Amatérská výroba jednoduchých plošných spojů

Na Internetu můžete najít řadu postupů, jak si amatérsky vyrobit plošný spoj pro svou elektronickou hračku, zdroj, zesilovač, či jiný vynález. Mnoho z nich je složitějších a vyžadují zkušenosti nebo potřebné vybavení (např. pro fotocestu). Jiné jednodušší postupy nejsou zase "polopatisticky" vysvětlené. Pokusím se zde podrobně uvést jednoduchý návod na výrobu plošných spojů, který by měl zvládnout i průměrně šikovný začátečník.

Upozornění před případným zklamáním: Pozor! Nejde o návod, jak lze "podomácku" vyrobit nový plošný spoj pro počítač s procesorem Pentium! Tímto postupem si můžete snadno a poměrně rychle vyrobit spoj pro jednoduchou amatérskou konstrukci. Složitější věci přenechejte firmě, která to za vás udělá fotocestou.

Pokud potřebujete rychle vyrobit jednoduchý spoj a nechcete čekat na zhotovení u dodavatele plošných spojů, můžete zkusit dále uvedený postup.

Co budeme potřebovat

Na vyleptání svého prvního plošného spoje si musíte zajistit alespoň tyto 3 věci:

  1. Cuprextit nebo podobný materiál o velikosti minimálně stejné, jakou potřebuje váš výrobek. Destičky cuprextitu je často možné koupit u prodejců elektrotechnických součástek. Dělají se různé druhy základního materiálu. Vám by měl vyhovovat nejběžnější o tloušťce desky 1,5 mm s 35 µm vrstvou mědi. Pro amatérskou výrobu ale vyhoví i jiné varianty (hlavně pokud jsou k dispozici :-).
  2. Leptací roztok (chlorid železitý) koupíte obvykle také u prodejců elektro součástek. U balení 200 ml, které je na obrázku, udávají, že by mělo stačit na plochu asi 4 dm2. U jiných výrobců si ověřte na obalu, na jakou plochu by jejich balení mělo postačovat.
  3. Lihový popisovač, kterým nakreslíte na destičku požadovaný motiv. Nesmíte použít popisovač na vodní bázi. Ten by se vám při leptání smyl. Na těle popisovače hledejte označení PERMANENT nebo nápis "Alkoholová báze". Hrot by neměl být příliš tenký. Pro námi zamýšlené použití se osvědčil Centropen 2846. Snažte se sehnat čerstvý, který má sytou stopu a dobře kryje při kreslení. Staré kusy se nevyplatí používat!

Příprava desky

Před vlastním kreslením motivu spoje na desku je potřeba cuprextit připravit.

Osvědčilo se mi pomocí pilky na železo nebo pákových nůžek upravit rozměr desky na požadovanou velikost. Také vyřezání otvorů a výřezů včetně děr pro upevňovací šrouby, které je potřeba udělat pro vložení do krabičky, můžete provést nyní. Při umísťování součástek pak budete mít větší přehled a nezapomenete na nějaký šroubek, který by mohl po osazení překážet.

Pak byste měli podle předběžného návrhu rozmístit součástky na desce a pomocí vhodného ostrého hrotu si jemným důlkem naznačit, kde budou mít na desce vývody. Rozmístění si nejprve zkuste načrtnout na papíru nebo použijte nějaký návrhový program na počítači.

Po označení vývodů součástek (budoucích děr) cuprextit důkladně vyčistěte. Na vydrhnutí měděného povrchu se hodí např. Cif nebo jiný čistič s velmi jemným brusivem. Výsledkem by měla být jednolitě lesklá měděná plocha bez jakékoliv mastnoty. To poznáte tak, že voda se po ploše rozlévá a nestahuje se do samostatných kapek. Desku na závěr opláchněte vodou a důkladně osušte. Na měděný povrch už dále nesahejte rukou, abyste ho nezamastili.

