Κατασκευή πλακέτας σε σχολικό εργαστήριο [Αρχείο]

Επιστροφή στο Forum : Κατασκευή πλακέτας σε σχολικό εργαστήριο

Τρελός Επιστήμονας

14-03-09, 15:24

Αγαπητοί μου φίλοι, μετά από αρκετό καιρό απουσίας λόγω υποχρεώσεων επανέρχομαι... δριμύτερος και με ένα ενδιαφέρον θέμα. Πάνω στην κατασκευή πλακετών έχουν γραφτεί αρκετά. Εδώ θα δείτε πώς αξιοποιούμε το εργαστήριο φυσικών επιστημών του σχολείου στο οποίο εργάζομαι για την κατασκευή πλακετών. Οι πλακέτες που κατασκευάστηκαν είναι από τον jdm programmer που θα βρείτε εδώ: http://hlektronika.gr/forum/showthread.php?t=36287

Λοιπόν, θα χρειαστούμε φωτοευαίσθητη πλακέτα, διαφάνεια για εκτυπωτή μελάνης (ή laser, αν έχετε), μια λάμπα υπεριωδών και μια βάση (ορθοστάτη), καυστικό νάτριο (NaOH, καυστική σόδα), υγρό αποχάλκωσης (χρησιμοποίησα το λεγόμενο υπερθειικό ή μήπως θειοθειικό; νάτριο) και τα όργανα του χημικού εργαστηρίου. Επίσης ο τριχλωριούχος σίδηρος (FeCl3) είναι κατάλληλος για αποχάλκωση.
Παίρνουμε μια διαφάνεια για εκτυπωτή μελάνης (έχω τον HP940C) και τυπώνουμε από την άγρια πλευρά της το τυπωμένο κύκλωμα. Ρυθμίζουμε τον εκτυπωτή για μέγιστη ποσότητα μελάνης ώστε η εκτύπωση να είναι κατά το δυνατόν πιο αδιαφανής. Επίσης δεν ξεχνάμε να ρυθμίσουμε την εκτύπωση του αρχείου pdf σε φυσικό μέγεθος ώστε να είναι σωστές οι αποστάσεις των οπών. Κόβουμε τη διαφάνεια ακριβώς στις σωστές διαστάσεις με τη βοήθεια των οδηγών. Επίσης κόβουμε στις ίδιες διαστάσεις όσες πλακέτες θέλουμε.
Αφαιρούμε την προστατευτική μεμβράνη από την πλακέτα και με τη βοήθεια σελοτέιπ στερεώνουμε τη διαφάνεια με το τυπωμένο μέρος προς τα κάτω πάνω στη φωτοευαίσθητη πλευρά της πλακέτας. Στη φωτογραφία βλέπετε πως γίνεται η στερέωση.

Τρελός Επιστήμονας

14-03-09, 15:28

Έπειτα χρησιμοποιούμε μια λάμπα υπεριωδών ακτίνων για να γίνει η έκθεση της φωτοευαίσθητης πλευράς. Τοποθετούμε ένα τζάμι πάνω στην πλακέτα για να φύγει ο αέρας και να γίνει καλή επαφή της διαφάνειας (φιλμ) με τη φωτοευαίσθητη ουσία. Χρησιμοποιήθηκε για εκφώτιση μια παλιά λάμπα για σολάριουμ της OSRAM, όπως βλέπετε στη φωτογραφία. Με τη βοήθεια ενός ορθοστάτη τοποθετούμε τη λάμπα σε απόσταση 20-30 εκατοστών από την πλακέτα και φωτίζουμε για χρόνο 20 λεπτών μαζί με το χρόνο προθέρμανσης της λάμπας.

