9 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Лут технология изготовления печатных плат

Лут технология изготовления печатных плат

Автор: ARV
Опубликовано 01.01.1970

Тема ЛУТ не затихает, я постоянно читаю об открытии новейших материалов и способов совершенствования этого метода. Последнее время особенно активно пропагандируется идея применения глянцевой фотобумаги для струйных принтеров. Очень может быть, результат действительно впечатляющ, я не проверял, т.к. тратить весьма дорогую бумагу столь бездарно у меня рука не поднимается. Да и проблема совмещения переходных отверстий при изготовлении двусторонних печатных плат остается и с фотобумагой.
Я уже давно описал свой способ, однако сейчас хочу проиллюстрировать его фотографиями этапов. Надеюсь, это будет убедительно. Весь расчет сделан на двусторонние печатные платы.
Итак, подготовка заготовки.

Берем кусок фольгированного текстолита — см. фото выше. Как видите, он довольно грязный, покрытый царапинами и окислами. На фотографии заготовка показана с уже удаленными заусенцами по периметру — не должно быть никаких задиров, края должны быть закругленными и гладкими. Затем необходимо избавиться от всех окислов и грязи. Я делаю это на войлочном круге с применением пасты ГОИ. При отсутствии круга можно обойтись и простыми данными вам с рождения инструментами: руками. И хлопчатобумажной тканью. Лично я не советую заменять пасту ГОИ наждачной бумагой, даже очень мелкозернистой. После наждачки остается пыль, которую надо смывать, после смывки плата начинает окисляться и т.п. А после войлочного круга получается вот что:

На фото после полировки я просто слегка протер плату сухой тканью. Как видите, практически зеркало. Достичь такого же эффекта вручную немного сложнее (на круге я потратил примерно 5 минут), но вполне по силам. Хорошо заметно низкое качество текстолита: по меди просматривается тканевая структура текстолита, т.е. фольга все-таки не ровная. Это ничего, а вот глубокие царапины должны отсутствовать. Поверхности нашей платы после полировки ни в коем случае нельзя трогать пальцами!
Теперь заготовим ту самую основу для тонера, поиски которой не прекращаются много лет. Я использую и рекомендую всем обычную кальку. Цена ее — копейки. За деньги, потраченные на лист глянцевой фотобумаги формата А4, вы купите такой рулон кальки, которого вам хватит на целый год! Калька — тонкий материал, в лазерном принтере будет зажевана однозначно. Поэтому закрепляем ее на основе — обычном листе офисной бумаги формата А4. Чтобы калька не соскальзывала — приклеиваем ее к нижней части бумажного листа и отгибаем край. Должно получиться так:

Главное — выбрать наиболее глянцевую сторону кальки (одна обязательно будет более гладкой, чем другая) и закрепить ее этой гладкой стороной наружу. Теперь этот слоеный пирог заряжаем в лазерный принтер загнутым краем вперед (по ходу загрузки бумаги). Очень важно, чтобы за пределы загиба ни в коем случае не выступал клей! Я применяю клеящий карандаш — дешево и сердито. Наношу его только на область загиба, оставляю сухими почти по сантиметру до края листа. Стремящуюся свернуться в трубочку кальку распрямляем и прижимаем хоть пальцем, хоть еще чем, чтобы в принтер ее затягивало как полагается.
Подготовка рисунка для печати, думаю, проблемы не вызовет. Обращу ваше внимание только на один аспект. Рисунки обеих сторон платы должны быть такого размера, чтобы могли поместиться на листе рядом. Примерно так, как показано на следующем рисунке.

На рисунке я напечатал сразу две разные платы. Видны две направляющие линии (guide lines), по которым рисунки сторон должны выравниваться (эти линии я напечатал умышленно, а вообще-то их печатать не надо). Идея в том, чтобы при сгибании листа кальки между рисунками, они могли бы быть совмещены друг с другом. Для этого рисунок верхней стороны должен печататься в зеркальном виде.

Естественно, складывать надо тонером вовнутрь. Делать это лучше всего на просвет, стремясь совместить переходные отверстия — рисунок это хорошо демонстрирует. Вот так, легко и просто достигается идеальная точность совмещения рисунков сторон платы! Интересно, так ли просто сделать это с применением фотобумаги?
Совмещенные рисунки не должны впоследствии смещаться, для чего, придерживая рукой рисунок в центре, промазываем клеящим карандашом вокруг него с двух сторон (отступив примерно сантиметр от рисунка) и склеиваем половинки кальки, с третьей стороны будет сгиб. Получаем эдакий кармашек, в который аккуратно помещаем нашу сверкающую заготовку.

