česky english Vítejte, dnes je čtvrtek 29. září 2022

Možnosti výroby prototypových DPS

DPS 4/2011 | Výroba - články
Autor: Ing. Martin Abel

Nejrozšířenějším způsobem je chemická výroba – mokrý proces, kterou je možno realizovat i v domácích podmínkách. V následujícím textu bude představen i suchý proces a srovnání úskalí obou procesů.

Mokrý proces – chemická cesta – jednoduchá cesta, ale problémem je vznikající chemický odpad – žíraviny. Žíraviny je nutné likvidovat dle platné legislativy. Likvidace je finančně náročná a vždy podléhá kontrole státních úřadů.

Možnosti výroby prototypových DPS 1

Vertikální leptací jednotka

Každé pracoviště s chemickým procesem vyžaduje:

  • Stanovený plán rizik (zařazení všech pracovníků do určených skupin rizik dle jejich výkonu práce)
  • Informační tabulky (tabulky označující pracoviště, nebezpečí na pracovišti, vodní zdroje atd.)
  • První pomoc – informace (lékárnička vybavená určenými prostředky a léky nutnými k ošetření poranění vzniklých při práci s chemikáliemi, informační tabulky atd.)
  • Plán odpadového hospodářství (uskladnění chemikálií, odvoz použitých chemikálií)
  • Školení bezpečnosti práce včetně školení první pomoci pro všechny, kteří na pracovišti s chemikáliemi pracují
  • Proces není složitý, ale je nutno jej dodržovat. Na veškeré činnosti existují společnosti s potřebnými znalostmi a povoleními. Vždy doporučujeme dodržovat zákony!

Suchý proces – nechemická cesta – frézování DPS na CNC strojích např. TECHNODRILL. Při této technologii nevzniká žádný nebezpečný odpad. Tato technologie není vhodná na větší série.

Možnosti výroby prototypových DPS 2

CNC frézka na výrobu DPS. Další využití je frézování plastu a hliníku

CNC frézka je 3D fréza s plně programovatelnou osou Z. Řídicím softwarem je Galaad.

Srovnání jednotlivých operací v obou procesech

Možnosti výroby prototypových DPS

Mokrý proces – výroba DPS chemickou cestou

Stále nejpoužívanější metoda pro její relativní jednoduchost a výslednou kvalitu tištěného spoje.

Skládá se z následujících kroků:

  • Vytvoření filmové předlohy
    • Jakost přenášeného motivu spojů je velmi důležitá pro proces výroby. Vodiče jsou černé a zbytek musí být dokonale průsvitný. Motiv může být i negativní, ale v běžné praxi se používá pozitivní. Na běžných tiskárnách není možné vytvořit kvalitní sytou černou barvu.
    • Jakost obrazce představuje asi 60 % konečného výsledku. Kvalita motivu spojů (jakost čar a sytost černé) je daná kvalitou filmu, resp. jeho nasvícením – kvalitou předlohy.
    • Pro vytvoření filmu profesionální kvality je možné použít fotoplotr nebo tiskařskou osvitovou jednotku.
    • Předlohy pro jednodušší motivy (dle složitosti motivu a tloušťek spojů) je možné vytvořit na inkoustových tiskárnách, inkoustových fototiskárnách nebo na laserových tiskárnách.
  • Vyvrtání otvorů v DPS před osvitem – v případě, že je k dispozici CNC vrtačka
  • Nanesení fotocitlivé vrstvy na DPS (nebo použití DPS s nanesenou fotocitlivou vrstvou)
  • Exponování DPS

Účelem expoziční jednotky je vysílat přes motiv spojů (film s obrazcem spojů) ultrafialové záření (délka vlny 365 nanometrů). V případě pozitivního obrazce, UV světlo degraduje fotocitlivou vrstvu, která je v následném kroku odleptána. UV trubice vyzařují pouze ze svého průměru. Je-li třeba zvýšit expoziční prostor, musíme vzdálit UV trubice nebo zvýšit počet trubic. Zdvojnásobíme-li prostor, čas se zčtyřnásobí. Vzdálenost mezi trubicemi a vzdálenost trubice a filmu musí být vždy vzdálenost, která se rovná průměru trubice. Vysvětlení je patrné na obrázku.