Τρελός Επιστήμονας

14-03-09, 15:42

Μετά το τέλος του χρόνου έκθεσης το είδωλο έχει αποτυπωθεί στην πλακέτα. Το επόμενο βήμα είναι η εμφάνιση-στερέωση. Χρειαζόμαστε ένα διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου (NaOH, καυστική σόδα) δραστικότητας περίπου 0,1-0,2Μ. Με δεδομένο το μοριακό βάρος της ουσίας (40) χρειαζόμαστε 4-8 γραμμάρια καυστικής σόδας διαλυμένα σε 1 λίτρο νερού. Επειδή η σόδα είναι απίστευτα υγροσκοπική και επειδή η ακριβής περιεκτικότητα δεν παίζει σπουδαίο ρόλο, μπορεί να έχουμε αρκετά μεγάλη απόκλιση στη δόση. Θα επηρεαστεί όμως ο χρόνος εμφάνισης. Με διάλυμα NaOH 0.17Μ και ποσότητα μισού λίτρου, ο χρόνος εμφάνισης ήταν περίπου 45 δευτερόλεπτα.
Αφού αφαιρέσουμε τη διαφάνεια, τοποθετούμε την πλακέτα στο αλκαλικό διάλυμα και σιγά-σιγά βλέπουμε να απομακρύνεται η φωτοευαίσθητη ουσία από τα φωτισμένα μέρη. Αντίθετα, παραμένει στα σκοτεινά μέρη του κυκλώματος, αυτά που αντιστοιχούν στις πίστες χαλκού. Μετά την ολοκλήρωση της διαδικασίας αφήνουμε άλλα 15 δευτερόλεπτα την πλακέτα στο διάλυμα για να βεβαιωθούμε ότι δεν υπάρχουν άλλα ίχνη φωτοευαίσθητης αουσίας στα φωτισμένα μέρη. Στις φωτογραφίες βλέπουμε τα στάδια της εμφάνισης.

Τρελός Επιστήμονας

14-03-09, 15:44

Μετά την εμφάνιση-στερέωση ξεπλένουμε καλά την πλακέτα και προετοιμάζουμε ένα θερμό διάλυμα αποχαλκωτικού υγρού. Επειδή η συνολική ποσότητα του υγρού δεν χωρούσε μέσα στο ποτήρι του εργαστηρίου, τοποθετούμε όσο χωράει (250ml) και το θερμαίνουμε στους 70-80 βαθμούς Κελσίου. Ρίχνουμε με προσοχή το θερμό διάλυμα μέσα στην υπόλοιπη ποσότητα στο γυάλινο δοχείο.

Τρελός Επιστήμονας

14-03-09, 15:53

Τέλος, τοποθετούμε την πλακέτα μέσα στο αποχαλκωτικό διάλυμα (που έχει μπλε χρώμα γιατί είναι χρησιμοποιημένο) και, ταυτόχρονα, ετοιμάζουμε τη διαφάνεια για μια άλλη παρόμοια πλακέτα. Ανάβουμε τη λάμπα γιά άλλα 20 λεπτά και εκφωτίζουμε τη δεύτερη πλακέτα για εξοικονόμιση χρόνου. Ανακινούμε το δοχείο της αποχάλκωσης ώστε να απομακρύνονται οι φυσαλίδες και να επιταχύνεται η αποχάλκωση. Ο χρόνος αποχάλκωσης είναι 1 ώρα περίπου. Όταν ολοκληρωθεί η αποχάλκωση, ξεπλένουμε πάλι την πλακέτα, την τρίβουμε με σκληρό σφουγγάρι κουζίνας και απορρυπαντικό πιάτων για να απομακρύνουμε τη φωτοευαίσθητη εμουλσιόν και ανοίγουμε τις τρύπες με τρυπανάκι διαμέτρου 0,7 χιλιοστών. Τέλος, ξανακαθαρίζουμε με το σφουγγάρι και ψεκάζουμε την πλευρά του χαλκού με μια ελαφρά στρώση πλαστικοποιητικού σπρέι. Επαναλαμβάνουμε τη διαδικασία για όσες πλακέτες θέλουμε. Μετά το τέλος της διαδικασίας απορρίπτουμε τα χημικά (εφόσον είναι εξαντλημένα) την αποχέτευση του εργαστηρίου, αφού δεν προβλέπεται κάποιος τρόπος συλλογής και ανακύκλωσής τους, πάντα ρίχνοντας άφθονο νερό. Καλή επιτυχία!

xazopartalos

14-03-09, 15:58

Πολλη καλη δουλεια μπραβο!!!!!!!:wiink:

