Ero sivun ”Piirilevy” versioiden välillä

Radioamatööriwikistä
Siirry navigaatioon Siirry hakuun
>Oh7bf
p (luokka + täydennettävä)
 
(44 välissä olevaa versiota toisen käyttäjän tekemänä ei näytetä)
Rivi 1: Rivi 1:
[[Category:Rakentelu]][[Category:Rakenteluprojekti]]
{{Täydennettävä|jonkinlainen yleiskuvaus sivun sisällöstä ja tavoitteesta puuttuu}}
[[Tiedosto:Piirilevy25Nov12a.jpg|thumb|Paperikopio peilikuvana ja FR4-levyn palanen.]]
[[Tiedosto:Piirilevy25Nov12b.jpg|thumb|Paperikopio on painettu silitysraudalla FR4-levyn palaan.]]
[[Tiedosto:Piirilevy25Nov12c.jpg|thumb|Paperi vettymässä altaassa.]]
[[Tiedosto:Piirilevy25Nov12d.jpg|thumb|Paperia hierotaan pois levyn pinnalta.]]
[[Tiedosto:Piirilevy25Nov12e.jpg|thumb|Johtoja korjataan resistikynällä.]]
[[Tiedosto:Piirilevy25Nov12f.jpg|thumb|12 g natriumpersulfaattia pussiin ja syövytettävä levy mukaan.]]
[[Tiedosto:Piirilevy25Nov12g.jpg|thumb|Syövytys natriumpersulfaatilla. Puoli desiä kuumaa vettä lisätty pussiin.]]
[[Tiedosto:Piirilevy25Nov12h.jpg|thumb|Syövytetyn levyn huuhtelu.]]
[[Tiedosto:Piirilevy25Nov12i.jpg|thumb|Reikien poraus.]]
[[Tiedosto:Piirilevy25Nov12j.jpg|thumb|Syövytysmaski poistettu hankaussienen ja astianpesuaineen avulla.]]
[[Tiedosto:Piirilevy25Nov12k.jpg|thumb|Valmis kemiallisesti tinattu levy.]]
 
== Suunnittelu ==
 
Kytkennän ja piirilevyn suunnittelu on eniten aikaa vievä prosessi. Yleensä kytkentä piirretään jollain ohjelmalla. Kytkennän toimintaa voidaan myös simuloida spice-ohjelmalla esimerkiksi
[http://www.linear.com/designtools/software/ LTSpicella].
Simuloinnilla voidaan varmistaa kytkennän toiminta ja etsiä oikeat arvot komponenteille. Kytkentäkaavio on syytä tehdä, koska näin vältytään paremmin ajatusvirheiltä.
 
Kytkentäkaaviosta luodaan piirilevy. Piirilevyllä fyysisten komponenttien sijoittelu on tärkeää ja piirilevyohjelmat eivät osaa tehdä tätä automaattisesti oikein. Osien sijoittelussa kannattaa aloittaa isoista komponenteista ja sellaisista, joiden pitää olla jossain tietyssä paikassa. Myös vetojen pituus kannattaa minimoida. Mikäli mahdollista niin levystä tehdään yksipuoleinen. Radiotaajuuspiirit tosin vaativat yleensä maatason komponenttipuolelle. Tässä tapauksessa on mahdollista jättää kupari toiselle puolelle ja käyttää esimerkiksi 6,0 mm poranterää jyrsimään kupari pois komponenttireiän ympäriltä. Kovin ohuita vetoja kannattaa välttää samoin kuin jyrkkiä kulmia.
 
Levyä suunniteltaessa fyysiset komponentit olisi hyvä olla käsillä, koska tällöin voidaan tarkistaa tarvittavien reikien läpimittat työntömitan avulla. Kun ensimmäinen versio levystä on valmis, se voidaan tulostaa paperille ja kokeilla komponenttien sopimista paperikopioon ennen varsinaisen levyn valmistusta.
 
