nema byt barva). Navic snadno muzu desku nasledne i navrtat, vse na jednom stroji.
« Poslední změna: 15. 06. 2018, 11:31:54 od Petr Krčmář »

reklama


m

Re:Vyroba plosnych spoju laser+leptani
« Odpověď #1 kdy: 14. 06. 2018, 21:33:05 »
Asi by to chtělo bližší info o problému ... ideálně fotky (základní materiál, maska před a po leptání).

Desku topíš v lázni na dno, nebo necháváš plavat na hladině? Bývají problémy se vzduchovými bublinami, plavajcím bordelem na starém chloridu ... takové škraloupy, které když se na desku přilepí, tak se neodleptá. Základní deska musí být před nanesením masky očištěná (mastnosta, zoxidovaná místa ...).

Osobně jsem nechával desku plavat na hladině (mědí dolů), občas trošku pošoupnout po hladině. Pokud je chlorid starý, tak se mu dá pomoci vyšší teplotou (například horkovzduškou).

Re:Vyroba plosnych spoju laser+leptani
« Odpověď #2 kdy: 14. 06. 2018, 21:44:30 »
Já mám trochu strach, že to laser nevezme úplně dočista. Takže se na některých místech leptací roztok nedostane do kontaktu s mědí.

Taky jsem leptával. Dávno jsem přešel z FeCl3 na HCl+H2O2. Tam je zase potřeba trochu trefit koncentrace, jinak to celé zmodrá a šumí a neleptá... kyselina s peroxidem je taky dost exotermní, ale to vadí spíš při větších plochách leptané mědi. A není špatné při leptání lázní trochu "kejvat", aby se lázeň promíchávala, protože jinak vzniknou zóny s nižší koncentrací žíraviny a vyšší koncentrací produktů (asi hlavně CuCl2) a prostě kus je vyleptaný rychleji, kus pomaleji.

Nedávno mě šéf naučil na allpcb.com a asi už sám leptat nebudu. Už jsem asi starej na to dejchat chlorovodík a řešit likvidaci použitého roztoku. A ono to zabere i dost času, "mít kde" apod. Nechat si to vyrobit od číňanů je sice nesportovní a dopravné je nejspíš dotované jejich vládou, ale je to rychlé a výsledek proti domácím pokusům vypadá jak mimozemská technologie. V základní ceně pokovení cínem, prokovené díry, z obou stran nepájivá maska a košilka... Přijde mi užitečné spíš si pilovat designérské řemeslo, než si špinit ruce a životní prostředí domácím leptáním.

Ray

Re:Vyroba plosnych spoju laser+leptani
« Odpověď #3 kdy: 14. 06. 2018, 21:56:06 »
Nebylo by foto ? V HCL a peroxidu i železitce leptám dlouuuhé roky. S peroxidem je to výrazně agresivnější a náchylnější na podleptání, ale zase to trvá kratší dobu (výrazně). Nemáš to třeba na moc tlustý mědi ? V zásadě se dá zjednodušeně říct, že faktor podleptání z obou stran je stejně tak širokej, jako je Z mědi. Pro 100uM měď je minmální šířka spoje někde na úrovni 0.3mm - a to je technologické minimum prakticky, takže spíše 0.4... Nebo se ti nevyleptá nic? Na rychlovky se mi nejvíc osvědčila žehlička a vitisklej motiv na toneru. Bezproblémově tím jde 0.3 s trochou snahy i 0.2 mm. Do peroxidu bych to ale nedával :)

R.

