Делаем настольное устройство для изготовления печатных плат в один клик / Habr
В очередной раз отмывая раковину от рыжих пятен хлорного железа, после травления платы, я подумал, что пришло время автоматизировать этот процесс. Так я начал делать устройство для изготовления плат, которое уже сейчас можно использовать для создания простейшей электроники.Ниже я расскажу о том, как делал этот девайс.
Базовый процесс изготовления печатной платы субтрактивным методом заключается в том, что на фольгированном материале удаляются ненужные участки фольги.
Сегодня большинство электронщиков используют технологии типа лазерно-утюжной для домашнего производства плат. Этот метод предполагает удаление ненужных участков фольги с использованием химического раствора, который разъедает фольгу в ненужных местах. Первые эксперименты с ЛУТом несколько лет назад показали мне, что в этой технологии полно мелочей, порой напрочь мешающих достижению приемлемого результата. Тут и подготовка поверхности платы, и выбор бумаги или иного материала для печати, и температура в совокупности со временем нагрева, а также особенности смывки остатков глянцевого слоя. Также приходится работать с химией, а это не всегда удобно и полезно в домашних условиях.
Мне хотелось поставить на стол некоторое устройство, в которое как в принтер можно отправить исходник платы, нажать кнопку и через какое-то время получить готовую плату.
Немного погуглив можно узнать, что люди, начиная с 70х годов прошлого века, начали разрабатывать настольные устройства для изготовления печатных плат. Первым делом появились фрезерные станки для печатных плат, которые вырезали дорожки на фольгированном текстолите специальной фрезой. Суть технологии заключается в том, что на высоких оборотах фреза, закрепленная на жёстком и точном координатном столе с ЧПУ срезает слой фольги в нужных местах.
Желание немедленно купить специализированный станок прошло после изучения цен от поставщика. Выкладывать такие деньги за устройство я, как и большинство хоббийщиков, не готов. Поэтому решено было сделать станок самостоятельно.
Понятно, что устройство должно состоять из координатного стола, перемещающего режущий инструмент в нужную точку и самого режущего устройства.
В интернете достаточно примеров того, как сделать координатный стол на любой вкус. Например те же RepRap справляются с этой задачей (с поправками на точность).
С одного из моих предыдущих хобби-проектов по созданию плоттера у меня остался самодельный координатный стол. Поэтому основная задача заключалась в создании режущего инструмента.
Вполне логичным шагом могло стать оснащение плоттера миниатюрным гравером вроде Dremel. Но проблема в том, что плоттер, который можно дешево собрать в домашних условиях сложно сделать с необходимой жесткостью, параллельностью его плоскости к плоскости текстолита (при этом даже текстолит сам по себе может быть изогнутым). В итоге вырезать на нём платы более менее хорошего качества не представлялось бы возможным. К тому же не в пользу использования фрезерной обработки говорил тот факт, что фреза тупится со временем и утрачивает свои режущие свойства. Вот было бы здорово, если бы медь с поверхности текстолита можно было удалять бесконтактным способом.
Уже существуют лазерные станки немецкого производителя LPKF, в которых фольга просто испаряется мощным полупроводниковым лазером инфракрасного диапазона. Станки отличаются точностью и скоростью обработки, но их цена ещё выше чем у фрезерных, а собрать из доступных всем материалов такую вещь и как-то её удешевить пока не представляется простой задачей.
Из всего вышесказанного я сформировал некоторые требования к желаемому устройству:
- Цена сопоставимая со стоимостью среднего домашнего 3д-принтера
- Бесконтактное удаление меди
- Возможность собрать устройство из доступных компонентов самостоятельно в домашних условиях
Так я начал размышлять о возможной альтернативе лазеру в области бесконтактного удаления меди с текстолита. И наткнулся на метод электроискровой обработки, который давно применяется в металлообработке для изготовления точных металлических деталей.
При таком методе металл удаляется электрическими разрядами, которые испаряют и разбрызгивают его с поверхности заготовки. Таким образом образуются кратеры, размер которых зависит от энергии разряда, его длительности и, конечно же, типа материала заготовки. В простейшем виде электрическую эрозию стали использовать в 40-х года XX века для пробивания отверстий в металлических деталях. В отличие от традиционной механической обработки отверстия можно было получить практически любой формы. В настоящее время данный метод активно применяется в металлообработке и породил целую серию видов станков.
Обязательной частью таких станков является генератор импульсов тока, система подачи и перемещения электрода — именно электрод (обычно медный, латунный или графитовый) является рабочим инструментом такого станка. Простейший генератор импульсов тока представляет собой простой конденсатор нужного номинала, подключенный к источнику постоянного напряжения через токоограничивающий резистор. При этом емкость и напряжение определяют энергию разряда, которая в свою очередь определяет размеры кратеров, а значит и чистоту обработки. Правда есть один существенный нюанс — напряжение на конденсаторе в рабочем режиме определяется напряжением пробоя. Последнее же практически линейно зависит от зазора между электродом и заготовкой.
За вечер был изготовлен прототип эрозионного инструмента, представляющий собой соленоид, к якорю которого прикреплена медная проволочка. Соленоид обеспечивал вибрацию проволоки и прерывание контакта. В качестве источника питания был использован ЛАТР: выпрямленный ток заряжал конденсатор, а переменный питал соленоид. Эта конструкция была также закреплена в держателе ручки плоттера. В целом, результат оправдал ожидания, и головка оставляла на фольге сплошные полосы со рваными краями.
Способ явно имел право на жизнь, но требовалось решить одну задачу — компенсировать расход проволоки, которая расходуется при работе. Для этого требовалось создать механизм подачи и блок управления для него.
После этого, всё свободное время я начал проводить в одном из хакспейсов нашего города, где есть станки для металлообработки. Начались продолжительные попытки сделать приемлемое режущее устройство. Эрозионная головка состояла из пары шток-втулка, обеспечивающих вертикальную вибрацию, возвратной пружины и протяжного механизма. Для управления соленоидом потребовалось изготовить несложную схему состоящую из генератора импульса заданной длины на NE555, MOSFET-транзистора и индуктивного датчика тока. Первоначально предполагалось использовать режим автоколебаний, то есть подавать импульс на ключ сразу после импульса тока. При этом частота колебаний зависит от величины зазора и управление приводом производится согласно измерению периода автоколебаний. Однако стабильный автоколебательный режим оказался возможен в диапазоне амплитуд колебания головки, который составлял меньше половины максимального. Поэтому я принял решение использовать фиксированную частоту колебаний, генерируемых аппаратным ШИМом. При этом о состоянии зазора между проволокой и платой можно судить по времени между окончанием открывающего импульса и первым импульсом тока. Для большей стабильности при работе и улучшении частотных характеристик соленоид был закреплен над механизмом протяжки проволоки, а якорь размещен на дюралевой скобе. После этих доработок удалось добиться устойчивой работы на частотах до 35 Гц.