== Syövytysmaskin painaminen ==
 
Helpoin tapa syövytysmaskin siirtämiseen kuparin pinnalle on käyttää tavallista kopiokonetta. Siis sellaista, joka käyttää samanlaista muovipulveria tekstin painamiseen kuin
[http://fi.wikipedia.org/wiki/Lasertulostin lasertulostimet]
käyttävät.
Mustesuihku ei yleensä käy. Parhaimman tuloksen saa käyttämällä erillistä
[http://www.techniks.com/ PNP-Blue]
filmiä tai vinyyliä, mutta myös tavallisella kopiokoneen paperilla tekee yksinkertaisen piirilevy. Kopiota otettaessa toner säädetään maksimiin, jolloin paperille saadaan mahdollisimman paljon mustaa muovia. Kuvan täytyy olla paperilla peilikuvana ja levyä suunnitellessa tämän varmistamiseksi kuparille kannattaa laittaa tekstiä. Teksti on siis nyt peilikuvana paperilla.
 
Piirilevymateriaalista leikataan sopivan kokoinen pala, joka hangataan puhtaaksi teräsvillasienen tai vastaavan ja astianpesuaineen avulla. Lopuksi pinta pyyhkäistään alkoholilla. Yleisin piirilevymateriaali on yksi- tai kaksipuoleinen 0,8 mm tai 1,6 mm paksu [http://en.wikipedia.org/wiki/FR-4 FR4].
 
Paperi asetetaan kuparia vasten ja silitysraudalla painetaan paperi kiinni levyyn. Painamiseen kannattaa käyttää aikaa kymmenisen minuuttia. Aluksi ennen kuin muovipulveri alkaa sulaa kupariin, on myös syytä varoa paperin liikkumista. Ongelmakohdat ovat yleensä reunoilla ja kulmissa, joten ne kannattaa vielä lopuksi lämmittää erikseen. Tämän jälkeen paperin annetaan vettyä altaassa noin parikymmentä minuttia, minkä jälkeen paperia hierotaan varovasti pois levyn pinnalta. Syövytysmaskia voidaan korjata resistikynällä ennen syövytystä.


== Syövytys ==
== Syövytys ==


[http://en.wikipedia.org/wiki/Sodium_persulfate Natriumpersulfaatti] on melko turvallinen piirilevyn syövytykseen sopiva aine. Reaktiossa kuparin kanssa syntyy  
[http://en.wikipedia.org/wiki/Sodium_persulfate Natriumpersulfaatti] on melko turvallinen piirilevyn syövytykseen sopiva aine. Reaktiossa kuparin kanssa syntyy  
[http://fi.wikipedia.org/wiki/Kuparisulfaatti kuparisulfaattia] ja [http://fi.wikipedia.org/wiki/Natriumsulfaatti natriumsulfaattia]. Kotikäytössä yhden protolevyn valmistuksessa syövytysliuosta kannattaa valmistaa vain tarpeellinen määrä. Esimerkiksi 100 x 160 mm yksipuoleisen 35 mikrometrin levyn pinnalla on noin 5 g kuparia. Tästä voi laskea tarvittavan natriumsulfaatin määräksi 18,8 g. Natriumsuflaattia on saatavissa kannellisissa purkeissa jauheena ja sekoitussuhde on 1000 g neljään litraan kuumaa 40 - 50 C vettä.
[http://fi.wikipedia.org/wiki/Kuparisulfaatti kuparisulfaattia] ja [http://fi.wikipedia.org/wiki/Natriumsulfaatti natriumsulfaattia]. Kotikäytössä yhden protolevyn valmistuksessa syövytysliuosta kannattaa valmistaa vain tarpeellinen määrä. Esimerkiksi 100 x 160 mm yksipuoleisen 35 mikrometrin levyn pinnalla on noin 5 g kuparia. Tästä voi laskea tarvittavan natriumsulfaatin määräksi 18,8 g. Natriumpersulfaattia on saatavissa kannellisissa purkeissa jauheena ja sekoitussuhde on 1000 g neljään litraan kuumaa 40 - 50 °C vettä.


