Лазерно-утюжная технология изготовления печатных плат (ЛУТ): drevlian — LiveJournal
Способов нанесения рисунка на печатные платы в домашних условиях есть немало, но каждый из них имеет свои плюсы и минусы. Например — фоторезистивный метод, который обходится довольно дорого. Маркерный — требует предельной аккуратности, времени и терпения. Использование различных лаков может привести к ещё большим разочарованиям впоследствии. Но каждый из этих способов имеет право на существование и мной, например, применяется в зависимости от конечной цели.Сегодня я решил продемонстрировать практический пример лазерно-утюжной технологии нанесения рисунка. Этот метод был выбран мной потому, что на моей плате будут присутствовать 2 микросхемы и много миллиметровых дорожек. К примеру, рисовать перманентным маркером тонкие дорожки займёт много времени, а с помощью ЛУТ эта работа будет просто исключена.
С чего я начал? Естественно с проектирования печатной платы. Когда проект был готов, я распечатал его на листе мелованной бумаги из журнала. Чем качественней бумага — тем меньше возникнет проблем при перенесении рисунка. Самое главное — бумага должна быть глянцевой и тонер с неё не должен осыпаться.
После этого я приступил к вырезанию текстолита. Обычно советуют вырезать текстолит с запасом, чтобы потом скорректировать плату при кривом наложении рисунка, я же вырезаю один к одному. При необходимости я просто удаляю тонер и наношу его вновь. Соответственно, если дома лазерного принтера нет, нужно распечатать плату в нескольких копиях — чтоб наверняка!
Текстолит вырезан. Теперь его нужно обязательно зачистить и обезжирить для нанесения рисунка. Делаю опять исходя из своего опыта — края зачищаю наждачной бумагой, плату очищаю жёсткой губкой (Наждачную бумагу я не использую, чтобы не делать меньшей толщину и без того тонкой медной фольги). Обезжириваю тоже своеобразно — очищаю с помощью моющего средства для окон (мистер Мускул какой-то), потом промываю горячей водой и вытираю сухой вискозной тряпкой. Руками текстолит потом беру только за ребра. В итоге он становится таким:
Текстолит готов к перенесению на него рисунка. Действую так — вырезаю распечатанный проект по размеру платы:
Теперь нужно взять большую толстую книгу, положить на неё текстолит, накрыть 3-5 листами офисной бумаги и прогреть утюгом в течение минуты. После этого — убираем листы и налаживаем аккуратно на разогретый текстолит вырезанный рисунок, который следует перевести. Он моментально приклеивается к плате, потому действовать нужно предельно аккуратно. Не стоит забывать и о том, что текстолит сейчас очень горячий и в работе необходимо использовать перчатки.
После наложения на текстолит, разглаживаем получившийся «бутерброд» от центра во все направления. Особое внимание нужно уделить краям — с ними возникает больше всего проблем. Потом опять накрываем 3-5 листами офисной бумаги и греем утюгом, постоянно его перемещая для равномерного нагрева, около минуты — двух.
Закончив, текстолит должен остыть. После этого помещаем его в воду, чтоб бумага начала раскисать и удаляем её под струёй воды пальцем.
В результате у меня получилось вот так:
Видно, что в некоторых местах тонер отошёл вместе с бумагой. Сравниваю получившееся с ожидаемым и исправляю маркером недостатки. Креплю проводок, чтоб плату можно было достать из раствора.
Травление печатных плат в хлорном железе, в сравнении с азотной кислотой, требует времени.
После того как травление было завершено, нужно удалить тонер. В домашних условиях самым оптимальным и, как мне показалось, самым практичным способом есть удаление металлической мочалкой, которую называют и ёршик и ёжик (Наждачную бумагу не рекомендую!).
После обработки получается чистая плата, к тому же не требующая абразива.
Вуаля! Осталось только просверлить отверстия.
Бумага для изготовления печатных плат по технологии ЛУТ или как изготовить печатную плату в домашних условиях.
Печатная плата, как это делается.
Сначала трассирую печатную плату, я пользуюсь программой Sprint Layout 6, до этого очень долго пользовался версией 3, и еще никак не могу приучится к отличиям в управлении.
При изготовлении платы я всегда по периметру оставляю защитную зону шириной 5мм, потому заготовка берется больше на 10мм по длине и ширине чем требуемая плата, мне так удобно.
Заготовка зачищается мелкой наждачной бумагой, важна не зеркальная поверхность, а скорее много микроцарапин, тогда тонер лучше держится.
Распечатываем нашу будущую плату на бумаге (я обычно печатаю сразу 2 штуки, на всякий случай), на гладкой стороне, кстати весь процесс был сделан с одного дубля, т.е. я ничего не корректировал и не переделывал специально для обзора, в этом и заключался смысл теста.
Дальше я укладываю заготовку на специально обученную книгу :), вернее это не книга, а годовая подшивка журналов Радио, в картонном переплете. Делаю я это для того, что бы заготовка не скользила в процессе, и от нагрева не портила то, что под ней находится.
После этого укладываю распечатку чертежом к меди, потом накрываю сверху листом обычной принтерной бумаги, так меньше на начальном этапе скользит, самый сложный момент это не допустить соскальзывания листика с печатью в сторону, я сначала ставлю утюг широкой частью на книгу и бумагу, а потом плавно опускаю на заготовку.
Дальше плавными движениями, с небольшим нажимом гладим нашу будущую плату, я делаю несколько заходов с разных сторон платы, что бы лучше проглаживались края, сильно давить нельзя, иначе тонер может поплыть, если совсем не нажимать, то скорее всего тонер не прилипнет к заготовке. Глажу я такую заготовку примерно минуту.
Кстати тонер я использую Static Control, на мой взгляд это самый лучший тонер для ЛУТ…
Процесс приклеивания завершен, бумага прилипла ровно и красиво.
Теперь кидаем нашу плату в миску с водой на 5-10 минут, можно оставить воду включенной, это поможет бумаге быстрее стать более мягкой.
Через 5-10 минут под небольшим напором воды (лучше комнатной температуры) пальцем скатываем бумагу, дорожки должны остаться на месте, слишком аккуратно делать этого не требуется, так как если тонер стирается пальцем, то такую плату надо переделывать, нормально приклеенный тонер пальцем не стирается, только сцарапывается.