Закрепив режущую головку на плоттере, я начал опыты по прорезанию изолирующих дорожек на печатных платах. Первый результат достигнут и головка более-менее устойчиво обеспечивает непрерывный рез. Вот видео, демонстрирующее что получилось:
Принципиальная возможность изготавливать платы при помощи электроискровой обработки подтверждена. В ближайших планах повысить точность, увеличить скорость обработки и чистоту реза, а также выложить часть наработок в открытый доступ. Также планирую адаптировать модуль под использование с RepRap. Буду рад идеям и замечаниям в комментариях.
Изготовление качественных печатных плат в домашних условиях
Эта работа была прислана на наш «бессрочный» конкурс статей.
Кажется, для оверклокеров наступают трудные времена. Фирмы изготовители, как сговорившись, начали ограничивать возможность разгона своих изделий. Не знаю к добру это или к худу. Я не являюсь принципиальным противником оверклокинга, но отношусь к нему прагматически. Если от него есть какая-то польза – ради Бога. Но на своем опыте я убедился, что оверклокинг сам по себе мало что дает. Ну, разогнал я свой процессор на 40%, немножко разогнал видеокарту и… не увидел практически никаких отличий в реальной работе, за исключением температуры процессора. Было 38, стало 52, не знаю чего, но только не градусов. Пожал плечами и вернул все на место. Правда, у меня и без разгона достаточно мощный компьютер. Так, что оверклокинг, похоже, дает только моральное удовлетворение. Да и это спорно. Собственно, в чем заслуга оверклокера? В том, что ему достался хорошо гонимый процессор или повезло с конкретным экземпляром видеокарты?
Но всегда были, есть и будут люди, которым недостаточно купить хорошую вещь и просто пользоваться ей. Так что антиоверклокерские меры Intel, AMD, ATI и Nvidia могут помочь направить энергию людей, чувствующих зуд в руках, в более перспективное русло.
Здесь хотелось бы отметить статьи «Все, что вы хотели сделать руками, но боялись спросить…» и «Индикатор загрузки HDD». Их можно рассматривать как первых ласточек этого, на мой взгляд, чрезвычайно перспективного подхода.
Многие читатели Overclockers.ru имеют навык разработки электронных устройств. Еще больше тех, кто мог бы повторить готовую разработку. Проблема в технологии. Изготовление качественных печатных плат в домашних условиях достаточно проблематично, а заказывать их в специализированных фирмах дорого и долго. Да и часть кайфа теряется.
Хочу поделиться своим опытом изготовления качественных печатных плат. За основу была взята технология «лазерный принтер и утюг». Одно время в интернете было много сообщений об этой технологии. В своем первоначальном варианте она отличается чрезвычайно низкой надежностью и капризностью. Сделать нормальную плату с первого раза почти невозможно. После длительных экспериментов мне удалось добиться 100% качества и повторяемости.
Выбор носителя
Как выяснилось, в качестве носителя изображения можно использовать только специальную пленку для лазерных принтеров. Любой тип бумаги непригоден. Пленка должна быть тонкой и с бумажной подложкой. Дорогие типы пленок имеют специальный подслой для прочного закрепления изображения и тоже непригодны. В последнее время я пользуюсь пленкой фирмы EMTEK, потому что пленка фирмы Xerox у нас исчезла из продажи, но Xerox лучше. Она меньше коробится при нагревании. Тонер лучше использовать легкоплавкий. Вначале я пользовался родным тонером картриджа Samsung ML-1250. Он обеспечивает очень хорошее плотное изображение. После перезаправки картриджа тонером Xerox 8T, как мне посоветовали в сервис-центре, изображение стало хуже и платы вообще перестали получаться, что и подвигло меня на исследования. Но, усовершенствовав технологию, я добился отличных результатов и с этим тонером.Подготовка заготовки
Для получения хорошего результата подготовка поверхности заготовки имеет решающее значение. Поверхность должна быть идеально чистой и ровной. Протирка спиртом, ацетоном или любыми чистящими средствами недостаточна. Процедура подготовки поверхности следующая. Вначале чистим поверхность от грубых загрязнений порошком Пемолюкс. Промываем заготовку ватным тампоном, не касаясь поверхности пальцами. Помещаем ее в раствор хлорного железа на 10-15 сек. При этом стравливается тонкий верхний слой вместе со всеми загрязнениями. Промываем заготовку под струей воды ватным тампоном. Стряхиваем воду и сушим, не прикасаясь к поверхности ничем. Если все сделано правильно, должна получиться темно-розовая матовая поверхность, возможно с небольшими разводами. Главное, не должно быть блестящих участков. Если они есть, процедуру повторить.
Накатывание рисунка
Обычно рекомендуют положить заготовку, на нее носитель и проглаживать это утюгом. В идеальных условиях это возможно и пройдет, но реально как поверхность заготовки, так и подошва утюга не вполне ровны и равномерного прижатия горячего носителя к поверхности заготовки получить не удастся. Кроме того, процесс невозможно контролировать и приходится надеяться на удачу. Поэтому я закрепляю утюг подошвой вверх, кладу на него чистый лист бумаги, чтобы случайно не повредить подошву, а на него заготовку. Утюг должен быть разогрет до температуры, при которой бумага еще не желтеет, но и не менее. Сверху укладываю пленку с нанесенным рисунком и прикатываю ее специальным приспособлением, сделанным из прижимного ролика магнитофона. Прикатывание нужно начинать с центра, выдавливая воздух из-под пленки в стороны. После того как пленка плотно приляжет к поверхности заготовки, увеличиваем усилие прикатки и тщательно проходимся по всей плате. Снимаем заготовку с утюга и остужаем ее. Снимать пленку с заготовки можно только после полного остывания. Если все сделано правильно, весь тонер перейдет на плату, а на пленке останутся слабые розоватые следы. Повторно пленку использовать нельзя.
