moje-laboratorium.pl Moje Laboratorium-portal dla ludziz pasją Krzysztof Kruszka
Related Articles
I MIEJSCE W WIELKOPOLSCE W ROKU 2011
W KATEGORII „POMYSŁ TECHNICZNY”
SPIS TREŚCI:
Proces wytrawiania
Czym jest wytrawiarka
Zadanie mikroprocesora
Opis budowy
Obsługa wytrawiarki
Zastosowanie
Bezpieczeństwo pracy
Bibliografia
Proces wytrawiania.
Po wytworzeniu warstw maskujących na powierzchniach płytki w kolejnym etapie procesu przeprowadza się trawienie wzoru obwodu drukowanego, w czasie którego następuje usunięcie z powierzchni laminatu miedzi nie chronionej warstwą maskującą. Jakość procesu trawienia zależy od takich czynników jak: czystość trawionych powierzchni, rodzaj roztworu trawiącego, czas trwania procesu, szczelność maski, temperatura oraz mieszanie roztworu trawiącego. Mechanizm trawienia miedzi jest oparty na reakcji jej utleniania i wprowadzeniu powstających jonów do roztworu. Do trawienia obwodów drukowanych są stosowane różne roztwory trawiące, z których najczęściej używane to: roztwór chlorku żelazowego, roztwór chloru miedziowego, roztwór kwasu chromowo – siarkowego, roztwór nadsiarczanu amonowego, roztwór nadsiarczanu sodu. Trawienie chemiczne jest procesem izotropowym, tzn. przebiegającym zarówno w głąb materiału, jak i w kierunku poziomym. Efektem tego jest występowanie szkodliwego zjawiska, jakim jest efekt podtrawiania ścieżek. W wyniku podtrawienia krawędzi ścieżki występuje zmniejszenie przekroju poprzecznego ścieżki, co może prowadzić do nadmiernego zwiększenia gęstości prądowej w ścieżce obwodu. Stopień tego podtrawienia zależy przede wszystkim od grubości folii miedzianej, od sposobu przeprowadzenia trawienia, rodzaju roztworu trawiącego oraz jego temperatury. Aby zmniejszyć stopień podtrawienia, najczęściej stosowaną metodą trawienia jest natrysk roztworu trawiącego na powierzchnie laminatu: z góry dla płytek jednostronnych oraz z góry i z dołu dla płytek dwustronnych. Do pewnych zastosowań można w ogóle wyeliminować proces chemicznego trawienia przy wytwarzaniu obwodów drukowanych, zastępując go obróbką laserową lub precyzyjną obróbką mechaniczną, przy której mozaika połączeń na płytce jest wytwarzana bez udziału fotopolimeru, za pomocą frezowania folii miedzianej wiązką laserową lub precyzyjnych frezów. Takie rozwiązania, umożliwiające wykonanie ścieżek o szerokościach do 100 µm przy obróbce mechanicznej i 30µm przy obróbce laserowej, są szczególnie przydatne przy opracowaniach prototypowych obwodów drukowanych.
Czym jest wytrawiarka.
Wytrawiarka mikroprocesorowa jest niczym innym jak urządzeniem, które z pewnością ułatwi pracę elektronikowi amatorowi jak i zaawansowanemu. Nie spotkałem się jeszcze z możliwością zakupu takiego urządzenia w sklepie. Z pewnością byłoby ono drogie. Ta wersja jest prosta, łatwa w obsłudze i co najważniejsze tania. Wytrawiarka pozwala na wykonywanie płytek drukowanych a dokładniej mówiąc samych obwodów na ich powierzchni metodą chemiczną. Jak już wcześniej zostało to wspomniane poprzez reakcje chemiczne miedź z laminatu zostaje rozpuszczona „przetrawiona” tylko tam gdzie nie została zabezpieczona poprzez maskę. W ten prosty sposób powstają ścieżki, obwody drukowane. Urządzenie pozwala nam uniknąć nie tylko wysokich kosztów jakie pobierają firmy specjalizujące się w wykonywaniu takich płytek, ale także zaoszczędzeniu czasu i podwyższeniu komfortu wykonywania czynności związanych z wytrawianiem tradycyjnym. W starej metodzie wytrawiania musimy kontrolować wszystko sami, manualnie. Do naszych zadań zalicza się podgrzewanie a co za tym idzie utrzymanie odpowiedniej stałej temperatury środka chemicznego, co nie jest proste. Zapewnienie ruchu cieczy. Doglądanie płytki aby strawieniu nie uległy przestrzenie laminatu pokrytego maskami. Te wszystkie czynności wykonuje za nas układ, sterowany przez mikroprocesor.
Zadanie mikroprocesora.