Благодаря склейке стороны рисунков остаются совмещенными. Ну, а теперь, берем утюг и утюжим. Процесс хорошо описан и должен быть знаком по многочисленным публикациям, я не стану повторяться. Единственно, на что стоит обратить внимание — так это на равномерную проглажку обеих сторон, т.е. плату надо периодически переворачивать. Делать это надо, берясь за края кальки, т.к. плата будет очень горячая!
После проглажки — обрезаем лишние края кальки, оставляя от краев платы по сантиметру, не более, и несем это произведение под струю воды. Промочив какльку как следует (она при этом вздувается над местами без тонера), направляем струю воды между листами кальки, и аккуратно, не торопясь, покачивая отделяющуюся кальку, отделяем ее от поверхности заготовки. Калька должна отделиться, оставив весь тонер на плате. Небольшие кусочки прилипшей бумаги скатываются пальцем под той же струей воды. И вот результат:

Очень сложно сфотографировать блестящую плату так, чтобы было хорошо видно рисунок тонера, и при этом не было бликов: Поэтому фотка не самая удачная, но вполне отражает качество результата. Мелкие ворсинки не исполртят нам обедни, хотя и их можно осторожно стереть мокрым пальцем. Ежели окажется, что дорожки где-то все-таки имеют разрывы, надо их подправить несмываемым (перманентным) маркером. Обычно, для платы размером до 1 дм 2 у меня получается не больше двух мест корректировки (а в конкретно этой плате — ни одного).
Теперь несколько слов о том, как травить плату. Ванночка — это хорошо, но есть и другие альтернативы, не менее, а может и гораздо более, удобные. Если хлорного железа много — платы небольшого размера (узкие и длинные) лучше всего травить в трехлитровом баллоне (или меньшего объема) в вертикальном положении. Я для этого использую суперприспособление из кусочка полихлорвиниловой трубочки и изолированной проволочки:

Опускаю эту конструкцию в баллон и дергаю за проволочку, как при подледном лове — так травление идет гораздо быстрее. Кроме этого способа есть еще один, весьма эффективный, хотя несколько рисковый. Наливаем раствор хлорного железа в хозяйственную резиновую перчатку, помещаем в нее нашу плату, закручиваем раструб перчатки и зажимаем его парой прищепок. Теперь эту резиновую емкость нежно потряхиваем. Можно придумать и другие варианты (например, разрезанную грелку), не советую только использовать полиэтиленовые кульки и пакеты — крайне ненадежны они в плане протечек!
Ухищрения эти служат для увеличения скорости травления. Мой опыт позволяет сделать следующие сравнения (плата двусторонняя): если время травления в ванночке с покачиванием примем за 100%, тогда в баллоне получится примерно 80%, а в перчатке — 60% (естественно, сравниваем при равных условиях — размерах платы, температуре раствора и т.п.). Все зависит от интенсивности перемешивания раствора, точнее от того, насколько интенсивно происходит движение раствора вокруг платы. Замечено, что в местах наибольших завихрений потоков медь стравливается гораздо раньше (это края платы, отверстия, если они есть и т.п.).
На все предыдущие подготовительные операции вами должно быть потрачено примерно 30 минут (у меня, по крайней мере, так и выходит). Теперь еще 30 минут на травление и — вуаля! — прекрасная плата готова! Кстати, в свежем растворе температурой 50-55 градусов в перчатке плата (которая туда помещается) травится примерно 2 минуты.

Небольшие невытравленные области (не влияющие на общее качество плат) — это следствие моего нетерпения и холодного раствора хлорного железа. В теплом всего этого не будет, вы знаете. Чтобы вы могли оценить качество, привожу еще одно фото — увеличенная часть левой (на рисунке выше) платы.

Как видите, вытравились даже номера контактных площадок — толщина цифр на глаз — менее 0,3 мм! Самое главное, обе стороны идеально совпали — это видно на просвет, да и после сверления вы в этом убедитесь.
Дальнейшие этапы — обрезка, сверление, лужение и т.п. я не описываю — и так все это знают. Сверлить лучше на станке, т.к. при ручном сверлении вертикальность отверстия соблюсти сложно, в результате чего создастся впечатление, что «пятаки» сторон не совпали — но это не так! Сверлить надо осторожно и аккуратно, используя протравленные точки в центрах пятаков для центрирования сверла. Если есть возможность — сначала просверлите сверлом 0,5 мм, а потом уж рассверливайте до нужного диаметра. Кстати, переходные отверстия можно и не рассверливать. Отрывы пятаков — это скорее не очень умелых кривых ручек, чем недостаток технологии. В моей многолетней практике отрывы пятаков на этапе сверления не зафиксированы ни разу. Так же обращу ваше внимание, что никаких этапов обезжиривания, мытья заготовки и т.п. излишеств не требуется — проверено десятками успешно изготовленных плат!
Надеюсь, этот фоторепортаж поможет вам совершенствовать свое мастерство и вывести его не недосягаемую высоту. Дополнительно вы можете почитать о том, как готовить рисунки дорожек, как печатать и найти другие рекомендации у меня на сайте.
Удачи!

ЛУТ (Лазерно-утюжная технология)

Что такое ЛУТ

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 в корпусе 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:

Далее в программе Sprint Layout мы должны выбрать “Печать”. Должно появиться вот такое окно:

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.

Читать еще:  Расход газа в котлах BAXI

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 здесь.

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!

Лазерно-утюжная технология

Я уже лет 5 занимаюсь производством печатных плат по технологии ЛУТ, и решил поделится полученным опытом.

Сначала создаем печатную плату в вашей любимой программе для создания печатных плат. Я пользуюсь Sprint Layout.

Дальше печатаем картинку печатной платы на бумаге используя лазерный принтер.

