Přišly dlouhé zimní večery, které trávím mnutím spánků a přemlouváním očí a mysli, aby ještě chvíli vydržely pracovat na diplomové práci. Žádný tvor ale nevydrží všechno - a tak jsem si řekl Dost! Podělím se s vámi o metodu zhotovování plošných spojů, kterou jsem již léta toužil vyzkoušet, protože jsem o ni kdysi dávno letmo zavadil na internetu - metodu přežehlování toneru. Tak či tak s mou diplomovou prací souvisí, protože ji užívám ke zhotovení modulů v jejím rámci, ale tentokrát jsem jako testovací kus vytvořil něco jiného - zábavného.

Jde o bargraf se dvanácti LED. V řeči učené je to lineární AD převodník s rozlišením 12 úrovní - tedy s výstupem na 12 svítivých diod. V řeči lidové je to věc, která dle velikosti napětí na vstupu rozsvěcí jednu LED po druhé, a oněch dvanáct úrovní je rozděleno po stejných dílech mezi nulou a maximem. Schéma zapojení vidíte na prvním obrázku - je velmi zadrátované. To z toho důvodu, že je třeba propojit množství vývodů v oblasti pod samotnou paticí pro integrované obvody, a blokové schéma příliš nenapoví, jak obvod pracuje. Nemějte však obavy - číslování vývodů odpovídá pouzdru integrovaného obvodu LM339. Tento brouček je vlastně čtyřnásobný komparátor v pouzdru DIP14.

Výklad funkce komparátoru přesahuje rámec mého maličkého povídání - ale o něm bylo napsáno již dost. Pro tento obvod postačí vědět, že komparátor porovnává velikost dvou napětí - na invertující vstupy jsou přivedena napětí z odboček série rezistorů, která tvoří dělič s konstantním přírůstkem napětí. Neinvertující vstupy jsou pak propojeny, aby sloužily jako vstup. Jak roste napětí na vstupu, postupně se překlápí výstup jednoho komparátoru za druhým, což vyústí v rozsvěcení jedné diody po druhé. Pozn.: Rezistory v sérii mají všechny hodnotu 4k7, rezistory u LED mají všechny po 560R. Celé zařízení se napájí 4 - 5 volty (plochá baterie, USB, ...). Nezapojený vodič slouží pro vstup signálu.

Pusťme se však do práce. Nejprve je potřeba ze schématu vykřesat obrazec plošných spojů. Toho jsem se dopustil ve volně šiřitelném programu KiCAD. Užil jsem spojů mohutných, protože zařízení ve skutečnosti bude v budoucnu sloužit didaktickým účelům - vstupem mu bude zvukový zesilovač měřící hladinu hluku ve třídě. Proto je spoj veliký - je totiž tak akorát pro krásné desetimilimetrové různě barevné difůzní LED. Obrazec můžete stáhnout, je připraven k výrobě v šíři 148 mm. Konečně se dostáváme od obrazovky k samotné výrobě.

Nejprve je třeba oddělit potřebnou část cuprextitu. Řezání cuprextitu je téma samo pro sebe - kdo nechce utrácet peníze za speciální cirkulárky a nemůže nebo nechce věnovat množství času jejich svépomocné konstrukci, stříhá nůžkami na plech (to kouše a ohýbá), řeže pilkou na železo (to bývá nerovné a zdlouhavé), nebo má kamaráda s dlouhými průmyslovými nůžkami na plech. Já jednoduše vezmu segmentový nůž a několikrát přejedu cuprextit z obou stran podél něčeho rovného. Velmi to tupí čepel, proto chvílemi odlamuji (ale ne celý segment, jen tupý kousek) nůž, ale je to metoda levná, jednoduchá a s trochou cviku i rychlá. Takto naříznutý cuprextit totiž jednoduše pomalu odlomíte přes hranu stolu. Potom stačí lehce zabrousit okraje a máme destičku potřebné velikosti připravenou. Pozn.: Zarovnat řezy z obou stran proti sobě je velmi snadné, protože místa, kde byla měď narušena, krásně prosvítají laminátem.

