DIY — Hvordan lage to-sidige krets-kort nøyaktig

Dette er noteringer fra fremgangsmåte jeg har benyttet.

Å lage 2-sidige printkort hjemmefra er fullt mulig, men det krever et noe mer ekstremt nøyaktighetsnivå enn det som kreves for 1-sidige kort. Hoved-utfordringen er å få designet til å matche helt nøyaktig på begge sider.

VI tar utgangspunkt i et EAGLE design laget med føringer både på topp og bunn lagene, PADS, og VIA-er. Vi benytter kort med UV sensitiv «positiv» film på begge sider.

Først, bør vi se på selve EAGLE designet. Standard størrelse på PADS, og VIA er noe liten for kort du lager selv. Boring med en Dremmel drill, gjør at kobber ring rundt hullet blir veldig tynn for enkelte komponenter. Endre minimum størrelse til f.eks. 20 mil gjør det enklere. Sjekk om ruting trenger å endres etter dette. SMD Pads er OK som de er. OM du ikke har til hensikt å benytte lodde-maske, kan også spacing mellom føringer og PADS fort bli liten. Sjekk spacing her. Normalt legger man et polygon rundt hele kortet man kopler til GND. Kommandoen RATNEST fyller da med dette utenom føringer. Sjekk også denne spacingen som kan settes i DRC under «Clearance». Jeg benyttet 15 mil på alt for å få et OK oppsett. Dette for at lodding ikke så lett skal bygge broer over til jord plan når kortet senere skal loddes. Om det er mye 10-mil føringer eller tynnere, kan du vurdere om du trenger å ha dem så tynne. Re-route kortet med minimum 20mil unntagen der du trenger å gå mellom bena på IC eller andre komponenter.

Neste er å produsere film til eksponering. Jeg benyttet en rimelig HP blekkskriver fra Claes Ohlson, og Transparent film for blekkskriver (Egen type) fra Staples. Denne har en matt og en blank side, der du printer på den matte siden. Bruker du laser-printer er det en annen type transparent for laser. Vi legger tilslutt filmene dobbelt oppe og nede for å bedre lystetthet. Dette kommer jeg til litt lenger ned.

Det tok litt tid før jeg fikk knekt koden med å få dette til som en repeterbar prosess. I denne gjennomgangen tar jeg utgangspunkt i et design som er beregnet for et kort som er 5×5 cm stort, men kan i prinsippet brukes for alle størrelser.

1. Lage en kort ramme.
Jeg benyttet en 3D printer til å lage en ramme for kortet. Den er 1,5 mm tykk, og går 20 mm utenfor kortet på alle sider. For dette kortet ble det da en ramme på 90×90 mm. Indre kvadratisk hull er da 50×50 mm. Når klipper til kortet som skal benyttes, er det viktig å være nøyaktig så det blir akkurat 50×50 mm stort. sjekk med kortet montert i ramma, at det passer perfekt uten slinger inni. I ramma bør det diagonalt være to 3mm registrerings-hull, midtveis mellom ytre og indre hjørne i ramma i hvert hjørne diagonalt.

Ramme med film ferdig montert. Printet på 3d-printer. Design laget i FUSION-360. Denne blir jo nå dedikert til disse filmene, men tar bare en drøy halv-time å printe, så greit nok. Fint om skal lage flere kort.

2 Lage film.

Jeg eksporterer ut bilde fra EAGLE med kun lag som skal være synlig for bunn først. Dvs bruke kommandoen DISPLAY NONE BOTTOM PADS VIAS i EAGLE. Om du har gule tekster på føringene, kan du skru av dette i OPTIONS. Så benytte FILE->EKSPORT->IMAGE. Velg 1200 DPI, CLIPBOARD, MONOCROME, FULL (Ikke Window). Klikk OK, og du har bildet på utklipstavla. Jeg benytter PIXELMATOR på Mac som er rimelig, men funksjonsrikt grafisk program. De samme funksjoner finner du trolig i de fleste andre grafiske editorer, slik som Photoshop eller lignenede. Lag et nytt dokument kalt BUNN, Pixelmator foreslår størrelsen på utklipstavlen automatisk, man trenger bare å sette oppløsning til 1200 DPI og så lime inn designet.

Marker omkretsen av kortet til ca 50×50 mm og CROP til dette – Ikke noe behov for å printe noe utenfor kortet. Bildet du nå har i Pixelmator er et negativt bilde, men vi må snu til positivt bilde for positivt UV-belegg på kortet. I Pixelmator gjøres dette med menyvalget «IMAGE->Color Adjustments». Der er det et filter som heter «Invert». Booom – der får du positivt bilde. Lagre dette nå på en fil med «bunn» i filnavnet.