На фото видно результат переноса чертежа на стеклотекстолит. Тонер имеет черный цвет, до этого, когда я пользовался бумагой из журнала, тонер имел сероватый оттенок, так как на нем оставались частички бумаги. Здесь все красиво, отверстия чистые, залипов между дорожками нет.
Я специально подбирал для теста печатную плату и с большими залитыми полигонами и с мелкими дорожками.
Перед травлением я делаю вот такой «столик», по углам платы, на свободных от чертежа местах я сверлю 4 отверстия, в которые вставляю спички (либо зубочистки), плата при этом располагается чертежом вниз.
Травят платы обычно раствором Хлорного железа в воде.
ru.wikipedia.org/wiki/Хлорид_железа(III)
После погружения платы в раствор, ее надо почти сразу поднять и убрать пузырьки воздуха, иначе будут не протравленные места.
Через некоторое время (зависит от раствора), плата вытравлена.
Уже отработавший свою функцию тонер смываю ацетоном (ну или любым подходящим растворителем).
Ну а здесь я покажу какое качество печати я в итоге получил.
Место под процессор ближе к центру платы, ширина контактных площадок 0.45мм, ширина дорожек 0.45-0.5мм Видно что даже отлично сохранилась форма площадки.
А это дорожка по краю платы, таких мест два. Обычно такие места я корректирую перманентным водостойким маркером, для теста я этого специально не делал.
После смывки тонера сверлю необходимые отверстия, потом зачищаю плату наждачкой нулевкой.
Уже после всех этих операций только обрезаю лишнее, если это сделать до зачистки, то можно повредить наждачкой ближние к краю платы дорожки. Края платы прохожу немного надфилем, что бы убрать острые остатки стекловолокон после ножниц.
Теперь покрываю плату флюсом ( я использую спиртовой F3), и пролуживаю дорожки.
Я знаю что некоторые этого не делают, но мне больше нравится плата с пролуженными дорожками. В общем дело вкуса, ну и медь не окисляется, да и микротрещины заливаются припоем.
Последний этап, смываю остатки флюса ацетоном.
Все, плата готова.
Мой опыт изготовления печатных плат в домашних условиях по лазерно-утюжной технологии (ЛУТ)
Не то, чтобы в использовании печатных плат с дорожками, как на макетной плате, было что-то зазорное. Просто это не очень удобно, так как дорожки приходится соединять проводами. Да и элементы на плате зачастую можно разместить куда компактнее, чем это позволяет макетная плата. Существуют готовые платы без дорожек, которые решают вторую проблему, но не решают, а скорее даже усугубляют, первую. К счастью, существуют проверенные временем способы изготовления печатных плат своими руками, один из которых, так называемый ЛУТ (в английском языке — TTM, Toner Transfer Method), и будет рассмотрен в данном посте.
Примечание: Очень многое из написанного ниже я узнал благодаря господину DI HALT и его потрясающему сайту easyelectronics.ru. Я не претендую тут на изобретение чего-то нового. Мне просто хотелось чисто на память написать рассказ о том, как я изготовил свою самую первую печатную плату. Ну и, возможно, поделиться парой личных наблюдений касательно всего процесса, а также кое-какими специфичными для Linux моментами. Само собой разумеется, все написанное далее актуально и для других ОС.
Список покупок
Для изготовления печатных плат по ЛУТ понадобятся:
- Лазерный принтер. На форумах, посвященных электронике, можно найти треды, где обсуждаются разные подходящие для наших целей модели. Принтер HP LaserJet Pro P1102 является одним из самых дешевых. Он все еще продается во многих интернет-магазинах и к тому же превосходно работает под Linux. Лично я его и использовал. Заметьте, что, судя по отзывам, именно эта модель почему-то часто продается без USB-кабеля. Уточните его наличие у продавца и при необходимости закажите отдельно.
- Фольгированный стеклотекстолит толщиной 1 мм, штук 5, чтобы с запасом. Будьте внимательны — стеклотекстолит бывает разных размеров. В рамках этой заметки подойдет и самый маленький, 5x10 см, но в будущем вы можете захотеть изготовлять и платы побольше.
- Ножницы по металлу, чтобы обрезать стеклотекстолит до нужных размеров. Если размер стеклотекстолита вас устраивает, можно обойтись и без них.
- Микродрель, защитные очки и тиски, для просверливания отверстий в плате.
- Ацетон или что-то вместо него, что можно использовать в качестве растворителя и обезжиривателя. Например, отлично подходит средство под названием Degreaser 65.
- И еще: шкурка с маркировкой К36, или даже еще мельче, хлорное железо, большая банка флюса ЛТИ-120, припой без канифоли ПОС 40, лишняя зубная щетка и ватные диски (можно купить в любой аптеке), а также кисточка, тонкий несмываемый маркер для компакт-дисков и шило (продаются в любом магазине канцтоваров).
- Опционально — лак акриловый в виде спрея или для нанесения кисточкой. Лак в виде спрея более удобен, но его не стоит использовать в доме. Вариант для нанесения кисточкой ложится не так ровно, но его можно использовать в доме. Для него вам придется добавить к списку покупок еще одну, дополнительную кисточку.
Дополнение: Впоследствии микродрель, тиски и ножницы по металлу я заменил на Dremel. Подробности см в разделе «Сверлим отверстия».
Также нужен утюг и лишняя стеклянная или пластиковая посуда, но я полагаю, что они есть в каждом доме. Пинцет тоже не повредит, но я думаю, раз вы решили самостоятельно делать печатные платы, значит он у вас уже давно есть. Работать с мелкими электронными компонентами и проводочками без пинцета очень неудобно.
Подключение принтера
Хочется отдельно рассказать про подключение принтера HP LaserJet Pro P1102 в Linux. Предполагается, что CUPS и HPLIP у вас уже установлены, как это было описано в заметке Пример настройки десктоп-окружения в Arch Linux. Этому принтеру нужны проприетарные дрова, поэтому его установка осуществляется не через веб-интерфейс CUPS, как обычно.
После подключения принтера к компьютеру говорим:
Затем отвечаем на несколько несложных вопросов и соглашаемся распечатать тестовую страницу. У меня все просто заработало.