Nyní přijde know-how neznámého autora, který vymyslel metodu přežehlování toneru - já to nebyl a budiž mu za to věčná sláva! Obrazec plošných spojů je třeba vytisknout laserovou tiskárnou na nezvyklý papír - barevný lepicí, a to, považte, na vrstvu lepidla! Já mám dobré zkušenosti s Barevnými lepicími papíry STEPA s.r.o. Lanškroun - 8 listů A4. Postup je následující: identifikujte místo, kam se obrazec vytiskne (já obvykle na obyčejný kancelářský papír vytiknu jen růžky obrazce, abych věděl, kde bude vytištěn) na podkladovém papíře. Vystřihněte z barevného lepicího papíru obdélník potřebné velikosti a nalepte jej pomocí PAPÍROVÝCH cenovek na místo. Papírové musejí být proto, že v laserové tiskárně potkají horké válce, které by mohly plastovou pásku rozpustit! Lepicí papír musí být o něco větší než obrazec, aby bylo zač jej přichytit. Dejte pozor, abyste cenovkami nepřekryli oblast obrazce. Je třeba si ujasnit, na kterou stranu papíru tiskárna tiskne - jestli to je vrchní strana v podavači, nebo spodní, jestli tiskne stránku od vrchní strany či od spodní - prostě chvíli experimentujte s tečkami (ideálně popište rohy papíru tužkou na obou stranách, vytiskněte tečku vlevo nahoře a hned poznáte, v jaké orientaci prochází papír tiskárnou). Poté přilepte na požadované místo lepicí papír - LEPIDLEM NAVRCH - tedy ano, bude se tisknout na lepidlo! Dbejte především na kvalitní přilepení vstupní strany papíru, aby se nevzpříčil mezi válci! Na obrázku vidíte, že vstupní stranu jsem zajistil extra cenovkou uprostřed. Poté nastavte nejvyšší hustotu toneru, kterou vám tiskárna dovolí, vložte upravený papír do podavače a modlete se, že jste neudělali chybu - postup by tiskárnu neměl nijak poškodit (papíry lepí až po navlhčení, lepidlo i cenovky jsou teplotně odolné a celý slepenec je tenký), ale čert nikdy nespí, proto vše dvakrát zkontrolujte, než zadáte povel k tisku! Pokud vše proběhne úspěšně, výsledek by měl vypadat jako na obrázku nahoře.

Dalším krokem je pečlivě očistit cuprextit. Veřte, že pečlivost je podmínkou! Jakýkoli zbytek mastnoty vám zhatí celou práci. Použijte aceton, jemný smirkový papír, a nakonec oplach čistou vodou a otření čistým ubrouskem. Nyní oddělte vytištěný obrazec od podkladového papíru - pokuste se jej nezmačkat! Po osušení cuprextitu na stranu mědi přiložte lepicí papír tonerem k mědi a pevně zajistěte opět cenovkami. Nyní přijde ke slovu žehlička - po mnoha experimentech se mi osvědčilo nastavit teplotu na běžné domácí žehličce na o fous více než polovinu, desku položit papírem navrch na noviny nebo jinou tlumicí podložku a žehlit rovnou lepicí papír. Tlačím relativně hodně (odhadem na rukojeti žehličky leží extra 3 kg) a pomalu a obezřetně přejíždím žehlicí plochou po ploše papíru po dobu cca. 30 sekund. Po zažehlení vypadá deska zhruba jako na obrázku - papír se téměř dokonale vyrovná a přilne díky toneru k mědi.

S deskou moc nehýbeme - necháme ji nerušeně vychladnout (pozor, pálí), aby toner ztuhnul. Když je deska chladná, ponoříme ji do vodní lázně. V ní si pobude zhruba čtvrt hodinky, aby se lepidlo rozpustilo ve vodě a papír šel od toneru krásně oddělit. A také by měl jít, pokud jste neudělali žádnou chybu. Toner by měl zůstat na desce, papír by měl být čistý. Při odlupování postupujte opatrně, abyste nepoškodili vrstvu toneru.

Po odstranění papíru výtisk řádně omyjeme pod tekoucí vodou. Toner by měl vydržet jemné přejíždění prsty, ale vězte, že povrch mědi je totálně nesavý, takže když zavadíte nehtem, můžete obrazec poškodit! Buďte důkladní, celý povrch cuprextitu je třeba očistit, aby leptací lázeň měla přístup všude. Žehlení je nejkritičtější krok - musíte žehlit hodně, aby se toner řádně uchytil, ale prý musíte žehlit málo, aby se toner neroztekl do šíře (jednak se mohou spojit jemné spoje, a jednak se tenčí už tak tenká vrstva toneru, která musí být chemicky odolná.) Já ale mám tu zkušenost, že žehlit je lepší více než méně.

