Articolul prezinta tehnologia de realizare fotografica si serigrafica pentru a putea realiza cablaje imprimate acasa sau intr-un mic atelier. Este descrisa inclusiv metoda de fabricare a sitelor serigrafice si contine detalii pentru fabricarea acasa inclusiv a fotorezist-ului. Materialele folosite la fabricarea fotorezist-ului nu sunt foarte uzuale insa sunt oferite posibile optiuni pentru achizitionare. In plus este descrisa metoda de realizare a PCB urilor folosind spray-ul POSITIV 20 de la KONTAKT CHEMIE.

METODA 1 FOLOSIND FOTOREZIST "FABRICAT ACASA"1. FOTOREZIST NEGATIVIn conditii "domestice" se poate prepara o reteta de fotorezist negativ:- se amesteca 10 g alcool polivinilic in 80 ml apa si se lasa la dizolvat 24 de ore;- in 20 ml apa se dizolva 2,4... 4 g bicromat de amoniu, de sodiu sau de potasiu (cantitatea trebuie determinata experimental, in functie de tipul de bicromat folosit);- dupa 24 de ore, cu o bagheta de plastic sau de sticla, se amesteca usor cele doua solutii intr-un vas pus in alt vas cu apa, la o temperatura maxima de 60-70 grade Celsius; operatia trebuie facuta intr-unloc ferit de lumina solara.

2. PROCURAREA SUBSTANTELOR- alcoolul polivinilic (APV, cunoscut si sub denumirea de MOVIOL) se poate procura fie de la intreprinderile care produc aracet, fie de la depozitele de materiale chimice, fie de la tipografiile care inca mai folosesc tehnica zencografica, fie, in sfarsit, ori de la atelierele care lucreaza cu rasini poliesterice/epoxidice, ori de la magazinele care vand substante pentru prelucrarea firelor de sticla, APV-ul fiind solutia de demulare a pieselor din rasini armate, de matrite. In situatie extrema, APV-ul poate fi inlocuit cu gelatina alimentara sub forma de foi sau cu clei de tamplarie (cel sub forma de tablete, nu granule!).- bicromatul de amoniu, sodiu sau potasiu se poate procura din farmacii sau de la aceleasi depozite sau tipografii mentionate anterior.

3. SENSIBILIZAREA PLACII- cand amestecul are o vascozitate suficient de scazuta, se toarna cateva picaturi pe fata cu cupru a placii virgine (sablata si degresata anterior);- se centrifugheaza la o turatie de cca. 30-45 rot/sec, in functie de dimensiunile placii. In lipsa unei centrifuge, se intinde fotorezistul pe intreaga suprafata, apoi se pune in pozitie verticala dasupra unui servetel de hartie pentru eliminarea surplusului de fotorezist;- se lasa placa astfel pregatita sa se evapore apa din substante, intr-un loc ferit de praf ;i la o temperatura de 20-40 grade Celsius; pentru grabirea evaporarii se poate folosi radiatia termica a becului unei veioze cu bec de 25-40W, aplicata pe partea fara fotorezist.- dupa evaporarea apei (cand, atingand cu dosul palmei placa pe fata cu fotorezist acesta nu mai este lipicios), se efectueaza copierea prin contact a imaginii cablajului de pe un film negativ obtinut cu imaginea inversa. Contactul intre placa fotosensibilizata si film trebuie sa fie cat mai perfect, cu filmul aplicat cu stratul fotosensibil - daca este obtinut tot prin metode foto - sau cu fata cu tus - daca este obtinut cu ajutorul unei imprimante, in contact cu stratul fotosensibil al placii. Pentru aceasta este recomandata o rama de copiat cu gam din material plastic transparent (polistiren, plexiglass, stiplex etc.) sau din sticla (max, 2 mm grosime).

4. EXPUNEREA CU RADIATII ULTRAVIOLETE- deasupra ramei de copiat se instaleaza o sursa de radiatii UV;- in functie de puterea sursei, de sensibilizatorul (bicromatul) folosit si de inaltimea la care este instalata sursa, expunerea dureaza intre 3...4 minute si 8...12 minute.

