Printen printer

Geleidende sporen op een kale drager

Geleidende lijm en geleidende inkt bestaan al vele jaren. Ditzelfde geldt voor de inktjet-printer. Uit frustratie dat een elektronicaontwikkelaar dagen moet wachten op zijn printen voor het maken van een prototype terwijl softwareontwikkelaars en hardware-bouwers de tools in huis hebben om dit onmiddellijk te doen, bedachten een stel Canadese ingenieurs een soort inktjet-printer die aan te sturen is vanuit een Gerberfile en waarmee geleidende pasta op een kale drager aangebracht kan worden. Vijf jaar geleden openden ze daarvoor een succesvolle crowdfunding-actie met als resultaat dat er nu al een aantal jaren een printer bestaat voor het printen van printen. Nieuwe ontwikkelingen van het laatste jaar maken dat we wat beter naar deze printer zijn gaan kijken.

De techniek om PCB’s te vervaardigen is ondanks alle ontwikkelingen in feite nog altijd hetzelfde als in de begintijd. Nog altijd wordt er een niet geleidende drager voorzien van een laag koper die vervolgens met een etsproces deels weggehaald wordt om zo het sporenpatroon te verkrijgen dat noodzakelijk is voor de gewenste schakeling. Het koper dat bij het etsen is opgelost in het etsmiddel kan gelukkig teruggewonnen worden om opnieuw te gebruiken om een maagdelijke basisplaat te verkrijgen. Uit oogpunt van verantwoord omgaan met grondstoffen is dit natuurlijk verstandig, maar als u zich bedenkt dat gemiddeld gezien de bedekkingsgraad van een print slechts 20% koper is, dan zijn we vooral bezig om koper rond te pompen. Veel slimmer is het om te stoppen met deze manier van werken en over te stappen op een methode waarbij het koper direct in het juiste patroon op de basisplaat aangebracht wordt. Additief printplaten gaan maken die qua eigenschappen vergelijkbaar zijn met de huidige, staat nog in de kinderschoenen. Ondanks dat er al met diverse methoden uitgebreid geëxperimenteerd wordt en de resultaten hoopgevend zijn, is deze methode nog lang niet klaar voor het ‘grote’ werk. Voor massaproductie zal voorlopig nog de vertrouwde etsmethode blijven bestaan.

Voltera V-One
De Voltera V-One is in feite een x-y-plotter die geleidende inkt op een drager aanbrengt. Het grote verschil met een standaardplotter is de nauwkeurigheid en uiteraard de inkt. Een systeem om printen voor prototypes te kunnen maken, is alleen zinvol als het resultaat 100% vergelijkbaar is met de uiteindelijke serieproductie. Dat wil zeggen dat de nauwkeurigheid heel hoog moet zijn en de toegepaste geleidende inkt de eigenschappen van koper moet benaderen. Daarnaast is het wel zo prettig als de printer in het gebruik geen ingewikkelde handelingen vraagt. Het printen van een PCB moet net zo gemakkelijk zijn als het printen van een schema op papier.

Hoe werkt het
Om met de printer een print te kunnen printen, heeft u natuurlijk als eerste een Gerberfile nodig afkomstig van de ontwerpsoftware. Deze wordt geladen in de software die bij de printer hoort. Als eerste wordt u nu gevraagd om de kale basisplaat op de printer te leggen en vast te zetten. Hoe u dat moet doen, wordt niet alleen met tekst uitgelegd. Ook met plaatjes en videobeelden wordt exact aangegeven wat u moet doen.
Is dit gedaan, dan vraagt de software om een probe in de printer te klikken. Deze wordt op een slimme manier met magneten gemonteerd. Met deze probe wordt vervolgens de hoogte van de basisplaat op heel veel punten gemeten. Oneffenheden, ook al zijn ze haast niet te zien, worden zo vastgelegd om te komen tot een uiteindelijk goede printkwaliteit.
Is de hoogte bepaald, dan vraagt de software om de probe te vervangen en te verwisselen voor de inktcartridge. Ook deze wordt weer magnetisch op de juiste plek gehouden. Om te verzekeren dat de inkt goed opgebracht wordt, zet de printer allereerst een aantal testbanen en patronen. Komen deze overeen met dat wat gewenst is, dan moet u het testpatroon wegvegen en kan het printen beginnen (afbeelding 1).

>> Lees hier het complete artikel.