The Professor

24-03-09, 12:53

Κορυφαιο και πολυ κατανοητο!!!
αμεσως μου εγινε !!!!!!!!!!!!1

lazarost

24-03-09, 13:40

Για τον καθαρισμο της πλακετας αντι για σκληρο σφουγγαρι μπορεις να κανεις
την δουλεια σου και με ενα κομματι χαρτοπετσετα και ασετον.
Πιο γρηγορα και χωρις να κανεις χαρακιες στο τυπωμενο σου.
Παρακατω λες οτι μετα το τρυπημα περνας ενα σπρευ πλαστικοποιησης.
Αυτο ειναι για την προστασια κατα της οξειδωσης αλλα μπορεις με το πλαστικο
φιλμ επανω να κανεις κολλησεις ?

gsmaster

24-03-09, 15:23

Μπορείς να κολλήσεις αφού την ψεκάσεις με το σπρέυ πλαστικοποίησης (βερνίκι) αφού μόλις αυτο ζεσταθεί απ το κολλητήρι φεύγει και δεν εμποδίζει την κόλληση. Βγάζει όμως μια έντονη μυρωδιά, οπότε καλύτερα να ψεκάσεις την πλακέτα μετά τις κολλήσεις.

Τρελός Επιστήμονας

24-03-09, 22:58

lastid

06-04-09, 13:28

Τρελέ γιατί θέλεις 20 λεπτά με την λάμπα? Κι εγώ την Ultravitalux χρησιμοποιώ αλλά πάνω από 1.5 λεπτό δεν χρειάζεται, μετά από 2-3 λεπτά η πλακέτα υπερεκτείθεται. Για προθέρμανση θέλει το πολύ μισό λεπτό και η απόσταση είναι 15-20cm. Μήπως το τζάμι σου μπλοκάρει τις υπεριώδεις? :biggrin: Έχεις κάνει δοκιμή με μικρότερους χρόνους?

pet

06-04-09, 17:59

Πιο εύκολα φεύγει η επικάλυψη και γυαλίζει ο χαλκός τρίβοντας την πλακέτα με ψιλό ατσαλόσυρμα για κατσαρόλες αλλά όταν την κατασκεύασα δεν είχα. Το σκληρό σφουγγαράκι scotchbrite είναι η αμέσως επόμενη λύση. Το σπρέι πλαστικοποίησης το περνάμε μετά την αποχάλκωση και το τελικό πλύσιμο έτσι ώστε να μην οξειδωθεί ο χαλκός. Είναι πολύ πιο εύκολο να κολλήσετε σε ελαφρά πλαστικοποιημένο χαλκό παρά σε οξειδωμένο. Τέλος, αν κάνετε τις κολλήσεις αμέσως μετά την αποχάλκωση, πλύνετε καλά την πλακέτα με οινόπνευμα για να απομακρυνθούν τα κατάλοιπα και έπειτα την πλαστικοποιήσετε, είναι ό,τι καλύτερο. Το πρόβλημα είναι ότι συνήθως περνά κάποιος χρόνος από την αποχάλκωση μέχρι την ολοκλήρωση του κυκλώματος, γιαυτό συνιστώ να πλαστικοποιηθεί πρώτα. Το σπρέι χρειάζεται τουλάχιστον μια μέρα για να φύγει η άσχημη οσμή.

Υπάρχει και η λύση της επικασσιτέρωσης, που εκτός απο σκουριά, δεν έχεις και την πλαστικούρα που είναι ενοχλητική για smd, καθώς επίσης κολάς πολύ πολύ καλύτερα (aka πιο καλύτερα) απο τον σκέτο χαλκό (πόσο μάλλον απο τον πλαστικοποιημένο), δες την υπογραφή μ

Τρελέ γιατί θέλεις 20 λεπτά με την λάμπα? Κι εγώ την Ultravitalux χρησιμοποιώ αλλά πάνω από 1.5 λεπτό δεν χρειάζεται, μετά από 2-3 λεπτά η πλακέτα υπερεκτείθεται. Για προθέρμανση θέλει το πολύ μισό λεπτό και η απόσταση είναι 15-20cm. Μήπως το τζάμι σου μπλοκάρει τις υπεριώδεις? :biggrin: Έχεις κάνει δοκιμή με μικρότερους χρόνους?