Надо всегда помнить, что плата получится зеркально отражена от картинки напечатанной на принтере! Разрабатывайте плату с учетом этого нюанса.

Могу сказать что наилучший результат получается при использовании бумаги из глянцевых журналов. Правда методом подбора надо выбрать определенный журнал, т.к. бумага тоже разная. Подойдет любая страница из глянцевого журнала. Интенсивность текста и рисунков на странице журнала значения не имеет, т.к. журналы печатают на офсетном станке с использованием краски на спиртовой основе. Кстати говоря, это очень популярное заблуждение среди радиолюбителей. Эта краска не способна помешать нашему непростому делу.

Принтер должен быть лазерный, недавно заправленный, в идеале новый картридж. Фирма-изготовитель принтера значения не имеет. У меня с первого раза получалось на любом лазерном принтере.

Печатать нужно на максимальном разрешении и предварительно отключив все тонеро-сберегающие функции, т.е. печатать как можно жирнее.

Для переноса можно использовать утюг или ламинатор. Я пользовался старым советским утюгом который я немного переделал. Доработка утюга ограничилась удалением всех деталей, кроме нагревательного элемента и провода с вилкой.

С утюгом провозился 4 года, в принципе не жаловался, но потом прикупил себе хороший ламинатор с возможностью регулировки температуры. Оптимальная температура 140-155 градусов (в зависимости от фирмы-производителя тонера). Важно отметить, что бумажку с тонером нужно прикладывать к уже нагретому утюгом текстолиту. Это связано с расширением металлов при нагреве.

Для того чтобы снять бумагу после переноса изображения наиболее аккуратно, я опускаю плату в ванночку с кипятком и моющим средством примерно минут на 5, после чего я аккуратно тру подушечкой пальца до полного удаления бумаги. Тереть нужно без особого фанатизма, можно случайно стереть кусочек тонера. Этот процесс довольно непростой, нужно иметь навык.

Даже если у вас случайно отлетел маленький кусочек тонера, не страшно, его можно дорисовать с помощью перманентного маркера (на спиртовой основе). Этот процесс тоже требует определенного навыка. Дело в том, что по разному нарисованная картинка по разному травится. Например можно просто провести маркером по фольге, а можно нарисовать эту же линию но прижимая и поднимая стержень маркера, как бы точками. При этом методе на фольге остается наиболее жирный слой краски, что хорошо сказывается на качестве готовой платы. Маркер нужно использовать новый, желательно темного цвета (так лучше видно качество прокраса).

Рекомендую заранее потренироваться с маркером и кусочком текстолита. В принципе можно обходится вообще без принтера, используя только маркер. Разумеется этот метод подходит только при создании маленькой и не сложной платы.

Травлю я при помощи хлорного железа. Делаю очень крутой раствор — пока гранулы хлорного железа не перестанут растворятся в растворе. Раствор получается темно-коричневого цвета. Перед травлением я нагреваю раствор до 50 градусов по Цельсию, и во время травления поддерживаю эту температуру. Такая температура делает раствор максимально активным. Во время травления я непрерывно шевелю плату в растворе, это ускоряет травление в разы.

Время травления платы среднего размера у меня занимает примерно 5 минут, обычно даже меньше. Чем быстрее вы вытравили плату, тем точнее у вас медная фольга повторяет рисунок напечатанный принтером. Это связано с тем, что раствор постепенно подтравливает дорожку, затекая под тонер по бокам. Если оставить плату в растворе на пару часов, то даже защищенные тонером участки будут стравлены, и у вас в руках будет кусок голого текстолита.

Важно заметить, что сначала стравливаются самые узенькие участки на плате, а самые широкие участки стравятся позже всех. Рекомендую при разработке платы учесть этот факт, и не делать больших зазоров между дорожками, лучше делать широкие дорожки. Я зазор делаю максимум 1 мм. Это полезно также и для раствора в котором вы травите, т.к. он портится при насыщении медью. Чем меньше меди вы стравливаете, тем дольше раствор будет пригодным к травлению.

После травления остатки тонера и маркера можно смыть ватным тампоном, смоченным ацетоном или растворителем 646.

Рекомендую предварительно просушить плату после травления.

Ну хватит теории, теперь практика.

Фотографий с комментариями.

Берем лист бумаги, вырванный из бесплатного рекламного журнала. Как видно по фотографии лист умеренно – глянцевый. Это самый лучший вид бумаги для ЛУТ (ИМХО). Я выбрал лист который был наиболее заполнен типографской краской, конечно для примера.

Печатаем на лазерном принтере рисунок нашей платы. Как видно из рисунка, тонер не блестит как лист бумаги, а наоборот матовый.

Для демонстрации технологии ЛУТ я использовал очень старый советский текстолит. Мне было жалко использовать новый т.к. он довольно дорогой. На картинке видно, что его поверхность сильно окислена и требует подготовки.

На этой фотографии виден результат зашкуривания поверхности фольги при помощи наждачной бумаги степенью зернистости 1800. Возможен также способ очистки поверхности фольги с помощью раствора для травления (хлорного железа). Необходимо просто опустить текстолит в раствор на 1-2 минуты. На самом деле нет ничего хуже чем старый советский текстолит. Самый дешевый китайский текстолит марки FR4 будет в 100 раз лучше! Рекомендую запомнить это раз и навсегда! Я держу у себя советский текстолит только для самых безответственных целей, типа этой статьи. Разумеется новый современный текстолит не требует никакой обработки, кроме обезжиривания с помощью спирта.