5. SURSA UV Sursa UV poate fi o baterie formata din 2...6 tuburi "reci" de 4...12 W (cele cu luminofor negru) sau un tub de descarcare extras dintr-o lampa de 80... 400 W folosita la iluminatul halelor industriale (cele care emit lumina "alba"). Avand in vedere costurile incomparabil mai scazute si eficienta mult superioara, recomand folosirea duburilor de descarcare (arzatoarelor). pentru aceasta:- se procura (de la magazinele electrice) o lampa cu vapori de mercur de 80... 400W, dulia si bobina de balast corespunzatoare;- se sparge cu grija balonul cu luminofor;- se realizeaza un circuit serie steker - balast - dulie - intrerupator - steker acordand atentie izolarii elementelor metalice exterioare;- avand in vedere ca lampile pot fi cu alimentare prin balast sau directa, in cazul in care se procura una din ultima categorie, dupa spargerea balonului, este necesara eliminarea rezistentei de limitare aflata in interior si inlocuirea ei cu un simplu fir din sarma de cupru de 1...1,5 mm;- daca exista posibilitatea, este bine ca la 3...4 cm in spatele tubului sa se dispuna un reflector fie din tabla de crom sau tabla cromata, nichelata sau din aluminiu lustruit, fie in cel mai rau caz dintr-o oglinda din sticla.- o solutie eleganta care poate fi aplicata de cei care au indemanarea necesara consta in separarea "arzatorului" de suportul sau metalic si montarea cu ajutorul unor coliere metalice pe o placuta din material termorezistent (azbest sau klingherit), impreuna cu rezistenta de limitare a curentului de amorsare, existenta intre electrozii alaturati ai tubului. Intregul ansamblu poate fi apoi instalat in fata refelctorului.

ATENTIE! In timpul functionarii, temperatura arzatorului atinge valori apreciabile, care pot provoca incendii sau arsuri grave!

6. DEVELOPAREA- dupa expunere, se pune placa cu fata tratata sub un jet de apa calduta (max. 40 grade) si se urmareste aparitia traseelor (se disting prin diferente de nuante ale culorii cuprului);- se introduce placa, cu stratul cu emulsie in sus, intr-o baie de max. 30...35 grade Celsoius cu cerneala pentru stilou;- cu o mica bagheta din lemn se ridica periodic placa despupra cernelii pentru urmarirea stadiului de developare;- daca se vad distinct traseele la culoarea cernelii si zonele de corodare la culoarea cuprului, developarea se considera incheiata;- daca raman usoare urme de fotorezist in zonele de corodare, acestea se pot inlatura prin frecare usoara, pe directii paralele cu traseele invecinate, cu ajutorul unui betisor cu vata (cele pentru urechi sunt excelente) imbibat in baia cu cerneala, pana cand zona ramane curata;- cand toata placa a ajuns la stadiul dorit, se spala din abundenta cu apa rece si se lasa cca. 1 minut in pozitie verticala, pentru scuregerea apei.

7. FIXAREAFixarea are ca scop intarirea emulsiei pe trasee, astfel incat sa devina inactiva fata de agentul de corodare. Drept fixator se foloseste o solutie de max. 5% anhidrida cromica, procurabila de la aceleasi depozite de materiale chimice sau de la un atelier care se ocupa de depuneri metalice (galvanizare, cromare, nichelare etc.)- dupa scurgerea apei ca urmare a spalarii, se cufunda placa in solutia de anhidrida cromica pentru max. 1 minut;- terminarea procesului de fixare este evidentiata prin culoareas verde-deschis pe care o ia stratul de protectie de pe placa;- dupa fixare, se spala din nou placa intr-un jet puternic de apa rece, apoi se lasa sa se scurga apa.

8. COACEREAPentru a asigura o rezistenta sporita a stratului fata de clorura ferica, se introduce placa intr-o etuva reglata pentru 110... 130 grade Celsius. In lipsa ei, se poate folosi cuptorul de la masina de gatit, lasand usa usor intredeschisa si cu temperatura reglata la minim. Durata de coacere la temperatura mentionata este de cca. 20...30 minute sau, in lipsa etuvei, pana cand stratul de protectie capata culoarea maro-roscat.