Закрепление рисунка
Несмотря на то, что внешне рисунок выглядит почти идеально, сразу травить плату нельзя. Слой тонера получается пористым. Если сразу протравить плату, а потом посмотреть получившиеся проводники под микроскопом или сильной лупой, отчетливо видны подтравившиеся точки, а края проводника получаются неровными. Чтобы избежать этого, рисунок на плате покрываем 10% раствором канифоли в спирте и снова укладываем на утюг. Температура должна быть выставлена максимальной, так чтобы бумага желтела и дымилась. Выдерживаем 10 минут. При этом тонер сплавляется с канифолью, образуя очень прочный, однородный блестящий слой. Остужаем плату и проявляем рисунок тампоном со спиртом. Канифоль, сплавленная с тонером, в спирте не растворяется, а остатки неиспарившейся канифоли с пробельных участков удаляются без особого труда. При протирке можно прилагать значительные усилия. Сплав тонера и канифоли держится очень прочно, даже шкуркой удалить его трудно. Если же где-то рисунок будет поврежден, значит такая у него судьба. Лучше обнаружить плохо прикатанный проводник на этапе протирки, чем после травления. При неудаче, рисунок смываем ацетоном и повторяем все с самого начала. Это бывает редко.
Травление платы
Травление производим в растворе хлорного железа. Раствор можно подогреть до температуры 50-60 градусов. Никаких особенностей нет. После травления плату промываем водой и смываем защитное покрытие ацетоном.
Достигнутые результаты
По вышеописанной технологии изготовлялись односторонние печатные платы размером до 100х150 мм. Технология позволяет проводить один проводник между ножками микросхем в корпусах DIP, поэтому потребность в двусторонних платах у меня пока не возникала. Задумка о модификации технологии для двусторонних плат у меня есть, но пока не пробовал. Весь цикл изготовления платы занимает около двух часов, без учета времени потраченного на разводку. Плата получается с первого раза в 9 случаях из 10.
P.S. Это моя первая статья для Вас. Если эта тематика представляет для Вас интерес, пришлю еще. У меня много материалов.
С уважением, С. Веремеенко.
Изготовление печатных плат дома
В этой заметке я разберу популярные способы для создания печатных плат самостоятельно в домашних условиях: ЛУТ, фоторезист, ручное рисование. А также с помощью каких программ лучше всего рисовать ПП.
Когда-то электронные устройства монтировали с помощью навесного монтажа. Сейчас так собирают разве что ламповые аудиоусилители. В массовом ходу печатный монтаж, который преквратился уже давно в настоящую отрасль со своими хитростями, особенностями и технологиями. А хитростей там немало. Особенно при создании ПП для высокочастотных устройств. (Думаю, что сделаю как-нибудь обзор литературы и особенностей проектирования расположения проводников ПП)
Общий принцип создания печатных плат (ПП) заключается в том, чтобы на поверность из непроводящего ток материала нанести дорожки, которые этот самый ток проводят. Дорожки соединяют радиодетали согласно требуемой схеме. На выходе получается электронное устройство, которое можно трясти, носить, иногда даже мочить без боязни его повредить.
В общих чертах технология создания печатной платы в домашних условиях состоит из нескольких шагов:
- Выбрать подходящий фольгированный стеклотекстолит. Почему текстолит? Его проще достать. Да и подешевле получается. Зачастую для любительского устройства этого достаточно.
- Нанести на текстолит рисунок печатной платы
- Стравить лишнюю фольгу. Т.е. убрать лишнюю фольгу с участков платы, на которых нет рисунка проводников.
- Просверлить отверстия под выводы компонентов. Если требуется просверлить отверстия под компоненты с выводами. Для чип компонентов этого очевидно не требуется.
- Залудить токоведущие дорожки
- Нанести паяльную маску. Опционально, если хочешь внешне приблизить свою плату к заводским.
Другой вариант — это просто заказать свлю плату на заводе. Сейчас множество компаний предоставляют услуги по производсту печатных плат. Получишь отличную заводскую печатную плату. Различаться с любительской они будут не только наличием паяльной маски, но и многими другими параметрами. Например, если у тебя двусторонняя ПП, то на плату бедт присутствовать металлизация отверстий. Можно выбирать цвет паяльной маски и т.д. Преимуществ море, только успевай отслюнявливать деньги!
Шаг 0
Прежде, чем изготавливать ПП, она должна быть где-то нарисована. Можно по старинке нарисовать её на миллиметровой бумаге и потом переносить рисунок на заготовку. А можно воспользоваться одной из многочисленных программ для создания печатных плат. Программы эти называются общим словом САПР (CAD). Из доступных радиолюбителю можно назвать DeepTrace (беспл. версия), Sprint Layout, Eagle (можно конечно найти и специализированные типа Altium Designer)
С помощью этих программ можно не только нарисовать ПП, но и подготовить её к производству в заводских условиях. Вдруг захочется заказать десяток платок? А если не захочется, то такую ПП удобно распечатать и с помощью ЛУТ или фоторезиста изготовить самостоятельно. Но об этом ниже.
Шаг 1
Итак, заготовку для ПП условно можно разделить на две части: непроводящая основа и проводящее покрытие.
Заготовки для ПП бывают разные, но чаще всего они различаются материалом непроводящего слоя. Можно встретить такую подложку из гетинакса, стеклотекстолита, гибкая основа из полимеров, композиции целлюлозной бумаги и стеклоткани с эпоксидной смолой, даже металлическая основа бывает. Все эти материаллы разлиаются своими физическими и механическими свойствами. И на производстве материал для ПП выбирается исходя из экономических соображений и технических условий.
Для домашних ПП я рекомендую фольгированный стеклотекстолит. Легко достать и цена приемлемая. Гетинаксы наверно дешевле, но лично я их терпеть не могу. Если ты разбирал хоть одно массовое китайское устройство, то наверно видел из чего там сделаны ПП? Они ломкие, а при пайке воняют. Пусть китайцы это нюхают.
В зависимости от собираемого устройства и условий его эксплуатации можно выбрать подходящий текстолит: односторонний, двусторонний, с разной толщиной фольги (18 мкм, 35 мкм и т.д. и т.п.
Шаг 2
Для нанесения рисунка ПП на фольгированную основу радиолюбители отработали множество методов. Среди них два самых популярных в нынешнее время: ЛУТ и фоторезист. ЛУТ — это сокращение от «лезерно утюжная технология». Как и следует из названия потребюутся лазерный принтер, утюг и глянцевая фотобумага.
ЛУТ
На фотобумагу печатается рисунок в отзеракленном виде. Затем он накладывается на фольгированный текстолит. И хорошенько прогревается утюгом. Под воздействием температуры тонер с глянцевой фотобумаги прилипает к медной фольге. После прогрева плата отмачивается в воде и бумага аккуратно убирается.