Это мой старый добрый утюг, который служит мне верой и правдой уже много лет.

Вырезаем кусочек текстолита по размеру нашей платы. Лично я для нарезки использую массивные кухонные ножницы, которые режут даже кости. Я не стал точно вырезать по размеру нашей платы, т.к. решил продемонстрировать одну вещь, о которой скажу позже.

Размещаем кусочек текстолита между слоями газеты. Между утюгом и текстолитом должно быть 3 листа газеты. Прогреваем платку в течении 20 секунд.

Накладываем нашу бумажку с рисунком на прогретый текстолит. Разумеется тонером к фольге.

Теперь поместите текстолит с бумажкой между листами газеты и начинайте проглаживать с небольшим нажимом в разных направлениях. Гладим примерно 90 секунд. При этом тонер плавится и начинает прилипать к медной фольге. В этом деле конечно нужен опыт, но ведь не боги горшки обжигают…

После этого берем другую газету, т.к. всё горячее, кладем ее сверху и начинаем проглаживать руками равномерно по всей плате. Это нужно для того чтоб весь тонер прилип к поверхности фольги.

Читать еще:  Утепление дома снаружи пенопластом

Дальше вытаскиваем платку из газеты и даем ей остыть до комнатной температуры. При этом бумажка должна полностью прилипнуть к поверхности фольги.

Кидаем в ванночку с горячей водой и моющим средством. Моющего средства добавлять надо немножко. В качестве ванночки я использую обрезанную пластиковую канистру. Отмачиваем 1-2 минуты, после чего начинаем аккуратно тереть подушечкой пальца по бумаге под струёй теплой воды.

Извиняюсь за невысокое качество видео т.к. нет нормальной камеры.

На фотографии видно, что я подрисовал синим перманентным маркером те места, где тонер не приклеился. В данном случае это связано с низким качеством текстолита. Еще раз напомню, что нужно использовать только новый современный текстолит. В целом качество изделия хорошее, т.к. хорошо пропечатались дорожки толщиной 0,3 мм.

Дальше наливаем в ванночку раствор хлорного железа и опускаем платку дорожками вверх, для контроля за процессом.

Раствор предварительно разогрет градусов до 50 по цельсию для повышения активности. На фотографии видно, что канистра плавает в ванне с горячей водой, для поддержания температуры раствора. Процесс травления длится примерно минут 5. Рекомендую постоянно покачивать ванночку с раствором для ускорения процесса травления.

На этой фотографии видно, что узкие промежутки между дорожками и края платы стравливаются в первую очередь, а широкий массив меди травится долго. Именно поэтому я и оставил края вокруг платы для демонстрации.

Вот наша платка и вытравилась полностью. На фото видно что маркер немного смыло раствором, но слой меди под ним всё же остался. Это связано с тем, что советский текстолит травится дольше современного, т.к. у него слой меди толще, а медь не очень чистая.

Теперь промываем плату водой и высушиваем ее феном. Для удаления слоя тонера и маркера нам потребуется ацетон или растворитель 646. Я обычно беру салфетку, намачиваю ее ацетоном, и протираю поверхность платы.

Как видно на фото, весь тонер и маркер остались на салфетке. Салфетку можно смело спускать в унитаз (чтобы не воняло), т.к. ацетон полностью растворяется в воде.

Качество изделия можно оценить на просвет. В данном случае получилось хорошо, хотя на новом текстолите получается гораздо лучше. Мультиметр показал что все дорожки в порядке, коротких замыканий нет. Осталось просверлить отверстия, но это уже другая история…

Сливаем наш раствор обратно в бутылку. Раствор многоразовый, и мне его хватает примерно на пол года. Храните раствор в темноте, в недоступном для детей месте.

Еще парочка видео по технологии изготовления печатных плат:


Обновление от 2015г
На Aliexpress в настоящее время продается специальная бумага для ЛУТ-метода: ссылка на лоты.

Видео с тестом данной бумаги (а также обычной, журнальной и Lomond):

Лут технология изготовления печатных плат

Идея ЛУТ проста. Печатаем на принтере рисунок разводки, переводим его на плату и протравливаем. Существует много вариаций на эту тему. Я выложу свою. Она позволила мне, достаточно далекому от электроники человеку, сделать небольшую, но весьма приличную печатную плату.

Компоненты

Первый нюанс, для печати на принтере нам надо приобрести матовую фотобумагу для струйных фотопринтеров марки Ломонд плотностью 120 г/см 2 . Я проверил много разных бумаг, этот вариант лучший.

Естественно, для платы нам нужен стеклотекстолит. Односторонний или двусторонний, без разницы. И еще пригодится кусочек тонкого резинового бинта-жгута, по размеру с нашу плату.

Для лужения надо приобрести сплав Розе и запастись на кухне лимонной кислотой. Понадобится жестяная ванночка с плоским дном, небольшая жесткая кисть.