Jenda

Re:Vyroba plosnych spoju laser+leptani
« Odpověď #4 kdy: 14. 06. 2018, 21:59:41 »
Já dělám fotocestou, desku nechávám plavat na hladině a občas se mi tam dějí nedoleptaná kolečka. Prý pomůže dát desku šikmo dolu a bublat do toho kompresorem z akvária. Také je možné dělat HCl + H2O2. S tím jsem leptal motivem nahoru a jede to dost rychle (minutu) na to, aby s tím člověk vydržel míchat ručně - vezmu vaničku a nakláním ji, aby se to přelévalo přes desku ze strany na stranu. Dále bych doporučil najít rozpouštědlo nebo jejich kombinaci, které barvu nevezmou, ale zbytky po laserování ano. Zkusil bych pro začátek různé poměry acetonu a alkoholu.


andrej

Re:Vyroba plosnych spoju laser+leptani
« Odpověď #5 kdy: 14. 06. 2018, 22:16:22 »
CNLohr's PCBs done quick: https://youtu.be/2eRdbvGXkio?t=133

mhi_

Re:Vyroba plosnych spoju laser+leptani
« Odpověď #6 kdy: 14. 06. 2018, 23:36:41 »
Neni to dobra fotka, nemam tu poradne svetlo ani dobry fotak. Nicmene je to jedna z desek, kde jsou videt vsechny extremy toho co se mi muze nepovest :-). Odrbany lak je rucne, nekde to slo vcelku snadno (ty jemne vylaserovane plochy), nekde jsem musel sroubovakem.

https://pasteboard.co/HpUubnJ.jpg

Je to klasicke TQFP44, z toho se da udelat predstava o velikosti, drahy jsou cca 0.4mm, okolo je pinheader RM2.54.

Tim laserem jde udelat krasne i 0.2mm, nekde se to vyleptalo vzorove, nekde zmizela draha (podobne jako tady, akorat tech 0.2mm se foti jeste hur). Vsimnete si, ze prava horni  hrana u TQFP ma nedoleptane spoje.  Leva dolni je mnohem lepsi, ale bylo tam par propoju. Zbyle dve jsou podleptane. Des a hruza.

mhi_

Re:Vyroba plosnych spoju laser+leptani
« Odpověď #7 kdy: 14. 06. 2018, 23:45:31 »
Jeste dodam, material je od cinana, barva je akrylat motip sprej (kvalitnejsi barva nema o moc lepsi vysledek).

Pred nastrikem byla deska odmastena, zkousel jsem i prejet ji smirkem.

Odkazovane video jak udelat desku za pul hodky znam, ale takhle to delat nechci. Potrebuju se dostat na presnost s temi 0.2mm, nektere soucastky se vetsi nevyrabi.

Chapu, ze cinani to udelaji levne a i docela rychle, nicmene opravdu vidim vyhodu v tom, ze neco navrhnu a za hodinu muzu jit overovat (a to se to tu hodinu vlastne skoro cele dela samo).

Mimochodem, kde kupujete FeCl3 ?

dustin

Re:Vyroba plosnych spoju laser+leptani
« Odpověď #8 kdy: 14. 06. 2018, 23:50:29 »
Proč myslíš, že laser tu barvu vypálí a zbyde po ní jen čistý kov? Tenhle chlápek https://hackaday.com/2015/06/29/etching-pcbs-with-a-3d-printer/  barvu seškrábává kovovým hrotem uchyceným v 3D tiskárně, tam bych věřil, že zůstane odhalená měď.

mhi_

Re:Vyroba plosnych spoju laser+leptani
« Odpověď #9 kdy: 15. 06. 2018, 00:05:57 »
Kdyby ji nepropalil na kov, tak se to nebude podleptavat, ne?

Muzu vyzkouset plosnak projet 2x za sebou, problem je v tom, ze med dobre ten laser odrazi ...

Dneska jsem udelal takoveho "sneka" (spiralovy propoj), dve verze 0.2 a 0.4mm. Po asi 10 min leptani uz byly videt prusvitne "tecky" presne v mistech, kde mela med' zmizet. Jasal jsem, nechal leptat do doby kdy byl ten snek nadherne prusvitny. Vyndam ven, oplachnu, prosvitim... vse vypada OK. A pak jsem na to sahnul rukou a snecek mi zustal na prstech, na plosnaku jen dira do medi.