Syövytyksen aikana kädet suojataan kertakäyttöisillä lateksikäsineillä. Lisäksi silmät on syytä suojata sopivilla laseilla roiskeiden varalta. Kemiallisia jauheita käsitellessä myös hengityssuoja on tarpeen.  
Syövytyksen aikana kädet suojataan kertakäyttöisillä lateksikäsineillä. Lisäksi silmät on syytä suojata sopivilla laseilla roiskeiden varalta. Kemiallisia jauheita käsitellessä myös hengityssuoja on tarpeen.  


Syövytys on helppo tehdä kuumaa vettä sietävässä minigrip-pussissa. Pussiin mitataan ensi sopiva määrä persulfaattia ja samaan aikaan laitetaan vettä lämpiämään hitaasti kattilassa. Esimerkiksi yhden desin liuos vaatii 25 g natriumpersulfaattia. Kun vesi alkaa tuntua sormissa polttavalta, otetaan kattilasta mitalla yksi desi ja kaadetaan se pussin sisään. Tämän jälkeen piirilevy pussiin ja pussi kiinni. Pussia hölskytellään edestakaisin, joilloin neste alkaa muuttua sinertäväksi ja muutaman minuutin kuluessa kupari on hävinnyt suojaamattomilta pinnoilta. Pussi avataan ja levy huuhdotaan vedessä. Syntyneen sinisen liuoksen voi kaataa muovirasiaa tai astiaan. Jos liuoksen vesi pääsee haihtumaan tai se haihdutetaan, syntyy pieni määrä pulveria, joka voidaan laittaa ongelmajätteiden sekaan.
Syövytys on helppo tehdä kuumaa vettä sietävässä minigrip-pussissa. Pussiin mitataan ensi sopiva määrä persulfaattia ja samaan aikaan laitetaan vettä lämpiämään hitaasti kattilassa. Esimerkiksi yhden desin liuos vaatii 25 g natriumpersulfaattia. Kun vesi alkaa tuntua sormissa polttavalta, otetaan kattilasta mitalla yksi desi ja kaadetaan se pussin sisään. Tämän jälkeen piirilevy pussiin ja pussi kiinni. Pussia hölskytellään edestakaisin, joilloin neste alkaa muuttua sinertäväksi ja muutaman minuutin kuluessa kupari on hävinnyt suojaamattomilta pinnoilta. Pussi avataan ja levy huuhdotaan vedessä. Syntyneen sinisen liuoksen voi kaataa muovirasiaa tai astiaan. Jos liuoksen vesi pääsee haihtumaan tai se haihdutetaan, syntyy pieni määrä pulveria, joka voidaan laittaa ongelmajätteiden sekaan.
== Reikien poraaminen ==
Lastuavassa työstössä tarvitaan suojalasit ja hengityssuoja. Pora- ja jyrsinkoneiden käsittely vaatii myös huolellisuutta ja oikeita sekä turvallisia työtapoja.
Mekaaninen työstö eli reikien poraaminen piirilevyyn on toiseksi kallein vaihe suunnittelun jälkeen. Pintaliitoskomponentteja käyttämällä reikiä ei tarvitse yleensä porata kovin monta, vaikka osa komponenteista vaatisikin reiän. Ohuet alle millimetrin halkaisijaltaan olevat poranterät ovat hauraita ja kuluvat nopeasti lasikuitua poratessa. Worlframhiiliterät sopivat paremmin lasikuituun, mutta vaativat korkean 18 000 kierrosta/minuutti pyörimisnopeuden. Ohuet terät eivät kestä juuri ollenkaan vääntöä. Tästä syystä tukevan porausalustan käyttö ja hallittu poran laskeminen piirilevyyn on lähes välttämätöntä. Jos mahdollista, niin piirilevyllä olevat reiät kannattaa laittaa kaikki yhteen suoraan linjaan. Tällöin levyä tarvitsee siirtää vain yhteen x-suuntaan porausalustalla. Hienoin kotikäytössä oleva poraussysteemi on numeerinen poraus/jyrsinkone. Verkosta löytyy ohjeita tällaisen rakentamiseen.
Tyypillisesti tavallisille komponenteille käytetään 0,8 mm terää ja vähän paksulankaisimmille osille 1,0 mm terää. Joillekin liitinkomponenteille voi olla tarpeen porata 1,2 mm reikä. 0,5 mm reikiä tarvitaan harvoin ellei sitten levylle tehdä paljon läpivientejä. M3 kiinnitysruuveille kannattaa porata hieman tarvetta isompi 3,2 mm reikä.
== Osien sijoituskuvan painaminen ==
Komponenttien sijoituskuva voidaan painaa samalla tavalla kuin johtokuva. Tavallinen kopiokoneen paperi riittää tähän hyvin ja paperia liotetaan samalla tavalla vedessä. Väriksi tosin tulee musta eikä valkoinen. Kopiokoneen paperilla kuvasta tulee lisäksi vähän suttuinen.