На фото выше как раз плата после травления. Черный цвет токоведущих дорожек из-за того, что они еще покрыты затвердевшим тонером от принтера.
Фоторезист
Это более сложная технология. Но и результат с его помощью можно получить более качественный: без протравов, более тонкие дорожки и т.д. Процесс похож на ЛУТ, но рисунок ПП печатается на прозрачной пленке. Таким образом получается шаблон, который можно использовать многократно. Затем на текстолит наносится «фоторезист» — чувствительная к ультрафиолету пленка или жидкость (фоторезист бывает разным).
Затем поверх фоторезиста прочно закрепляется фотошаблон с рисунком ПП и затем этот бутерброд облучается ультрафиолетовй лампой четко отмеренное время. Надо сказать, что рисунок ПП на фотошаблоне печатается инвертированным: дорожки прозрачные, а пустоты
Как сделать качественную печатную плату.
РадиоКот >Лаборатория >Радиолюбительские технологии >Как сделать качественную печатную плату.
Поздравляю нашего любимого кота с юбилеем. Счастья тебе и валерьянки, сколько потребуется :))
Прочитав эту статью, вы сможете за выходной самостоятельно сделать платку почти заводского качества, подобную этой:
Причем большинство времени занимают технологические процессы, не связанные с трудозатратами — закинули, скажем, платку в раствор и идем пить пиво :)
Минимальная толщина дорожек, которую я пробовал делать — 0,3 мм, а расстояние между ними — 0,2 мм, но думаю, при хорошей адгезии фоторезиста можно сделать и меньше.
Про копирайты.
Может кое-что из этого где и упоминалось, но я этого не видел. Статья написана на основе моего опыта, полученного в результате изготовления плат и прочтения многочисленных ресурсов по этой теме.
Итак, начнем:
1. Изготовление фотошаблона
Предполагается, что у вас уже имеется чертеж печатной платы в электронном виде, сделанный в каком-либо редакторе (лично мне нравится Sprint Layout).
Нам потребуется лазерный принтер и прозрачная пленка, предназначенная для печати на лазернике (!!!). Поскольку для изготовления платы будем использовать негативный сухой пленочный фоторезист, фотошаблон должен быть негативным (дорожки прозрачные, а то, что стравливается — черное). Для получения негативного рисунка используем соответствующую опцию в вашей рисовалке плат (в Sprint Layout надо поставить галочку в окне «Печать» возле соответствующего пункта).
Печатать нужно зеркально (но в Sprint Layout верхний слой является передним и поэтому слой рисунка дорожек (зеленый) уже отзеркален). К фоторезисту шаблон будем прикладывать той стороной, где тонер.
В настройках принтера указываем максимальную контрастность (максимальный расход тонера) и тип носителя — прозрачная пленка для диапозитивов (желательно чтобы при этом еще был более-менее новый картридж). Печатаем. В результате получаем такой фотошаблон:
Многие пытаются «уплотнять» тонер на шаблоне, чтобы он был менее прозрачный, придумывают всякие методы типа сувание в банку с парами ацетона и т. д. Так вот: забейте на это! Опыт показывает, что засветки фоторезиста там где не нужно не происходит, даже при 5-кратной выдержке.
Просматриваем шаблон на просвет и, если где-нибудь что-нибудь не пропечаталось (что бывает редко, но все же бывает, особенно при старом картридже), то ретушируем это маркером.
2. Получение проводящих дорожек на фольгированном материале.
Получать рисунок дорожек на плате мы будем с помощью сухого пленочного фоторезиста, например, ПФ-ВЩ-50.
Про фотоспособ изготовления печатных плат в интернете написано много. Но несмотря на это, когда я начал осваивать фоторезист, с первого раза у меня все равно ничего не получилось.
Для начала нужно хорошо подготовить заготовку.
Вырезаем из стеклотекстолита заготовку, немножко большую будущей платы на 5:10 мм. Жадничать тут не надо, я сначала тоже вырезал заготовку строго по размеру платы — в результате фоторезист плохо приклеивался по краям платы и крайние дорожки приходилось подправлять маркером.
Дальше берем свежую нулевку и зачищаем заготовку круговыми движениями пока фольга не примет равномерный розовый цвет. Потом берем «Комет», посыпаем заготовку и растираем все это влажной тряпкой. Ждем 5 минут и тщательно промываем. После этого водяная пленка должна держаться на заготовке при ее наклоне не менее 30 секунд. Это говорит о качественном обезжиривании поверхности. Теперь ставим заготовку сушиться. Запомните: ПОСЛЕ ОБЕЗЖИРИВАНИЯ ТРОГАТЬ ФОЛЬГУ ПАЛЬЦАМИ НЕЛЬЗЯ!!! ПЛАТУ БРАТЬ ТОЛЬКО ЗА РЕБРА!
Когда заготовка высохнет можно приступать к нанесению фоторезиста. Достаем из холодильника фоторезист (а его нужно хранить в холодильнике (но не в морозилке!) в плотно запечатанном пакете), отрезаем кусок размером с заготовку. Далее иголкой подцепляем угол МАТОВОЙ пленки и с помощью пинцета освобождаем от пленки меньшую сторону прямоугольного куска резиста на 10 мм. Сразу всю пленку сдирать нельзя! Прикладываем кусок резиста к заготовке (матовой пленкой вниз) так, чтобы он покрывал всю фольгу, и пальцем приглаживаем освобожденный от пленки край. Потом берем вот такой резиновый фотовалик:
Ставим валик на край заготовки, где приклеен фоторезист, другой рукой берем пинцетом конец матовой пленки и начинаем ее медленно стягивать. Одновременно медленно перемещаем валик к противоположной стороне заготовки. Как в ламинаторе. Спешить тут не надо, а то фоторезист приклеится неравно и придется все начать сначала с зачистки заготовки.
Теперь берем обычный фен для сушки волос, включаем его на максимальную мощность и прогреваем заготовку по всей площади в течение минуты. После этого заготовку проглаживаем валиком с нажимом по всем направлениям несколько раз.
Раньше я использовал не фен, а утюг, но при этом удавалось перегреть заготовку, в результате чего на фоторезисте появлялись пузыри и плешины.