Gjenta prosessen for TOP. Bruk kommandoen DISPLAY NONE TOP PADS VIAS i EAGLE. Eksporter på samme måte til utklipstavlen, lag nytt Pixelmator dokument med 1200 DPI, lim inn, snu til Positiv, CROP, og lagre dette til en fil med «top» i filnavnet.

FUSION 360 – Ramme til 3D print sett fra topp. Screen-shot av denne for å lage ramme laget i Pixelmator etterpå

Nå skal vi lage et bilde for Ramma. Når jeg 3D printet ramma benyttet jeg FUSION360, jeg viser bildet fra siden TOP, zoomer så dekker hele skjerm-høyden og gjør en print-screen. Åpner dette i Pixelmator, crop til nøyaktig ytre størrelse. Så brukte jeg Resize-Image, 9×9 cm, 1200 DPI, og Resample image krysset på. Så klippe ut center-rektangel slik at den blir transparent. Bruker Color-Adjustments for å bytte farge på ramma til hvit. Linjene beholdt jeg som de var.

På registrerings-hullene diagonalt laget jeg et tråd-kors med to linjer som krysser akkurat i senter av sirklene. Kombiner alle lagene til ett lag. Lagre så dette dokumentet som vi skal arbeide litt videre med til «top-bunn-kombi».

Åpne «bunn» dokumentet i et nytt vindu, eller gå til vindu med dette om du allerede har det oppe. Marker alt, kopier. Gå til kombi vindu og velg Lim-inn. Flytt laget under ramma i lag-paletten, og juster posisjon til nøayktig å passe i midten slik du vil ha designet på kortet.

Åpne «top» dokumentet i et nytt vindu, eller gå til vindu med dette om du allerede har det opp. Marker alt, kopier. Gå til kombi vinduet og velg Lim-inn.

Du skal nå ha tre lag i Pixelmator – Du kan gjerne endre navn på lagene i lag-paletten, til de respektive «ramme», «topp» og «bunn». Skru av og på visningen for å verifisere at navnene til lagene matcher innhold. Dra og slipp rekkefølgen slik at ramme kommer øverst.

Topp laget med 50% gjennomskinnelighet – sette med kontroll nederst i layers palett. Legge topp nøyaktig oppå bunn slik at matcher huller i PAD-ene.

Det er nå du skal matche topp- og bunn laget i pixelmator slik at hullene i PADS matcher 100 %. Om du sørger for at TOP laget ligger over BUNN laget, så kan du nå markere top laget i Layers paletten, og midlertidig sette «Opacity» slideren nederst i paletten til ca 50%. Det gjør at topp laget blir halveis gjennomskinnelig, så flytte plasseringen slik at hullene i Padsene dekker hverandre akkurat på en prikk. Sett «Opacity» på topp-laget tilbake slik at det er fullt dekkende.

Nå har vi mulighet i Layers paletten til å slå av og på topp- og bunn laget hver for seg, for ramme+topp eller ramme+bunn visning. Nå er vi snart i mål.

De tre lagene, der topp og bunn kan skrus av/på med kryss i layers paletten

Arkiver dette nå, og lag enda et nytt dokument. For et så lite design på 5×5 cm, er det sløsing med folie å printe en på hver folie, så jeg laget nå et dokument som er 19×19 cm, 1200 DPI.
Gå til kombi dokumentet, marker lagene BUNN+RAMME (Holde skift nede og klikker på lagene i lag-paletten), sørg for at de er vist, og at TOP er skrudd av. Med disse lagene markert, klikk i vindu for bilde, og merker alt (CMD+A på Mac) og kopier. Gå til det nye store dokumentet, og lim inn. Plasser øverst til venstre, og Lim inn en gang til. Plasser denne øverst til høyre.

Merk for topp filmen som er neste, vil vi speilvende topp filmene, slik at det er kontakt mellom print-siden og kort. Vi printer alltid slik at blekket vender ned mot kortet. Det hindrer lys å komme til under fra siden. Om vi snur andre veien blir det litt avstand, som reduserer kvaliteten på produsert kort.

Gå så til kombi dokumentet og gjenta prosess der, bare med TOP + RAMME. Lim inn i det nye dokumentet. For å speilvende, høyreklikk mens enda markert, «->Flip Horizontal». Kopier med CMD+C, og lim inn en gang til (CMD+P). Plasser kopien nederst til høyre.
Merk at registrerings-merkene nå er omvendt diagonalt i forhold til de av bunn lagene.