== Ohjelmia ==
== Ohjelmia ==
Rivi 19: Rivi 65:


http://www.freepcb.com/
http://www.freepcb.com/
http://www.designspark.com


== Katso myös ==
== Katso myös ==
Rivi 59: Rivi 107:


http://www.multi-circuit-boards.eu
http://www.multi-circuit-boards.eu
[[Luokka:Rakentelu]]

Nykyinen versio 24. maaliskuuta 2022 kello 00.13

Tätä artikkelin osaa on pyydetty täydennettäväksi.
Voit auttaa Radioamatööriwikiä parantamalla artikkelia. Lisää tietoa saattaa olla keskustelusivulla.
Merkinnän syy: jonkinlainen yleiskuvaus sivun sisällöstä ja tavoitteesta puuttuu
Paperikopio peilikuvana ja FR4-levyn palanen.
Paperikopio on painettu silitysraudalla FR4-levyn palaan.
Paperi vettymässä altaassa.
Paperia hierotaan pois levyn pinnalta.
Johtoja korjataan resistikynällä.
12 g natriumpersulfaattia pussiin ja syövytettävä levy mukaan.
Syövytys natriumpersulfaatilla. Puoli desiä kuumaa vettä lisätty pussiin.
Syövytetyn levyn huuhtelu.
Reikien poraus.
Syövytysmaski poistettu hankaussienen ja astianpesuaineen avulla.
Valmis kemiallisesti tinattu levy.

Suunnittelu

Kytkennän ja piirilevyn suunnittelu on eniten aikaa vievä prosessi. Yleensä kytkentä piirretään jollain ohjelmalla. Kytkennän toimintaa voidaan myös simuloida spice-ohjelmalla esimerkiksi LTSpicella. Simuloinnilla voidaan varmistaa kytkennän toiminta ja etsiä oikeat arvot komponenteille. Kytkentäkaavio on syytä tehdä, koska näin vältytään paremmin ajatusvirheiltä.

Kytkentäkaaviosta luodaan piirilevy. Piirilevyllä fyysisten komponenttien sijoittelu on tärkeää ja piirilevyohjelmat eivät osaa tehdä tätä automaattisesti oikein. Osien sijoittelussa kannattaa aloittaa isoista komponenteista ja sellaisista, joiden pitää olla jossain tietyssä paikassa. Myös vetojen pituus kannattaa minimoida. Mikäli mahdollista niin levystä tehdään yksipuoleinen. Radiotaajuuspiirit tosin vaativat yleensä maatason komponenttipuolelle. Tässä tapauksessa on mahdollista jättää kupari toiselle puolelle ja käyttää esimerkiksi 6,0 mm poranterää jyrsimään kupari pois komponenttireiän ympäriltä. Kovin ohuita vetoja kannattaa välttää samoin kuin jyrkkiä kulmia.