Эту операцию повторяем 3:4 раза, после чего кладем заготовку с наклеенным фоторезистом между двумя стеклами под пресс 6:8 кг на 1 час (я использую 2 трехлитровые банки с водой). Теперь можно сбегать за пивом :)
После выдержки под прессом на плату накладываем напечатанный фотошаблон и все это зажимаем между двумя стеклами с помощью такого приспособления:
Приспособление состоит из двух оконных стекол толщиной 3 мм и двух зажимов. Оконные стекла вполне подходят для этой цели, т. к. фоторезист экспонируется мягким ультрафиолетом (UV A), который достаточно хорошо проходит через оконное стекло. Зажим представляет из себя 2 деревянных бруска, на концах которых просверлены отверстия. Через них бруски сжимаются винтами. Чтобы стекла не лопнули при затягивании винтов, между ними прокладывают 4 вставки из картона толщиной чуть меньше заготовки платы.
Теперь можно приступать к экспонированию. Для засветки необходима «черная» ультрафиолетовая лампа. Не стоит пытаться засвечивать фоторезист обычными лампами накаливания или дневного света — ничего хорошего из этого не выйдет — дорожки будут свертываться в трубочку и сползать после проявки. От разбитых ДРЛ-ок тоже толку мало, т. к. там жесткий ультрафиолет, а для засветки фоторезиста нужен мягкий. Кроме того сожжете глаза и другие части тела и нанюхаетесь озона. Я использую «черную» энергосберегайку Camelion мощностью 26 Вт. Энергосберегайка для этих целей подходит лучше, чем линейные лампы, т. к. она компактная и за счет этого имеет большую плотность светового потока.
Энергосберегайку можно ввернуть в настольную лампу или другой подходящий светильник на стойке. Она должна располагаться горизонтально (параллельно плате).
Выдержка, зависящая от мощности лампы и расстояния до нее, определяется экспериментально на небольшой заготовке 1 раз. Для меня оптимальными оказались значения выдержки 3:5 минут и расстояние до лампы 22 см.
ВНИМАНИЕ! Хоть ультрафиолет от такой лампы и мягкий, смотреть на нее категорически не рекомендую. Необходимо использовать защитные очки.
После экспонирования заготовку необходимо выдержать в темноте 15:20 минут и прогреть феном в течение 1:2 минут. Это необходимо для завершения полимеризации фоторезиста и улучшения его адгезии с фольгой.
После остывания заготовки с фоторезиста снимают защитную блестящую пленку и начинают проявку.
Кстати блестящую пленку не выбрасываем. Это полиэтилентерефталат (лавсан) и его можно использовать для межслойной и межобмоточной изоляции при изготовлении импульсных трансформаторов и дросселей.
Для проявки необходим раствор кальцинированной соды (Na2CO3). Кальцинированную соду можно получить из питьевой (NaHCO3) путем прокаливания на плите.
Растворяем 2 чайные ложки кальцинированной соды в 0,5 л. воды. Раствор наливаем в ванночку и опускаем туда плату. Мягкой кистью НЕ НАЖИМАЯ омываем раствором всю поверхность фоторезиста. Примерно через 30 сек. начинает появляться рисунок будущих проводников. Процесс проявки длится 1:2 минуты.
После проявки плату тщательно промываем в ХОЛОДНОЙ воде и тут же проглаживаем утюгом через лист бумаги. Температура утюга при этом должна быть около 100 градусов (ставим на «*»).
Теперь надо осмотреть рисунок проводников и в случае обнаружения дефектов скорректировать их перманентным маркером.
После этого можно приступать к травлению.
Для травления лучше всего использовать раствор хлорной меди, но его можно заменить концентрированным раствором медного купороса и поваренной соли в соотношении 1:2. В последнем случае для повышения скорости травления раствор желательно выдержать в течение нескольких дней. Использовать всеми любимое хлорное железо не рекомендую, т. к. после него на поверхности диэлектрика могут оставаться токопроводящие соединения. Такая плата может глючить в ВЧ-устройствах и устройствах с высокоомными и высоковольтными цепями.
Для уменьшения времени травления рекомендую использовать микропузырьковую ванну, например, такую. Время травления при этом составляет 20:40 минут в зависимости от степени свежести раствора.
Для снятия фоторезиста с протравленной платы используем всю ту же соду, только более концентрированный раствор. Нагреваем раствор до кипения и фоторезист вспучивается и легко удаляется с проводников с помощью зубной щетки.
Теперь можно идти сверлить дырки.
Если необходимо изготовить двухстороннюю плату, то 2 фотошаблона совмещаем на просвет и проклеиваем по краям скотчем. Фоторезист наносим на обе стороны заготовки, после чего помещаем ее в этот «конверт» и зажимаем с помощью описанного приспособления. Сначала экспонируем одну сторону, потом переворачиваем и экспонируем другую сторону (не случайно же я сделал стекла с двух сторон).
3. Паяльная маска
Паяльную маску с достаточно хорошими свойствами можно получить из того же пленочного фоторезиста ПФ-ВЩ-50. Однако тут есть некоторые особенности:
— Плохо приклеенный фоторезист при проявке растворяется
— Выдержка при экспонировании должна быть в разы больше выдержки при создании рисунка проводников, т. к. стеклотекстолит обладает меньшей отражающей способностью по сравнению с медной фольгой.
Процесс нанесения паяльной маски почти такой же как и при создании рисунка проводников. Отличие заключается в следующем:
1) фотошаблон должен быть прозрачный, а рисунок контактных площадок — черный;
2) необходимо прикладывать бОльшие усилия при накатке фоторезиста валиком;
3) при укладке платы под пресс на фоторезист кладут кусок мягкой резины или бархатную ткань. Это необходимо для лучшего приклеивания фоторезиста к участкам без фольги и между дорожками.
4) Выдержка должна быть увеличена в 5:7 раз. Это связано с тем, что открытые участки стеклотекстолита имеют меньшую отражательную способность по сравнению с фольгой. В моем случае при расстоянии до лампы 22 см выдержка была 20:25 минут. Несмотря на такую большую выдержку и неидеальность фотошаблона, засветки фоторезиста на контактных площадках не происходит (ну может проявляется чуть дольше, но смывается полностью).
5) Утюгом гладить сразу после проявки уже не надо. При такой выдержке фоторезист так сильно прилипает к плате, что отодрать его затруднительно. Даже при кипячении в содовом растворе его удается содрать с трудом.
После промывки и высыхания платы нужно провести отврержение паяльной маски. Лучше всего это получается в хорошую погоду летом 🙂 Идем на балкон и кидаем плату на солнышко часа на два. Тут получается сочетание термо- и фотоотвержения.
Если такой возможности нет, то кладем плату на часик под УФ-лампу на минимальном от нее расстоянии (но так чтобы вся плата равномерно освещалась).