Часто для изготовления печатных плат по ЛУТ рекомендуют изменить настройки принтера — выставить DPI побольше, отключить toner save mode, и так далее. В моем случае подобные настроек у принтера не оказалось. Как выяснилось позже, все прекрасно получается и с дэфолтами.
Проектирование платы
В мире Linux есть по крайней мере две заслуживающие внимания программы для проектирования печатных плат — это KiCad и EAGLE. KiCad совсем бесплатный, EAGLE бесплатен для некоммерческого использования и имеет адекватную ценовую политику в прочих случаях. В итоге EAGLE мне понравился намного больше. Он имеет простой и удобный интерфейс, а также имеет ряд крутых фичей, например, генерацию проекта платы по схеме цепи, автоматическую разводку, поиск ошибок в схеме, а также проверку соответствия схемы и платы. Кроме того, выяснилось, что проекты EAGLE принимаются сервисом по изготовлению печатных плат Резонит. А вот проекты KiCad они не принимают. Наконец, «исходники» небезызвестных плат Arduino, которые доступны на arduino.cc, также открываются в EAGLE.
Дополнение: Похоже, Резонит перестал принимать проекты EAGLE. Однако я научился экспортировать его проекты в принимаемый всеми Gerber, там все оказалось не сложно. Также из альтернатив KiCad и EAGLE я обнаружил EasyEDA. Я в целом скептически отношусь ко всем облачным решениям, но штука эта довольно приятная. Вдруг вам понравится.
Дополнение: Спустя какое-то время я все-таки перешел с EAGLE на KiCad. Подробности можно найти в заметке Как я впервые делал печатную плату при помощи KiCad.
Будущую плату удобно сначала нарисовать в тетради в клеточку, а потом уже переносить в EAGLE. Поскольку это был мой первый опыт создания печатной платы, я хотел сделать что-то знакомое и простое. В итоге решил сделать плату для таймера 555 в автоколебательном режиме. Вот что у меня получилось:
Важно! Здесь предполагается, что элементы размещаются, как на макетной плате, то есть, они опускаются на плату сверху вниз. Этот рисунок печатается, как есть, безо всякого зеркального отражения. В процессе переноса на стеклотекстолит все дорожки окажутся в зеркальном отражении, поэтому текст в EAGLE я ввел в зеркальном отражении. При этом, поскольку элементы крепятся на плату с той стороны, где нет дорожек, все сойдется, в частности все выходы того же таймера 555 попадут именно туда, куда нужно. Легко запомнить — рисуем, как на макетной плате, печатаем как есть, и все сходится.
Кстати, картинка с Гарфилдом нужна не только как своего рода автограф, или там для красоты. С ее помощью в любой момент можно легко понять, где у платы верх и низ, где лево и право, а также в зеркальном ли отражении дорожки.
Перед тем, как переходить к следующему шагу, советую распечатать плату на обычной (не фото-) бумаге, и проверить, что все компоненты попадают ножками, куда должны, что им друг с другом не тесно, и так далее.
Нанесение тонера на стеклотекстолит
Стеклотекстолит заранее обрезаем ножницами по металлу до нужного размера. Печатаем рисунок с дорожками на фотобумаге, на ее глянцевой стороне (напомню — печатаем как есть, без отражения). Распечатанный рисунок не трогаем пальцами и по возможности бережем от пыли. Аккуратно обрезаем по размеру будущей платы. Я лично просто приложил стеклотекстолит к бумаге и обвел его по контуру карандашом, затем обрезал бумагу ножницами:
Теперь берем шкурку и трем медь на стеклотекстолите круговыми движениями. Задача — снять весь окисел. Затем наносим Degreaser 65 на ватный диск и обезжириваем им поверхность. После обезжиривания не трогайте поверхность будущей платы руками.
Катушку с припоем ПОС 40 на фото я поставил специально, чтобы было видно, как после снятия окисла медь начинает отражать все вокруг. Если она неплохо все отражала и до снятия окисла — что ж, значит его почти не было.
Ждем немного, пока поверхность высохнет. Затем кладем распечатанный ранее рисунок на стеклотекстолит, тонером к медной стороне. Разогреваем утюг на максимум. Прижимаем его на пару секунд с одной стороны бумаги, придерживая вторую рукой, затем прижимаем со второй стороны. Важно, чтобы бумажка при этом никуда не сползла. Затем водим утюгом по бумаге то тех пор, пока она не пожелтеет. Водим долго, давим сильно. Результат выглядит примерно так:
Стеклотекстолит сейчас очень горячий, даем ему время остыть. Как остынет, помещаем его под струю воды на 2-3 минуты. Затем берем пинцет или шило и царапаем им поверхность бумаги. Задача — расцарапать поверхность и дать воде проникнуть под нее. Держим еще немного под струей воды, затем пальцами скатываем бумагу от центра к краям. Вот как это выглядит:
Когда бумаги останется совсем тонкий слой, снимаем его при помощи зубной щетки:
Должны снять всю бумагу, поэтому трем тщательно. Давить можно сильно, так как повредить тонер зубной щеткой практически невозможно. Затем вытираем заготовку и даем ей высохнуть. Внимательно изучаем ее в свете лампы под разными ракурсами.
Кусочки бумаги или растекшийся тонер, образующие лишние соединения между дорожками, можно удалить при помощи шила. Если что-то плохо прорисовалось или блестит там, где блестеть не должно, дорисовываем тонким несмываемым маркером. В моем случае тонер перенесся просто прекрасно и ничего дорисовывать не пришлось.
Травим плату
Дополнение: Альтернативный способ травления описан в статье Травим плату перекисью водорода с лимонной кислотой.
Понадобится пластиковая или стеклянная посуда. Я использовал ненужный герметичный контейнер для еды. Наливаем в него воду, желательно кипяченую и теплую, затем в воду добавляем хлорное железо. Хлорного железа все кладут по-разному. В целом, если не доложить — не страшно, можно потом досыпать или просто плата будет дольше травиться. Если переложить, раствор потом можно будет использовать повторно. Я лично положил 2 чайные ложки на одну обычную (не большую) кружку воды. Будьте осторожны! При добавлении хлорного железа в воду выделяется много тепла, поэтому кладите его понемногу и размешивайте.