Levyä suunniteltaessa fyysiset komponentit olisi hyvä olla käsillä, koska tällöin voidaan tarkistaa tarvittavien reikien läpimittat työntömitan avulla. Kun ensimmäinen versio levystä on valmis, se voidaan tulostaa paperille ja kokeilla komponenttien sopimista paperikopioon ennen varsinaisen levyn valmistusta.

Syövytysmaskin painaminen

Helpoin tapa syövytysmaskin siirtämiseen kuparin pinnalle on käyttää tavallista kopiokonetta. Siis sellaista, joka käyttää samanlaista muovipulveria tekstin painamiseen kuin lasertulostimet käyttävät. Mustesuihku ei yleensä käy. Parhaimman tuloksen saa käyttämällä erillistä PNP-Blue filmiä tai vinyyliä, mutta myös tavallisella kopiokoneen paperilla tekee yksinkertaisen piirilevy. Kopiota otettaessa toner säädetään maksimiin, jolloin paperille saadaan mahdollisimman paljon mustaa muovia. Kuvan täytyy olla paperilla peilikuvana ja levyä suunnitellessa tämän varmistamiseksi kuparille kannattaa laittaa tekstiä. Teksti on siis nyt peilikuvana paperilla.

Piirilevymateriaalista leikataan sopivan kokoinen pala, joka hangataan puhtaaksi teräsvillasienen tai vastaavan ja astianpesuaineen avulla. Lopuksi pinta pyyhkäistään alkoholilla. Yleisin piirilevymateriaali on yksi- tai kaksipuoleinen 0,8 mm tai 1,6 mm paksu FR4.

Paperi asetetaan kuparia vasten ja silitysraudalla painetaan paperi kiinni levyyn. Painamiseen kannattaa käyttää aikaa kymmenisen minuuttia. Aluksi ennen kuin muovipulveri alkaa sulaa kupariin, on myös syytä varoa paperin liikkumista. Ongelmakohdat ovat yleensä reunoilla ja kulmissa, joten ne kannattaa vielä lopuksi lämmittää erikseen. Tämän jälkeen paperin annetaan vettyä altaassa noin parikymmentä minuttia, minkä jälkeen paperia hierotaan varovasti pois levyn pinnalta. Syövytysmaskia voidaan korjata resistikynällä ennen syövytystä.

Syövytys

Natriumpersulfaatti on melko turvallinen piirilevyn syövytykseen sopiva aine. Reaktiossa kuparin kanssa syntyy kuparisulfaattia ja natriumsulfaattia. Kotikäytössä yhden protolevyn valmistuksessa syövytysliuosta kannattaa valmistaa vain tarpeellinen määrä. Esimerkiksi 100 x 160 mm yksipuoleisen 35 mikrometrin levyn pinnalla on noin 5 g kuparia. Tästä voi laskea tarvittavan natriumsulfaatin määräksi 18,8 g. Natriumpersulfaattia on saatavissa kannellisissa purkeissa jauheena ja sekoitussuhde on 1000 g neljään litraan kuumaa 40 - 50 °C vettä.

Syövytyksen aikana kädet suojataan kertakäyttöisillä lateksikäsineillä. Lisäksi silmät on syytä suojata sopivilla laseilla roiskeiden varalta. Kemiallisia jauheita käsitellessä myös hengityssuoja on tarpeen.

Syövytys on helppo tehdä kuumaa vettä sietävässä minigrip-pussissa. Pussiin mitataan ensi sopiva määrä persulfaattia ja samaan aikaan laitetaan vettä lämpiämään hitaasti kattilassa. Esimerkiksi yhden desin liuos vaatii 25 g natriumpersulfaattia. Kun vesi alkaa tuntua sormissa polttavalta, otetaan kattilasta mitalla yksi desi ja kaadetaan se pussin sisään. Tämän jälkeen piirilevy pussiin ja pussi kiinni. Pussia hölskytellään edestakaisin, joilloin neste alkaa muuttua sinertäväksi ja muutaman minuutin kuluessa kupari on hävinnyt suojaamattomilta pinnoilta. Pussi avataan ja levy huuhdotaan vedessä. Syntyneen sinisen liuoksen voi kaataa muovirasiaa tai astiaan. Jos liuoksen vesi pääsee haihtumaan tai se haihdutetaan, syntyy pieni määrä pulveria, joka voidaan laittaa ongelmajätteiden sekaan.