В итоге мы получаем паяльную маску, которая устойчива к нагреву. Ее можно промывать спиртом и с ней ничего от этого не случится.
После нанесения паяльной маски обрезаем лишний текстолит по размерам платы и обрабатываем края напильником.
4. Лужение
Равномерное лужение контактных площадок очень удобно производить с помощью такого жала с кисточкой:
Как его сделать, написано тут.
В качестве флюса лучше всего использовать спиртовой раствор канифоли.
Если кому-то влом делать паяльную маску, то лудить необходимо все дорожки на плате.
5. Нанесение конструкторских обозначений радиоэлементов
Это когда возле дырок для детали на плате нарисован силуэт ее корпуса, написано где какая у нее нога и позиционное обозначение на схеме. Это очень удобно при сборке и поиске неисправностей — не надо каждый раз смотреть на монтажную схему и искать — ну где же находится эта хреновина?
Делается это за 10 минут с помощью «лазерно-утюжной технологии» (ЛУТ).
1) Протираем стеклотекстолит ацетоном (так, чтобы ацетон не попал на паяльную маску)
2) Печатаем зеркально на защитной бумаге от самоклеящейся пленки соответствующий слой изображения печатной платы (обычно он называется «шелкография», в Sprint Layout он называется К1 или К2).
3) Кладем лист изображением вверх, на него кладем плату и загибаем края так, чтобы плата оказалась завернута в этот лист.
4) Переворачиваем все это и гладим утюгом (устанавливаем между ** и ***) через тонкую ткань.
5) Быстро снимаем ткань и, пока плата не остыла, проходимся по ней 2:3 раза резиновым валиком.
6) После остывания удаляем бумагу.
Получившийся рисунок устойчив к умеренному протиранию спиртом.
А вот как все это выглядит:
Ну и напоследок несколько фоток моих плат:
Вопросы, как обычно, складываем тут.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
Изготовление печатной платы своими руками
Как сделать печатную плату с помощью фоторезиста?
В построении электронных схем можно пользоваться универсальной печатной платой с отверстиями без дорожек, но удобнее использовать печатную плату, изготовленную согласно этой схеме.
Есть разные способы изготовления печатных плат, но в этой статье будет рассмотрен фоторезистивный метод.
Этот метод, конечно дороже ЛУТ, но результат практически всегда идеальный, главное «руку набить». Да и в эстетическом плане у фоторезиста все преимущества.
Фоторезистом — это чувствительное к свету вещество (в нашем случае это лак), которое под воздействием освещения изменяет свои свойства. Фоторезист накладывается фотошаблон и производится его засветка, после чего засвеченные (или незасвеченные) участки фоторезиста смываются специальным растворителем, в качестве которого обычно выступает едкий натр (NaOH).
Все фоторезисты делятся на две категории: позитивные и негативные. Для позитивных фоторезистов дорожке на плате соответствует черный участок на фотошаблоне, а для негативных, соответственно, прозрачный. На многих предприятиях работают с негативными фоторезистами, но мы будем использовать позитивный, как получивший наибольшее распространение в свободной продаже. Остановимся более подробно на использовании позитивных фоторезистов в аэрозольной упаковке.
При изготовлении печатных плат, особенно сложных, наиболее пригоден метод при использовании фоторезиста. Основным его преимуществом является
высококонтрастный рисунок на текстолите с разрешением 0,1мм (0,1мм в идеале, а вот 0,25 мм прекрасно получается) при изготовлении в домашних условиях. К тому же иногда изготавливая печатную плату, немаловажное требование относится к эстетическому оформлению готового изделия, особенно если печатная плата находится в «открытом» положении или запакована в прозрачную термотрубку.
Подробное описание изготовления печатной платы
Подготовка текстолита
Чтобы изготовить печатную плату с минимальными материальными затратами нужно тщательно подготовить текстолит перед нанесением лака.
Подразумеваем, что текстолит выпилен в примерный размер будущей печатной платы с запасом по краям 5мм с каждой стороны. Обычно затирку меди начинают специальными абразивными пастами, но при отсутствии таковой сойдёт помесь геля для мытья посуды и моющего чистящего порошка. Затирку ведём металлической сеткой для мытья посуды, тем самым удалим окиси, грязь с поверхности текстолита, а сетка в свою очередь зацарапает фольгу, что повысит в дальнейшем адгезию лака (фоторезиста) с поверхностью.
Затирку ведём в зависимости от степени загрязнения поверхности до тех пор, пока
поверхность не будет иметь равномерный ровный оттенок, фактически золотой.
Химические пятна на текстолите можно перед нанесением фоторезиста удалить опустив текстолит в раствор горячего хлорного железа, если фольга на текстолите стала равномерно красной, то в принципе будущее травление пройдёт без проблем, плату после такого метода следует тщательно промыть горячей водой и заново заполировать абразивом до золотого оттенка.
Теперь промываем очищенный текстолит горячей водой и стараемся его
поверхность руками не трогать…
Теперь сушим при температуре 60-70°С с минуту, пока поверхность не примет лёгкий розоватый оттенок. Если при этом процессе на поверхности образовался иней, то его надо удалить салфеткой. Ворса на поверхности быть не должно!
Для сушки годится обыкновенный фен для сушки волос…
Подготовка фотшаблона
Пока текстолит остывает готовим фотошаблон… В данном случае имеется несколько способов его изготовления, но я настоятельно рекомендую использовать струйный принтер с разрешением печати чёрного цвета не менее 1200 точек на дюйм. Печать будем производить на прозрачную плёнку (у струйных принтеров она с ворсом, у лазерных без ворса специальная термоплёнка).
Обращаем внимание на типичную ошибку при первом самостоятельным
изготовлением печатной платы – обычно забываем «зеркалить» лицевую сторону
печатной платы.
Внимание! Лицевая сторона печатной платы при печати должна быть зеркальной! Обратная не зеркальной!
Таким образом, после печати рисунок на плёнке будет перевёрнут с рабочей стороны плёнки (у струйной – это ворсистая сторона). А когда будем проецировать картинку на текстолит — плёнка будет приложена уже рабочей стороной к нему и с проецированный рисунок будет правильный (уже не зеркальный). Чтобы не ошибиться при печати рекомендую на фотошаблон нанести, например буквы своих инициалов.
Рекомендую сделать пару копий фотошаблонов для рационального использования
плёнки и исключения ошибок при проявлении фоторезиста… Т.е. делайте не одну печатку, а например, две одновременно (если они не большие), потом выбирайте наиболее качественную и травите в хлорном железе.