Изготовление

Теперь подготавливаем кусок фольгированного стеклотекстолита, желательно сразу под необходимый размер и вырезаем из бумаги картинку нашей разводки, тоже под размер платы. Очень важно, чтобы поверхность медного слоя на стеклотекстолите была ровной и без царапин. Иначе качественного перевода рисунка не получится. Поверхность необходимо тщательно подготовить. Активно трем ацетоном и обильно смачиваем поверхность меди жидким чистящим средством Cillit Bang. Должен сказать это средство, похоже, специально сделали для наших целей. Поверхность металла светлеет прямо на глазах, освобождаясь от окислов. Удаляем водой излишки средства, вытираем насухо и делаем контрольную протирку ацетоном. Поверхность подготовлена.

Приступаем непосредственно к переводу картинки. Включаем утюг на максимум. Нам необходимо обеспечить качественное сцепление тонера рисунка с медной поверхностью. Поэтому, внимание! Следующий важный нюанс, который сильно влияет на качество. Берем утюг и ставим его на медную поверхность стеклотекстолита. Выдерживаем около минуты, чтобы хорошо прогреть металл. Затем аккуратно и точно кладем рисунок тонером к меди и прижимаем, лучше тряпочкой, чтобы не обжечься. Краска быстро сцепляется. Не мешкая, накрываем плату с трафаретом кусочком резинового бинта и сильно прижимаем утюгом. Выдерживаем около минуты для хорошего прогрева. Резиновый коврик позволяет прижать рисунок по всей поверхности, невзирая на мелкие неровности медного покрытия.

Снимаем утюг и после того, как плата остынет, аккуратно снимаем бумагу. Да, никаких отмачиваний и оттираний, просто снимаем. Этим и хорош матовый Ломонд. Рисунок обычно получается практически идеальным.

Если и может быть какой-то брак, то это какая-нибудь небольшая выщербинка. Ее легко подкрасить любым нитролаком. Очень удобен для этого маркер с нитрокраской. У меня получилось всего одно малюсенькое пятнышко, которое я легко подкрасил.

Все, что нам осталось, это протравить плату и облудить разводку. Как и чем проводить травление я уже рассказывал в статье про таймер ТК-2. Будем считать, что уже протравили и удалили тонер ацетоном.

Приступаем к лужению. Есть очень простой способ проделать эту операцию в домашних условиях. Правда, нужен сплав Розе. Он есть в радиомагазинах. В нете видел целый ролик на эту тему, но я расскажу в двух словах. Берем любую жестяную ванночку, лучше неглубокую и не слишком большую, только чтобы наша плата туда помещалась. Кладем ее на нагретую электроплитку и заливаем водой. Доводим до кипения, сыпем немного,

1/2 чайной ложки, лимонной кислоты и кидаем 4-5 гранул сплава Розе. После того, как сплав растечется по дну, укладываем на него разводкой нашу плату и слегка теребим кисточкой для полного смачивания рисунка сплавом.

Сплав быстро прилипает и даже с избытком. Чтобы удалить лишний сплав, переворачиваем плату рисунком к себе и прямо под водой драим кисточкой прямо по рисунку. Плату придерживаем пинцетом. Лишний сплав удаляется, и мы вытаскиваем готовую плату с печатным рисунком.

Собственно, все. Сверлим, где надо отверстия и приступаем к монтажу.

ЛУТ (Лазерно-утюжная технология), определение, как работает

В данной статье мы узнаем что же такое ЛУТ, а так же вместе с вами изготовим печатную плату при помощи этой технологии.

Что такое Лазерно-утюжная технология

ЛУТ – это лазерно-утюжная технология. Используется при создании печатных плат. И работает она так: перенос рисунка печатной платы с листа подходящей бумаги на текстолитовую пластину при помощи обычного утюга, а лазерная она потому, что рисунок самой платы печатается на домашнем лазерном принтере. Как вы знаете, в лазерном принтере используется порошок для печати, который под нагревом «ложится» на поверхность бумаги и застывает. И данный рисунок при помощи утюга как раз и переносится на печатную плату. Надо отметить, что лучше подходит оригинальный картридж для принтера, т. к. у заправленного есть проблема с равномерной подачей тонера.

Плюсы метода можно отметить: легкость в освоении, доступность по деньгам и материалам и отсутствие необходимости специального оборудования. Есть и минусы: данный метод плохо подходит для массового производства печатных плат, есть ограничение толщины дорожек.

Подготовка макета

Макет печатной платы будем создавать на примере микросхемы в корпусе QFP-32. Скажу честно, выбор данной схемы не случаен, т. к. в настоящий момент она мне пригодится. И на ее примере прекрасно можно показать технологию работы над платой.

Печатная плата в итоге должна выглядеть примерно так:

Собственно говоря, какая цель всех действий? У выбранной нами микросхемы выводы находятся очень близко друг к другу, и нам необходимо установить ее на макетную плату для создания какого-либо девайса. И конечно, в плату ручной сборки мы ее просто не сможем поставить. А при использовании ЛУТ мы спокойно установим данную микросхему и после некоторых дополнительных доработок сможем поместить в нужное нам место.