Раствор можно трогать руками, но руки потом нужно не забыть помыть с мылом. Ни в коем случае не тащите немытые руки в глаза или рот, ну и вообще, лучше пользуйтесь пинцетом. Учтите также, что раствор сильно пачкается и трудно отмывается, поэтому остерегайтесь его попадания на одежду.
Будущую плату помещаем в раствор медью вниз. Притом, опускаем заготовку под углом, чтобы под ней не образовалось пузырьков воздуха. Чтобы заготовка не касалась дна и медь беспрепятственно отсоединялась от нее, можно повесить ее на кусок скотча или изоленты.
Оставляем плату травиться минут на 15. Точное время зависит от температуры воды, размера вашей чайной ложки и ряда других факторов. Над контейнером можно поставить настольную лампу с обычной лампой накаливания. Она будет слегка подогревать раствор, что немного ускорит процесс. Если сильно торопитесь, ванночку можно время от времени слегка покачивать из стороны в сторону, помогая тем самым меди отсоединяться от поверхности будущей платы. Тонкий стеклотекстолит, толщиной всего 1 мм, позволяет видеть прямо сквозь него, протравились ли дорожки на обращенной ко дну стороне заготовки. На следующем фото отчетливо видны протравленные дорожки и отвалившаяся от платы медь в виде осадка:
По истечении 15 минут достаем заготовку, промываем под струей воды, проверяем напросвет, что все вытравилось. Если недотравилось — помещаем обратно в раствор.
Следующим шагом нужно снять тонер (и маркер, если вы его использовали). Для этого я использовал все тот же Degreaser 65 и ватные диски:
На приведенном фото справа тонер уже снят, а слева еще нет. Удивительно, но мелкие подписи типа «555», «LED» и даже «100 nF» превосходно читаются. В середине внизу можно увидеть небольшие артефакты. Если честно, я не до конца уверен, почему они появились. Можете предложить свои версии в комментариях.
Раствор нам больше не понадобится. Разные люди утилизируют его по-разному. Кто-то через воронку переливает в бутылку и выбрасывает в мусорный бак, кто-то выливает в землю у себя на садовом участке, многие просто выливают в унитаз. Насколько я смог выяснить, сильно разбавленный раствор безопасен и для труб и для природы, поэтому можно просто лить в унитаз или включить кран и выливать по чуть-чуть. Каких-либо законодательных ограничений, насколько мне известно, тут не существует.
Лужение платы
В принципе, лудить плату не обязательно, но желательно. Зачем это нужно — проще потом будет припаивать элементы, дорожки не лопнут при сгибании платы, да и выглядеть плата после лужения будет как-то солиднее. Также лужение устраняет всевозможные микроразрывы, если они есть.
Все очень просто и занимает минут 5 времени. Кисточкой наносим на поверхность платы флюс ЛТИ-120, паяльную станцию ставим на 350 градусов, затем наносим на паяльник припой без канифоли ПОС 40 и водим им по дорожкам. В результате припой прилипает к меди и плата из золотистой становится серебристой. Есть видео от DI HALT, очень наглядно показывающее весь процесс.
Наносите на жало паяльника как можно меньше припоя. Если припой ложится ровным слоем и постоянно кончается, значит вы все делаете правильно. Если один шарик припоя раскатался по всей плате и еще остается избыток в виде неровностей на поверхности дорожек, значит взяли слишком много. Горячим паяльникам дорожки теребите не слишком долго — их так можно и оторвать.
Результат выглядит как-то так:
Флюс с платы превосходно смывается обычным мылом, мочалкой и теплой водой из под крана. Кисточку можно не отмывать. В следующий раз просто поболтайте ее немного во флюсе и она снова станет мягкой.
Затем можно проверить отсутствие микротрещин и прочих дефектов с помощью мультиметра, переведя его в режим измерения сопротивления. Между двумя точками, соединенными дорожками, он должен показывать что-то типа 0.5 Ом. Если соединения нет, так и должен показывать. Соответствующая индикация разная у разных мультиметров.
Сверлим отверстия
Чтобы отверстия получались в точности там, где вам нужно, плата должна быть зажата в тисках, а дрель направлена строго перпендикулярно поверхности. Дрель нужно держать двумя руками. Обязательно используйте защитные очки! Очень советую потренироваться на ненужной плате, отметив на ней места, где вы хотите просверлить отверстия, карандашом. Найдите наиболее удобный для вас способ сверленаия.
Лично я остановился на таком. Плата фиксируется в тисках перпендикулярно столу и лицевой стороной ко мне. Сидя я держу микродрель обеими руками и толкаю ее от себя в плату. Отверстия получаются просто идеальными.
Кто-то предпочитает сверлить стоя, зафиксировав плату параллельно столу и подложив что-то под нее (например, кусок дерева), чтобы сверло резко не вылетало из платы. Видел в сети и другие варианты, например, при котором дрель фиксируется, а плата держится в руках. В общем, способов много. Главное — будьте осторожны, включайте голову и постарайтесь не остаться без рук.
Дополнение: Время показало, что это не самый лучший сверления плат. Для сверления отверстий я остановился на инструменте Dremel 3000 вместе со стойкой Dremel 220, которая превращает его в сверлильный станок. Комплект нормальных сверл по металлу был куплен в ближайшем хозяйственном магазине. Также Dremel подходит для резки (стеклотекстолита, пластика, оргстекала, алюминия, дерева, фанеры, …), гравировки, фрезерования, и ряда других задач. Например, с его помощью я снимал маску с печатных плат и подправлял пластиковые модели, напечатанные на 3D-принтере. В общем, крутейший инструмент.
Завершающие шаги
Припаиваем элементы, как обычно. Проверяем, что все работает. Затем плату можно покрыть лаком. Это не обязательно и все равно не изолирует все контакты. По моему опыту изолировать лаком места пайки практически невозможно. Кроме того, оголенные контакты все равно останутся на стороне платы с торчащими элементами. Однако лакировка несколько продлевает срок службы платы.
