Piirilevyn valmistus kotikonstein

Kuparoitu piirilevyaihio, valotettava filmi

Tarvikkeet

Piirilevyaihio, kuparoitu
Valotuskalvo, "sininen", Löytyy nimellä: UV Photosensitive dry film
Kehitys
- NaHCO₃ 5%, Natriumvetykarbonaatti (Natriumbikarbonaatti), "Siivoussooda"
Syövytys
- Na₂S₂O₈, 20%, Natriumpersulfaatti
Maskin poisto
- NaOH 0,7%, Natriumhydroksidi, "Lipeä"

Valmistus

Valotusmaski

UV-herkkä filmi "kovetetaan" UV-valolla. Se tarkoittaa, että kehityksessä valottumattomat kohdat poistuvat ja valottuneet jäävät. Eli (piirilevyohjelmalla tehtävän) valotusmaskin pitää olla negatiivi: Johdotukset ovat valkoisia/läpinäkyviä ja syövytettävät kohdat ovat mustia. Ainakin KiCADin pdf-tulostuksessa on valinta "Negative plot". Valotusmaski kannattaa tulostaa niin, että mustepinta tulee piirilevyä vasten. KiCADin pdf-tulostuksessa on valinta "Mirror", jolla se tarvittaessa hoituu (yläpinta, top).

Filmin kiinnitys piirilevyaihioon

Piirilevyaihion kuparipinnan pitää olla puhdas ja hapettumaton. Hapettuneen pinnan voi poistaa hienolla hiomapaperilla tai teräsvillalla ja (rasva)tahrat saa pois liuottimella tai pesuaineella. (Maskin poistossa käytettävä natriumhydroksidiliuos on hyvä rasvanpoistopesuaine.)

Filmissä on kolme kerrosta: keskellä sinertävä UV-valoherkkä kerros ja sen molemmin puolin ohut kirkas suojamuovi. Kerrokset saa helpoiten irti toisistaan teipillä: Liimaa teipinpätkät filmin nurkkaan molemmille puolin ja vedä niillä kerrokset erilleen.

Sitten se vaikein osuus eli filmin kiinnitys piirilevyyn. Mikä siitä tekee vaikean? Kiinnityksen pitää olla tasainen koko valotettavalla alueella: ei ryppyjä eikä ilmakuplia. Siihen on erilaisia keinoja, joista seuraavassa yksi.

Filmin kiinnitys piirilevyyn:

Vedä teipillä filmin suojamuovi pois. Suojamuovi on se kirkas puolikas: roskiin. Teippi kannattaa jättää kiinni siihen toiseen puoleen. Teipin liimapuolella on UV-valoherkkä kerros, joka tulee kiinni piirilevyyn.
Upota piirilevy vesialtaaseen ja pyyhi sen pinnasta ilmakuplat pois. Kiinnitä filmi veden alla piirilevyyn (teipin liimapuoli piirilevyyn päin). Luottokortin tyylinen joustava "läsy" helpottaa filmin tasaista kiinnittämistä. Poista "läsyllä" kaikki vesi filmin ja piirilevyn välistä, että filmi on tasaisesti ja tiukasti piirilevyssä kiinni. Viimeistelyn voi tehdä sitten vielä sormella painamalla. Vesialtaan vaihtoehtona on kastella piirilevy suihkepullolla ennen filmin kiinnitystä.
Laita piirilevy-filmi 2-3 kertaa laminointikoneen läpi, että UV-valoherkkä kerros tarttuu kiinni piirilevyyn. Laminointikoneen vaihtoehtona on kuumailmapuhallin ja paininrulla.
Vedä teipillä filmin toinen suojamuovi pois: roskiin. Joskus suojamuovi on laminoinnissa tarttunut niin tiukkaan, että sitä pitää nurkasta vähän rapsutella alulle ja sitten (uusi) teippi kiinni.

Valotus

Valotusmaskiksi on (ainakin) kaksi vaihtoehtoa: piirtoheitinkalvo tai tavallinen kopiopaperi. Kopiopaperin kanssa käytetään "märkä t-paita"-menetelmää eli tehdään se läpinäkyväksi kastelemalla esim. "vauvaöljyllä".

Valotuksessa alimmaisena on piirilevy, sitten valotusmaski ja päällimmäisenä lasilevy painamassa maskia tiiviisti piirilevyä vasten. Paras tulos syntyy, jos valotusmaski on tulostettu niin, että tulostuspuoli on piirilevyä vasten.

Valotusaika riippuu lampusta, valotusmaskista ja valotusetäisyydestä. AliExpressin "50W" 395-400nm UV-lampulla, kopiopaperimaskilla ja 10cm valotusetäisyydellä valotusaika on n. 15min.

Kehitys

Kehitys natriumvetykarbonaattiliuoksessa, 5%, n. 60min.
Kehitysaika kannattaa ottaa varman päälle, koska on ikävää huomata syövytysvaiheessa, että maskia on jäänyt jonnekin ohut (näkymätön) kerros ja kupari ei syövy.

Syövytys

Huom! Natriumpersulfaattijauhe on helposti pölyävää, joten hengityssuojaimen käyttö liuosta tehdessä ei ole liioittelua. (COVIDin ansiostahan meillä on maskeja kaapit täynnä.) Silmiinkään sitä ei kannata laittaa.

Syövytys lämpimässä (n. 40 astC) natriumpersulfaattiliuoksessa, 20%, n.45min.
(20% on noin 7 cl jauhetta puoleen litraan vettä.)

Syövytysmaskin poisto

Syövytysmaskin poisto natriumhydroksidiliuoksessa, 0.7%.