Možnosti výroby prototypových DPS 3

Řez typickou DPS s nanesenou pozitivní vrstvou. Na základním laminátovém materiálu s mědí je nanesena fotocitlivá vrstva (pryskyřice – 5 μm), která je zakryta neprůhlednou fólií. Neprůhledná fólie chrání fotocitlivou vrstvu proti osvícení.

  • Leptání DPS

Nejrozšířenějším procesem je pouze chemický proces (bez mechanického působení leptacího media). DPS se položí na hladinu leptacího média. DPS je držena povrchovým napětím kapaliny na hladině a medium na ni působí ze spodní strany, dokud se DPS nevyleptá. Tento proces není ideální pro oboustranné DPS, protože se deska musí leptat ve dvou fázích, nejprve 1. a poté 2. strana. Tento proces trvá cca 15 až 20 minut dle stavu media a jeho teploty. Během leptání je nutné DPS kontrolovat, aby nedošlo k podleptání.

Možnosti výroby prototypových DPS 4

UV jednotka je opatřena zdrojem UV záření, sklem a přítlačným mechanismem. Na obrázku je vidět polohové rozmístění zdroje záření, filmu (označeno jako „originál“) a DPS s fotocitlivou vrstvou (označ. jako „pryskyřice“)

Uvedením leptacího média do pohybu podstatně zvýšíme účinnost leptání. Zkrátí se doba, ale omezí se i možnost podleptání. K leptání jsou určena speciální zařízení, která lze rozdělit na pěnové, vzduchové/bublinové a sprejové. Závěrečnou operací je opláchnutí DPS ve vlažné vodě.

POZOR !!!!! Je nutné mít na paměti, že pracujete ze žíravinami, a je potřeba dodržovat bezpečnost práce, jakož i zákony vztahující se k použití těchto látek. V poslední řadě byste měli mít zpracovaný plán odpadového hospodářství.

  • Vyvrtání DPS – v případě, že není k dispozici CNC vrtačka

Vyvrtání DPS na ručním vertikálním vyvrtávacím zařízení nebo ruční vrtačkou. Vrtačky se liší počtem otáček a kvalitou vedení.

  • Nanesení nepájivé masky (není však podmínkou)
  • Pokrytí chemickým cínem nebo jiným kovem (není podmínkou)

Na měděný povrch se nanáší velmi tenká vrstva cínu. Tento cín bude dočasně chránit měď před oxidací a zajistí dobrou pájitelnost desky. Proces spočívá v nanesení roztoku, který obsahuje cín. Vlastní nanesení se provádí ponořením do roztoku.

  • Formátování DPS

Formátování DPS se provádí pomocí nůžek, lupínkové pilky nebo CNC frézou. Ideální nůžky na stříhání DPS dopadají na DPS kolmo (padací nůžky).

Suchý proces – výroba DPS frézováním – nechemickou cestou

Frézování DPS na CNC frézách. CNC musí být dostatečně tuhé, čímž je daná přesnost a opakovatelnost. Výhodou je možnost výroby DPS takřka libovolných tvarů. S pomocí řiditelné osy Z je možné frézovat i 3D tvary. CNC frézka používá tři druhy nástrojů:

  • Vrtáky – pro vrtání otvorů (cena 30 až 40 Kč)
  • Frézky – frézování motivů obrazce plošných spojů, plastů, kovů atd (60 až 70 Kč)
  • Speciální nástroj pro frézování DPS jemných roztečí – DW10 10 10 (900 až 1100 Kč).

Součástí CNC frézky je plnohodnotný software Galaad, který je schopen řídit všechny tři osy. Import dat je zajištěn z takřka všech známých formátů. Pro frézování DPS je softwarový doplněk Percival, data jsou importována z formátu Gerber.

  • Životnost nástrojů

Životnost nástrojů udává vždy výrobce nástrojů v metrech a může se lišit podle kvality použitého materiálu nástroje. Obecně se však dá říci, že na prototypovou výrobu se životnost udává na týdny a to vzhledem k počtu obráběných dílů.

Partneři

eipc
epci
imaps
ryston-logo-RGB-web
mikrozone
mcu
projectik