Oppsett i Pixelmator med to bunn og to topp filmer klar til print

Nå kan du printe dette på film. Velg print-setting anbefalt for max dekning, plasser film i skriveren slik at print kommer på den matte siden. Skriv ut og la tørke en halv times tid. Klipp fra hverandre de fire delene. Klipp rundt ramma i bildet – jeg lot det være en avstand på 2-3 mm.

Nå skal bunn-lagene matches. Bruk et hvitt papir under, og legg de to bunn-filmene på hverandre, begge med den matte siden opp. Match registreringsmerkene. Det er noe letter om du fester den underste til papiret med en stripe med scotch tape. Vær nøyaktig her, og ha en liten scotch tape klar så du kan feste den øvre filmen også når du er fornøyd. Finn frem en flaske med «locktite», og påfør en «liten» dråpe to steder langs den ene siden i ramma. Pass på at du ikke får noe lim inn på designet. Bare en bitte-liten dråpe er nok. Slipp øvre filmen på plass, og sjekk registreringsmerkene en gang til hurtig. Vent noen sekunder for limet å tørke, så kan du fjerne scotch tape.

Gjenta samme prosess med TOPP – Matte siden opp, og match og lim med to dråper locktite her også.

OK, Nå begynner det spennende. Finn frem den 3d printede ramma, og legg bunn-laget med matt side ned slik at matcher registrerings-hullene i ramma. lim fast filmen i ramma på den ene siden – to små dråper her også. lA tørke noen sekunder, og så snur du ramma med bunn filmen ned. Klipp til et hvitt A4 ark litt større en ramma, og tape fast med en scotch langs litt på den ene siden. Pass på å ikke få noe tape inn på designet.

Nå skal topp laget rettes inn med bunn-laget og det er her virkelig presisjon kreves. Du får litt hjelp av registreringsmerkene, men det er hullene i PADS’ene som må være nøyaktig oppå hverandre. Hullene for registreringsmerkene hjelper deg her bare til grov-justering. For fin-justering, fant jeg frem et PC mikroskop på stativ (Med lys) (Kjøpte på eBay for en 100 lapp en gang). Med dette kunne jeg nå se PAD i bunn, og topp rett ovenfra med mikroskopet. Her var det lett å justere. For enkelhets skyld klippet jeg hjørnet i rammen på top-filmen (Motsatte hjørner av registreringsmerkene, på den måten kunne jeg bruke scotch tape direkte på ramma . pass på at du ikke klipper for langt inn – halvveis mellom hjørnet for indre og ytre del av ramme 45 grader i hjørnet). Når du skal legge disse oppå hverandre, sjekk først ett hull – og hold et øye med registrerings-hullene også slik at ikke har vridd filmen. Tape det ene hjørnet når klar, og finn noen andre huller rundt på kortet for kontroll. Juster evt der det trengs – når du er fornøyd – tape det andre hjørnet også. Kontroller igjen over hele kortet – Er alt OK, bruk en dråpe locktite for å feste filmen på top til et tredje hjørne. Kontroller igjen med mikroskopet.

Ferdig matchet ramme med doble filmer på hver side

Nå skal alt være klart til eksponering. Ta av de blå tapenw på kortet, snu ramme slik at bunn er opp. Filmen skal her bare være limet på den ene siden, så du kan åpne og legge inn kortet. Dobbeltsjekk at det ikke er noen bevegelighet på kortet. Er det det, kan det fungere med en liten strime med scotch, men best uten.

Notater om eksponering

Litt avhengig av eksponerings metode – er det viktig at du har dette under litt moderat press med en glass-plate mellom uv-kilde og filmene. Om du benytter en lys-boks med bare under-lys: Legg siden du skal eksponere på plata, og legg en bok eller noe tilsvarende over slik at det er kontakt mellom film og PCB. Har du lys-boks med både under- og overlys: Ha glass som presser sammen både under- og over. Skal du eksponere i solen, legg en glass-plate på hver side og bruk en anordning for å presse dette litt moderat sammen – noen store klyper for eksempel, og rigg slik at sol-lyset kommer rett inn (90 grader på planet i alle retninger) – snu når eksponeringstiden er over for å eksponere på andre siden.

Har du en to-sidig UV kilde, er det mindre nøye med bevegelighet.

Jeg har laget en en-sidig lys-boks med en 15 W black light. Her har jeg funnet ca. 8 minutter eksponeringstid på hver side er idéelt.

Fremkall og Ets kortet, og drill et par huller for kontroll. Denne ramma med filmene kan nå brukes for flere kort, så kan være lurt å oppbevare om du skal lage en til en gang.

Ferdig kort – drillet og vasket bort UV belegg

Lykke til.

Leave a Reply

avatar
  Subscribe  
Notify of