Συμφωνώ, μια λάμπα καθαρά UV και ΟΧΙ UV φωτισμού δουλεύει στο 1,5 λεπτό με καθαρό απλό τζαμάκι. Για να βρείτε την λάμπα που θέλετε κοιτάχτε στα βιβλία της κατασκευάστριας να έχεις μέγιστο μήκος κύματος 300-350 nm

fmav

06-04-09, 20:29

Ως υγρό αποχάλκωσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί και μίγμα HCl (υδροχλωρικό οξύ ή κεζάπ) με perhydrol (υπεροξείδιο του υδρογόνου Η2Ο2, το οποίο είναι ουσιαστικά αδιάλυτο οξυζενέ) σε αναλογία 5:1 περίπου. Το perhydrol δρα ως καταλύτης, οπότε αν αυξηθεί η αναλογία του γίνεται η αποχάλκωση πιο γρήγορα αλλά και πιο βίαια, γιαυτό καλύτερα το perhydrol να είναι λίγο και να αυξάνει σταδιακά. ΠΡΟΣΟΧΗ μόνο στο perhydrol το οποίο δεν πρέπει να ακουμπήσει σε δέρμα ή ρούχα. Βέβαια δεν θα έχουμε νεκρούς σε αντίθετη περίπτωση, όμως μια σταγόνα αρκεί να ασπρίσει το δέρμα στην περιοχή επαφής για μερικές ώρες.:angry:

Τα πλεονεκτήματα είναι το χαμηλότερο κόστος σε σχέση με τη λύση του τριχλωριούχου σιδήρου, τα υλικά πιο εύκολα να βρεθούν (HCl από το σουπερμάρκετ, H2O2 από το φαρμακείο), το μίγμα δεν χρειάζεται να θερμανθεί, και τέλος η διαδικασία αποχάλκωσης διαρκεί περίπου 3-5 λεπτά, με αποτέλεσμα η ποιότητα εκτύπωσης να είναι καλύτερη. Τη μέθοδο αυτή τη χρησιμοποιώ χρόνια (και όχι μόνο εγώ) και μου δίνει τη δυνατότητα να τυπωθούν πλακέτες με πάχος γραμμής 12.5mil δηλαδή 0.3175 mm με ασφάλεια.

Τέλος αντί για διαφάνεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί και ριζόχαρτο, όμως μόνο με εκτυπωτή laser, γιατί με inkjet το μελάνι διαχέεται στο χαρτί και χαλάει η ποιότητα της διαφάνειας.

Τρελός Επιστήμονας

06-04-09, 23:09

Συμφωνώ, υπάρχουν πολλές παραλλαγές της μεθόδου και ο καθένας δουλεύει με ό,τι έχει στα χέρια του κάθε φορά. Την εποχή που σπούδαζα δεν ήταν εύκολο να βρεθεί λάμπα καθαρά υπεριώδους φωτός, γι' αυτό είχα αγοράσει τη λάμπα που είδατε. Σήμερα δεν υπάρχει λόγος να χρησιμοποιήσετε λάμπα για σολάριουμ αν μπορείτε ευκολότερα να βρείτε λάμπα καθαρά υπεριώδους. Ο χρόνος έκθεσης βγήκε πειραματικά (στα 10 λεπτά δεν είχα πολύ καλό αποτέλεσμα) και οπωσδήποτε έχει σχέση με το γυαλί που κάνει κάποια απορρόφηση του υπεριώδους φάσματος.
Κάποτε που δοκίμασα με υδροχλωρικό, δεν είχα καλά αποτελέσματα και επίσης είχα έκλυση χλωρίου το οποίο αντιπαθώ ιδιαίτερα (είναι τοξικότατο). Ίσως όμως να μην είχα κάνει τη σωστή αναλογία. θα το δοκιμάσω και θα σας πω.

lynx

06-04-09, 23:20

Τρελε επιστημονα επισεις υπαρχει και αυτο εδω:

http://www.hlektronika.gr/forum/showthread.php?t=37269&page=4

αντι της πλαστικοποιησης για την προστασια του χαλκου.

Αν θες μπορω να σου δειξω πλακετα μου προκειμενου να δεις πως
γινονται! :001_smile: