Простой способ изготовления печатных плат (не ЛУТ). Лазерно-утюжная технология изготовления печатных плат (ЛУТ) Лут технология изготовления печатных плат
Довольно много лет назад я впервые узнал о изготовлении плат при помощи Лазерно Утюжной Технологии. Для меня это было сродни изобретению колеса.
Продолжение истории читайте под катом.
До этого платы рисовались лаком при помощи рейсфедера. Для печати плат по технологии ЛУТ я даже купил лазерный принтер (лет 12 назад это было весьма недешево). В процессе работы я перепробовал кучу видов разной бумаги. Да и плат, изготовленных по этой технологии изготовлено не один квадратный метр, на третьем я перестал считать. На текущий момент я остановился на бумаге из журнала «Популярная механика», до этого пользовался бумагой из журнала «Кухни и Ванные комнаты», но он исчез из продажи.
Но совсем недавно, читая обзоры на Муське я случайно в одном из обзоров увидел бумагу для печати плат, полез на Али и сразу заказал себе пробные 10 штук листиков, решив что если понравится, то закажу 50, так как разница в цене между 10 и 50 всего около двух раз.
Кстати, будьте внимательны, я выложил ссылку на лот, но сейчас на этом месте находится лот 50шт за 10 с чем то баксов, при этом имя ссылки осталось прежним, 10 листов.
Вот недавно я получил свой заказ. Случилось то, чего я больше всего боялся, бумага пришла мятой.
Как все понимают, мятую бумагу в принтер засовывать опасно, цена ремонта может быть больше стоимости самой бумаги. Я открыл спор на возврат 50%, так как после обрезки я примерно столько и могу использовать.
Бумага была просто в большом конверте, без пакета или файлика, и был проложен кусок какого то картона, причем этот кусок картона был меньше по размерам, чем бумага. Собственно основные повреждения и были в местах, где картонка отсутствовала.
На фото журнал, которым я пользовался раньше и полученная мною бумага, выбрал листик поаккуратнее.
Что-бы принтер не зажевал мой новый листик, часть пришлось отрезать, с другой стороны не отрезал, так как там не критично, главное в той области просто ничего не печатать.
Ну так как такая бумага является ну очень специфическим товаром, то без тестирования здесь ну просто никак.
В общем всем, кому интересно, добро пожаловать под спойлер.
Печатная плата, как это делается.
Сначала трассирую печатную плату, я пользуюсь программой Sprint Layout 6, до этого очень долго пользовался версией 3, и еще никак не могу приучится к отличиям в управлении.
При изготовлении платы я всегда по периметру оставляю защитную зону шириной 5мм, потому заготовка берется больше на 10мм по длине и ширине чем требуемая плата, мне так удобно.
Заготовка зачищается мелкой наждачной бумагой, важна не зеркальная поверхность, а скорее много микроцарапин, тогда тонер лучше держится.
Распечатываем нашу будущую плату на бумаге (я обычно печатаю сразу 2 штуки, на всякий случай), на гладкой стороне, кстати весь процесс был сделан с одного дубля, т.е. я ничего не корректировал и не переделывал специально для обзора, в этом и заключался смысл теста.
Не забываем, что печатать надо зеркально по отношению к требуемому рисунку печатной платы.
Дальше я укладываю заготовку на специально обученную книгу:), вернее это не книга, а годовая подшивка журналов Радио, в картонном переплете. Делаю я это для того, что бы заготовка не скользила в процессе, и от нагрева не портила то, что под ней находится.
После этого укладываю распечатку чертежом к меди, потом накрываю сверху листом обычной принтерной бумаги, так меньше на начальном этапе скользит, самый сложный момент это не допустить соскальзывания листика с печатью в сторону, я сначала ставлю утюг широкой частью на книгу и бумагу, а потом плавно опускаю на заготовку.
Дальше плавными движениями, с небольшим нажимом гладим нашу будущую плату, я делаю несколько заходов с разных сторон платы, что бы лучше проглаживались края, сильно давить нельзя, иначе тонер может поплыть, если совсем не нажимать, то скорее всего тонер не прилипнет к заготовке. Глажу я такую заготовку примерно минуту.
Кстати тонер я использую Static Control, на мой взгляд это самый лучший тонер для ЛУТ…
Процесс приклеивания завершен, бумага прилипла ровно и красиво.
Теперь кидаем нашу плату в миску с водой на 5-10 минут, можно оставить воду включенной, это поможет бумаге быстрее стать более мягкой.
Через 5-10 минут под небольшим напором воды (лучше комнатной температуры) пальцем скатываем бумагу, дорожки должны остаться на месте, слишком аккуратно делать этого не требуется, так как если тонер стирается пальцем, то такую плату надо переделывать, нормально приклеенный тонер пальцем не стирается, только сцарапывается.
На фото видно результат переноса чертежа на стеклотекстолит. Тонер имеет черный цвет, до этого, когда я пользовался бумагой из журнала, тонер имел сероватый оттенок, так как на нем оставались частички бумаги. Здесь все красиво, отверстия чистые, залипов между дорожками нет.
Я специально подбирал для теста печатную плату и с большими залитыми полигонами и с мелкими дорожками.
Перед травлением я делаю вот такой «столик», по углам платы, на свободных от чертежа местах я сверлю 4 отверстия, в которые вставляю спички (либо зубочистки), плата при этом располагается чертежом вниз.
Травят платы обычно раствором Хлорного железа в воде.
(III)
После погружения платы в раствор, ее надо почти сразу поднять и убрать пузырьки воздуха, иначе будут не протравленные места.
Через некоторое время (зависит от раствора), плата вытравлена.
Уже отработавший свою функцию тонер смываю ацетоном (ну или любым подходящим растворителем).
Ну а здесь я покажу какое качество печати я в итоге получил.
Место под процессор ближе к центру платы, ширина контактных площадок 0.45мм, ширина дорожек 0.45-0.5мм Видно что даже отлично сохранилась форма площадки.
А это дорожка по краю платы, таких мест два. Обычно такие места я корректирую перманентным водостойким маркером, для теста я этого специально не делал.
После смывки тонера сверлю необходимые отверстия, потом зачищаю плату наждачкой нулевкой.
Уже после всех этих операций только обрезаю лишнее, если это сделать до зачистки, то можно повредить наждачкой ближние к краю платы дорожки. Края платы прохожу немного надфилем, что бы убрать острые остатки стекловолокон после ножниц.
Теперь покрываю плату флюсом (я использую спиртовой F3), и пролуживаю дорожки.
Я знаю что некоторые этого не делают, но мне больше нравится плата с пролуженными дорожками. В общем дело вкуса, ну и медь не окисляется, да и микротрещины заливаются припоем.
Последний этап, смываю остатки флюса ацетоном.
Все, плата готова.
Да я знаю о фотоспособе, знаю о нанесении маски и шелкографии и т.п. и т.д.
Это все хорошие и очень полезные вещи, но думаю, что для большинства применений достаточно описанного мной варианта. Изготовить так плату очень быстро и просто, и надо иметь минимум химикатов и инструментов.
Плата, которую я изготовил, возможно примет участие в одном из моих будущих обзоров, некоторые читатели скорее всего даже узнают, что это будет за устройство.
В общем мое резюме.
Плюсы.
Мне понравилось, думаю что закажу 50 или 100 листов.
Тонер хорошо отлипает от основы.
Минусы.
Продавец очень плохо упаковал, за что ему большой минус.
Цена, особенно цена при покупке лота из 10 листиков, но для пробы вполне достаточно, хотя искать журналы, а потом листики в журналах без картинок (для печати лучше использовать страницы либо белые, либо только с текстом) уже порядком поднадоело.
В общем специалисты, не судите строго, постарался описать как мог, буду очень рад советам и дополнениям, и надеюсь что мой обзор кому нибудь помог.
И да, я знаю что на БиКе дешевле:)))
О лазерно-утюжной технологии (ЛУТе) в Интернетах написано уже столько статей, что нет особого смысла лезть со своей — всё давно рассказано, показано и сделано. А для тех, кто не любит читать (о дивный новый мир!), сняты сотни видео. Однако!..
Как всегда, разрешите не добитому во мне лектору начать издалека. Что есть печатная плата ? Это, как учила нас Тамара Антоновна — диэлектрическое основание, на которое нанесены печатные проводники и установлены навесные элементы, соединенные между собой пайкой или склеиванием согласно электрической принципиальной схеме. Выглядит она примерно так:
Здесь диэлектрическое основание выполнено из стеклотекстолита, а медные печатные проводники проходят лишь по одной его стороне. Бывают еще двусторонние платы, бывают многослойные, в которых дорожки проходят еще и внутри
платы, но для простых схем, на примере которых я буду рассказывать о ЛУТе, стопроцентно подойдет классическая односторонняя печатная плата.
Общий принцип создания печатной платы
1. Материалом основания служит фольгированный диэлектрик (гетинакс, текстолит, стеклотекстолит).
2. На фольгу устанавливается фотошаблон
— устройство, несущее информацию о рисунке печатных проводников. Основная его задача — защитить от разрушения медь в нужных местах (фиолетовые полосы) и оставить открытыми участки, подлежащие удалению (синие полосы).
3. Некоторые фотошаблоны так устроены, что после установки не требуют никаких дополнительных действий. Например, если бы рисунок проводников был выполнен от руки лаком для ногтей или особо цепким маркером. Фоторезист требует экспонирования и смывки, бумага для ЛУТа… Впрочем, и до нее дойдет дело. Главное — на фольгу отныне нанесена маска , которая повторяет контуры дорожек и контактных площадок и защищает их от разрушения в травящем растворе.
4. Заготовка погружается в раствор, где незащищенные участки фольги растворяются. Медь же под маской прекрасно себя чувствует.
5. Заготовка после травления. Ничего лишнего, только печатные проводники и контактные площадки, все так же надежно закрытые маской.
6. Маска удаляется, и рисунок проводников блестит медью.
7. Затем сверлятся соединительные отверстия, которые проходят через контактные площадки, или «пятачки».
8. И, наконец, устанавливаются навесные элементы.
Теперь предлагаю перейти от теории к практике, следуя нехитрому плану:
1. Изготовление фотошаблона
2. Перенос рисунка на заготовку
3. Травление
4. Сверление соединительных отверстий
5. Сборка
1. Изготовление фотошаблона
Рисунок печатных проводников можно получить разными способами: развести плату самостоятельно, скачать нужную «печатку» в Интернетах, перерисовать из журнала «Радио» за 1988-й год… Я выбрал программу Sprint Layout .
Кой смысл рассказывать, как ею пользоваться, если для этого полно видеоуроков и статей? Мне в освоении немало помог опыт работы с P-CAD
и Altium
Designer
, а многие вещи и вовсе делаются по аналогии с sPlan
.
Рисовать плату удобнее так, будто бы смотришь на ее элементы сверху. Тогда и первая ножка микросхемы сверху-слева, и у КТ315
эмиттер-коллектор-база на привычных местах стоят. Сама плата при этом считается прозрачной, аки стекло (наглядное пособие в помощь), поэтому надписи, выполняемые медью, должны быть отзеркалены
.
Слева — плата во время проектирования (текст отзеркален), справа — предпросмотр этого фрагмента со стороны фольги (текст нормально читается).
На печать я обычно отправляю два экземпляра платы — не всегда хорошо получается с первого раза. Из всех слоев, выводимых на печать, надо оставить только М2
и П
, если контур платы нарисован в нем (я раньше любил и его рисовать на М2
). Именно сейчас любители рисовать платы со стороны дорожек, у которых нумерация микросхем начинается справа-сверху, а текст изначально нормально читается, ставят галочку напротив опции «Зеркально».
Печатать надо, само собой, на лазерном принтере, отключив в его настройках все возможные режимы экономии тонера. Почти все существующие статьи-руководства настаивают на использовании непременно старого принтера™ , который плюет на природу и печатает толстым слоем. Точные модели принтеров (или хотя бы последний год производства подходящих™ ), увы, эти статьи не называют.
Моему HP M1120 LaserJet MFP
восемь полных лет, что делает его достаточно старым™
, но все еще пригодным для ЛУТа.
N. B.! Широкие проводники и другие относительно большие области меди целесообразно выполнять инструментом «полигон» с заливкой сеткой 0,3…0,5 мм. У принтера может не получиться равномерно утоптать тонер по большому участку (особенно, если картридж старый), что приведет к дефектам сплошного рисунка. Заливка сеткой позволяет обойти это ограничение.
Что же касается бумаги — то здесь, скорее всего, придется поэкспериментировать. Есть специальная бумага для ЛУТа на «Алиэкспрессе», есть вощеная бумага, есть фотобумага; кто-то использует кальку или подложки от самоклеющейся бумаги. Для меня самое «оно» — тонкая слегка глянцевая бумага из журналов. Именно тонкая, то есть внутренние листы. Толстые полностью глянцевые обложки себя не оправдали.
Не спешите, однако, втихаря уносить журналы из приемной любимого доктора — скорее всего, они так залапаны, что никакой тонер к ним не пристанет. Поищите то, что почти не бралось в руки. Читатель Антон предлагает использовать рекламные или партийные листовки.
После того, как рисунок распечатан, можно его вырезать, назвать одноразовым фотошаблоном
и приступить к следующему этапу.
Дополнение от 16.06.19
2. Перенос рисунка на заготовку
Для получения качественного рисунка печатных проводников необходимо очистить заготовку от окислов, потожировых следов и прочих загрязнителей. Поверхность фольги для этого с помощью наждачной бумаги зернистостью P600 зачищается круговым движениями.
После этого заготовка очищается от абразивной пыли и обезжиривается, например, изопропиловым спиртом.
Фотошаблон (или сразу несколько) накладывается на поверхность фольги, затем заготовка заключается в «конверт» из пары сложенных вдвое-втрое чистых
листов бумаги. Под «конвертом» находится стопка еще из десятка листов бумаги — здесь отработанные допускаются.
После этого утюгом, включенным на максимальную мощность, равномерно прогревают заготовку, и, сильно не нажимая, проглаживают ее в течение 2…5 минут (в зависимости от размера платы). Тонер, размягчаясь под действием тепла, теряет адгезию к глянцевой бумаге и переходит на поверхность фольги.
«Конверт» после прогрева основательно пожелтел. Заготовке надо дать отлежаться, чтобы она остыла до температуры, когда ее только-только становится возможно держать в руках.
После этого ее опускают в кювету с теплой водой, и, выждав 5…10 минут, начинают отслаивать бумагу.
Внешний ее слой легко снимается пинцетом, более глубинные требуют скатывания пальцами. Правильно переведенный на фольгу тонер не так-то просто процарапать ногтем, так что скатывать бумагу можно без опаски. Если дорожки не отпечатались на фольге или сходят вместе с бумагой — значит, технология переноса в чем-то была нарушена. Чаще всего это свидетельствует о недостаточном времени прогрева или его неравномерности. Иногда дело в неудачном выборе бумаги или плохо очищенном текстолите.
Мелкие фрагменты бумаги, оставшиеся внутри «пятачков» и между контактными площадками, удобно удалять штыковидным зондом.
В результате на поверхности фольги должна остаться маска, повторяющая рисунок проводников, но теперь уже в зеркальном отражении по отношению к проекту.
Не обошлось без дефектов — и если в большой плате пострадала только широкая земляная дорожка, то в маленькой неуверенно пропечатались несколько «пятачков». Локальный недогрев как он есть.
После просушки маска принимает такой вид. Самое время покрутить ее под разными углами, чтобы, возможно, увидеть проблеск меди в середине какой-нибудь дорожки.
На примере другой платы — изолировавшийся «пятачок» и тонкая трещина на дорожке рядом с ним.
Текстолит отлично режется отличными
ножницами по металлу. Плохим же инструментом ничего хорошего не сделаешь, как говорит мой читатель Максим, так что из-под говеных ножниц вышли две платы с размозженными краями. Большую я временно отложил, а маленькую пришлось отправить на переделку.
Тонер хорошо смывается ацетоном, но достать его в чистом виде сложно, да и не имеет особой надобности. С этой задачей справляется жидкость для снятия лака «Ноготок». Вчитавшись в состав, можно узреть, что там, помимо бесполезного экстракта ромашки, есть искомый ацетон.
Процесс не вполне полезен для легких, так что лучше заниматься им при открытой форточке.
Второй перенос рисунка оказался удачнее.
Внутри нижней стопки бумаги тем временем происходит собственная лазерно-утюжная технология.
При необходимости рисунок ретушируется, если он не соответствует оригиналу – для этого используются акриловые краски или лак для ногтей.
Я точно знаю, где
взять хорошие ножницы по металлу, я не знаю только, когда
их получится взять. А врожденная жадность не хочет отдавать травильному раствору даже такую узкую полоску меди. Поэтому я заклеил ее скотчем.
3. Травление
Есть разные рецепты травильных растворов, но для «наколенной лаборатории» наиболее подходящий — перекись водорода и лимонная кислота. В отличие от популярного среди радиолюбителей «старой школы» раствора хлорного железа, за ингредиентами этого праздника не надо идти в спецмагазины. Перекись можно купить в аптеке, лимонную кислоту — в продуктовом, соль — найти на кухне.
Несмотря на все те цифры, которыми украшены статьи о ЛУТе, я не думаю, что кто-то из их авторов взвешивал 10 грамм лимонной кислоты и отмерял 50 мл перекиси. Скорее всего, все втихаря льют перекиси так, чтобы она покрывала плату, и высыпают пригоршню кислоты — тот самый quantum satis
.
Не забыв, конечно, посолить раствор.
Пластмассовые держатели из подножного мусора, прилепленные термоклеем к текстолиту, помогут крутить заготовки без нужды окунать пальцы в раствор.
В пластиковую
кювету наливают перекись водорода и добавляют лимонную кислоту и соль, тщательно размешивая смесь до их полного растворения. Очень удобна в этом аспекте стеклянная палочка из набора «Юный химик». После этого заготовки погружают в раствор.
Мелкие пузырьки в растворе и порозовение меди — признак того, что верной дорогой идёте, товарищи!
Травление происходит при комнатной температуре, однако для ускорения можно подогревать раствор на водяной бане. Процесс занимает 5…20 минут (в зависимости от размера заготовки и количества удаляемой меди). Раствор необходимо постоянно помешивать и удалять из него крупные пузырьки воздуха — для этого достаточно покачивать сами заготовки за предусмотрительно сделанные держатели.
По мере насыщения раствора медью скорость травления снижается (это видно по уменьшению количества пузырьков и окрашиванию раствора в бирюзовый цвет). В этом случае целесообразно заменить раствор, хотя допускается долить перекиси и досыпать кислоты с солью.
После травления заготовки тщательно промывают, очищая от остатков травителя. Отработанный раствор можно сливать в раковину — в отличие от хлорного железа, никаких пятен он не оставляет.
N. B.! Раствор готовится по мере необходимости и хранению не подлежит, поскольку перекись водорода склонна самопроизвольно разлагаться. Учитывая потрясающую простоту рецепта, а так же доступность и низкую стоимость компонентов — это вряд ли можно считать недостатком.
Защитная маска из тонера и акриловой краски смывается все тем же «Ноготком».
Наращенные дорожки получились с мелкими протравами. Двух слоев краски, видимо, не хватило.
4. Сверление соединительных отверстий
С точки зрения технологичности целесообразно, чтобы как можно большее количество отверстий было выполнено одним диаметром. В Sprint Layout за этим надо следить, особенно, если используешь чужие макросы. Самых ходовых диаметров отверстий два: 0,8 мм (резисторы, конденсаторы, микросхемы DIP, мелкие диоды и транзисторы) и 1,0 мм (L78XX , 1N4007 , КТ815, МЛТ-1 ).
Центры отверстий намечаются шилом.
В последнее время радиоэлектроника как хобби в мире набирает популярность, людям становится интересно собственными руками создавать электронные устройства. В интернете присутствует огромное количество схем, от простых до сложных, выполняющие различные задачи, поэтому каждый сможет найти в мире радиоэлектроники то, что придётся ему по душе.
Неотъемлемая часть любого электронного устройства - печатная плата. Она представляет собой пластину из диэлектрического материала, на которую нанесены медные токопроводящие дорожки, соединяющие электронные компоненты. Каждый из тех, кто желает научиться собирать электрические схемы в красивом виде должен научиться делать эти самые печатные платы.
Существуют компьютерные программы, которые позволяют нарисовать рисунок дорожек печатной платы в удобном интерфейсе, самая популярная из них - . Разводка печатной платы производится в соответствии с принципиальной схемой устройства, в этом нет ничего сложного, достаточно лишь соединить дорожками нужные детали. Кроме того, ко многим схемам электронных устройств в интернете уже прилагаются готовые рисунки печатных плат.
Хорошая печатная плата - залог долгой и счастливой работы прибора, поэтому её нужно стараться делать максимально аккуратно и качественно. Наиболее распространённый метод изготовления печатных в домашних условиях - это так называемый « », или «лазерно-утюжная технология». Он приобрёл широкую популярность потому, что не занимает много времени, не требует наличия дефицитных ингредиентов и научиться ему не так уж и сложно. Вкратце, ЛУТ можно описать так: допустим, имеется рисунок дорожек, нарисованный на компьютере. Далее, этот рисунок нужно напечатать на специальной термотрансферной бумаге, перенести на текстолит, затем вытравить лишнюю медь с платы, просверлить отверстия в нужных местах и залудить дорожки. Разберём весь процесс поэтапно:
Печать рисунка платы
1) Печать рисунка на термотрансферной бумаге. Купить такую бумагу можно, например, на Алиэкспресс, там она стоит сущие копейки - по 10 рублей за лист формата А4. Вместо неё можно использовать любую другую глянцевую бумагу, например, из журналов. Однако качество переноса тонера с такой бумаги может оказаться гораздо хуже. Некоторые используют глянцевую фотобумагу «Ломонд», хороший вариант, если бы не цена - стоит такая фотобумага куда дороже. Рекомендую попробовать распечатать рисунок на разных бумагах, а затем сравнить, с какой из них получится самый лучший результат.
Ещё один важный момент при печати рисунка - настройки принтера. В обязательном порядке нужно отключить экономию тонера, плотность же стоит выставить максимальную, ведь чем толще слой тонера, тем лучше для наших целей.
Также нужно учитывать такой момент, что на текстолит рисунок переведётся в зеркальном отображении, поэтому нужно заранее предусмотреть, нужно или не нужно отзеркалить рисунок перед печатью. Особенно критично это на платах с микросхемами, ведь другой стороной их поставить не удастся.
Подготовка текстолита к перенесению на него рисунка
2) Второй этап - подготовка текстолита к перенесению на него рисунка. Чаще всего текстолит продаётся отрезками размером 70х100 или 100х150 мм. Нужно отрезать кусок, подходящий под размеры платы, с запасом по краям 3-5 мм. Пилить текстолит удобнее всего ножовкой по металлу или лобзиком, в крайнем случае его можно отрезать ножницами по металлу. Затем, этот кусок текстолита следует протереть мелкой наждачной бумагой или жёстким ластиком. На поверхности медной фольги образуются мелкие-мелкие царапины, это нормально. Даже если изначально текстолит выглядит идеально ровным, этот шаг необходим, иначе потом трудно будет его залудить. После зашкуривания поверхность обязательно нужно протереть спиртом или растворителем, чтобы смыть пыль и жирные следы от рук. После этого прикасаться к медной поверхности нельзя.
Перенос рисунка на подготовленный текстолит
3) Третий этап - самый ответственный. Необходимо напечатанный на термотрансферной бумаге рисунок перенести на подготовленный текстолит. Для этого отрезаем бумагу так, как показано на фото, оставляя запасы по краям. На ровную деревянную дощечку кладём бумагу рисунком вверх, затем сверху прикладываем текстолит, медью к бумаге. Загибаем края бумажки так, как будто она обнимает кусочек текстолита. После этого аккуратно переворачиваем бутерброд, чтобы бумага оказалась сверху. Проверяем, чтобы рисунок никуда не сместился относительно текстолита и кладём сверху чистый кусочек обычной офисной белой бумаги так, чтобы он закрывал собой весь бутерброд.
Теперь осталось лишь всё это дело хорошенько нагреть, и весь тонер с бумаги окажется на текстолите. Нужно приложить разогретый утюг сверху и нагревать бутерброд в течение 30-90 секунд. Время нагрева подбирается экспериментально и во многом зависит от температуры утюга. Если тонер перешёл плохо и остался на бумаге - нужно держать дольше, если же, наоборот, дорожки перевелись, но размазались - явный признак перегрева. Давить на утюг при этом не нужно, хватает его собственного веса. После прогрева нужно убрать утюг и прогладить ещё не остывшую заготовку ватным тампоном, на случай, если в некоторых местах тонер плохо перешёл при глажке утюгом. После этого остаётся только подождать, пока будущая плата остынет и снять термотрансферную бумагу. С первого раза может не получиться, это не беда, ведь опыт приходит со временем.
Травление печатной платы
4) Следующий этап - травление. Вся та область медной фольги, которая не покрыта тонером должна быть удалена, а медь под тонером должна остаться не тронутой. Сперва нужно приготовить раствор для травления меди, самый простой, доступный и дешёвый вариант - раствор лимонной кислоты, соли и перекиси водорода. В пластиковой или стеклянной ёмкости нужно размешать одну-две столовые ложки лимонной кислоты и чайную ложку поваренной соли на стакан воды. Пропорции не играют большой роли, можно высыпать на глаз. Тщательно перемешать и раствор готов. Нужно положить в него плату, дорожками вниз для ускорения процесса. Также можно слегка подогреть раствор, это ещё увеличит скорость процесса. Примерно через пол часа вся лишняя медь вытравиться и останутся только дорожки.
Смыть тонер с дорожек
5) Самое сложное позади. На пятом этапе, когда плата уже вытравлена, нужно смыть тонер с дорожек растворителем. Самый доступный вариант - женская жидкость для снятия лака для ногтей, стоит она копейки и есть почти у каждый женщины. Можно использовать и обычные растворители, например, ацетон. Я пользуюсь нефтяным сольвентом, он хоть и сильно воняет, но зато не оставляет на плате никаких чёрных разводов. В крайнем случае, можно убрать тонер, хорошенько потерев плату наждачной бумагой.
Сверление отверстий на плате
6) Сверление отверстий. Понадобиться маленькое сверло диаметром 0.8 - 1 мм. Обычные свёрла из быстрорежущей стали быстро тупятся об текстолит, поэтому лучше всего использовать свёрла из карбида вольфрама, хоть они и более хрупкие. Я сверлю платы с помощью двигателя от старого фена с небольшим цанговым патроном, отверстия при этом получаются ровные и без заусенцев. К сожалению, в самый неподходящий момент сломалось последнее карбидовое сверло, поэтому на фотографиях просверлена лишь половина отверстий. Остальные можно будет просверлить позже.
Залудить дорожки
7) Осталось лишь залудить медные дорожки, т.е. покрыть слоем припоя. Тогда они не будут окисляться со временем, а сама плата станет красивой и блестящей. Сначала нужно нанести на дорожки флюс, а затем быстрыми движениями поелозить по ним паяльником с капелькой припоя. Не стоит наносить излишне толстый слой припоя, тогда могут закрыться отверстия, а плата будет выглядеть неаккуратно.
На этом процесс изготовления печатной платы завершён, теперь можно запаивать в неё детали. Материал предоставил для сайта Радиосхемы - Михаил Грецкий, [email protected]
Обсудить статью ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ ЛУТОМ
Способов нанесения рисунка на печатные платы в домашних условиях есть немало, но каждый из них имеет свои плюсы и минусы. Например - фоторезистивный метод, который обходится довольно дорого. Маркерный - требует предельной аккуратности, времени и терпения. Использование различных лаков может привести к ещё большим разочарованиям впоследствии. Но каждый из этих способов имеет право на существование и мной, например, применяется в зависимости от конечной цели.
Сегодня я решил продемонстрировать практический пример лазерно-утюжной технологии нанесения рисунка. Этот метод был выбран мной потому, что на моей плате будут присутствовать 2 микросхемы и много миллиметровых дорожек. К примеру, рисовать перманентным маркером тонкие дорожки займёт много времени, а с помощью ЛУТ эта работа будет просто исключена.
С чего я начал? Естественно с проектирования печатной платы. Когда проект был готов, я распечатал его на листе мелованной бумаги из журнала. Чем качественней бумага - тем меньше возникнет проблем при перенесении рисунка. Самое главное - бумага должна быть глянцевой и тонер с неё не должен осыпаться.
После этого я приступил к вырезанию текстолита. Обычно советуют вырезать текстолит с запасом, чтобы потом скорректировать плату при кривом наложении рисунка, я же вырезаю один к одному. При необходимости я просто удаляю тонер и наношу его вновь. Соответственно, если дома лазерного принтера нет, нужно распечатать плату в нескольких копиях - чтоб наверняка!
Текстолит вырезан. Теперь его нужно обязательно зачистить и обезжирить для нанесения рисунка. Делаю опять исходя из своего опыта - края зачищаю наждачной бумагой, плату очищаю жёсткой губкой (Наждачную бумагу я не использую, чтобы не делать меньшей толщину и без того тонкой медной фольги). Обезжириваю тоже своеобразно - очищаю с помощью моющего средства для окон (мистер Мускул какой-то), потом промываю горячей водой и вытираю сухой вискозной тряпкой. Руками текстолит потом беру только за ребра. В итоге он становится таким:
Текстолит готов к перенесению на него рисунка. Действую так - вырезаю распечатанный проект по размеру платы:
Теперь нужно взять большую толстую книгу, положить на неё текстолит, накрыть 3-5 листами офисной бумаги и прогреть утюгом в течение минуты. После этого - убираем листы и налаживаем аккуратно на разогретый текстолит вырезанный рисунок, который следует перевести. Он моментально приклеивается к плате, потому действовать нужно предельно аккуратно. Не стоит забывать и о том, что текстолит сейчас очень горячий и в работе необходимо использовать перчатки.
После наложения на текстолит, разглаживаем получившийся "бутерброд" от центра во все направления. Особое внимание нужно уделить краям - с ними возникает больше всего проблем. Потом опять накрываем 3-5 листами офисной бумаги и греем утюгом, постоянно его перемещая для равномерного нагрева, около минуты - двух.
Закончив, текстолит должен остыть. После этого помещаем его в воду, чтоб бумага начала раскисать и удаляем её под струёй воды пальцем.
В результате у меня получилось вот так:
Видно, что в некоторых местах тонер отошёл вместе с бумагой. Сравниваю получившееся с ожидаемым и исправляю маркером недостатки. Креплю проводок, чтоб плату можно было достать из раствора.
Когда в распоряжении есть лазерный принтер, радиолюбителями применяется технология изготовления печатных плат, которая называется ЛУТ. Однако такой прибор имеется далеко не в каждом доме, поскольку даже в наше время стоит он достаточно дорого. Еще есть технология изготовления с применением фоторезистивной пленки. Однако для работы с ней тоже нужен принтер, но уже струйный. Уже проще, но сама пленка стоит достаточно дорого, а начинающему радиолюбителю на первых порах лучше потратить имеющиеся средства на хорошую паяльную станцию и прочие принадлежности.
Можно ли изготовить печатную плату приемлемого качества в домашних условиях, не имея принтера? Да. Можно. Причем, если все сделать, как описано в материале, понадобится совсем немного денег и времени, а качество будет на очень высоком уровне. Во всяком случае электрический ток «побежит» по таким дорожкам с большим удовольствием.
Перечень необходимых инструментов и расходников
Начать стоит с подготовки инструментов, приспособлений и расходных материалов, без которых просто нельзя обойтись. Для реализации самого бюджетного способа изготовления печатных плат в домашних условиях понадобится следующее:- Программное обеспечение для разработки рисунка.
- Прозрачная полиэтиленовая пленка.
- Узкий скотч.
- Маркер.
- Фольгированный стеклотекстолит.
- Наждачная бумага.
- Спирт.
- Ненужная зубная щетка.
- Инструмент для сверления отверстий диаметром от 0,7 до 1,2 мм.
- Хлорное железо.
- Пластиковая емкость для травления.
- Кисточка для рисования красками.
- Паяльник.
- Припой.
- Жидкий флюс.
Программ для разработки печатных плат существует сегодня огромное количество, но для начинающего радиолюбителя самым простым вариантом будет Sprint Layout. Несложно освоить интерфейс, пользоваться можно бесплатно, присутствует огромная библиотека, включающая распространенные радиокомпоненты.
Полиэтилен нужен для переноса рисунка с монитора. Лучше взять пленку пожестче, например, от старых обложек для школьных книг. Для ее крепления к монитору подойдет любой скотч. Лучше взять узкий – проще будет отклеивать (монитору эта процедура не вредит).
На маркерах стоит остановиться более подробно, так как это больная тема. Для переноса рисунка на полиэтилен, в принципе, подойдет любой вариант. А вот для рисования по фольгированному стеклотекстолиту нужен специальный маркер. Но тут есть маленькая хитрость, как сэкономить, и не покупать достаточно дорогие «специальные» маркеры для рисования печатных плат. Дело в том, что эти изделия по своим свойствам абсолютно ни чем не отличаются от обычных перманентных маркеров, которые продаются в 5-6 раз дешевле в любом канцелярском магазине. Но маркер должен обязательно иметь надпись «Permanent». Иначе ничего не получится.
Фольгированный стеклотекстолит можно брать любой. Лучше, если он будет потолще. Начинающим с таким материалом работать куда проще. Для его очистки понадобится наждачная бумага зернистостью около 1000 единиц, а также спирт (есть в любой аптеке). Последний расходник можно заменить жидкостью для сведения лака для ногтей, которая есть в любом доме, где живет женщина. Однако это средство довольно противно пахнет и долго выветривается.
Для сверления платы лучше иметь специальную мини-дрель или гравер. Однако можно пойти и более дешевым путем. Достаточно купить цанговый или кулачковый патрон под маленькие сверла и приспособить его к обычной бытовой дрели.
Хлорное железо можно заменить другими химическими средствами, включая те, которые уже наверняка есть в вашем доме. Например, подойдет раствор лимонной кислоты в перекиси водорода. Информацию о том, как готовятся альтернативные хлорному железу составы для травления плат, без проблем можно найти в Сети. Единственное, на что стоит обратить внимание, это на емкость для такой химии – она должна быть пластиковой, акриловой, стеклянной, но никак не металлической.
Про паяльник, припой и жидкий флюс подробнее говорить не стоит. Если радиолюбитель дошел до вопроса изготовления печатной платы, то с этими вещами он уже наверняка знаком.
Разработка и перенос рисунка платы на шаблон
Когда все вышеперечисленные инструменты, приспособления и расходные материалы подготовлены, можно браться за разработку платы. Если изготавливаемое устройство не уникальное, то гораздо проще будет скачать его проект из Сети. Подойдет даже обычный рисунок в формате JPEG.
Хотите пойти более сложным путем – рисуйте плату самостоятельно. Этот вариант часто бывает неизбежным, например, в ситуациях, когда у вас нет в наличии точно таких же радиодеталей, которые нужны для сборки оригинальной платы. Соответственно, заменяя компоненты аналогами, под них приходится выделять место на стеклотекстолите, подгонять отверстия и дорожки. Если проект уникальный, то плату придется разрабатывать с нуля. Для этого и нужно вышеупомянутое программное обеспечение.
Когда макет платы готов, его остается только перенести на прозрачный шаблон. Полиэтилен фиксируется прямо на мониторе при помощи скотча. Далее просто переводим имеющийся рисунок – дорожки, контактные пятачки и так далее. Для этих целей лучше всего использовать все тот же перманентный маркер. Он не стирается, не размазывается, и его хорошо видно.
Подготовка фольгированного стеклотекстолита
Следующим этапом идет подготовка стеклотекстолита. Для начала нужно отрезать его по размерам будущей платы. Делать это лучше с небольшим запасом. Для раскройки фольгированного стеклотекстолита можно использовать одни из нескольких способов.Во-первых, материал отлично режется при помощи ножовки по металлу. Во-вторых, если у вас есть гравер с отрезными кругами, то удобно будет использовать его. В-третьих, стеклотекстолит можно отрезать по размеру канцелярским ножом. Принцип раскройки такой же, как и при работе со стеклорезом – в несколько проходов наносится линия отреза, затем материал просто отламывается.
Теперь обязательно нужно очистить медный слой стеклотекстолита от защитного покрытия и окисла. Лучшего способа, чем обработка наждачной бумагой, для решения этой задачи нет. Зернистость берется от 1000 до 1500 единиц. Цель – получить чистую блестящую поверхность. До зеркального блеска зачищать медный слой не стоит, так как мелкие царапины от наждачной бумаги увеличивают адгезию поверхности, что понадобится дальше.
В завершение остается только очистить фольгу от пыли и следов ваших пальцев. Для этого используется спирт или ацетон (жидкость для снятия лака). После обработки к медной поверхности руками не прикасаемся. Для последующих манипуляций захватываем стеклотекстолит за грани.
Совмещение шаблона и стеклотекстолита
Теперь нашей задачей является совмещения полученного на полиэтилене рисунка с подготовленным стеклотекстолитом. Для этого пленка накладывается на нужное место и позиционируется. Остатки заворачиваются на обратную сторону и крепятся при помощи все того же скотча.
Сверление отверстий
Перед сверлением рекомендуется каким-либо способом закрепить стеклотекстолит с шаблоном на поверхности. Это позволит добиться большей точности, а также исключит внезапное проворачивание материала во время прохода сверла насквозь. Если у вас есть сверлильный станок для такой работы, то описанная проблема вообще не возникнет.
Сверлить отверстия в стеклотекстолите можно на любой скорости. Кто-то работает на малых оборотах, кто-то на больших. Опыт показывает, что сами сверла служат намного дольше, если их эксплуатировать на низких скоростях. Так их сложнее сломать, погнуть и повредить заточку.
Отверстия сверлятся прямо через полиэтилен. Ориентирами будут служить будущие контактные пятачки, нарисованные на шаблоне. Если того требует проект, то своевременно меняем сверла под нужный диаметр.
Рисование дорожек
Далее шаблон снимается, но не выбрасывается. К медному покрытию по-прежнему стараемся не прикасаться руками. Для рисования дорожек используем маркер, обязательно перманентный. Его хорошо видно по следу, который он оставляет. Рисовать лучше за один проход, так как после застывания лака, который есть в составе перманентного маркера, правки делать будет весьма затруднительно.
В качестве ориентира используем все тот же шаблон из полиэтилена. Можно рисовать также перед компьютером, сверяясь с оригинальным макетом, где есть маркировка и прочие пометки. Если есть возможность, то лучше использовать несколько маркеров с наконечниками разной толщины. Это позволит более качественно прорисовать и тонкие дорожки, и обширные полигоны.
После нанесения рисунка обязательно ждем некоторое время, необходимое для окончательного отвердевания лака. Можно даже подсушить феном. От этого будет зависеть качество будущих дорожек.
Травление и очистка дорожек от маркера
Теперь самое интересное – травление платы. Тут есть несколько нюансов, о которых мало кто упоминает, но они существенно влияют на качество результата. В первую очередь готовим раствор хлорного железа согласно рекомендациям на упаковке. Обычно порошок разбавляется водой в соотношении 1:3. И тут первый совет. Сделайте раствор более насыщенным. Это поможет ускорить процесс, и нарисованные дорожки не отвалятся прежде, чем вытравится все необходимое.
Сразу же совет второй. Ванночку с раствором рекомендуется погрузить в горячую воду. Можно нагреть ее в металлической посуде. Повышение температуры, как известно еще со школьной программы, значительно ускоряет химическую реакцию, которой травление нашей платы и является. Сокращение времени процедуры нам на руку. Нанесенные маркером дорожки достаточно нестабильны, и чем меньше они будут киснуть в жидкости, тем лучше. Если при комнатной температуре плата в хлорном железе травится около часа, то в теплой воде этот процесс сокращается до 10 минут.
В завершение еще один совет. В процессе травления, хоть он и так ускорен за счет подогрева, рекомендуется постоянно двигать плату, а также счищать продукты реакции щеточкой для рисования. Совмещая все вышеописанные манипуляции вполне возможно вытравить лишнюю медь всего за 5-7 минут, что является просто отличным результатом для этой технологии.
В конце процедуры плату нужно тщательно промыть под проточной водой. Затем просушиваем ее. Остается только смыть следы от маркера, все еще закрывающие наши дорожки и пятачки. Делается это все тем же спиртом или ацетоном.
Лужение печатных плат
Перед лужением еще раз обязательно проходимся по медному слою наждачной бумагой. Но теперь делаем это предельно осторожно, чтобы не повредить дорожки. Самый простой и доступный способ лужения – традиционный, с помощью паяльника, флюса и припоя. Можно также использовать сплавы Розе или Вуда. Также существует на рынке так называемое жидкое олово, которое значительно может упростить задачу.Но все эти новые технологии требуют дополнительных затрат и некоторого опыта, потому для первого раза подойдет и классический метод лужения. На очищенные дорожки наносится жидкий флюс. Далее набирается припой на жало паяльника и распределяется по оставшейся после травления меди. Здесь важно прогреть дорожки, иначе припой может не «приклеиться».
Если у вас все же есть сплавы Розе или Вуда, то их можно использовать и не по технологии. Они просто замечательно плавятся паяльником, легко распределяются по дорожкам, не сбиваются в комки, что для начинающего радиолюбителя будет только плюсом.
Заключение
Как видно из вышеописанного, бюджетная технология изготовления печатных плат в домашних условиях действительно доступная и недорогая. Не нужен ни принтер, ни утюг, ни дорогущая фоторезистивная пленка. Используя все вышеописанные советы вы легко сможете изготавливать простейшие электронные , не вкладывая в это больших денег, что очень важно на первых этапах занятия радиолюбительством.