9. CORODAREACorodarea se face, asa cum am mai amintit, intr-o solutie de clorura ferica. Intrucat in comert am intalnit diferite amestecuri pentru corodare care nu m-au satisfacut, unele continand acid azotic sau un amestec de acid clorhidric cu saramura si cu apa oxigenta (!!!), sugerez prepararea ei astfel:- se pun intr-o sticla sau borcan de 1 litru cca. 800 ml acid clorhidric concentrat (poate fi procurat de la aceleasi depozite sau de la o statie de incarcat stingatoare de incendiu);- se adauga cca. 150..200 grame oxid feroferic (se poate inlocui cu deplin succes cu rugina adunata de pe bucati de fier!!) si se lasa ca sa reactioneze;- la sfarsitul reactiei rezulta un lichid brun inchis cu nuanta de verde;- se trece lichidul printr-o palnie din masa plastica prevazuta cu un un filtru din hartie de servetel sau hartie igienica;- dupa filtrare, se introduce placa de circuit intr-o baie continand clorura ferica, agitand usor baia periodic prin inclinare intr-o directie si cea opusa; recomand ca placa sa fie aplicata incet, cu fata placata in jos, astfel incat sa pluteasca deasupra lichidului, urmarind ca intreaga suprafata sa fie in contact cu clorura ferica;- se verifica periodic stadiul corodarii.ATENTIE! Acidul clorhidric este un agent puternic coroziv iar reactia cu oxidul feroferic este exoterma; de aceea operatia se va efectua in exteriorul cladirilor, intr-un loc izolat. Acelasi caracter agresiv il are si clorura ferica, ceea ce necesita masuri sporite de protectie impotriva riscului unor arsuri chimice!

METODA 2 FOLOSIND SPRAY CU FOTOREZIST POSITIV 20

Daca metoda prezentata mai sus vi se pare prea laborioasa puteti realiza cablaje imprimate fotografic folosind spray POSITIV 20. Spray-ul se poate gasi la mai multe magazine in diferite prezentari.Cablajul se tipareste pe o folie transparenta folosind o imprimanta laser sau una cu jet de cerneala -atentie ca folia difera putin la cea cu jet de cerneala , trebuie ceruta explicit de la magazin.Dupa ce se pregateste cablajul cu hartie abraziva fina, si putin tix, se pulverizeata cablajul cu spray, acesta fiind pus pe o suprafata orizontala pentru a se depune intr-un strat omogen. Sprayul se usuca cu un uscator de par , feon. in circa 6-7 minute, de la o distanta de circa 20 cm.Dupa uscare se asaza cliseul pesta cablaj si se pune un geam deasupra pentru a fi presat. Expunerea cu raze uv se face de la 3 becuri cu neon din cele economice (se gasesc pe piata din cele chinezesti de 30 w cu un mic convertizor in dulie) se monteaza cele 3 becuri cu fasunguri , apropiate intre ele la circa 2-4 cm si planul becurilor fata de planul cablajului sa fie de 10-15 cm. Timpul de expunere este de 20-25 minute.Imediat se reveleaza cablajul intr-o solutie de soda caustica, respectiv cca 7 grame de soda la 1 litru de apa incalzita la 35-40 grade. Se va observa ca raman traseele acoperite si restul ce s-a expus la uv dispare. Ulterior se spala cablajul cu apa rece si se introduce in clorura ferica incalzita tot la 30-40 grade care se si agita pentru o corodare rapida. Autorul descrierii a folosit acele becuri cu bucla gen U, chinezesti pentru ca au o emisie mare necontrolata de uv care se potrivesc cu spectrul la care este sprayul fotosensibil.

Comparatie preturi intre solutii - 100 ml "Positiv20"=250.000 lei/1 Kg APV + 100 g bicormat=230.000 lei.Calculeaza, conform retetei, cam cati litri de fotorezist negativ poti prepara!

Avantaje- APV-ul si bicromatul (desigur, nu amestecate) pot fi pastrate ani de zile fara a-si schimba proprietatile, daca sunt ferite de umezeala (inchise in recipiente etanse);- prepararea retetei o faci cand ai nevoie si in cantitatea dorita.

Dezavantaje- fotosensibilitatea este mai redusa (necesita o sursa de UV de mare energie) si implicit timpul de expunere este mai mare;- timp mare - (3... 5) minute - de stabilizare a regimului de arc in tubul de descarcare;- sursele construite din "arzatoare" cu vapori de mercur (din baloanele pentru iluminat industrial) necesita balastul inductiv (gabarit si greutate mari);- temperatura ridicata, degajata de tubul de descarcare, poate provoca incendii, iar radiatia UV este daunatoare vederii.