Чтобы на поверхности не образовывалось неровностей, плата должна сохнуть в горизонтальном положении. Для защиты сохнущего лака от пыли стоит накрыть плату картонной коробкой. Если вы приобрели лак в виде спрея, учтите, что (1) брызгать им нужно с расстояния около 20 см (2) по инструкции после использования лака его нужно «продуть» вверх ногами (3) лак сильно воняет, долго выветривается и липнет практически ко всему, поэтому для его нанесения по возможности лучше выйти на улицу.
Если вы недовольны тем, как лежит лак — не переживайте, он прекрасно снимается при помощи Degreaser 65. Брызгаете его прямо на лак, ждете секунд 10, пока пропитается, затем снимаете чистой тряпкой. Для снятия лака в труднодоступных местах средство можно нанести на тряпку, а затем намотать ее на пинцет. В общем, для нанесения лака есть больше одной попытки.
Фотография окончательного результата с одной стороны:
… и с другой:
При условии полного отсутствия опыта в ЛУТ изготовление платы вместе с лужением и просверливанием отверстий суммарно заняло у меня часа три. Все зависит от размера платы и других условий, конечно.
Исходники EAGLE-проекта вы найдете в этом репозитории на GitHub.
А как вы изготовляете печатные платы в домашних условиях? Какой принтер и фотобумагу используете, чем обезжириваете, как травите и как утилизируете травящий раствор, в чем проектируете платы, и так далее?
Дополнение: Мой первый опыт изготовления печатных плат при помощи пленочного фоторезиста
Метки: Электроника.
Фольгово-Лазерно-Утюжная Технолия (ФЛУТ) для изготовления печатных плат
ФЛУТ — модифицированый вариант ЛУТа
Итак мы определились, что будем собирать и прежде чем начинать паять нам нужно то на чём мы собственно будем паять — печатная плата.Безусловно наиболее популярным методом изготовления печатных плат в домашних условиях является ЛУТ — так называемая Лазерно-Утюжная Технология.
Суть технологии проста — печатаем на некий носитель изображение дорожек на лазерном принтере, воспользовавшись замечательным свойством тонера (это такой порошок которым заправляются картриджи лазерных принтеров) расплавляться и прилипать к ровным поверхностям разогреваем полученное изображение с помощью утюга и переводим изображение на подготовленный кусок стеклотекстолита. Потом бросаем текстолит с изображением в раствор хлорного железа и ждём когда медь непокрытая тонером вытравится (растворится). В итоге получаем печатную плату с дорожками из меди. В общем классический ЛУТ описан во всём своём многообразии на многих радиолюбительских форумах и сайтах.
Так называемый «модифицированный» ЛУТ по сути мало чем отличается от обычного, ключевой момент здесь это метод перевода изображения на текстолит. При классическом способе изображение печатается на бумаге или специальной плёнке для печати на лазерном принтере, в модифицированном варианте мы будем использовать обычную пищевую фольгу. Я пользовался обоими методами — и для меня преимущества модифицированного ЛУТа очевидны — он гораздо проще, эффективнее и быстрее. В любом случае принципы изготовления остаются теми же, так что по ходу повествования всё станет ясно.
Содержание / Contents
• листы обычной офисной бумаги, пищевая фольга (обычная не очень толстая)• обычные ножницы, немного клея (ПВА или что-то подобное)
• утюг (лучше наверное старый б/у, но я пользуюсь обычным который применяется в быту:) — если всё делать аккуратно — ничего страшного с ним не произойдет)
• лазерный принтер (тоже желательно убитый, попроще, поскольку всё таки небольшой риск испортить картридж поцарапав фотовал присутствует)
• естественно компьютер и файл с изображением печатной платы в масштабе 1:1
• стеклотекстолит (в нашем случае односторонний, то есть покрытый слоем меди с одной стороны) — кусок подходящего размера
• ножницы по металлу или ножовка по металлу — в общем что-либо пригодное для резки стеклотекстолита
• небольшая пластиковая(!) ванночка для травления (очень хорошо подходят для этих целей упаковки из под пирожных и других сладостей)
• хлорное железо (продаётся любом магазине, торгующим радиопринадлежностями)
• толстая книга (по ходу поймёте, зачем)
• наждачная бумага («нулёвка» или любая мелкозернистая)
Готовим изображение для перевода на текстолит. Берём лист бумаги и рулон пищевой фольги. Фольга должна быть достаточно тонкой, ровной (не мятой) в идеале купить себе для экспериментов новый рулон а не таскать обрывки с кухни.
Отрезаем кусок фольги такой же по ширине как и используемая бумага.
Берём клей (я использую ПВА) и промазываем фольгу по периметру, не очень густо но достаточно для того чтобы фольга прихватилась по периметру когда вы будете наклеивать фольгу на лист бумаги. Клеим. Получаем лист бумаги с наклеенной поверх фольгой. Фольга должна быть приклеена только по периметру, по краям!
Далее берём файл с изображением печатки, отрываем в подходящем редакторе. Если это pdf — то открываем в Adobe Reader (Adobe Acrobat), Adobe Illustrator или в фотошопе — в общем что кому больше нравится.
Позволю себе небольшую ремарку — свободно обращаться с компьютером и графическими пакетами самодельщику очень полезно — и при подготовке печаток и при работе над корпусами для своих творений, тем более что всё это очень несложно.
Если печатка разведена в специальной программе (типа P-Cad или SprintLayout) — то соответственно открываем в этой программе.
Небольшая ремарка относительно печаток в pdf — при печати всегда сбрасываем галочку fit to page или подобную — то есть печатаем с оригинальными размерами, без масштабирования. Обращаем внимание на то как подготовлено изображение — иногда при печати необходимо получить зеркальное изображение.
В нормально подготовленных проектах можно ориентироваться по надписям на плате (они должны быть напечатаны зеркально). К счастью в большинстве случаев никаких манипуляций с изображением при печати производить не требуется — рисунок готов для перевода, надписи на рисунке зеркальны (буржуи иногда дополнительно пишут — «ready fo transfer»).
Берём наш подготовленный лист, оклееный фольгой, и печатаем на нём изображение платы. Стараемся чтобы изображение было напечатано так, чтобы не залезать на края — туда где фольга приклеена к бумаге.
Теоретически, если мы плохо проклеили фольгу и наш бутерброд из фольги и бумаги принтер зажевал — есть вероятность того что вы поцарапаете фотовал картриджа. Но, честно говоря вероятность, эта не велика. Тем не менее — я вас предупредил.