Reikien poraaminen

Lastuavassa työstössä tarvitaan suojalasit ja hengityssuoja. Pora- ja jyrsinkoneiden käsittely vaatii myös huolellisuutta ja oikeita sekä turvallisia työtapoja.

Mekaaninen työstö eli reikien poraaminen piirilevyyn on toiseksi kallein vaihe suunnittelun jälkeen. Pintaliitoskomponentteja käyttämällä reikiä ei tarvitse yleensä porata kovin monta, vaikka osa komponenteista vaatisikin reiän. Ohuet alle millimetrin halkaisijaltaan olevat poranterät ovat hauraita ja kuluvat nopeasti lasikuitua poratessa. Worlframhiiliterät sopivat paremmin lasikuituun, mutta vaativat korkean 18 000 kierrosta/minuutti pyörimisnopeuden. Ohuet terät eivät kestä juuri ollenkaan vääntöä. Tästä syystä tukevan porausalustan käyttö ja hallittu poran laskeminen piirilevyyn on lähes välttämätöntä. Jos mahdollista, niin piirilevyllä olevat reiät kannattaa laittaa kaikki yhteen suoraan linjaan. Tällöin levyä tarvitsee siirtää vain yhteen x-suuntaan porausalustalla. Hienoin kotikäytössä oleva poraussysteemi on numeerinen poraus/jyrsinkone. Verkosta löytyy ohjeita tällaisen rakentamiseen.

Tyypillisesti tavallisille komponenteille käytetään 0,8 mm terää ja vähän paksulankaisimmille osille 1,0 mm terää. Joillekin liitinkomponenteille voi olla tarpeen porata 1,2 mm reikä. 0,5 mm reikiä tarvitaan harvoin ellei sitten levylle tehdä paljon läpivientejä. M3 kiinnitysruuveille kannattaa porata hieman tarvetta isompi 3,2 mm reikä.

Osien sijoituskuvan painaminen

Komponenttien sijoituskuva voidaan painaa samalla tavalla kuin johtokuva. Tavallinen kopiokoneen paperi riittää tähän hyvin ja paperia liotetaan samalla tavalla vedessä. Väriksi tosin tulee musta eikä valkoinen. Kopiokoneen paperilla kuvasta tulee lisäksi vähän suttuinen.

Ohjelmia

http://pcb.geda-project.org/

http://www.expresspcb.com/

http://www.cadsoftusa.com/

http://www.freepcb.com/

http://www.designspark.com

Katso myös

Aiheesta muualla

http://koti.mbnet.fi/ijl/piirilev.html

http://koti.mbnet.fi/huhtama/ele/index.php?si=art01.sis&pa=jaaa

http://www.kolumbus.fi/pami1/pcb/pcb.html

http://sik.ayy.fi/wiki/index.php?title=Elektroniikkapaja::Piirilevyn_valmistus

http://www.ruuvipenkki.fi/foorumi/viewtopic.php?f=15&t=550

http://vanhat-radiot.blogspot.fr/p/piirilevyjen-valmistus-kotona.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Printed_circuit_board

http://tech.groups.yahoo.com/group/Homebrew_PCBs/

http://tech.groups.yahoo.com/group/Inkjet_PCB_Construction/

http://techref.massmind.org/techref/pcb/etch/directinkjetresist.htm

http://www.qsl.net/k/k5lxp/projects/PCBFab/PCBFab.html

http://www.sm0vpo.com/begin/pen-00.htm

http://www.robotroom.com/PCB.html

http://retromaster.wordpress.com/pcb-making

Kaupallisia valmistajia

http://www.prinel.fi/tehdas

http://www.expresspcb.com/

http://www.multi-circuit-boards.eu