Metoda 3 folosind o sita serigraficaMetoda serigrafic poate fi folosita cu mare success (mai ales ca are o productivitate mare si un cost redus la un numar mare de cablaje) dar numai acolo unde nu am nevoie de rezoluii nalte (trasee i interspaii peste 0,4-0,5 mm). Cu o sit cu o bun rezoluie a ochiurilor, cu un film de bun calitate (i cu f. mult rbdare i atenie) se pot executa relativ uor treceri printre pinii circuitelor integrate. Procedeul "printre cratiele nevestei" const n urmtoarele:

- se realizeaz, printr-una din metodele cunoscute, filmul la scara 1:1 al desenului cu trasee;- pe o ram se ntinde f. bine plasa serigrafic, care apoi se impresioneaz cu soluie fotosensibil pe baz de APV - pt. filme negative - sau special - pt. filme pozitive sau negative - (PM pentru adresa firmei care comercializeaz materiale serigrafice!);- se suprapune filmul peste sit i se expune la o surs UV puternic (acelai "arztor" sau o baterie de 3 baloane a cte 250-400W, plasate la o nlime de 1-1,5 m);- se "developeaz" sita ntr-un jet puternic de ap cldu pn cnd rmn perfect vizibile ochiurile sitei corespunztoare zonei traseelor;- se usc sita (n etuv, natural sau ntr-un jet de aer cald de la un usctor de pr);- se suprapune sita peste stratul de cupru al plcii virgine;- se ntinde uor n rama sitei puin cerneal srigrafic, apoi cu o raclet din cauciuc dur se preseaz cerneala pe ntreaga suprafa activ a sitei, prin tragere ntr-o parte i alta:- se ridic uor rama cu sita de pe plac;- se efectueaz controlul vizual al traseelor i - dac este nevoie - se nltur erorile prin rzuire cu un cuter i desenare de corectare (tot cu cerneal serigrafic);- n funcie de tipul cernelii serigrafice, se las placa la uscat, natural sau n etuv la o temperatur de max. 70-80 grade Celsius;- se corodeaz cuprul neprotejat de pe plac cu clorur feric;- dac nu se refolosete imediat, se spal sita de restul de cerneal, urmrind completa dezobturare a ochiurilor, n vederea utilizrii ulterioare;- se nltur stratul protector de pe traseele plcii prin splare cu diluani corespunztori cernelii folosite sau prin metode mecanice.

Precizri: - n cazul plcilor dubl fa, filmele (deci i cele dou site) au prevzute marcaje de poziionare, iar nainte de pregtirea plcii, n ea se dau n prealabil cca. 4 guri de poziionare dispuse n coluri, corespunztoare marcajelor. Se recomand pentru aceasta gurirea cu o main verical, folosind - pentru mrirea preciziei de poziionare - un burgiu cu diametrul ct mai mic;- folosind aceeai sit, se pot executa teoretic un numr nelimitat de replici ale plcii;- dac operaia se repet imediat, nu este necesar splarea sitei;- dup utilizare, sita se poate pstra timp nelimitat (desigur, evitnd depuneri de praf i aciuni mecanice sau chimice), ori se poate recupera folosind solveni speciali pentru fotorezist i pentru cerneala rmas n ochiuri.

Metoda se folosete curent, industrial sau n practica amatorilor, i pentru realizarea de etichete metalice sau a inscripionrilor pe panourile apartatelor electice i electronice. Folosind supori organici, dizolvani corespunztori i filme negative (care protejeaz zonele fr inscripionri) se pot obine inscripionri n relief negativ ("spate") care ulterior se pot ncrca cu soluii de pigmentare. De asemenea, folosind mai multe site i cerneluiri de diferite culori, se pot obine inscripionri diferite n culorile dorite pe acelai suport.

Aparent, metoda este laborioas, dar dup un minim de antrenament, devine mult mai comod dect desenarea plcii cu mna. Parcatic, o plac de dimensiunea formatului A4 se obine n mai puin de un minut.

Note: Acest articol a fost scris de domnul Munteanu Marian. In curand dansul va completa aceasta serie de tutoriale si de asemenea va avea disponibile spre comercializare consumabile si aparatura pentru producerea cablajelor.