Напечатанный таким способом фотошаблон (позитив) проверяем на прозрачность, в идеале рабочий рисунок (печатные проводники) должен быть абсолютно чёрным!
Отрезаем фотошаблон от плёнки и стараемся это сделать ровнее, оставшейся кусок плёнки можно будет использовать ещё (для печати другого проекта).
На моём примере я разделил фотошаблон на два, и буду делать одновременно две
платы…
Нанесение фоторезиста
Так как за это время он остыл, пора нанести на него светочувствительный лак. Делать это рекомендуется в тёмном помещении при слабом свете, чтобы видеть какой слой фоторезиста мы нанесли.
Этот процесс один из наиболее важных, а именно – следует быстро нанести
равномерный слой лака со слабо-фиолетовым оттенком без пузырьков и потёков!
Рекомендуется конечно распылять фоторезист на центрифуге, но при отсутствии таковой можно «набив руку» делать это как на фото выше. Сразу оценив примерно оттенок на глаз, делаем следующий вывод – стоит ли переходить к следующей фазе операции или нет. Оттенок должен быть бледно-фиолетовый, прозрачный, т.е медь (царапины на ней от металлической сетки) должны просматриваться! Не пугайтесь что фоторезист имеет такой тонкий слой после нанесения – главное медь мы перед травлением изолировали.
Обычно рекомендуют сушить фоторезист в течении часа, но я произвожу сушку при относительно высокой 60-70ºС в течении 3-5 минут. Потом оставляю текстолит охлаждаться пока полностью не остынет. При сушке плату не перегревать, может отслоиться лак, резко тоже не охлаждать! Лучше подождать лишних 5 минут, зато потом результат будет отличный… в этом деле главное не торопиться!
Не забываем, конечно, что всю эту процедуру производим при слабом освещении
(слабая энергосберегающая лампа или люминесцентная лампа где-нибудь позади нам особого вреда не принесут).
После просушки фоторезиста следует внимательно осмотреть поверхность
нанесённого нами лака, на краях платы не должно быть наплывов, лучше их просто аккуратно содрать, именно для этого текстолит и рекомендуется вырезать с запасом 5мм по краям. Обычно наплывы образуются на одном ребре, смотрите фото выше, плата перед нанесением лака специально наклонена, чтобы фоторезист, а точнее его излишки стекали на один из краёв платы. При напылении на центрифуге этот вариант практически исключён.
Экспонирование
Процесс этот не сложный и кратковременный, заключается в подготовке фотошаблона на поверхности фоторезиста и его последующей засветке ртутной лампой (ультрафиолетовый спектр).
Я использую медицинские облучатели для дезинфекции помещений (УФО-1, УФО-2 и им подобные). УФО-1 содержит в себе 100 Вт ртутную кварцевую лампу в паре со спиралью накаливания в кварцевых трубках (выполняют роль резистора и являются как бы инфракрасными лампами с сильным выделением тепла). Со времён СССР у многих подобные излучатели в квартирах имеются… Нам же из этого излучателя надо только это:
Если и этого нету, подойдёт 500 Вт прожектор для гаражей, стоянок и т.п., к примеру фирмы «Космос», раньше я им производил засветку, время засветки уже не помню, придётся опытным путем подбирать, а расстояние засветки не менее 30см (высокая температура прожектора повредит фоторезист, он склеится с шаблоном).
Быстро на напылённый фоторезист укладывает рабочей стороной фотошаблон на
плёнке и накрываем куском тонкого стекла (от фоторамки например). И засвечиваем фотошаблон с расстояния не менее 25 см, но не более 35 см при использовании УФО-1 ровно 2 минуты 15 секунд, если фоторезист имеет слабо-фиолетовый оттенок :
После засветки плату убираем в тёмное место на время 5-8 минут, типа для
закрепления фоторезиста…
Подготовка раствора
Пока у нас фоторезист закрепляется, готовим раствор для его травления. Рекомендуют, что Немецкие, что Бельгийские производители использовать для проявки каустическую соду, он же едкий натр, порошок крупнозернистый белого цвета, не прозрачный, и в прямом смысле слова – едкий. Т.е работать надо бы в резиновых перчатках.
Мешаем 7 грамм этого вещества на один литр тёплой воды до тех пор, пока порошок полностью не растворится, можно осадок удалить. Если же перемешать в горячей воде, то осадок тоже растворится. Берём тару, к примеру, пластиковый контейнер. Опускаем нашу засвеченную плату в него. (Раствор не должен быть горячий, лучше просто тёплый!).
Раствор рекомендуется постоянно помешивать из стороны в сторону.
Сразу после проявки тщательно промыть плату тёплой водой смыв остатки каустической соды. У меня на фото этот процесс занял менее минуты, так как раствор у меня не 7 грамм на литр воды, а несколько больше… Изначально раствор каустической соды в воде прозрачный, далее он поменяет оттенок – станет фиолетовым (видно на фото выше), т.е в нём растворён лак.
Использовать раствор можно неоднократно, я бывало до пяти раз с недельным
интервалом фоторезист проявлял, раствор при этом уже был тёмно-фиолетового цвета.
Травление платы
Ну и собственно теперь травим в растворе хлорного железа в воде в пропорции 1:3
Как видно на фото лак у меня прозрачен, медь отлично видна… После протравки
хлорным железом лак смыть ацетоном, или другим растворителем (646, 647, 650).
Можно протравить и другими растворами, например медным купоросом с солью или лимонной кислотой.
Плату обрезать по размеру и обработать по контуру.
Всё! Плата готова!
Автор: Трояновский В.К. «SL-Электроника»(wladislaw-sl.narod.ru)
ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ
П О П У Л Я Р Н О Е:
- Как самому подключить противотуманки?
- Самодельный цветной календарь из бумаги
- Коды ошибок стиральных машин-автоматов
О параллельном и последовательном подключении
По новым Правилам на автомобиле нужно ездить днём так же, как и ночью со светом. Можно с ближним светом, ходовыми огнями или противотуманными фарами. Сегодня рассмотрим: как можно подключить противотуманки на свой автомобиль. Противотуманные фары к тому же окажутся полезными и в туман. Чтобы сэкономить можно подключить противотуманные фары и самому. Ничего сложного в подключении противотуманок нет, и с этим заданием справится любой!
Подробнее…
Календарь на 2018 год своими руками
Как быстро сделать календарь на год? Имея цветной принтер легко можно сделать календарь, распечатав готовый шаблон на цветном принтере, вырезать и склеить как показано на рисунке.