Итак, приступим. Для создания рисунка платы используем любую программу, специализирующуюся на этом. Наиболее популярная – это у Sprint-Layout. Это достаточно простая программа, уверен, вы сможете быстро в ней разобраться. Через некоторое время у вас должна получиться такая картинка:

Расчерчиваем микросхему с посадочными местами для микросхемы и дорожки. Далее выводим на печать нашу плату. Итогом этого станет такой вид на экране:

Здесь есть один важный нюанс. После перевода напечатанного рисунка платы на пластину текстолита она отобразится в зеркальном отражении относительно вашей схемы платы в программе. Поэтому не забудьте поставить галочку в соответствующем месте «Зеркально», и тогда плата распечатается в правильном для перевода виде. Но если плата симметричная, как в нашем случае, то это делать необязательно. На принтере лучше установить режим максимального качества печати, ведь чем насыщеннее напечатанный рисунок, тем лучше.

Выбор бумаги

По поводу бумаги в среде радиолюбителей идут многочисленные споры. В итоге каждый сам для себя находит наиболее оптимальный вариант бумаги. Из основных используются:

  1. Глянцевая фотобумага для струйных принтеров плотностью от 120 до 170 гр. Данную бумагу можно купить практически в любом канцелярском магазине. Наиболее популярна фирма LOMOND. Минус и одновременно плюс этой бумаги в том, что она плотно прилипает к плате после нагрева и ее приходиться механически отдирать от платы. Это усложняет и удлиняет процесс, но при нагревании не будет смещения.
  2. Специальная бумага для лазерно-утюжной технологии, которую можно приобрести на Алиэкспресс. Но ее нужно ждать.
  3. Глянцевые журналы. Бесплатные журналы с рекламой. Да, обычные глянцевые журналы. Вариант экономный, но мне не нравится совсем.
  4. Калька.
  5. Самоклеящаяся пленка. Точнее не сама пленка, а подложка из-под нее.

Я предпочитаю последний вариант. Я не особо проверял другие варианты. Данный метод меня устраивает по качеству, поэтому не углублялся. Где-то на просторах интернета прочитал, что самоклеящаяся пленка 333 отлично подходит. Как-то попробовал, и меня удовлетворило целиком и полностью. Знаю одно, что обычная бумага точно не подойдет, потому что остается множество проблемных мест с косяками.

Лучше перед печатью на подложке сделать тестовую печать на обычном листе бумаги, чтобы посмотреть, нет ли проблем с картриджем, и не пропускает ли он какую-либо зону.

Итак, отклеиваем подложку самоклеящейся пленки, крепим ее на листе обычной бумаги для подачи в принтер. Важно, чтобы подложка была обращена вверх именно той стороной, куда была наклеена пленка. И отправляем печатать.

Вырезаем рисунок по контуру. И не касайтесь лицевой стороны рисунка пальцами.

Подготовка текстолита

Необходимо для начала приготовить пластину нужного размера. Лучше использовать новый современный текстолит и избегать старого советского. Текстолит из Страны Советов и рисунок принимает хуже, и травится хуже, и итоговый результат получается хуже.

Для зачистки текстолитовой пластины необходимо использовать мелкозернистую наждачную бумагу. Это делается для того, чтобы убрать окислы с поверхности, поэтому добиваемся блестящей плоскости.

После достижения блеска берем ватку и смачиваем спиртом, либо ацетоном, либо бензином «Калоша» и протираем пластину для обезжиривания и очистки от мелкого мусора. После этого не трогайте пальцами зачищенную поверхность, лучше берите за края.

Читать еще:  Клапан предохранительный электромагнитный газовый

Перевод макета на плату

Теперь наша пластина готова, и мы можем переносить рисунок. Аккуратно берем нашу бумажку из-под самоклейки и кладем ее тонером вниз на текстолитовую пластину.

Далее разогреваем утюг до максимальной температуры и после нагрева начинаем проглаживать нашу бумагу с рисунком. В начале операции обязательно придерживайте бумагу, чтобы она не съехала. Проглаживаем очень внимательно от центра к краям, нельзя пропускать ничего, каждый участок надо хорошо пройти. Сильно давите на утюг и не стесняйтесь.

Это крайне важный этап, ведь от него зависит качество платы. После тщательной глажки убираем утюг и снимаем бумагу. В крайнем случае, если увидите какой-то косяк в итоге, то это можем исправить при помощи перманентного маркера на спиртовой основе. Данное исправление никак не влияет на итоговый результат.

Исправление маркером требует некоторого навыка. Суть в том, что недостаточно просто нарисовать тоненькую линию, ведь и после травления она будет тонкая. Важно, чтобы она была «жирной». Попробуйте провести на отрезке текстолита линию, потренируйтесь. В принципе, вы можете использовать только маркер для составления рисунка печатной платы, но даже в нашей схеме это очень непросто.

Травление

Для травления подготавливаем пластмассовую ванночку с теплой водой и хлорное железо. Насыпаем порошок хлорного железа в ванночку в пропорции, указанной в инструкции. Можно делать раствор более концентрированным, чем в инструкции, это ускорит процесс травления.