W technice komputerów, układów automatyki czy mechatroniki mikroprocesor zyskał miano „mózgu”, który steruje i kontroluje praktycznie wszystkim. Nie jestem w stanie wyobrazić sobie pracy dzisiejszych komputerów, aparatów cyfrowych, telefonów komórkowych bez mikrokontrolerów. Praktycznie są one nieodłącznym elementem odpowiedzialnym za wszystko. Mikroprocesory to uniwersalne układy, ponieważ są w stanie wykonać wiele różnych rzeczy. Mam na myśli sterowanie tranzystorami, które dalej sterują przekaźnikami a na końcu tego łańcucha jest np. żarówka lub każde inne urządzenie. Wpisując program w pamięć procesora. To programista decyduje co będzie wykonywał nasz mikrokontroler. W układzie wytrawiarki mikroprocesorowej, układ ten reguluje, kontroluje i wykonuje zadane mu czynności. Należą do nich między innymi:
-regulacja temperatury cieczy,
-informowanie sygnałami świetlnymi i dźwiękowymi o stanie pracy urządzenia,
-załączania poszczególnych urządzeń,
-odczytu temperatury w zbiorniku.
Wszystkie te czynności moglibyśmy wykonywać ręcznie, ale skoro mamy mikroprocesor, układ elektroniczny, który pomoże i ułatwi nam pracę to dlaczego byśmy nie mieli go wykorzystać. W obecnych czasach jego dostępność i niskie koszty sprawiają że jego zastosowanie jest bardzo rozległe i szerokie.
Opis budowy.
Wszystkie elementy wytrawiarki zostały umieszczone na laminowanej drewnianej podstawie. W przedniej części znajduje się obudowa w której zostały umieszczone:
-sterownik mikroprocesorowy z wyświetlaczem,
-przyciski manipulacyjne,
-gniazdo zasilania z bezpiecznikami,
-zasilacz z prostownikiem.
Po lewej stronie na płycie umieszczone jest gniazdo zasilania grzałki podgrzewającej roztwór. W tylniej części płyty za obudową znajduje się pompka powietrza która tłocząc powietrze zapewnia ruch cieczy. Na samym końcu znajduje się akwarium, pojemnik wykonany ze szkła w którym umieszczone są:
-grzałka,
-wąż napowietrzający,
-czujnik temperatury.
Wszystkie te elementy są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania urządzenia. Szklany pojemnik jest wsuwany pomiędzy odpowiednio przymocowane kątowniki co zapewnia jego stabilność podczas pracy jak i transportu.
Obsługa wytrawiarki.
Do akwarium nalewamy roztwór wytrawiacza do poziomu oznaczonego kreską na grzałce.
Uruchamiamy wytrawiarkę poprzez załączenie przycisku „Sieć”, który włącza obwód transformatora. Następnie przycisk „Układ”, który załącza zasilanie do układu sterownika. Temperatura roztworu zostaje ustalona na 40 stopni możemy ją korygować za pomocą przycisków pod wyświetlaczem. Zalecane jest także włączenie przycisku „Powietrze” uruchamiającego pompkę zapewniającą ruch wytrawiacza w zbiorniku. Kiedy roztwór osiągnie żądaną temperaturę, temperatura odczytu a temperatura ustawiona będą miały tą samą wartość, a współczynnik będzie miał wartość mniejszą od 10. Możemy wtedy umieścić w akwarium laminat z naniesionymi warstwami maskującymi. Proces wytrawiania trwa zwykle ok. 15-20 minut (w zależności od użytego środka chemicznego i ustawionej temperatury). Po upłynięciu określonego czasu należy wyciągnąć płytkę i opłukać Ja pod bieżącą wodą. Czynności związane z wyłączeniem wytrawiarki polegają na kolejno wyłączeniu przycisków powietrza, układu i sieci.
Zastosowanie.
Wytrawiarka znacząco skraca czas trawienia laminatu. Wykonując to w sposób klasyczny jesteśmy narażeni na niepowodzenie i błędne wytrawienie danej płytki. Utrzymanie stałej temperatury i zapewnienie obiegu roztworu trawiącego w naczyniu jest trudne do zapewnienia. W wytrawiarce mikroprocesorowej roztwór jest stale mieszany za pomocą przepływającego powietrza przez wąż umieszczony na dnie pojemnika oraz utrzymywana jest stała temperatura czynnika trawiącego, proces chemiczny przebiega stale w takich samych warunkach. W trawieniu tradycyjnym roztwór tracił temperaturę i jony miedzi mogły utrzymywać się przy powierzchni płytki uniemożliwiając dotarcie składników trawiących roztworu do niepokrytych maską obszarów laminatu. Takie zjawisko powodowało wydłużanie się czasu wytrawiania oraz możliwość przetrawienia ścieżek znajdujących się pod maską. Częstym problemem przy tego typu metodzie były plamy z laminatu który nie został przetrawiony. Dyskwalifikowało to możliwość wykorzystania płytki do montażu układu.
Bezpieczeństwo pracy
UWAGA !!
W obwodach wytrawiarki mikroprocesorowej występują napięcia
NIEBEZPIECZNE DLA ŻYCIA.
Wytrawiarka mikroprocesorowa może być obsługiwana tylko przez doświadczone osoby.
Zabrania się uruchamiania wytrawiarki przez niepowołane osoby.
Kontakt ze środkiem trawiącym może powodować podrażnienie skóry i oczu. W takim przypadku niezwłocznie przemyć miejsce dużą ilością wody i skontaktować się z lekarzem.
Należy bezwzględnie przestrzegać zasad BHP przy pracy z wytrawiarką mikroprocesorową