Možná jste zaregistrovali, že můj obrazec plošných spojů je trochu bohatší - malůvky jsem přidal z mnoha důvodů. Jednak pro efekt a potěšení konkrétní osoby, ale také proto, abych vyzkoušel, jakého rozlišení je touto metodou možno dosáhnout - jemné linky ve lví hřívě a tečky v místě vousků se vyvedly dobře - toner se všude udržel a jeho vrstva vypadala rozumně silná. Stav po vyleptání najdete dále v článku. To byl také důvod, proč jsem leptací roztok nešetřil - jak vidíte, plochy odleptané mědi jsou vskutku veliké. Co by však člověk neudělal pro názornost a experiment.

Přišel okamžik leptání - použit byl běžný roztok chloridu železitého za pokojové teploty. Leptání tak trvalo zhruba dvacet minut. Na obrázku jste si nejspíše povšimli, že z desky trčí krabička od mentolek - to má svůj dobrý důvod. Kdo už leptal, ví, že leptací roztok hodně barví. A také není zrovna zdravý. A leptá kovy. Takže suma sumárum, buď s deskou můžete manipulovat rukama a riskovat otravu, nebo s ní můžete manipulovat kleštěmi a postupně je odleptat také, nebo máte možnost manipulovat dřevěnými a plastovými nástroji, a ty si obarvit. A když desku na hladinu jen tak upustíte, vyrobíte si téměř jistě pod jejím povrchem bublinku, která vám znemožní leptat v dané oblasti, a tak spoj zničí. Takže jsem použil oboustranné pěnové lepicí pásky, prázdné krabičky od bonbónů a manipulace byla vyřešena. Jediná poznámka tedy zní: Pokládejte desku na hladinu OPATRNĚ, nakloněnou a pomalu, abyste zamezili lapení bublinek pod ní. Cuprextit, který jsem použil, má příjemnou vlastnost - jak vidíte, prosvítá opravdu perfektně, takže je snadné rozhodnout, kdy je leptání hotovo.

Po vyleptání je třeba spoj řádně umýt od leptacího roztoku. Jak by to mělo vypadat, vidíte na obrázku vedle. Povšimnete si možná, že jsem omýval trochu silně - kousek toneru se odloupl, ale to už nyní nehraje roli. Musíme toner odstranit tak či tak. Můj první nápad byl použít aceton. Nedělejte to! Toneru je na desce hodně a laminát cuprextitu je trochu savý, takže když toner rozpustíte acetonem, vpije se do desky a už ho nesundáte! Použijte tedy třeba drátěnku nebo houbičku a abrazivní prášek na nádobí. Odstraňte co možná nejvíce toneru, ale netlačte moc, abyste neodstranili i měď.

Po očištění nahrubo deska bude vypadat asi jako na obrázku - stále ponese jemné stopy toneru. Ty už můžete dočistit hadříkem s kapkou acetonu. Buďte opět pečliví, protože měď musí pro pájení být chemicky čistá. Nyní již vidíte, že rozlišení obrazce zůstalo krásně zachováno - lví vousky zůstaly na místě. Je však nesmírně důležité vyjmout desku z leptacího roztoku hned, jakmile je obrazec vyleptán. Delší pobyt v leptací lázni by mohl měď hodně poškodit, protože vrstva toneru je nesmírně tenká, takže její chemická odolnost není na žádné dlouhé koupání! Také si neodpustím poznámku - četl jsem i o "vylepšení" této metody přetiskem obrazce, tedy výtiskem, opětovným vložením papíru do tiskárny a přetiskem podruhé. Tato metoda se mi příliš neosvědčila - chemická odolnost se sice zlepší, na to si nemohu stěžovat, ale navést papír do tiskárny na desetinu milimetru přesně (a že i ta občas hraje roli), to je takřka nemožné, takže dochází ke zdvojování obrazce a benefit dvojité vrstvy se tím ruší. Také se stane, že tak silná vrstva toneru se neudrží na papíře, takže se přichytí na válec a obtiskne na jiné místo papíru. Metodu přetisku tedy důrazně nedoporučuji.

Po dočištění mědi ji doporučuji ihned nalakovat. Měď by sice po kvalitním očištění měla oxidovat relativně pomalu, ale čím vyšší čistotu zachováte, tím lépe se potom bude pájet. K lakování jsem použil (opět) levné řešení - kalafunový lak. Ten si vyrobíte snadno - koupíte půlkilový pytlík drcené kalafuny (který vám vystačí desetiletí) a plechovku acetonu. Obojí smícháte ve skleněné dobře uzaviratelné nádobě a necháte kalafunu rozpustit. Já mám dobré zkušenosti, když je koncentrace kalafuny relativně malá - aceton se odpaří velmi rychle, takže lak rychle schne, nelepí a jeho vrstva je velmi tenká. A co je nejlepší - kromě ochrany mědi ji i skvěle čistí a je pájitelný, takže jej oceníte při osazování součástkami.