Для размешивания используйте только пластмассовые инструменты. Обратите внимание, что растворяется хлорное железо в воде с выделением тепла, раствор будет бурлить и шипеть. Это нормально. Но будьте осторожны и не допускайте попадания в глаза и на одежду. Данный раствор плохо отстирывается. Строгое соблюдение пропорций необязательно. Можно сделать «на глазок», но ненасыщенный раствор приведет к слабой реакции, поэтому лучше сделать покрепче. Ни в коем случае не используем никакие металлические предметы для работы.

Теперь опускаем текстолитовую пластину с рисунком в ванночку, лучше это сделать под углом, так меньше шансов, что останутся на поверхности пузырьки воздуха, и тогда в этом месте медь не протравится.

Периодически покачиваем ванночку для перемешивания раствора и мягкого отхождения меди с поверхности платы.

Не забываем следить за процессом и доставать плату на осмотр.

В среднем на процесс уходит от 5 минут до 1 часа, в зависимости от концентрации раствора, толщины слоя меди и температуры. При сильно концентрированном растворе хлорного железа плату лучше не оставлять надолго, т. к. раствор может проникнуть под тонер сбоку, и в итоге вы получите голую текстолитовую плату.

Раствор можно использовать повторно. Моего раствора хватает примерно на травление 10 плат.

Промываем плату под теплой водой.

Вновь берем ацетон и ватку и начинаем смывать тонер. Сильно давить не нужно, тонер сходит достаточно легко.

Оцениваем итоговое качество платы на просвет. Нужно посмотреть, чтобы все дорожки оставались целыми и не было связей между ними.

При необходимости на данном этапе можете обрезать лишнюю часть платы, если не сделали этого раньше. При создании рисунка схемы я сделал рамку у платы, благодаря ей легко можно с помощью ножниц достичь необходимого размера.

После лудим дорожки и защищаем их гелевым флюсом от коррозии.

После всех процедур должно получиться примерно вот так:

После этого убираем тем же ацетоном или Flus-Off лишний флюс, можно помочь процессу зубной щеткой.

Мы на финишной прямой.

Сверление

Сверление площадок под контакты производим шуруповёртом или мини-дрелью. Используем вначале сверло на 0,6 мм. Необходимо предварительно накернить места для сверления для большей точности отверстий.

Сверлить старайтесь точно перпендикулярно поверхности, чтобы не повредить плату и для более легкого вхождения ножек микросхемы. После нужно поменять сверло на 1,0 мм и рассверлить все отверстия.

Осматриваем плату с обратной стороны.

Очищаем обратную сторону платы острым ножом после сверления. Если все хорошо, то можем использовать плату по назначению.

Итоги

Технология ЛУТ набирает популярность с каждым днем. Подспорьем для этого становится низкая цена процедуры и ее доступность. В настоящий момент некоторые радиолюбители получают поразительные результаты и добиваются толщены дорожек 0,2—0,3 мм с помощью методики ЛУТ.

Вот пример платы, на которой дорожки толщиной 0,3 мм и расстояние между дорожками 0,3 мм.

Методом ЛУТ можно изготавливать и двухсторонние платы. Все этапы проводятся просто с двух сторон и поочередно. Вначале делаете все на одной стороне, но необходимо не забыть сделать три реперных отверстия, для сопоставления рисунков плат в дальнейшем, и заклеить вторую сторону скотчем. После выполнения работ на одной стороне, повторить все на второй, при этом заклеить скотчем первую сторону.

Также на одной текстолитовой пластине можно сделать сразу несколько плат, просто учитывайте их расположение при создании схемы в программе.

Совместим это с удобством, надежностью и красотой конечного результата и получаем действительно очень популярный метод. А использование компьютера помогает и упрощает весь процесс.

Для меня это большое удовольствие — собрать самостоятельно по своей схеме какое-нибудь устройство. С помощью этой технологии можно производить детали и штучно, и мелкосерийно. ЛУТ открывает доступ к микроэлектронике в домашних условиях. Пользуйтесь такой возможностью. Дальше будет только интереснее!

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

Изготовление двусторонней печатной платы своими руками: лазерно-утюжная технология (ЛУТ) в домашних условиях

Изготовление печатных плат в домашних условиях – отличный способ проверить жизнеспособность прототипов, прежде чем запускать их в производство. ЛУТ (лазерно-утюжная технология изготовления печатных плат) – простой способ, все что вам для этого — принтер, утюг, немного ламината и травителя.

Самое сложное в этом процессе – совмещение слоев своими руками. Если слои двусторонней печатной платы будут совмещены неточно относительно друг друга, межслойные соединения не состыкуются.

Шаг 1: Печать

Чтобы начать работу, вам нужна схема. Я использую для создания схем Eagle CAD, но вы можете использовать для проектирования ту программу, которая вам больше нравится. Несмотря на то, что в этой статье идет речь о двухсторонних печатных платах, постарайтесь свести количество межслойных соединений к минимуму, это облегчит вам дальнейшую работу. В схему будет не лишним включить монтажные отверстия по углам. Даже если они вам не нужны, они помогут совместить слои относительно друг друга.

После того, как вы спроектируете схему, распечатайте ее на глянцевой бумаге. Не забудьте выставить на максимум плотность тонера и разрешение в настройках принтера.