Dan

Re:Vyroba plosnych spoju laser+leptani
« Odpověď #10 kdy: 15. 06. 2018, 10:16:57 »
Normálně se na fotocestu používá speciální UV citlivá "barva" (POSITIV20) a vývojka (slabý roztok NaOH). maska se buď vytiskne na folii, přiloží na desku a osvítí se to na pár minut UV světlem , případně pomocí laserového plotteru (stačí i modrý laser, není třeba UV) se to nakreslí do vrstvy této "barvy". pak se to dá na minutu až dvě do vývojky, tam kde byla barva ozářena, tam ji to odplaví a zůstane čistá měď, pak už se to klasicky leptá v chloridu železitém. Pozor na to že ten chlorid má omezenou životnost, ne ani tak časovou ale v tom kolik mědi dokáže rozpustit. Pak už neleptá.
Otázka je jestli se ti chce se s výrobou doma babrat. jedna česká firma zvládne jednoduší plošňák za stovku i s poštou do pár dní (plosnaky.cz) a složitější věci posílám číňanům (AllPCB, seedStudio, a podobně)

Re:Vyroba plosnych spoju laser+leptani
« Odpověď #11 kdy: 15. 06. 2018, 11:08:30 »
V domácích podmínkách je problém právě v reprodukovatelnosti procesu. A vůbec mít na tu chemii prostor a čas.

Zkoušel jsem přenos nažehlováním a podle mých zkušeností závisí výsledek na použitém toneru. Jestli na mědi drží nebo nedrží. Pokud nedrží, tak Vám nepomůže ani svěcená - můžete odmašťovat desku jak dlouho chcet, nebrat výtisk do ruky, používat "samolepový" nepřilnavý papír nebo vodou namáčecí samolepící papír apod. S dobrým přilnavým tonerem to funguje i na kancelářský papír. Na nepřilnavý toner nepomůže nic. A bohužel jsem nezjistil způsob, jak předem zjistit, který toner bude držet a který nikoli. Potkal jsem lasery Canon a HP které "držely fest", ale po výměně tonerové patrony najednou nikoli. A nehrálo roli, jestli je nový toner originál nebo neoriginál. Vliv má taky teplota žehličky nebo laminovačky, pomocí které toner obtiskáváte na měď. Laminovačky mají většinou příliš nízkou teplotu a termostat co nejde hacknout. Na tiskárnách jde málokdy nastavit sytost výtisku atd.

Zkoušel jsem i fotocestu... včetně fint s natavením laserového výtisku acetonovými parami apod. Překrytí více výtisků je fajn, ale problém je, že výtisk laserem na fólii je vždycky trochu deformovaný, takže překryv není dokonalý. Takže překryv dvou výtisků jenom pro maličké motivy. Výtisk inkoustem na fólii není dostatečně sytý / neděravý. Vytisknout na pauzák a prolít ho "zprůhledňovacím lakem"... ach jo a tak dál. A nakonec se mi taky stalo, že jsem měl parádně kontrastní předlohu, a stejně se kus plošáku nevyleptal a jiný kus měl děravé plochy, co měly zůstat. Přímo na kalibračním obrazci, kde jsem si testoval dobu osvitu s postupným odkrýváním ve 4 krocích. Při manipulaci jsem si svítil 20W červenou žárovkou pro fotokomory a osvit horským sluncem, a ten proces jsem měl předtím už vyzkoušený.
Používal jsem materiál s již naneseným fotorezistem (prodáváno zabaleno v černé fólii). Asi to byl šmejd, ve zpětném pohledu mě to u dotyčného dodavatele nepřekvapuje. Pokud bych se o to snažil dneska, asi bych zkusil tisk na pauzák, nacucat vodou ředěným čirým akrylem, a fotorezist si na desku nastříkat sám. K tomu zas člověk musí být trochu šikovný jako lakýrník. Nebo někde sehnat tu "fotorezistivní samolepu" od DuPontu, jak tu někdo dával video...

