Оснастка Лазеро Кипятильной Технологии для изготовления печатных плат. Вы ещё не кипятите? Тогда мы идём к вам! Постутюжная технология производства печатных плат

Для Windows 27.04.2019
Для Windows

Не знаю как вы, а я с лютой ненавистью отношусь к классическим монтажным платам. Монтажка это такая хрень с дырками куда можно вставлять детальки и запаивать, где все соединения делаются посредством проводков. Вроде бы просто, но при этом получается такая каша, что понять в ней что либо весьма проблематично. Поэтому и ошибки и сгоревшие детали, непонятные глюки. Ну ее нафиг. Только нервы портить. Мне гораздо проще нарисовать в моем любимом схемку и тут же вытравить ее в виде печатной платы. С использованием лазеро-утюжного метода все выходит за каких то полтора часа ненапряжной работы. Ну и, конечно же, этот метод отлично подходит для выполнения финального устройства, так как качество печатных плат, получаемых таким методом весьма высоко. А поскольку данный метод весьма непрост для неискушенного, то я с радостью поделюсь своей отработанной технологией, позволяющей получать с первого раза и без каких либо напрягов, печатные платы с дорожками 0.3мм и просветом между ними до 0.2мм . В качестве примера я изготовлю отладочную плату для моего учебного курса, посвященного контроллеру AVR . Принципиальную вы найдете в записи , а

На плате разведена демосхема, а еще навалом медных пятачков, которые тоже можно высверлить и использовать под свои нужды, подобно обычной монтажной плате.

▌Технология изготовления качественных печатных плат в домашних условиях.

Суть метода изготовления печатных плат в том, что на фольгированный текстолит наносится защитный рисунок, который предотвращает травление меди. В результате, после травления, на плате остаются дорожки проводников. Способов нанесения защитных рисунков много. Раньше их рисовали нитрокраской, посредством стеклянной трубочки, потом стали наносить водостойкими маркерами или даже вырезать из скотча и наклеивать на плату. Также для любительского применения стал доступен фоторезист , который наносится на плату, а потом засвечивается. Засвеченные участки становятся растворимы в щелочи и смываются. Но по простоте применения, дешевизне и скорости изготовления все эти методы сильно проигрывают лазеро-утюжному методу (далее ЛУТ ).

Метод ЛУТ основан на том, что защитный рисунок образуется тонером, который посредством нагревания переносится на текстолит.
Так что нам потребуется лазерный принтер, благо они сейчас не редкость. Я использую принтер Samsung ML1520 с родным картриджем. Заправленные картриджи подходят крайне плохо, так как у них недостаточная плотность и равномерность выдачи тонера. В свойствах печати надо выставить максимальную плотность и контрастность тонера, обязательно отключить все режимы экономии — не тот случай.

▌Инструмент и материалы
Помимо фольгированного текстолита нам потребуется еще лазерный принтер, утюг, фотобумага, ацетон, мелкая шкурка, щетка для замши с металлопластиковым ворсом,

▌Процесс
Дальше рисуем рисунок платы в любой удобной для нас софтине и печатаем его. Sprint Layout. Простая рисовалка для плат. Чтобы нормально напечаталось надо слева цвета слоев выставить черным. Иначе получится фигня.

Вывод на печать, две копии. Мало ли, вдруг одну запортачим.

Вот тут заключается главная тонкость технологии ЛУТ из-за которой у многих возникают проблемы с выходом качественных плат и они бросают это дело. Путем множества экспериментов было выяснено, что самый лучший результат достигается при печати на глянцевой фотобумаге для струйных принтеров. Идеальной я бы назвал фотобумагу LOMOND 120г/м 2


Она стоит недорого, продается везде, а главное дает отличный и повторяемый результат, и не пригорает своим глянцевым слоем к печке принтера. Это очень важно, так как я слышал про случаи когда глянцевой бумагой загаживали печь принтера.

Заряжаем бумагу в принтер и смело печатаем на глянцевой стороне . Печатать нужно в зеркальном отображении, чтобы после переноса картинка соответствовала действительности. Сколько раз я ошибался и делал неправильные отпечатки, не пересчитать:) Поэтому первый раз лучше для пробы напечатать на обычной бумаге и проверить, чтобы все было правильно. Заодно и печку принтера прогреете.



После печати картинку ни в коем случае нельзя хватать руками и желательно беречь от пыли . Чтобы ничто не мешало соприкосновению тонера и меди. Далее вырезаем рисунок платы точно по контуру. Без каких либо запасов — бумага жесткая, поэтому все будет хорошо.

Теперь займемся текстолитом. Вырежем сразу же кусок нужного размера, без допусков и припусков. Столько, сколько нужно.


Его надо хорошенько зашкурить. Тщательно, стараясь содрать весь окисел, желательно круговыми движениями. Немного шершавости не повредит — тонер будет лучше держаться. Можно взять не шкурку, а абразивную губку «эффект». Только брать надо новую, не жирную.




Шкурку лучше взять самую мелкую какую найдете. У меня вот такая.


После зашкуривания его надо тщательнейшим же образом обезжирить. Я обычно тырю у жены ватную подушечку и, смочив ее как следует ацетоном, хорошенько прохожусь по всей поверхности. Опять же после обезжиривания ни в коем случае нельзя хватать его пальцами.

Накладываем наш рисунок на плату, естественно тонером вниз. Разогрев утюг на максимум , придерживая бумагу пальцем, хорошенько прижимаем и проглаживаем одну половину. Надо чтобы тонер прилип к меди.


Далее, не допуская сдвижения бумаги, проглаживаем всю поверхность. Давим изо всех сил, полируем и утюжим плату. Стараясь не пропустить ни миллиметра поверхности. Это ответственнейшая операция, от нее зависит качество всей платы. Не бойтесь давить изо всех сил, тонер не поплывет и не размажется, так как фотобумага толстая и отлично защищает его от расползания.

Гладим до тех пор, пока бумага не пожелтеет. Впрочем это зависит от температуры утюга. У меня на новом утюге не желтеет почти, а вот на старом почти обугливалось — результат везде был одинаково хорош.


После можно дать плате немного остыть. А затем, схватив пинцетом, суем под воду. И держим некоторое время в воде, обычно минуты две три.

Взяв щетку для замши, под сильной струей воды, начинаем яростно задирать внешнюю поверхность бумаги. Нам надо покрыть ее множественными царапинами, чтобы вода проникла в глубь бумаги. В подтверждение твоих действий будет проявление рисунка через плотную бумагу.


И вот этой щеткой дрючим плату пока не сдерем верхний слой.


Когда рисунок будет весь явно виден, без белых пятен, то можно начинать аккуратно, скатывать бумагу от центра к краям. Бумага Lomond скатывается великолепно, практически сразу же оставляя 100% тонера и чистую медь.


Скатав пальцами весь рисунок можно зубной щеткой хорошенько продраить всю плату, чтобы вычистить остатки глянцевого слоя и ошметки бумаги. Не бойся, зубной щеткой отодрать хорошо прижаренный тонер практически нереально.


Вытираем плату и даем ей просохнуть. Когда тонер высохнет и станет серым, то будет явно видно где осталась бумага, а где все чисто. Белесые пленочки между дорожками надо убирать. Можно разрушить их иголкой, а можно продрать зубной щеткой под струей воды. Вообще полезно пройтись щеткой вдоль дорожек. Из узких щелей белесый глянец можно вытаскивать с помощью изоленты или малярного скотча. Он липнет не так яростно как обычный и не срывает тонер. А вот остатки глянца отрывает без следа и сразу же.


Под светом яркой лампы внимательно оглядываем слои тонера на разрывы. Дело в том, что при охлаждении он может потрескаться, тогда в этом месте останется узкая трещина. Под светом лампы трещины поблескивают. Эти места стоит подкрасить перманентным маркером для компакт дисков. Даже если есть лишь подозрение, то лучше все же прокрасить. Этим же маркером можно дорисовать и некачественные дорожки, если таковые возникли. Я рекомендую маркер Centropen 2846 — он дает толстый слой краски и, фактически, им можно тупо рисовать дорожки.

Когда плата будет готова, то можно бодяжить раствор хлорного железа.


Техническое отступление, при желании можно его пропустить
Вообще травить можно много в чем. Кто то травит в медном купоросе, кто то в кислотных растворах, а я в хлорном железе. Т.к. продается оно в любом радио магазине, травит быстро и чисто.
Но у хлорного железа есть жуткий недостаток — оно марается просто писец. Попадет на одежду или любую пористую поверхность вроде дерева или бумаги все, считай пятно на всю жизнь. Так что свои фуфайки от Дольче Габаны или валенки от Гуччи нычь подальше в сейф и обматывай скотчем на три рулона. А еще хлорное железо самым жестоким образом разрушает почти все металлы. Особенно быстро аллюминий и медь. Так что посуда для травления должна быть стеклянной или пластиковой.

Я кидаю 250 граммовый пакет хлорного железа в литр воды . И полученным раствором травлю десятки плат, пока не перестанет травить.
Порошок надо сыпать в воду. И следи за тем, чтобы вода не перегревалась, а то реакция идет с выделением большого количества тепла.

Когда порошок весь растворится и раствор приобретет однородную окраску, то можно кидать туда плату. Желательно, чтобы плата плавала на поверхности, медью вниз. Тогда осадок будет сваливаться на дно емкости, не мешая травлению более глубоких слоев меди.
Чтобы плата не тонула, то можно на двусторонний скотч прилепить к ней кусок пенопласта. Я так и сделал. Получилось очень удобно. Шуруп я вкрутил для удобства, чтобы держатсья за него как за рукоятку.

Плату лучше несколько раз макнуть в раствор, причем опускать не плашмя, а под углом, чтобы на поверхности меди не остались пузырьки воздуха, иначе будут косяки. Периодически надо доставать из раствора и следить за процессом. В среднем на травление платы уходит от десяти минут до часа. Все зависит от температуры, крепости и свежести раствора.

Очень резко ускоряется процесс травления если под плату опустить шланчик от аквариумного компрессора и пускать пузырьки. Пузыри перемешивают раствор и мягко выбивают прореагировавшую медь с платы. Также можно покачивать плату или емкость, главное не расплескать, а то не отмоешь потом.

Когда вся медь стравится, то аккуратно вынимаем плату и промываем под струей воды. Дальше смотрим на просвет, чтобы нигде не было соплей и недотрава. Если сопли есть, то кидаем еще минут на десять в раствор. Если дорожки подтравились или возникли разрывы, то значит тонер криво лег и эти места надо будет пропаять медной проволокой.


Если все хорошо, то можно смывать тонер. Для этого нам потребуется ацетон — верный друг токсикомана. Хотя сейчас ацетон купить становится сложней, т.к. какой то придурок из госнаркоконтроля решил, что ацетон это вещество использующееся для приготовления наркотоиков, а значит нужно запретить его свободную продажу. Вместо ацетона вполне подходит 646 растворитель .


Берем кусок бинта и хорошенько смочив его ацетоном начинаем смывать тонер. Сильно давить не надо, главное возякать не слишком быстро, чтобы растворитель успевал впитываться в поры тонера, разьедая его изнутри. На смыв тонера уходит минуты две три. За это время даже зеленые собаки под потолком не успеют появиться, но форточку все же открыть не помешает.

Отмытую плату можно сверлить. Я для этих целей уже много лет использую моторчик от магнитофона, запитанный от 12 вольт. Монстр машина, правда хватает его ресурса примерно на 2000 отверстий, после чего щетки сгорают напрочь. А еще из него нужно выдрать схему стабилизации, подпаяв проводки напрямую к щеткам.


При сверловке нужно стараться держать сверло строго перпендикулярно. Иначе потом хрен ты туда микросхему засунешь. А с двусторонними платами этот принцип становится основным.


Изготовление двусторонней платы происходит также, только тут делаются три реперных отверстия, как можно меньшего диаметра. И после вытравливания одной стороны (другую в это время заклеивают скотчем, чтобы не стравилась) по этим отверстиям совмещают и накатывают вторую сторону. Первую заклеивают наглухо скотчем и травят вторую.

На лицевую сторону можно тем же ЛУТ методом нанести обозначение радиодеталей, для красоты и удобства монтажа. Впрочем, я так не заморачиваюсь, а вот камрад Woodocat из ЖЖ сообщества ru_radio_electr делает так всегда, за что ему большой респект!

В скором времени я, наверное, выдам также и статью по фоторезисту. Метод более замороченный, но в то же время мне им больше прикалывает делать — люблю с реактивами пошаманить. Хотя 90% плат я делаю все же ЛУТом.

Кстати, вот по поводу точности и качества плат изготовленных лазерно утюжным методом. Контроллер P89LPC936 в корпусе TSSOP28 . Расстояние между дорожками 0.3мм, ширина дорожек 0.3мм.


Резисторы на верхней плате типоразмера 1206 . Каково?

20 сентября 2013 в 14:35

Постутюжная технология производства печатных плат

  • DIY или Сделай сам
  • Tutorial

Последний раз я делал печатную плату, когда ещё не было интернета, лазерных принтеров и другой современной ерунды, зато была клейкая лента, скальпель и куча свободного времени. И вот теперь для меня пришло время вернуться к решению этой задачи.
Теперь, вроде как, всё есть, однако проблема осталась. Всем ведь понятно, чем неудобен заказ печатных плат на специализированном производстве, когда нужно сделать лишь одну штуку, или прототип. Потому и используют ЛУТ, фоторезист, фрезерование, в общем, кто что может. Но ведь хочется без развития специальных навыков получить гарантированный и повторяемый результат. Вот и приступим…

Однажды мне попалась . Предложен интересный способ, который обеспечивает безупречный результат, и полностью меняет отношение домашнему производству печатных плат.

Буквально в двух слова технологии
От ЛУТ она отличается способом переноса тонера на фольгу платы. А именно, предполагается заготовку из фольгированного материала положить на ровную поверхность, сверху, как обычно, принтерный отпечаток. Но поверх располагается гибкий нагревательный элемент, который необходимо плотно и равномерно прижать в приспособлении. После этого включается нагрев до достижения температуры плавления тонера.
И о предложенной реализации
В качестве нагревательного элемента в статье предлагается использовать пищевую фольгу, а чтобы она разогрелась, через неё пропускается ток порядка 200 ампер при напряжении около 1 вольта. Мило, не правда ли?

Я вижу некоторые недостатки:

  1. Высокий ток подразумевает повышенные требования к проводам, контактам и шинам. Это удорожает конструкцию. Кроме того, жёсткие провода создают неудобства, ну и вообще...
  2. Трансформатор надо городить
  3. Фольга хлипкая. Впрочем, это больше вопрос эстетики
  4. Вся конструкция избыточно громоздкая
Впрочем, возможно, кому-то именно эта реализация придётся по душе.

Очевидно, проблемы создаёт фольга, а точнее, низкое сопротивление нагревательного элемента на его основе. Ещё бы, ведь удельное сопротивление алюминия одно из самых малых - смотрим таблицу . А нам бы что-нибудь из конца списка, например нихром, на худой конец, константан. Фольга или лента из подобных материалов в природе есть, но купить с комфортом меньше, чем вагон, получится врядли.

Однако со временем родились два рабочих варианта:
  1. Углеткань. Как водится, она продаётся метрами. Когда мне удалось раздобыть кусочек разумных размеров, и я покрутил его в руках, идея слегка разонравилась. Нити легко расползаются, кроме того, они переплетены в разных направлениях, т. е. ток пойдёт не по всем. Но должно работать.
  2. Маска цветного кинескопа, или телевизора. Просто возникла мысль, что удельное сопротивление инвара, из которого её изготавливают, должно быть неплохим, но я так и не нашёл достоверные данные… Надо пробовать.
Получение принтерного отпечатка
Итак, делаем зеркальный отпечаток на лазерном принтере. Я использовал подложку от самоклеящихся этикеток. Её пришлось подшлифовать, иначе тонер осыпался. В итоге остались ворсинки. Большая часть ворсинок потом прилипла к плате (что не создало проблемы), но некоторые из них вместе с тонером остались на подложке, что уже неприятно. Вот он, человеческий фактор! Эти места я потом подкрасил перманентным маркером. В общем, у меня этот момент проработан не безупречно, но, похоже, глобально он решён. Просто, видимо, стоило заказать вот это , но, к сожалению, встретил слишком поздно. А может, следовало раздобыть Oracal 651 .
Моё приспособление
Вся конструкция собрана из подручных материалов, на фотографиях видно. Шины выступают на высоту платы, т.е. примерно на 1.5 мм. Плату окружает рамочка из картона, она не обязательна, но очень желательна, поскольку помогает сохранить нагревательный элемент ровненьким.


На следующей фотографии видно, вырезанный из маски нагревательный элемент уложен поверх принтерного отпечатка. И он сделан такого размера, чтобы был контакт с алюминиевыми шинами.

Для равномерного распределения давления я применил пластину из пористого силикона толщиной 8 мм. Уложенная поверх нагревательного элемента, она его плотно прижимает одновременно к плате и алюминиевым шинам, обеспечивая с ними хороший электрический контакт . Это сделало приспособление очень простым и удобным. Я опасался, что пластина слишком мягкая и толстая, но оказалось - в самый раз. Вот как выглядит пористый силикон:

«3М» с обратной стороны - это своего рода подложка, потому что пластина самоклеющаяся мне досталась. Конечно, такую не найдёшь в соседнем магазине, но, возможно, подойдут несколько слоёв обычного силикона, вырезанного из формочки для запекания. Можно взять любую мягкую резину, но её придется теплоизолировать тем же силиконом.

Пористая резина прижимается сверху пластиной из металла. Если резина достаточно мягкая, думаю, можно прижимать и толстой фанерой.
Этот бутерброд в моём случае сжимается струбциной. Для маленькой экспериментальной установки этого достаточно, а так можно сообразить что-нибудь быстрозажимное. При затягивании струбцины я значительных усилий не прилагал, получилось 2.5 оборота, но всё зависит от твёрдости используемой резины.

Теперь можно измерить сопротивление нагревательного элемента. Ориентировочно оно составило 0.05 Ом при зоне нагрева 80 х 80 мм. Кстати, сопротивление элемента из углеткани получилось примерно 0.35 Ом.
Нагрев длился одну минуту, потребляемая мощность была примерно 350 Вт. Возможно, это не оптимальные режимы, и следует держать несколько минут при меньшей мощности, но пока я решил на этом остановиться. Вот готовый результат:

Что следует добавить
Поскольку маска сферическая, она может и не прижаться полностью к поверхности платы больших размеров. Но на последних моделях ныне вымерших кинескопов она достаточно плоская. Кстати, я её добыл из 15"" монитора. Использовать углеткань, или углеволокно тоже заманчиво, особенно, если суметь зафиксировать на подходящей основе. Вот так выглядит углеткань в моём эксперименте:

А что в чёрном ящике?
Для нагрева требуется относительно большой ток и возможность его регулировки. Тут можно применить разные решения, и, возможно, у вас уже есть что-то готовое. У меня не нашлось ничего подходящего, поэтому пришлось придумывать самому. В результате, из подручных средств построена такая конструкция:

От UPS оставлен только корпус и трансформатор, на первичную обмотку трансформатора поступает напряжение с регулятора мощности от пылесоса. В качестве регулятора можно использовать простейший диммер достаточной мощности, или можно спаять самодельный. Нагревательный элемент подключен напрямую к половине вторичной обмотки трансформатора.

Мощность нагрева (нас интересует удельная мощность, т.е. мощность на единицу площади обогрева) может меняться в широких пределах. Так, в оригинальной статье получается, она составляла 0.9 Вт/см 2 , а мой опыт проводился при 5.5 Вт/см 2 .


ЛУТ наоборот

Как изготовить печатную плату в домашних условиях. Или ЛУТ (лазерно-утюжная технология) - наоборот.


Под «ЛУТ» имеется в виду термоперенос тонера с бумаги на поверхность металлизации будущей печатной платы.


Самые интересные ролики на Youtube


Предисловие

Много раз пытался изготовить печатную плату с использованием ЛУТ, но мне так ни разу не удалось получить надёжный легко повторяемый результат. Кроме того, при изготовлении платы мне необходимы протравленные отверстия в контактных площадках размером не более 0,5мм. Впоследствии, я их использую при сверлении, для того, чтобы отцентровать сверло диаметром 0,75мм.

Брак проявляется в виде смещения или изменения ширины дорожек, а так же в неодинаковой толщине тонера оставшегося на медной фольге после удаления бумаги. Кроме того, при удалении бумаги перед травлением, проблематично очистить каждое отверстие в тонере от остатков целлюлозы. В результате, при травлении печатной платы появляются дополнительные трудности, которых удалось избежать, только сделав всё наоборот.

Предполагаю, что причина, вызывающая брак следующая.

Бумага, нагреваясь до высокой температуры начинает коробиться. В то время как температура фольгированного стеклотекстолита всегда немного ниже. Тонер частично закрепляется на фольге, но остаётся расплавленным со стороны бумаги. При короблении, бумага сдвигается и изменяет первоначальную форму проводников.

ЛУТ - наоборот.

В самом начале хочу предупредить, что технология не лишена определённых недостатков.

Первый, это отсутствие специальной бумаги для термопереноса, вместо которой я предлагаю подобрать подходящую бумагу для самоклеящихся этикеток. К сожалению, не всякая бумага годится. Нужно выбрать ту, у которой этикетки плотнее, а подложка имеет хорошую, ровную поверхность.

Второй недостаток состоит в том, что размер печатной платы ограничен размерами подошвы утюга. Кроме того, не каждый утюг может достаточно равномерно разогреть фольгированный стеклотекстолит, поэтому лучше выбрать самый массивный.

Однако, при всех этих недостатках, описываемая ниже технология позволила мне получить стабильный, легко повторяемый результат, при мелкосерийном производстве.


Суть изменения традиционного процесса состоит в том, что предлагается нагревать не бумагу с тонером, а сам фольгированный стеклотекстолит.

Основное преимущество состоит в том, что при этом способе легко контролировать температуру в зоне плавления тонера. Кроме того, резиновый валик позволяет равномерно распределить давление и предотвратить раздавливание тонера.(Я везде пишу именно про фольгированный стеклотекстолит, так как другие материалы не испытывал).

Технология одинаково хорошо подходит для фольгированного стеклотекстолита разной толщины, но лучше использовать материал не толще одного миллиметра, так как его легко резать ножницами.


Итак, берём кусок, самого что ни на есть, затрапезного фольгированного стеклотекстолита и обрабатываем его шкуркой. Очень крупную шкурку использовать не стоит, так как можно повредить будущие дорожки. Однако можно не шкурить, если вы располагаете куском нового стеклотекстолита. Поверхность меди требуется тщательно очистить и обезжирить в любом случае.




Делаем трафарет для термопереноса. Для чего отрезаем необходимый кусок от листа бумаги для этикеток отделяем от подложки сами этикетки. В начале листа нужно оставить кусочек этикетки, чтобы предотвратить застревание подложки в механизме принтера.

Не следует прикасаться руками тех мест на подложке, куда впоследствии будет нанесён тонер.




Если толщина фольгированного стеклотекстолита один и менее миллиметра, то расстояние между краями отдельных плат можно выбрать 0,2мм, если больше и вы собираетесь разрезать заготовку ножовкой, то - 1,5-2,0мм в зависимости от толщины полотна и допуска на обработку.




Слой тонера я использую тот, что заложен по-умолчанию в дрйвере принтера, а вот «B & W Halftones:» (Ч/Б Полутон) следует выбрать «Solid» (Сплошной). Иными словами, нужно предотвратить появление растра. Вы его можете не увидеть на трафарете, однако это может сказаться на толщине тонера.




Закрепляем трафарет на отрезке фольгированного стеклотекстолита канцелярскими скрепками. Ещё одну скрепку цепляем на свободный край трафарета, чтобы он не соприкоснулся с утюгом.




Температура плавления тонера разных марок составляет примерно 160-180С. Поэтому, температура утюга должна быть чуть выше на 10-20С. Если ваш утюг не нагревается до температуры 180С, то придётся его подрегулировать.




Перед нагревом, подошву утюга следует тщательно очистить от жира и других загрязнений!

Разогреваем утюг до температуры 180-190 градусов и плотно прижимаем к фольгированному стеклотекстолиту так, как показано на рисунке. Если расположить утюг иначе, плата может разогреться слишком неравномерно, так как обычно утюг разогревается на 20-30С сильнее в широкой части. Выдерживаем две минуты.




После этого, снимаем утюг и одним движением, с усилием прикатываем трафарет к фольгированному стеклотекстолиту используя резиновый валик для накатки фотографий.

Если во время прикатывания происходит раздавливание тонера, то есть, дорожки съёзжают в сторону или меняют свои очертания, то следует уменьшить количество тонера в драйвере принтера.

Нужно, чтобы центр валика всегда двигался вдоль центра платы. Ручку валика нужно держать так, чтобы не допустить появления вектора силы направленного "вокруг" ручки.




Ещё несколько раз сильно прикатываем трафарет и прижимаем полученный «бутерброд» чем-нибудь тяжёлым, предварительно проложив сложенную в несколько раз газету для того, чтобы равномерно распределить вес.

Прикатывать трафарет следует всякий раз в одну и ту же сторону. Валик начинает движение от места крепления трафарета.




Минут через десять можно снять пресс и удалить трафарет. Вот что получилось.




Лишнюю часть заготовки можно отрезать и использовать в следующий раз.




Теперь нужно к обратной стороне платы приклеить любым способом что-то такое, за что впоследствии можно будет эту плату удерживать при травлении. (Я использую термоклей.)





Травим плату в растворе хлорного железа.

Как приготовить раствор?

Если банка с хлорным железом разгерметизирована, то там, скорее всего, уже есть сверхконцентрированный раствор. Его можно слить в посуду для травления и добавить немного воды.

Если хлорное железо ещё не покрылось водой, то это можно сделать самому. Наверное, можно достать и сами кристаллы из банки, но не используйте для этого фамильное серебро.


Имейте в виду, в сверконцентрированном растворе процесс травления не пойдёт, поэтому, получив такой раствор, нужно добавить немного воды.

В качестве посуды лучше всего использовать фото ванночку из винипласта, но можно и любую другую.

На снимке видно, что плата плавает на поверхности раствора за счёт его поверхностного натяжения. Этот метод хорош тем, что продукты травления не задерживаются на поверхности платы, а сразу опускаются на дно ванночки.




В самом начале травления нужно убедиться, что под платой не осталось воздушных пузырей. В процессе травления желательно проверять, чтобы травление протекало равномерно на всей поверхности платы.

Если есть какая-то неоднородность, то нужно активировать процесс старой зубной щёткой или чем-то подобным. Но делать это нужно осторожно, чтобы не разрушить слой тонера.

Особое внимание следует уделить отверстиям в контактных площадках. Места, на которых процесс травления не пошёл сразу - более светлые. В принципе, достаточно в самом начале процесса добиться потемнения всей поверхности и всех отверстий и тогда успех предрешён.

В тех местах, где медь вытравилась полностью, стеклотекстолит начинает просвечиваться.




Если основная часть платы вытравилась за 15 минут, то не стоит увеличивать общее время травления больше, чем в два раза, то есть более 30 минут. Дальнейшее травление не только уменьшит ширину проводников, но и может частично разрушить тонер.

Обычно за удвоенное время вытравляются все отверстия 0,5мм в контактных площадках.

Моторчик крутит небольшой эксцентрик, который создаёт вибрации в растворе (не обязательно, если периодически приподнимать и шевелить плату).

Смываем тонер тампоном смоченным в ацетоне.

Вот, что получилось. Слева плата ещё покрыта тонером. Ширина дорожек 0,4мм.




Сверлим отверстия, не забывая периодически затачивать сверло.




Теперь можно удалить заусенцы, образовавшиеся на меди при сверлении. Для этого, сначала закатываем их при помощи шарикоподшипника закреплённого в какой-нибудь удобной оправке. При этом плату лучше разместить на твёрдой ровной поверхности. Затем, мелкой шкуркой удаляем окисел с поверхности меди, если он образовался.




Лудим заготовку, для чего предварительно покрываем её слоем флюса.




Разрезаем заготовку на отдельные платы.







По просьбам трудящихся сходил в магазин канцтоваров и сфотографировал упаковку с Самоклеящимися этикетками. Именно эта бумага плохо подходит для термопереноса. Хотя, если нет другой, то можно использовать и эту после некоторой доработки. Подробнее – в очередной статье про ЛУТ.



Слева лицевая сторона упаковки, а справа, соответственно, задняя. На задней стороне нарисованы варианты размещения Самоклеящихся этикеток на листе А4. Крупные цифры, это количество этикеток одинакового размера размещённых на одном листе А4.


Все вышесказанные слова по поводу упаковки не имеют прямого отношения к отобранной мною бумаге. Как оказалось, продавцы используют данную упаковку для хранения совсем других типов бумаги.

Подозрения закрались, когда в разных магазинах я купил разную бумагу, которую достали из одной и той же упаковки. Продавцы рассказывали что-то про производителя, который типа меняет качество бумаги как перчатки. Но, сегодня я разговаривал с хозяином мелкооптового магазина и он мне поведал, что оказывается, продавцы просто используют упаковку как тару для бумаги, которая изначально не имеет упаковки. Вернее упаковка есть, но это просто тонкая прозрачная плёнка.

Так что, бумага, которая оказалась самой удобной для термопереноса, оказалась производства финской компании "Campas". А так как на мелкой упаковке нет никаких опознавательных знаков, то вряд ли удастся её идентифицировать без тестирования.

  • Tutorial

Последний раз я делал печатную плату, когда ещё не было интернета, лазерных принтеров и другой современной ерунды, зато была клейкая лента, скальпель и куча свободного времени. И вот теперь для меня пришло время вернуться к решению этой задачи.
Теперь, вроде как, всё есть, однако проблема осталась. Всем ведь понятно, чем неудобен заказ печатных плат на специализированном производстве, когда нужно сделать лишь одну штуку, или прототип. Потому и используют ЛУТ, фоторезист, фрезерование, в общем, кто что может. Но ведь хочется без развития специальных навыков получить гарантированный и повторяемый результат. Вот и приступим…

Однажды мне попалась . Предложен интересный способ, который обеспечивает безупречный результат, и полностью меняет отношение домашнему производству печатных плат.

Буквально в двух слова технологии
От ЛУТ она отличается способом переноса тонера на фольгу платы. А именно, предполагается заготовку из фольгированного материала положить на ровную поверхность, сверху, как обычно, принтерный отпечаток. Но поверх располагается гибкий нагревательный элемент, который необходимо плотно и равномерно прижать в приспособлении. После этого включается нагрев до достижения температуры плавления тонера.
И о предложенной реализации
В качестве нагревательного элемента в статье предлагается использовать пищевую фольгу, а чтобы она разогрелась, через неё пропускается ток порядка 200 ампер при напряжении около 1 вольта. Мило, не правда ли?

Я вижу некоторые недостатки:

  1. Высокий ток подразумевает повышенные требования к проводам, контактам и шинам. Это удорожает конструкцию. Кроме того, жёсткие провода создают неудобства, ну и вообще...
  2. Трансформатор надо городить
  3. Фольга хлипкая. Впрочем, это больше вопрос эстетики
  4. Вся конструкция избыточно громоздкая
Впрочем, возможно, кому-то именно эта реализация придётся по душе.

Очевидно, проблемы создаёт фольга, а точнее, низкое сопротивление нагревательного элемента на его основе. Ещё бы, ведь удельное сопротивление алюминия одно из самых малых - смотрим таблицу . А нам бы что-нибудь из конца списка, например нихром, на худой конец, константан. Фольга или лента из подобных материалов в природе есть, но купить с комфортом меньше, чем вагон, получится врядли.

Однако со временем родились два рабочих варианта:
  1. Углеткань. Как водится, она продаётся метрами. Когда мне удалось раздобыть кусочек разумных размеров, и я покрутил его в руках, идея слегка разонравилась. Нити легко расползаются, кроме того, они переплетены в разных направлениях, т. е. ток пойдёт не по всем. Но должно работать.
  2. Маска цветного кинескопа, или телевизора. Просто возникла мысль, что удельное сопротивление инвара, из которого её изготавливают, должно быть неплохим, но я так и не нашёл достоверные данные… Надо пробовать.
Получение принтерного отпечатка
Итак, делаем зеркальный отпечаток на лазерном принтере. Я использовал подложку от самоклеящихся этикеток. Её пришлось подшлифовать, иначе тонер осыпался. В итоге остались ворсинки. Большая часть ворсинок потом прилипла к плате (что не создало проблемы), но некоторые из них вместе с тонером остались на подложке, что уже неприятно. Вот он, человеческий фактор! Эти места я потом подкрасил перманентным маркером. В общем, у меня этот момент проработан не безупречно, но, похоже, глобально он решён. Просто, видимо, стоило заказать вот это , но, к сожалению, встретил слишком поздно. А может, следовало раздобыть Oracal 651 .
Моё приспособление
Вся конструкция собрана из подручных материалов, на фотографиях видно. Шины выступают на высоту платы, т.е. примерно на 1.5 мм. Плату окружает рамочка из картона, она не обязательна, но очень желательна, поскольку помогает сохранить нагревательный элемент ровненьким.