Для верхнего слоя напечатайте схему в зеркальном формате. Не забудьте контуры, межслойные соединения и контактные площадки. В Eagle я добавил слой, отражающий границы печатной платы, чтобы удобно было вырезать ее.
Когда начнете распечатывать схему нижнего слоя, убедитесь, что не выбран зеркальный формат. В противном случае, вам придется переводить рисунок через слой бумаги, а это может быть затруднительно. Для нижнего слоя напечатайте контуры, границы и межслойные соединения. Контактные площадки добавлять не обязательно.

Шаг 2: Делаем основу

Сначала нужно приготовить ламинат. Вырежьте распечатанную схему по линиям границы, маркером обведите вырезанную фигуру на ламинате. Вырезать заготовку платы из листа ламината можно ножовкой или очень острыми ножницами. После того, как заготовка будет вырезана, аккуратно очистите ее от пыли и обезжирьте. Я использовал губку для мытья посуды и бензин-растворитель, но растворитель можно взять любой. Обязательно наденьте перчатки.

Шаг 3: Делаем верхний слой

Теперь нужно перевести распечатанную схему на ламинат. Очень аккуратно наложите распечатку схемы на вырезанную заготовку. Не трогайте поверхность ламината пальцами, так как кожный жир не даст тонеру нормально лечь на ламинат.

Включите утюг на максимальный температурный режим, отключите подачу пара. Прижмите распечатку к ламинату утюгом и держите прижатым в течение пяти минут. Разглаживайте бумагу утюгом, особенно по краям, чтобы тонер перевелся на ламинат полностью. Под конец вы должны видеть разводку платы сквозь бумагу. Это значит, что тонер расплавился и бумагу можно убирать.

Дайте плате остыть, около минуты, и опустите в теплую воду. Вода не должна быть ни холодной, ни горячей, около 40-50°С. Оставьте плату в воде пока не увидите, что бумага начала отставать по краям. Аккуратно снимите бумагу с платы. Если бумага плохо отходит, дайте ей еще побыть в воде.

Шаг 4: Выверяем схему нижнего слоя

После того, как верхний слой перенесен на ламинат, нужно заняться нижним слоем. Сначала просверлите монтажные отверстия по углам верхнего слоя, они помогут выровнять слои платы относительно друг друга. Если монтажные отверстия не предусмотрены схемой, выравнивайте слои придется по межслойным соединениям. Не обязательно просверливать каждую, достаточно будет просверлить те, что расположены дальше всего друг от друга (и ближе к углам платы).

По этим отверстиям вы будете выравнивать слои. Во время сверления отверстий могут отслаиваться фрагменты тонера, в этом нет ничего страшного. Пробелы в нанесенной схеме можно исправить маркером для печатных плат.
После того, как вы просверлите отверстия, очистите нижнюю поверхность платы от загрязнений и обезжирьте ее. Возьмите лист с распечатанной схемой нижнего слоя и приложите к плате. Булавками сделайте проколы в местах отверстий верхнего слоя.

Таким образом вы выровняли слои относительно друг друга. Головки булавок не позволят использовать утюг, поэтому для скрепления бумаги с платой я взял изоленту (более термостойкую, чем обычная изолента). Будьте осторожны, изолента не должна попасть на контуры верхнего слоя. Очень хорош для скрепления бумаги с платой каптоновый скотч, он не плавится и не оставляет следов клея на плате, в отличии от обычной изоленты.

Шаг 5: Делаем нижний слой платы

Теперь можно перевести схему нижнего слоя на ламинат. Переводим так же, как и верхний слой. Я лишь добавил еще один лист бумаги под подошву утюга, чтобы если скотч расплавится, он не приклеился к утюгу.

После того, как вы уберете с платы бумагу, уберите все следы клея от скотча. Я не убрал, и на фото видны остатки меди там, где остались следы клея.

Если нужно, маркером для плат исправьте пробелы в схеме, потом такой возможности уже не будет.

Шаг 6: Травление платы

Теперь начинаем травление. Я использовал натрия персульфат. Для получения раствора разведите примерно 100 г персульфата в 500 мл воды. Вода для раствора должна быть примерно 50°С, травление проходит при температуре 40-50°С.

Чтобы иметь возможность контролировать температуру, поместите емкость с раствором в другую емкость, большего размера. Так вы сможете поддерживать температуру, подливая кипятка в остывающую воду. При таком способе поддержания температуры вам не придется добавлять персульфат натрия, чтобы не менялась концентрация раствора.
Чтобы процесс травления шел быстрее, помешивайте раствор.

Когда слой меди полностью сойдет с ламината, уберите тонер губкой. Можно воспользоваться тем же растворителем, которым вы обезжиривали ламинат.

Шаг 7: Пайка межслойных соединений

Межслойные соединения не покрыты металлом, поэтому нужно так, чтобы оны проводили ток. Для этого я использовал кусочки ножек резисторов, но можно взять любой проводящий материал, например, провода-перемычки. Запаяйте проводник с двух сторон и отрежьте лишнее.

Шаг 8: Завершение работы

Просверлите оставшиеся отверстия, спаяйте и соедините другие радиокомпоненты, чтобы завершить сборку вашей схемы.
Вот и все, теперь вы знаете как изготовить печатную плату в домашних условиях!

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector
×
×