Kreslení motivu

Vlastní kreslení můžete provést jenom "od ruky" nebo použijte i nějakou pomůcku. Smysl má snad jenom šablona na větší kroužky a pravítko na rovné linky. Snažte se každou linku namalovat na jeden tah, aby při napojování čar nevznikaly mikroskopické mezery.

Při kreslení dejte pozor na dostatečné izolační vzdálenosti tam, kde se pracuje s vyšším napětím. Také mezi jednotlivými body a spojovacími linkami musí být dostatečná vzdálenost mědi, která pak bude odleptávat. U velmi malých bodů a tenkých čar hrozí podleptání, proto raději volte silnější spoje. Větší plochy vyplňte popisovačem velmi pečlivě.

Všechny spoje je dobré překontrolovat pod pořádným osvětlením a lupou, zda někde nezůstala nedotažená čára. Nakreslený a zkontrolovaný spoj nechte chvíli zaschnout a můžete leptat...

Leptání

Prodávaný leptací roztok je již v nádobě obvykle naředěný na potřebnou koncentraci. Stačí jej nalít do vhodné plastové misky větší než vaše leptaná deska. Do misky nalijte více roztoku, než odpovídá leptané ploše. Na 1 dm2 použijte například 100 ml chloridu. Pozor! Roztok chloridu železitého velmi dobře barví oblečení i jiné věci, na které kápne. Buďte při práci opatrní a pracujte tam, kde nic nezašpiníte a raději v pracovním oděvu. I když to není žádný prudký jed, rozhodně by se vám neměl dostat do očí a prsty si v něm záměrně nemáčejte.

Leptání se urychlí, když je leptací lázeň ohřívána na cca 40° C. Proto je dobré vložit misku s leptací lázní do větší plastové nádoby s teplou vodou. Druhou výhodou je také to, že případná kapka chloridu přetékající přes okraj leptací lázně steče do vody a nezašpiní podlahu, stůl či umývadlo.

Leptanou desku plošného spoje vložte do chloridu mědí nahoru. V průběhu leptání je vhodné s leptací miskou pomalu a opatrně kývat tak, aby roztok oplachoval povrch desky. Při tom se smývá spotřebovaná část roztoku (chlorid měďnatý) a přivádí se k mědi čerstvé leptadlo.

Občas desku v roztoku nadzvedněte např. kouskem plastu a zkontrolujte její povrch. Po přibližně čtvrthodině byste měli pozorovat, jak se objevují odleptané plochy z okrajů desky.

Pokračujte s kýváním misky s roztokem, dokud se neodleptá všechna nekrytá měď. Na povrchu laminátové desky by měl zůstat pouze namalovaný motiv. Po dokončení leptání desku z roztoku vytáhněte, důkladně opláchněte pod tekoucí vodou a pak ji osušte.

Použité leptadlo můžete nalít zpět do nádoby a pokud není již vyčerpané (jestliže jste ho použili na leptání menší plochy než je na obalu uvedeno), můžete ho použít při dalším leptání někdy příště.

Závěrečná úprava

Lihový popisovač odstraníte z povrchu desky hadříkem namočeným v technickém lihu (či jiném alkoholu :-). Hadříkem barvu důkladně setřete. Doporučuji pak pod lupou při dobrém světle zkontrolovat, zda se někde neobjevily miniaturní trhlinky nebo nejsou někde spoje podleptané.

Závěrečnou operací by mělo být natření povrchu s měděnými spoji ochranným pájitelným lakem. Zamezí se tím oxidaci a korozi mědi. Použijte buď profesionální zakoupený lak, nebo si podobný lak můžete připravit sami. V přibližně 100 ml acetonu rozpusťte asi 1 kávovou lžičku kalafuny nadrobené na jemný prášek. Takto připravený lak by měl mít řídkou konzistenci. Po nanesení štětečkem se musí hladce rozlít po povrchu desky.

Po vyschnutí laku stačí vyvrtat do desky otvory pro vývody součástek (pro převážnou většinu stačí průměr 0,9 nebo 1 mm) a pak již můžete nažhavit páječku a začít osazovat součástky.

Za případné chyby na plošném spoji si nesete odpovědnost sami :-)