Opiskeluaikana minulla oli mahdollisuus valmistaa piirilevyjä yliopiston pajalla, missä olikin varsin hyvät laitteet niiden tekemiseen. Siellä käytettiin valotusmenetelmää layoutin siirtämiseen piirilevylle. Koska valotusmenetelmä vaatii eri nesteiden kanssa puljaamista, en ole sitä kotioloissa kokeillut. Sen sijaan kotona olen valmistanut piirilevyjä lämpösiirtomenetelmällä jossa layout tulostetaan jollekin siirtokalvolle ja siitä kalvolta layout siirretään lämmön ja paineen avulla piirilevylle.

Ihan aluksi kokeilin layoutin siirtoa aikakausilehdellä ja silitysraudalla. Sain sillä muutaman onnistuneen siirron tehtyä, mutta paperin laadun vaihtelut olivat sen verran suuria, että lopputulosta oli hankala ennustaa. Netistä bongasin jutun (http://dangerousprototypes.com/blog/2012/09/29/pcb-manufacture-using-oracal-vinyl-film-laser-printer/), missä siirtokalvona oli käytetty vinyylikalvoa. Tilasin artikkelin innoittamana Oracal 651 vinyyliä ja kokeilin siirtoa silitysraudalla. Homma toimi kohtalaisesti, mutta silitysraudan painetta oli hankala kontrolloida. Sitten kävikin pieni tuuri, kun onnistuin pelastamaan roskiksesta vanhan laminaattorin, joka sopi tähän käyttöön loistavasti.

Seuraavassa kerron miten valmistan piirilevyt vinyylikalvon ja laminaattorin avulla.

Kun piirilevy on suunniteltu tietokoneella, tulostan sen lasertulostimella vinyylikalvolle. Ensin tulostan piirilevyn ääriviivat, jolloin saan leikattua oikean kokoisen palasen vinyylikalvoa.

Leikkaan vinyylikalvon noin 1-2cm suuremmaksi kuin piirilevy, jotta varsinainen layout osuu varmasti kalvolle.

Ennen kuin tulostan varsinaisen layoutin vinyylille, puhdistan vinyylipinnan huolellisesti sinolilla. Sen jälkeen paperi takaisin tulostimeen ja ja varsinainen layout tulostuu vinyylille.

Seuraavaksi valmistelen piirilevyn, puhdistan sen ensin teräsvillalla.

Sen jälkeen puhdistan pinnan joko asetonilla tai sinolilla.

Käytän layoutin siirtoon vinyyliltä piirilevylle vanhaa laminointikonetta. Laminointikoneen lämpötila on noin 140-150 astetta. Lasertulostimen muste sulaa noin 130c tienoilla ja se alkaa kovettua kun mennään yli 160c.

Piirilevyn syötän laminointikoneen läpi noin 10 kertaa. Tämä varmistaa sen, että piirilevy lämpenee kunnolla ja muste siirtyy levylle.

Onnistuneen laminoinnin jälkeen suurin osa musteesta on siirtynyt piirilevyn pintaan. Kuten kuvasta näkyy, pieniä määriä mustetta on jäänyt vinyyliin kiinni. En tiedä johtuuko tämä lämpötilasta, laminointipaineesta vai piirilevyn ominaisuuksista.

Tässä vaiheessa voi korjailla tussilla huonoja kohtia, mikäli sellaisia on. Seuraavaksi laitan levyn pintaan vihreän ”kalvon” (https://pcbfx.com/main_site/pages/products/toner_foils.html), joka parantaa musteen peittävyyttä.

Seuraavana on vuorossa piirilevyn syövytys. Syövytysnesteenä käytän joko ferrikloridia tai natriumpersulfaattia. Molemmissa tapauksissa lämmitän syövytysnestettä siten, että keittolevy lämmittää kattilassa olevaa vettä, ja höyry lämmittää syövytysnesteen. Keittolevyn 1-2 tehoilla, syövytysnesteen lämpötila on noin 50-60c. Ferrikloridilla voi syövyttää myös ilman lämmitystä, mutta syövytysaika on hieman pidempi. Natriumpersulfaatti toimii parhaiten noin 60c lämpötilassa.

Syövytyksen aikana heiluttelen levyä esimerkisi kertakäyttöhaarukalla tai vastaavalla. Ferrikloridi syöpyy nopeammin, kun neste liikkuu pinnalla edes takaisin.

Kun levy on syöpynyt, poistan musteen sekä vihreän kalvon asetonilla.

Puhdistuksen jälkeen tarkastan levyn silmämääräisesti että yleismittarilla. Joskus syöpyminen on ollut epätasaista ja sinne tänne on saattanut jäädä pieniä kuparisiltoja. Nämä on hyvä etsiä tässä vaiheessa, koska komponenttien juottamisen jälkeen kuparin leikkaaminen voi olla vaikeaa.

Lopuksi leikkaan levyt ja poraan tarvittavat reijät.

Tämä menetelmä on ollut varsin toimiva omaan käyttöön. Kaksipuoleisia levyjä en ole kokeillut tehdä, mutta luulisin niidenkin onnistuvan kohtuullisesti. Suurin haaste on varmasti vinyylien saaminen tarkasti kohdilleen. Olen myös harkinnut syövytystankin rakentamista, mutta jostain syystä se on aina jäänyt toteuttamatta.