На следующей фотографии видно, вырезанный из маски нагревательный элемент уложен поверх принтерного отпечатка. И он сделан такого размера, чтобы был контакт с алюминиевыми шинами.

Для равномерного распределения давления я применил пластину из пористого силикона толщиной 8 мм. Уложенная поверх нагревательного элемента, она его плотно прижимает одновременно к плате и алюминиевым шинам, обеспечивая с ними хороший электрический контакт . Это сделало приспособление очень простым и удобным. Я опасался, что пластина слишком мягкая и толстая, но оказалось - в самый раз. Вот как выглядит пористый силикон:

«3М» с обратной стороны - это своего рода подложка, потому что пластина самоклеющаяся мне досталась. Конечно, такую не найдёшь в соседнем магазине, но, возможно, подойдут несколько слоёв обычного силикона, вырезанного из формочки для запекания. Можно взять любую мягкую резину, но её придется теплоизолировать тем же силиконом.

Пористая резина прижимается сверху пластиной из металла. Если резина достаточно мягкая, думаю, можно прижимать и толстой фанерой.
Этот бутерброд в моём случае сжимается струбциной. Для маленькой экспериментальной установки этого достаточно, а так можно сообразить что-нибудь быстрозажимное. При затягивании струбцины я значительных усилий не прилагал, получилось 2.5 оборота, но всё зависит от твёрдости используемой резины.

Теперь можно измерить сопротивление нагревательного элемента. Ориентировочно оно составило 0.05 Ом при зоне нагрева 80 х 80 мм. Кстати, сопротивление элемента из углеткани получилось примерно 0.35 Ом.
Нагрев длился одну минуту, потребляемая мощность была примерно 350 Вт. Возможно, это не оптимальные режимы, и следует держать несколько минут при меньшей мощности, но пока я решил на этом остановиться. Вот готовый результат:

Что следует добавить
Поскольку маска сферическая, она может и не прижаться полностью к поверхности платы больших размеров. Но на последних моделях ныне вымерших кинескопов она достаточно плоская. Кстати, я её добыл из 15"" монитора. Использовать углеткань, или углеволокно тоже заманчиво, особенно, если суметь зафиксировать на подходящей основе. Вот так выглядит углеткань в моём эксперименте:

А что в чёрном ящике?
Для нагрева требуется относительно большой ток и возможность его регулировки. Тут можно применить разные решения, и, возможно, у вас уже есть что-то готовое. У меня не нашлось ничего подходящего, поэтому пришлось придумывать самому. В результате, из подручных средств построена такая конструкция:

От UPS оставлен только корпус и трансформатор, на первичную обмотку трансформатора поступает напряжение с регулятора мощности от пылесоса. В качестве регулятора можно использовать простейший диммер достаточной мощности, или можно спаять самодельный. Нагревательный элемент подключен напрямую к половине вторичной обмотки трансформатора.

Мощность нагрева (нас интересует удельная мощность, т.е. мощность на единицу площади обогрева) может меняться в широких пределах. Так, в оригинальной статье получается, она составляла 0.9 Вт/см 2 , а мой опыт проводился при 5.5 Вт/см 2 .

ЛУТ или лазерно-утюжная технология применяется для самостоятельного изготовления печатных плат в домашних условиях. Технология ЛУТ зародилась совсем недавно с появлением лазерных принтеров. Думаю, вам известно, что лазерные принтеры заправляются порошком — тонером.При большой температуре тонер плавиться и «оседает» на печатной поверхности.Именно этот принцип и заложен в ЛУТ. Поэтому, чтобы использовать эту технологию, нам нужен всего-навсего лазерный принтер и утюг.

Создание прототипа

Итак, приступим сразу к делу. ЛУТ я буду показывать на примере создания макетки для микросхемы QFP-32

тем самым я убью сразу двух зайцев: покажу Вам ЛУТ и создам себе макетку для этой микросхемы.

Макетная плата должна будет иметь примерно вот такой вид:

А для чего это надо? Так как между выводами этой микросхемы шаг ну очень маленький, а мы хотим ее вставить в нашу макетную плату для создания какого-либо устройства, то понятно дело, что туда мы ее никак не запихаем. Далее такую микросхему мы будем впаивать в центр вот такой самопальной макетки, припаивать в отверстия по периметру провода и джамперы и со спокойной душой уже втыкать провод на главной макетке туда, куда нам надо.

Чтобы создать сие чудо, мы должны использовать все прелести компьютера, а точнее программку для рисования печатных плат Sprint Layout 6.0 , чертим посадочное место для микросхемы и печатные дорожки. У меня получился вот такой рисуночек:



Имейте ввиду, что этот рисунок на текстолите отобразится зеркально, поэтому, если требуется, можно поставить галочку «Зеркально». Для меня такой надобности нет, так как рисунок у меня симметричный. Перед печатью не забудьте также залезть в свойства принтера и поставить по максимуму насыщенность цвета. Чем чернее будет рисунок, тем лучше.