Подробнее…
При различных неисправностях современные стиральные машины-автоматы выдают различные коды на дисплее. По этим кодам можно определить тип поломки и некоторые из них можно устранить самим своими руками.
Ниже представлены коды некоторых распространенных моделей стиральных машин-автоматов: ARDO и CANDY, BOSCH и SIEMENS, ELECTROLUX и ZANUSSI, INDESIT и ARISTON, KAISER и LG, SAMSUNG и Hansa.
Подробнее…
Популярность: 5 192 просм.
Как самостоятельно изготовить печатную плату в домашних условиях
Рассмотрим процесс изготовления печатных плат в домашних условиях на конкретном примере. Например, нужно изготовить две платы. Одна — переходник с одного типа корпуса на другой. Вторая — замена большой микросхемы с корпусом BGA на две поменьше, с корпусами TO-252, с тремя резисторами. Размеры плат: 10×10 и 15×15 мм. Есть 2 варианта изготовления печатных плат в домашних условиях: с помощью фоторезиста и методом «лазерного утюга». Воспользуемся методом «лазерного утюга».
1. Готовим проект печатной платы. Я пользуюсь программой DipTrace: удобно, быстро, качественно. Разработана нашими соотечественниками. Очень удобный и приятный пользовательский интерфейс, в отличие от общепризнанного PCAD. Есть конвертация в формат PCAD PCB. Хотя многие отечественные фирмы уже начали принимать в формате DipTrace.
В DipTrace есть возможность узреть своё будущее творение в объёме, что весьма удобно и наглядно. Вот что должно получиться у меня (платы показаны в разных масштабах):
2. Сначала размечаем текстолит, выпиливаем заготовку для печатных плат.
3. Выводим наш проект на лазерном принтере в зеркально отражённом виде в максимально возможном качестве, не скупясь на тонер. Путём долгих экспериментов была выбрана лучшая бумага для этого — плотная матовая фотобумага для принтеров.
4. Не забудем почистить и обезжирить заготовку платы. Если нет обезжиривателя, можно пройтись по меди стеклотекстолита ластиком. Далее с помощью обыкновенного утюга «привариваем» тонер с бумаги к будущей печатной плате. Я держу 3-4 минуты под небольшим нажимом, до лёгкого пожелтения бумаги. Нагрев ставлю максимальный. Сверху кладу ещё один лист бумаги для более равномерного прогрева, иначе изображение может «поплыть». Важный момент здесь — равномерность прогрева и нажима.
5. После этого, дав плате немного остыть, кладём заготовку с прилипшей к ней бумагой в воду, желательно горячую. Фотобумага быстро намокает, и через минуту-две можно аккуратно снять верхний слой.
В местах, где большое скопление наших будущих токопроводящих дорожек, бумага прилипает к плате особенно сильно. Её пока не трогаем.
6. Даём плате ещё пару минут отмокнуть. Остатки бумаги аккуратно снимаем с помощью ластика или трения пальцем.
7. Вынимаем заготовку. Просушиваем. Если где-то дорожки получились не очень чёткими, можно сделать их ярче тонким маркером для CD. Хотя лучше добиться того, чтобы все дорожки вышли одинаково чёткими и яркими. Это зависит от 1) равномерности и достаточности прогрева заготовки утюгом, 2) аккуратности при снятии бумаги, 3) качества поверхности текстолита и 4) удачного подбора бумаги. С последним пунктом можно поэкспериментировать, чтобы найти наиболее подходящий вариант.
8. Кладём получившуюся заготовку с отпечатанными на ней будущими дорожками-проводниками в раствор хлорного железа. Травим часа 1,5 или 2. Пока ждём, накроем нашу «ванночку» крышкой: испарения достаточно едкие и токсичные.
9. Достаём из раствора готовые платы, промываем, сушим. Тонер от лазерного принтера замечательно смывается с платы с помощью ацетона. Как видно, даже самые тонкие проводники шириной 0,2 мм вышли вполне хорошо. Осталось совсем немного.
10. Лудим изготовленные методом «лазерного утюга» печатные платы. Смываем бензином или спиртом остатки флюса.
11. Осталось только выпилить наши платы и смонтировать радиоэлементы!
При определённой сноровке метод «лазерного утюга» подходит для изготовления несложных печатных плат в домашних условиях. Вполне чётко получаются короткие проводники от 0,2 мм и шире. Более толстые проводники получаются совсем хорошо. Времени на подготовку, эксперименты с подбором типа бумаги и температуры утюга, травление и лужение уходит примерно 3-5 часов. Но это гораздо быстрее, чем если заказывать платы в фирме. Денежные затраты также минимальны. В общем, для простых бюджетных радиолюбительских проектов метод рекомендуется к использованию.
Как изготовить печатную плату в домашних условиях | RUQRZ.COM
Самодельная печатная плата
Как изготовить печатную плату в домашних условиях с помощью лазерно-утюжнаой технологии. Имеется в виду термоперенос тонера с бумаги на поверхность металлизации будущей печатной платы.
Много раз пытался изготовить печатную плату с использованием лазерно-утюжнаой технологии, 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. http://oldoctober.com/ru/
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.
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.
Поверхность меди требуется тщательно очистить и обезжирить
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.
Делаем трафарет для термопереноса
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.
Задание слоя тонера при печати
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.
Слой тонера при печати
Закрепляем трафарет на отрезке фольгированного стеклотекстолита канцелярскими скрепками. Ещё одну скрепку цепляем на свободный край трафарета, чтобы он не соприкоснулся с утюгом.
Закрепляем трафарет
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.
Проверка температуры
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.
Плотно прижимаем утюг к фольгированному стеклотекстолиту
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.
Прикатываем трафарет резиновым валиком
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.
Прижимаем полученный чем-нибудь тяжёлым
Минут через десять можно снять пресс и удалить трафарет. Вот что получилось.
Вот что получилось
Лишнюю часть заготовки можно отрезать и использовать в следующий раз.
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.)
К обратной стороне платы приклеиваем держатель
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.
Травление
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.
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.
Вот, что получилось
Сверлим отверстия, не забывая периодически затачивать сверло.
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.
Теперь можно удалить заусенцы
Лудим заготовку, для чего предварительно покрываем её слоем флюса.
Лудим заготовку
Разрезаем заготовку на отдельные платы.
Разрезаем заготовку на отдельные платы
Выполняем монтаж элементов.
Выполняем монтаж элементов
Готово!
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.
Бумага для термопереноса
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.