Taste vrtačky a můžete se pustit do vrtání. Všechny otvory jsem prvně vrtal vrtákem o průměru 0,8 mm. Většina součástek sedla perfektně, jen pro potenciometr samozřejmě bylo třeba převtrat je silnějším vrtákem. Odpusťte mi prosím, že jsem nepřiložil obrázek s rozložením součástek ve spoji - to totiž odpovídá schématu zapojení. Je to i jeden z důvodů, proč mám tuto metodu zhotovování rád - obrazce není třeba zrcadlit, protože k zrcadlení dojde automaticky při přežehlování. Když se tedy sejde schéma s obrazcem, lze kreslení rozložení součástek ve spoji vypustit.

Osazení součástek proběhne bez problémů, pokud se před vrtáním přesvědčíte, že máte součástky potřebných rozměrů - raději si ověřte rozestupy vývodů, než přiložíte vrták k dílu. Tento okamžik je obvykle mým oblíbeným - výsledek už na sebe obvykle nenechá dlouho čekat, a pokud jste při práci neudělali chybu, brzy se dočkáte prvních projevů funkce zařízení.

Chybička se ovšem vloudí. I středně pokročilý elektronikův samoučeň se někdy rozohní, pájí, pájí, a nakonec si všimne, že mu chybí vývod! A on opravdu chyběl - při vkládání patice pro IO do spoje se mi podařilo jej ohnout a přiťápnout silou mezi patici a cuprextit. Smutná událost. K naštvání. Ale byla to skvělá příležitost k vyzkoušení mého nového nástroje.

Znáte toulky Aukrem? Potřebujete jednu věc, ale řeknete si, že když už budete platit to poštovné, podíváte se, jestli dotyčný prodejce nenabízí něco jiného, co by se vám mohlo hodit. A on nabízí. Takhle jsem já jednou sháněl teploměr s vlhkoměrem za padesát korun - a krom dalších deseti věcí jsem si objednal i "desoldering tool" - odsávačku s mikropáječkou v jednom těle. Byl jsem okouzlen! Dosud jsem byl zvyklý na klasickou metodu roztavení pájky a následného odsátí odsávačkou. Výsledky byly (když byl plastový hrot odsávačky dobrý) různé. Tahle věcička ale spojuje obojí dohromady a funguje úžasně - na obrázku výše vidíte, že pájka ze spojů zmizela opravdu krásně. Za zhruba sto korun jsem s tímto nástrojem na výsost spokojen. Horký je za pár minut, snadno se používá jednou rukou a jde to s ním svižně.

Po osazení, zaštípání vývodů a závěrečném přetření kalafunovým lakem je hotovo. Povšimněte si prosím tří drátových propojek! Ty spojují vstupy bargrafu a bez nich by zařízení nefungovalo (ve schématu jsou, v obrazci nikoli, protože spoje se kříží!). Narovnal jsem do spoje LEDky tak, aby u modré začínala nejnižší úroveň napětí, a směrem k vyšším úrovním barvy teplají.

Jako poslední obrázek přikládám detail obrazce prosvíceného skrze desku. Jak vidíte, rozlišení zůstalo zachováno krásně. Rád bych se ještě vyjádřil k času, který potřebujete na vytvoření desky touto metodou - nebudeme počítat přípravu schématu a obrazce spojů, ta je stejná pro tuto metodu výroby plošných spojů i jiné ne-ruční. Tisk, žehlení a chladnutí desky - do deseti minut. Odmáčení - čtvrt hodinky. Čištění a příprava lázně - pět minut. Leptání - dvacet minut. Čištění od toneru - pět minut. Zbytek je opět stejný i pro ostatní metody. Suma sumárum, popsaný postup zvládnete do hodiny. A to s velmi malými náklady (fotoemulze nebo fotocuprextit jsou velmi drahé) a s vybavením, které se v domácnosti často povaluje. Proto a nejen proto mi bylo ctí vám metodu přežehlování toneru představit!

UPOZORNĚNÍ: Autor článku nenese žádnou zodpovědnost za škody na majetku nebo zdraví, které vzniknou v souvislosti se zkoušením popsaných postupů! Používejte rozum a buďte velmi opatrní!

Možná bych mohl divákovo oko potěšit ještě zařízením v činnosti - video naleznete na YouTube.

Váš Šíma

Přezdívka:	Text:
Ověřovací kód: + =