A nakonec souhlas: jednovrstvý plošák se dá levně nechat vyrobit i tady, a maličké dvouvrstvé desky s prokovem bez speciálních požadavků dělají v AllPCB (a jinde v Číně) tuším 5 ks za 5 USD. Dodací lhůta cca do týdne. U Allpcb spočívá obchodní model (cenotvorba) zřejmě v tom, že maličkými jednoduchými plošáky "vycpou volná místa" na velké desce, kterou pak vcelku vyrobí. V podstatě si tím redukují odpad/odřezky. Jakmile chce člověk něco většího, nebo na tom nějaké speciality, tak cena rychle roste. Ale není problém říct si třeba o prokovené oválné díry, nebo frézované mezery s "mouse bites", od určitého minimálního rozměru V-grooves apod. - akorát to stojí peníze navrch. Nemá cenu např. naschvál "panelizovat" menší různé plošáky, pokud jich nepotřebujete fakt hodně - protože větší formát "panelu" stojí víc, než několik maličkých jednotlivých destiček (které si číňan rozhází do zbytků volného místa).

Jenda

Re:Vyroba plosnych spoju laser+leptani
« Odpověď #12 kdy: 15. 06. 2018, 11:47:05 »
A pak jsem na to sahnul rukou a snecek mi zustal na prstech, na plosnaku jen dira do medi.
Tohle + ta fotka vypadá, že tvůj problém bude, že se ti měď delaminuje od desky. Není možné, že laser lokálně zahřeje měď tak moc, až (teplotní roztažností, tepelným rozkladem) povolí lepidlo?

Jakmile chce člověk něco většího, nebo na tom nějaké speciality, tak cena rychle roste.

DirtyPCBs

mhi_

Re:Výroba plošných spojů laserem a leptáním
« Odpověď #13 kdy: 15. 06. 2018, 12:03:53 »
To jak mi zustal kus plosnaku na prste bylo tak, ze tam uz moc medi nebylo, jen nejake stopy. Nejak se tam ta leptaci lazen musi dostat. Bud' pod barvou (to mohu overit pouzitim positiv20, nebo az budu strikat skutr poradnou dvouslozkou, tak striknu i nejake plosnaky), nebo se to skutecne delaminuje.

Snizit  vykon laseru muzu a muzu vyzkouset nejake drahy projet do barvy rucne spendlikem.

Jak tu nekdo psal, od tohoto postupu jsem ocekaval nejakou reprodukovatelnost, ktera s toner transferem rozhodne nebyla, babrat se s UV se mi moc nechce. Navic jsem doufal v to, ze budu rovnou mit i nepajivou masku. Cely proces by pak vypadal takto: nastrikat plosnak, strcit do laseru, vygravirovat, leptani, nove gravirovani v laseru kde jsou pajitelne plosky (vznikne "nepajiva maska") a pak NC vrtacka. Planoval jsem jeste nanaseni pasty. Obrovska vyhoda proti ruznym allpcb/plosnaky.cz je v tom, ze neco nakreslim a prototyp mam do hodiny, navic vetsinu prace udela stroj. Opravim chyby a za hodku mam dalsi verzi. Nevyhoda je, ze to chce jiny system navrhu, nez jsem byl doposud zvykly.

MarSik

Re:Výroba plošných spojů laserem a leptáním
« Odpověď #14 kdy: 15. 06. 2018, 12:47:51 »
Čína co používám já na dvouvrstvé desky (kvůli prokovům):

https://jlcpcb.com/
https://dirtypcbs.com/
https://www.seeedstudio.com/fusion_pcb.html

Poslední objednávku z jlcpcb jsem měl doma za 4 dny, celková cena $11 za 2 sady desek a poštovné..

Doma si leptám jen jednovrstvé desky pomocí následujícího procesu:

- pre-press folie do laserové tiskárny (Rayfilm R1060.1123A)
- sprej na zvýšení krytí toneru (EBCL2002)
- vlastní osvitka postavená z UV LED pásků (cca 60W, expozice 2 minuty)
- leptání ručně FeCl3 v misce na vyvolávání fotek - postup dle https://pcbfx.com/main_site/pages/tech_support/no_etching_tank.html (Technique #1: "Sponge")
- neutralizace roztokem vody a jedlé sody
- bordel otřu a vysaju ubrousky, sbalím do použité rukavice a vyhodím do koše

Celková doba výroby cca 15 minut pro desky do velikosti cca 20x20cm. Minimální spotřeba chloridu, žádný problém s podleptáním.

 

reklama