Отрезаем необходимый нам кусок текстолита. Я пользуюсь хорошими ножницами по металлу, можно резать ножовкой по металлу или чем вам удобнее. Шкурим то что отрезали наждачкой. Не переусердствуйте — слой меди достаточно тонкий, нам нужно немного зашкурить самый верхний слой. Как правило слой уже после небольшой обработки начинает блестеть. 
После того как мы зашкурили текстолит его нужно обезжирить. Обезжириваем просто — моем плату в ванной с мылом. Хорошо промываем. Аккуратно берём текстолит за края чтобы не заляпать пальцами медную поверхность, вытираем мягкой тканью (старое полотенце подходит для этого лучше всего).:) Теперь у нас почти всё готово для перевода изображения.
Теперь нам надо обрезать подготовленное изображение — обрезаем по краям, оставляя с одной или с двух сторон полосы для того чтобы мы могли обернуть текстолит и закрепить фольгу.
Поскольку фольга у нас была приклеена к бумаге только по краям, после того как мы обрезали изображение — мы получили кусок фольги с напечатанным на ней изображением. Все эти манипуляции можно было бы и не делать, но печатать сразу на фольге у вас вряд ли получится.
Промазываем край клеем.
Подкладываем край под текстолитовую заготовку.
Сгибаем фольгу, накладываем изображение на медную поверхность. Немного проглаживаем место сгиба.
После этого берём лист обычной бумаги, сгибаем пополам, вкладываем в него наш кусок текстолита обёрнутый фольгой с изображением.
После того как утюг хорошо прогреется (ставьте максимальную температуру) аккуратно начинаем проглаживать бутерброд из текстолита с фольгой через бумагу. Потом прижимаем утюг к заготовке и греем в течение 20—30 секунд. Важно не перегреть заготовку (иначе тонер «поплывёт» — дорожки получатся нечёткими, расплывутся. В итоге сильного перегрева тонер не приклеится к медному покрытию, станет хрупким, будет сыпаться. При этом важно и не недогреть тонер.
После того как мы прогрели заготовку её необходимо положить под пресс. Для этого берём подготовленную нами книгу (желательно потолще и потяжелее) и быстро пока заготовка не остыла вкладываем её в книгу, закрываем и встаём на книгу.:) Ждём около трёх минут. Вынимаем.
Аккуратно разворачиваем лист бумаги, извлекаем текстолит с приклеившейся фольгой. Если присмотреться — сквозь фольгу видны дорожки. Уже на этом этапе можно увидеть насколько хорошо изображение приклеилось к меди.
В принципе есть масса способов травления (от травления в слабых растворах типа Крот до экстремальных — травление в соляной кислоте) но лучше пользоваться общепризнанным средством — хлорным железом. Берём хлорное железо. Растворяем в небольшом количестве тёплой или горячей воды. Помещаем нашу заготовку в ванночку (аккуратнее с горячей водой — тонкий пластик не выдерживает температуры кипятка!). 
Заливаем раствор хлорного железа. Сначала стравливается алюминиевая фольга.
Начинается бурный процесс. Алюминий во время реакции с хлорным железом выделяет много тепла, процесс протекает бурно и быстро с выделением паров (вполне вероятно небезопасных для здоровья — будьте аккуратнее).
Алюминий стравливается быстро обнажая отпечатавшийся рисунок. Стравленная фольга оседает бурыми хлопьями. Именно по той причине что после травления фольги раствор хлорного железа теряет свою эффективность, я храню отдельную ёмкость со старой «хлоркой» специально для того чтобы применять его для стравливания фольги.
Как видно рисунок при этом хорошо отпечатался.
Слегка покачивая ванночку смываем хлопья. Осматриваем рисунок. На этой стадии если что-то пошло не так (какие-то дорожки не отпечатались) можно подсушить плату и дорисовать рисунок маркером или краской.
У меня получилось не так всё гладко — заготовку я перегрел и некоторые дорожки «поплыли».
После того как мы осмотрели насколько хорошо отпечатался наш рисунок можно продолжить травление. Кладём заготовку в раствор хлорного железа. Травится плата быстрее если раствор подогревается и перемешивается. По поводу подогрева — кто-то греет лампами дневного света, кто-то изначально старается растворять хлорку горячей водой — в общем здесь поле для экспериментов достаточно широкое. Перемешивать раствор так же можно по разному — небольшие платы можно поместить в стеклянную банку, залить «хлоркой» и методично встряхивать, некоторые травят платы заливая раствор в плотный полиэтиленовый пакет (естественно не дырявый) — в этом случае осторожнее с острыми углами — стеклотекстолит легко пакет может порвать. Я травлю в пластиковой ванночке (см. фото) — перемешивая раствор покачивая ванночку так чтобы раствор омывал плату. Есть специальные приспособления для травления печатных плат — если у вас есть лишние деньги и желание травить долго и помногу — думаю приобретение такой штуки будет ценным приобретением.
Вот вид платы почти вытравленной:
Итак плата вытравлена практически полностью. Вынимаем плату, смываем с неё остатки раствора хлорки. 
Однако рисунок отпечатался не так хорошо как нам показалось вначале — кое где есть места где медь не вытравилась. В этом случае можно оставить плату травиться дальше, но я решил оставить этот дефект как пример — чуть позже мы решим эту проблему — отрежем лишнее скальпелем. Скальпелем правда чаще приходится работать в тех случаях когда печатка разведена очень плотно — дорожки и монтажные пятачки расположены очень близко и при переводе изображения если мы перегреваем тонер дорожки могут «расползтись» и слиться с соседними элементами.
А вот здесь пример другой типичной ситуации — разрыв дорожки. Лечить будем с помощью паяльника, припоя и отрезков выводов радиоэлементов или кусочков тонкой проволоки.
Отложим устранение недостатков на потом и очистим дорожки от тонера. Берём небольшой кусок ткани смачиваем в ацетоне и протираем дорожки.
После того как мы смыли ацетон ещё раз промываем плату чтобы смыть остатки ацетона, раствора хлорного железа. Я обычно хорошо промываю плату с мылом «в большом количестве воды».
