Productie printplaten
Robots
ActuatorenAlgemeenChassisDaghandelGedachtenspeeltjesInterfacingMiningMuzikantenPCBSchildjesSensorenTalenVerplaatst Fleurigs roboticaVoedingenµControllers
Flora Control
Ik ben (zoals bijna iedereen) begonnen met gaatjesprintplaten en veel draad solderen of met een breadboard dat ik nog steeds graag gebruik om schakelingen te ontwerpen en te testen. Maar er komt een tijd dat je meer wilt. De volgende stap is het zelf tekenen en (evt. laten) produceren van printplaten. Deze pagina is toegepitst op de apparatuur en materialen die ik beschikbaar heb. Er bestaat echter een uitstekende site van Frits Kieftenbelt met rond 150 foto’s en een uitgebreide, algemene uitleg. De procedure om zelf printplaten te produceren is ruwweg de volgende:

  1. Printontwerp tekenen en printen
  2. Printplaat belichten (140 s)
  3. Printplaat ontwikkelen (300 s)
  4. Printplaat etsen
  5. Printplaat boren
  6. Solderen
  7. Testen

  1. Printontwerp tekenen en printen

    Met een tekenprogramma moet de printlayout worden ontworpen en uitgeprint. Een ontwerpprogramma dient een schakeling dus op 2 manieren te kunnen weergeven, en wel als symbolisch document alsook als een etsbaar plaatje. De beste programma`s kunnen dit en kunnen bovendien het hexadecimale bestand dat ermee moet werken emuleren. De volgende programma`s heb ik bekeken:
    • Windows
      • Proteus ISIS  tot meer dan 4000,- UKP.
        Dit programma kan meer dan enkel prints ontwerpen, het kan ook de hex programma`s emuleren. Het schijnt leuk te werken, maar ik vind deze officiele versie belachelijk veel te duur voor een hobby roboteer. Hoewel ik normaalgesproken een groot tegenstander ben van gekraakte versies (de schrijver moet er van leven) blijkt er in dit geval geen zinnige tussenweg voor hobbyisten van ongeveer 100,- EUR te bestaan. Het is wel prachtige software, die bovendien schakelingen kan emuleren. De installatie verloopt éénvoudig en snel met behulp van een wizzard. Dit maakt een normaal windows menu aan. Omdat het een gecrackte versie is moet er na de installatie één keer via het menu de LICENSE MANAGER worden geopend en zonder iets te wijzigen ook weer worden gesloten. Dan is het een volledig werkende versie geworden.
      • Splan en SPrint-Layout 75,00 EUR
        Deze beide programma`s zijn niet gekoppeld en daardoor moet een schakeling 2 keer worden getekend. Dit wilt u niet.
      • ExpressPCB + ExpressSCH GRATIS
        Deze beide programma`s zijn niet gekoppeld en het resultaat ziet er niet echt mooi uit. Het is echter wel mogelijk om uw printplaten te laten produceren in kleine aantallen voor niet te veel geld.
    • Linux
      • Geda GRATIS
        Geda is een engelstalige set van open source Linux tools voor het ontwerpen en testen van printplaten. Geda is voor mij de ideale tool en heeft daarom een eigen document.

    Als het ontwerp van de print klaar is, dan moet het negatief van het ontwerp worden uitgeprint op speciale laser folie (519570-89 €25,86 per 10 stuk). Omdat zelfs laser printers vaak nog niet voldoende zwarting vertonen, bestaan er 2 methodes om de print te optimaliseren. Er kan direct na het uitprinten een speciale tonerverdichter (528017-89 €8,95 per 200ml) worden gebruikt. Het kan ook met Oost-Indische inkt verdicht worden. Met mijn laserprinter bereik ik toch ook een goed resultaat zonder verdichten.

  2. Printplaat belichten (140 s)

    De volgende stap is het op maat maken van een plaatje epoxy positief fotogevoelig printmateriaal (enkelzijdig 529273 €25,03 per 10 st of dubbelzijdig 529206 €28,99 per 10 st) met de tafelschaar 529788-89 €269,- . Het belichten van de printplaten gebeurt met een dubbelzijdige vacuum UV belichtingsbak. De folie wordt met de geprinte kant op de print gelegd. Waar het om gaat is dat er geen lichtdeeltjes onder de toner door mogen kruipen naar de print. Dit wordt in deze belichtingsbak bereikt met een vacuumpomp. Bij enkelzijdig belichten kan ook een kunststof schuimplaatje worden gebruikt om het negatief goed op de print te drukken. De eerste ingebruikname van een etssysteem vereist het maken van een testplaatje om te bepalen hoelang een print belicht moet worden in de UV bak.

  3. Printplaat ontwikkelen (300 s)

    Sproei ets station (520716 € 491,39) Een print die UV-belicht is, moet worden ontwikkeld met ontwikkelaar. Er bestaan 2 methodes: met NaOH en NaOH-vrij. De handleiding van het etsstation schrijft voor dat NaOH vrij gebruikt wordt. Zeker de NaOH ontwikkelaar dient met het deksel te worden afgedekt om lange houdbaarheid te bereiken. Voor Na-OH vrij weet ik het niet. Het middelste bakje is de ontwikkelaar (5ltr). Het andere smalle bakje is gewoon water (5ltr) om te spoelen, maar stromend water lijkt normaalgesproken beter. 5 minuten ontwikkelen in 5l ontwikkelaar = Natriumhydroxide oplossing (10 gram per liter water) Afspoelen, de printlayout is nu duidelijk zichtbaar.

  4. Printplaat etsen

    Het etsen is te volgen door de kleurwisseling van de print. De grote bak is voor het sproei-etsen. In deze bak wordt NatriumPersulfaat (€9,95 per kg) gebruikt om te etsen. Max 5 minuten etsen = 3l Natriumpersulfaat (250gr/l bei 45-50C, 16 minuten opwarmtijd volgens specificatie). Het etsen duurt ongeveer 10 minuten. Het overtollige koper is nu verwijderd van de print. Aflsuitend spoelen en drogen.

  5. Printplaat boren

    Voor het boren van 1mm gaatjes een Proxon 240E boormachine (806358-62 €64,95) in een boorstandaard (823834-89 €42,75).  Bij 2-zijdige printplaten komt het regelmatig voor dat de banen moeten wisselen naar de andere zijde. Dit zijn zogenaamde doorcontacten. Deze doorcontacten zijn een soort popnagel (551686-89 € 17,95 per 1000 st). Op de plaats van het doorcontact wordt een gaatje geboord van Ø 1mm. De popnagel wordt vervolgens in het gaatje geplaatst en met de Doorkontact FAVORIT (547858-89 €202,00) gepopt. Bij deze pers horen nog de zekeringen 0.8 MM T(551732-89 €77,95). Andere maten popnagels vereisen ook andere zekeringen.

  6. Printplaat Solderen

  7. Bankschroef
    De mini bankschroef (811869-89 €26,01) is bedoeld om werkstukken vast te zetten.
  8. Beschermingslak
    Als een print helemaal klaar is wordt hij beschermd met een soldeerbare lak SK10 (813907-62 €6,98 per 200ml). 
  9. Huishoudhandschoenen
    Nodig voor het werken met chemicalien. 
  10. Printplaat houder
    Om zonder beschadigen van de print te kunnen solderen wordt deze printplaathouder (811394-89 €54,95) gebruikt.   
  11. Onderdelen monteren
    Benodigd voor het werken met SMD onderdelen:
  12. Printplaten controleren
    • LED controleren
      Test allereerst de werking van het LED.

Hier eindigt de handleiding voor beginners.