Бумага для ЛУТ

Итак, с этим определились, теперь нужно определиться на чем будем печатать. Здесь среди радиолюбителей до сих пор идет много споров, и пока все-таки непонятно, что лучше. Кто-то печатает на фотобумаге, кто-то на кальке, кто-то на глянцевых журналах. Лично я печатаю на самоклеющейся пленке. Где то в инете прошел миф, что самая лучшая пленка-самоклейка с номером 333:-). В принципе доволен. Честно скажу, другие не проверял. Что самое интересное, использовать мы будем не саму пленку, а ее подложку.



Для этого отклеиваем эту подложку от основы и фиксируем ее на листе офисной бумаги таким образом, чтобы сторона, куда клеилась сама пленка-самоклейка была направлена вверх. Потом все это дело прогоняем через принтер и вуаля! Рисунок готов!


В настоящее время лучше всего использовать специализированную бумагу для ЛУТа, которую вы можете купить на Али по этой ссылке.

Подготовка фольгированного текстолита

Ну а теперь нам нужно подготовить кусок фольгированного текстолита для переноса рисунка с подложки пленки-самоклейки на него. Берем самую мелкую шкурку-микронку и зачищаем его до блеска.


Некоторые умельцы зачищают с помощью пасты ГОИ и даже с помощью самого травящего раствора. Думаю, надо как-нибудь попробовать, ну а пока метод зашкуривания шкуркой остается для меня самым проверенным.

Как зашкурили, берем ватку, смачиваем бензином «Калошей», чистим и заодно обезжириваем нашу платку.



Текстолит вы также можете взять на Али по этой ссылке:


Перенос рисунка на плату

После того, как мы подготовили нашу ошкуренную платку, берем бумажку с рисунком и кладем рисунком вниз на платку.



Включаем утюг и ставим его на максимальный прогрев. После того, как он прогрелся, начинаем гладить нашу бумажку. Начинайте гладить с середины. Прижимайте утюг сильнее. Проглаживайте тщательно все края. От этой операции будет зависеть все качество печатной платы.


Все, наверное, делали татуировки от жевательных резинок себе на руку? Точно также за уголок подымаем бумажку и вуаля! У меня получилось как-то вот так:


Не обращайте внимание на черные крапинки, у меня принтер уже немного начинает косячить. Это никак не повлияет на качество нашей печатной платы. Иногда все-таки тонер в некоторых местах не цепляется с текстолитом. В этом случае такие участки можно подкорректировать с помощью маркера для печатных плат . В моем случае, как видите, справа в середине один пятачок чуток не вышел. Это также никак не повлияет на работоспособность.

Травление плат

Берем хлорное железо и готовим раствор.


Наливаем теплую воду в ванночку. Далее аккуратно сыплем порошок и не забываем помешивать. Будьте осторожны! Реакция растворения хлоржелеза проходит с выделением теплоты. Поэтому при растворении будет шипение и бурление. Не допускайте попадания хлоржелеза на одежду и в глаза! С одежды он очень тяжело смывается. Используйте только пластмассовые инструменты! Ни в коем случае не используйте железную миску, железный пинцет и тд.

Я делаю раствор на глаз. Здесь правило такое: чем крепче раствор, тем быстрее будет идти реакция травления.


Бросаем в нашу ванночку печатную платку с прорисованными дорожками


И время от времени начинаем гонять волну в ванночке


Также не забывайте поглядывать, как идет процесс травления.

Во! Идет полным ходом! Еще чуть-чуть и все.


Как говорится «лучше недобздеть, чем перебздеть». Поэтому, когда травление закончится, нужно срочно будет вытащить из ванночки платку.

Ну вот и наступил этот момент:


Промываем теплой водой из под краника


Берем ацетон, окунаем в него ватную палочку и стираем тонер с печатной платки. Также хорошо смывается тонер с помощью Flus-Off. Подробней о химии .



Должно получится вот так:


Так как у меня текстолит тонкий, то я беру простые ножницы и вырезаю платку по границе квадрата, который указал еще при печати в Sprint Layout


Теперь все это дело лудим припоем и гелевым флюсом для защиты медных дорожек от коррозии.


Получилось вот так:


Теперь нам надо убрать этот липкий флюс. Для этого используем все тот же самый Fluх-Off или ацетон, прыскаем на платку и чистим ее с помощью зубной щетки.



Ну вот почти готовая платка. Красота!


Остался окончательный штрих — сверление контактных площадок. Для этого берем нашу минидрель и самое тонкое сверло. В данном случае на 0,6 мм и сверлим этим сверлом все отверстия. Потом берем уже сверло на 1 мм и рассверливаем отверстия на 0,6 мм.


Проверяем нашу платку с другой стороны


Все замечательно! Теперь можно использовать нашу платку в свое удовольствие, запаяв микросхему на нее и припаяв провода в отверстия.

Заключение

В наше время ЛУТ становится все более и более популярным. Это, конечно же, связано с простотой и дешевизной данного метода. Некоторые заядлые электронщики умудряются получать ширину дорожки с помощью ЛУТ 0,3 и даже 0,2 (!) мм. Красота, надежность, малые габариты, удобство трассировки печатных проводников с помощью компьютера сделало ЛУТ по настоящему популярным среди радиолюбителей, а также среди маленьких фирм по производству радиоэлектронных устройств.

А какой кайф самостоятельно развести схему и собрать электронную безделушку по габаритам, которые диктуете вы с помощью ЛУТ! С помощью этой технологии вы можете использовать в своей плате SMD компоненты . ЛУТ действительно открывает нам дверь в микроэлектронику. Открывайте ее шире, не бойтесь!



Рекомендуем почитать

Наверх