После того как мы промыли плату — вытираем её насухо (влага естественно вызывает коррозию и для нашей платы вредна). Обычно я ещё раз немного прохожусь по дорожкам нулёвкой, доводя дорожки до блеска.
Теперь можно внимательно осмотреть плату на предмет изъянов — на плате не должно быть разрывов дорожек и соединений там где их не предусмотрено. Удобно смотреть на дорожки немного под углом, чтобы они немного отсвечивали — так хорошо видна их поверхность и все недостатки. На нашей плате было два очевидных недостатка — один — не протравленные участки — мы срезаем скальпелем. Другой — разрыв дорожки — запаиваем припоем — просто нужно взять на жало паяльника припоя больше чем обычно (чтобы образовалась небольшая капля) и пропаять место разрыва так чтобы образовалась спайка.
Нам осталось только высверлить отверстия на плате и приступить к пайке.
Поскольку я одновременно травил несколько плат и одновременно пытался запечатлеть этот процесс — у меня получилась не очень качественная плата. Правда это оказалось удачным моментов для демонстрации возможных проблем, которые могут у вас возникнуть во время изготовления печатных плат. Уверен что у вас всё получится гораздо лучше.
© 2008 Игорь Котов. Статья порезана и перелопачена. Ошибки исправлены. Верстка и оптимизация фото для вэб.Оригинальная статья на [diyfactory.ru].
Камрад, смотри полезняхи!
Игорь Котов (Datagor)
Россия, Сибирь, г.Новокузнецк
Основатель, владелец и главный редактор Журнала практической электроники datagor.ru.
Founder, owner and chief editor of datagor.ru.
Действительно доступный и дешевый способ ЛУТа
Действительно дешевый и доступный способ травления плат в домашних условиях по средствам ЛУТа!!!
1 Доступность
2 Простота
3 Многоразовое использование раствора для травления плат
4 Просто проверенно временем=)
Всем привет читающим эту статью!!! Если вы здесь то я рад, еще остались те люди, которые стремятся что-то сделать своими руками, а значит не деградируют и пытаются не покупать ширпотреб наших товарищей из поднебесной. Я не говорю что это плохо, но когда человек что-то творит, то это действительно превосходно, конечно бывают и «траблы», но на ошибках как говорится учатся. Сегодня мы пройдем этап от А до Я, как же вытравить плату дешево, надежно, и сердито (а главное все доступно).
Для начала нам потребуется приготовить раствор нашего, так сказать пожирателя меди с платы. Идем в хоз маг или на базар автозапчастей и покупаем 1 литр электролита для аккумуляторов (можно и больше, смотря каких размеров вы платы хотите травить=) Я взял сразу 3 литра и уже 2 года травлю) если не соврать 20%.
Далее если вы как и я выбрали 3 литра раствора сделать то вам потребуется килограмм аммиачной селитры,что тоже продается в хозмагах.
Пропорция раствора — на 1 литр электролита, граненый стакан селитры!!! Граненый стакан около 200г получается. Я лично делал так: кинул электролит в горячую воду чтобы он подогрелся, потом перелил его в банку, добавил стакан селитры и мешал до тех пор пока она не растворилась. Когда селитра растворится, по чуть-чуть добавляем еще селитры до тех пор, пока она перестанет растворяться. Это делается для того, потому что селитра очень хорошо впитывает влагу, а значит раствор менее концентрированный получается и приходится еще немного добавить ее=). В итоге получается не концентрированная азотная азотная кислота с примесями (но они нам не важны, примесей не видно, это соли образуются которые тоже растворены). Вот моя чудо баночка раствора
Далее подготовка платы!!!
Берем небольшой кусочек текстолита=)
Отпиливаем нужный нам размер желательно с запасом пару миллиметров и обрабатываем 1500-2000 наждачной бумагой, чтобы снять грязь, окислы, убрать раковинки в меди.
Потом я протираю плату нашатырным спиртом и далее обычным этиловым, медицинским=). Теперь надо распечатать саму плату, для этого потребуется программа под названием Sprint-Layout. Я не буду выкладывать тут, как с ней работать, там разберется даже ребенок, у нас уже выкладывал тоже самоделкин свою статью или погуглите если уж совсем туго, можете внизу отписать если есть вопросы по ней. Для бумаги на которой мы будем распечатывать нам потребуется обычный журнал, глянцевый=) Где странички плотные и глянцевые (сори за тавтологию). Принтер лазерный черно-белый, ну и один палец на мышке=) Распечатываем и готовим утюжок.
Утюг нужен обычный, не с паром или какими-нибудь там прибамбасами, а обычный настоящий утюГ. Чтобы его подошва была ровная. Далее накладываем распечатку с принтера на медную поверхность, переворачиваем и кладем на что-нибудь плотное (я использовал журнал для записей с твердой коркой). Проглаживаем, чтобы бумага немного прилипла и теперь опять переворачиваем бумагой к верху.
Теперь начинаем проглаживать плату от одного края в другое, чтобы не образовалось заломов в середине платы, тщательно разглаживая каждые дрожки платы (они будут проступать, после того как вы будете их гладить). Главное не переусердствовать, так как тонер может поплыть!!! После 3 минут глажки моно отдохнуть и перекурить, а можно попить соку кому как угодно=). Главное кинуть плату охлаждаться, я использую кафель в ванной комнате
Далее под теплой водичкой (после того как плата остыла) смываем с нее бумагу немного потирая, но не усердствуя слишком. Можно немного потереть старой или соседской зубной щеткой (пока он спит) те части платы, где должны быть отверстия.
Плата готова к травлению!!!
Подогреваем раствор (я банку постепенно подогреваю теплой водичкой, так реакция быстро происходит 15 мин, банку просто ставлю в таз), потом переливаю в таз меньшим диаметром, кидаем туда плату вверх медью и ждем=)Через 30 сек появится реакция,периодически поднимаем и посматриваем плату.
Теперь удаляем тонер при помощи ацетона, растворителя или еще какой едкой дряни которая растворяет краску. И должно получится что-то вроде этого!
Далее сверлим, лудим.
В итоге получаем что-то интересное=)
Кстати импульсный блок питания для усилителя MF1=)
Спасибо за внимание. Надеюсь вам понравилось=)
Если что не понятно пишите!!!
Доставка новых самоделок на почтуПолучайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.Проверенная технология лазеро-утюжного метода | Di Halt
По многочисленным просьбам камрадов, ещё раз делюсь технологией как делать печатные платы методом ЛУТ, да чтобы дорожки были 0.1-0.2 мм, да чтобы всегда всё с первого раза получалось и было ваще круто :)))
Итак:
Бумага. (самое главное!!!)
Я юзаю фотобумагу для струйной печати LOMOND 230г/м глянцевая, односторонняя. Можно брать тоньше, на 123 г/м
Бумага толстая, пусть вас это не удивляет. Наоборот это круто — дорожки не растекутся.
Текстолит.
Обыкновенный, чем качественней найдёте — тем лучше. Зачищается шкуркой нулевкой до красивого блеска и некоторой визуальной шершавости.
Хлорное железо.
Самое обыкновенное. 125 граммов на литр воды хватает.
Принтер
Samsung ML1520. Картридж родной, не перезаправленный. Печатаю на максимально возможной жирности (т.е. без экономии тонера)
Утюг
Обычный, китайский. Выставлен на максимум.
Технология
Печатаем на бумагу рисунок платы (лучше в двух трёх экземплярах, как правило я на листе сразу делаю несколько штук)
Вырезаем ТОЧНО по контуру платы (рекомендую в рисунок печатной платы добавить контур платы, линией 0.1 мм — удобно)
Накладываем на текстолит вырезанную бумажку с тонером и, придерживая пальцем, аккуратно прижимаем утюгом, с усилием. Нам надо, чтобы бумажка прилипла тонером к текстолиту.
Убираем утюг.
Убираем палец и прикладываем утюг сверху. Сильно давим. Нам надо, чтобы бумага надёжно приклеилась к текстолиту.
Начинаем с усилием гладить, Стараясь продавить все места. Не бойтесь сильно давить — бумага толстая, дорожки не поплывут.
Не гнушаемся гладить носиком и ребрами утюга. Некоторые ещё прокатывают спицей, засовывая ее между платой и утюгом и катая туда сюда. Я так не делаю — и так все отлично.
Прессуем и полируем плату утюгом до тех пор, пока бумага не пожелтеет.
Далее надо дать ей спокойно остыть, чтобы плату не перекосило.
Бумага толстая, но несмотря на это отлично впитывает воду, мгновенно разбухая и разрыхляясь. Если бумага сразу же не начала пропитываться, то можно пошкрябать ее щеточкой для обуви с мягким стальным ворсом, чтобы расцарапать верхний плотный слой фотобумаги.
Подержав минут 10 в воде, для надежности (хотя я обычно даже не отмачиваю, лень ждать) начинаем постепенно сковыривать бумагу.
ОТ ЦЕНТРА К КРАЯМ!!! Подушечками пальцев, с нажимом, начинаем скатывать бумагу. Она рыхлая и отваливается здоровенными кусками.
Главное тут не торопиться и не стараться снести её всю сразу. Осторожненько так… ПОД СТРУЕЙ ВОДЫ!!! Когда станет видно дорожки бдительность и нежность утраиваем. В итоге, у нас останется плата, а на ней тонкий рыхлый слой бумаги. Я бы сказал даже плёночка — это глянцевое покрытие бумаги Ломонд.
Вначале пальцами или поролоном, а потом мягкой щёточкой (например зубной) начинаем его сдирать, стараясь водить щеточку ВДОЛЬ дорожек, сдирается он легко, но остаётся в узких местах, между дорожек. Пофигу, главное содрать основную массу этой ботвы. Либо до такого состояния, когда её будет почти не видно. Пальцами и щёточкой все равно её всю не выкорчевать
Сушим. Плёночка, в мокром виде почти невидимая, становится ярко белой и позорно палится перед нашим взором 🙂
Далее я беру изоленту. Отрываю небольшой кусочек и сразу же клею его себе на трусы :)))) Дабы он собрал «ворсинки и катышки» (с) и не был таким липким. Можно и пальцами его заговнять, главное без фанатизма. Он должен быть липким, но не слишком. Скотч юзать крайне нежелательно. Мало того, что он супер липкий, так ещё норовит загадить плату своим клеем. Наклеиваем эту изоленту на дорожки. Слегка.
Отрываем. Остатки белесой плёнки должны оторваться вместе с изолентой, а дорожки останутся чистыми. Процедуру повторяем до тех пор, пока не избавимся от белесой плёнки между дорожками. На те места где плёнки уже нет стараемся изоленту не клеить — незачем зря травмировать тонер.
Далее кидаем все в хлорное железо. Чем круче раствор тем быстрей травится. Чем быстрей травится — тем ровней будут дорожки.
Хотя… у меня убитый раствор, травится в нем около часа, а то и двух. И ничего, вполне терпимо (результат на фотке именно после него)
Травить лучше постоянно (ну или раз в 5-10 минут) помешивая и проверяя как оно…
Достаём, промываем.
Дорожки очищаем от тонера ватным тампоном, смоченным ацетоном. Можно лудить.
Лудить, особенно тонкие дорожки, ИМХО лучше сплавом Розе при температуре градусов так под 150 (чтобы флюс реагировал), т.к. гораздо меньше вероятность, что дорожка отвалится.
В итоге, получается вот так:
Для масштаба, резистор на рисунке типоразмера 1206. Микросхемка — P89LPC936 в корпусе TSSOP28
Тут дорожки 0.3мм просвет 0.3. Легко травятся дороги 0.1 мм, но при попытке к ним что либо припаять — отваливаются нах. Видать текстолит у меня говёный 🙁 Обратите внимание, что буковки высотой всего 2мм отлично пропечатались.
На изготовление платы в среднем уходит около десяти минут (не считая время травления и сверловки).
З.З.Ы.
Также есть вариант печатать рисунок на алюминевой фольге, а потом просто травить вместе с фольгой (фольга сжирается хлорным железом мгновенно), но это сильно убивает раствор и есть определённые технические трудности при печати на фольге. Но 0.3мм на ней сделать можно легко.
З.З.З.Ы.
Большие поверхности, типа шин питания или терморассеивающих полос моим методом тоже получаются на ура. Ну если сомневаюсь, то можно подкрасить их перманентным маркером, прям поверх тонера.
