Зарегистрируйтесь и откройте для себя мир пневматического оружия
Регистрация

Войти

Меню
Просм.: 2851|Ответить: 0

Лазерно утюжная технология создания печатной платы

[Скопировать ссылку]
Опубликовано 2012-2-12 21:51:43 | Показать все сообщения |Режим чтения

Зарегистрируйтесь сейчас, чтобы найти еще больше друзей, и получить полноценный доступ ко всем функциям сайта!

Для просмотра Вам необходимо авторизироваться.
Если Вы еще не зарегистрированы, перейдите по ссылке: Регистрация.

x
Лазерно-утюжная технология (ЛУТ) — прижившееся среди радиолюбителей название технологии производства печатных плат в домашних условиях, использующей лазерный принтер для создания рисунка печатных проводников, и утюг для его переноса на плату. Метод основан на том обстоятельстве, что слой расплавленного тонера устойчив к действию травящего раствора (обычно Хлорное железо). В этом смысле он заменяет фоторезист, используемый в промышленности для предохранения слоя меди, находящегося непосредственно под рисунком проводящих дорожек, нанесенных с помощью фоторезиста, от действия травящего реактива.



Принцип

Способ переноса рисунка печатных проводников относится к плоской печати. Может применяться как субтрактивный, так и аддитивный метод формирования рисунка, однако из-за сложности процесса химического меднения, в основном используется субтрактивный метод, то есть защитное покрытие (тонер от лазерного принтера), в виде позитивного изображения печатных проводников, наносится на фольгированный текстолит, для последующего травления открытых мест фольгированной поверхности. Существуют несколько вариантов переноса тонера, но основной — с использованием листа (бумаги, кальки, металлизированной бумаги и т. д.), когда изображение печатается на промежуточном (офсетном) листе для последующего перевода его на плату. Распечатанное зеркальное изображение печатных проводников на листе представляет собой тонкий слой сплавленного в лазерном принтере тонера в тех местах, где необходимо защитить фольгированный текстолит от травления; и отсутствие тонера в местах предназначенных для травления. Изображение переводится с листа на плату при помощи утюга , потом плату опускают в воду (желательно холодная). Прилипший к плате лист удаляют, а плату с оставшимся на ней рисунком подвергают травлению.

Подробности

Выбор материала листа является основополагающим в данной технологии. К материалу предъявляются множество, порою взаимоисключающих, требований, а именно:
достаточная степень адгезии для нанесения рисунка из тонера в лазерном принтере и его удержания на листе;
маленькая пористость, для возможности переноса рисунка на плату после печати на принтере;
термостойкость, позволяющая пройти через термовал печки лазерного принтера и глажку утюгом;
электростатические характеристики и плотность, необходимые для прилипания тонера в принтере;
Температура утюга, близкая к температуре термовала (180°…220°С) лазерного принтера, достаточна для прилипания тонера к медному покрытию платы, однако необходимо учитывать значительно большую теплоёмкость и теплопроводность фольгированной платы по сравнению с бумагой для лазерного принтера.
Удаление бумажного листа, как правило, выполняют после вымачивания платы с налипшим на ней бумажным листом в воде, поскольку защитный рисунок из тонера в воде нерастворим. Плату с налипшим листом помещают в теплую воду. После того, как бумага размокла, её скатывают пальцами. В случае успеха, сплавленный с фольгированной платой рисунок проводящих дорожек должен на ней оставаться. Для некоторого ускорения процесса можно использовать малые количества поверхностно-активных веществ, которые обеспечат лучшую смачиваемость бумаги. Количество должно быть таким, которое не приводит к значительному проскальзыванию пальцев. Для этой цели можно использовать популярные средства для мытья посуды, мыло или стиральный порошок. В случае использования таких средств перед травлением плату следует тщательно промыть в проточной воде. При использовании мелованной бумаги имеет смысл до замачивания слегка обработать бумажный лист мелкой наждачной шкуркой. Это значительно ускоряет процесс размокания бумаги за счет удаления плотного водостойкого слоя на поверхности.
Тем не менее, неоднородность защитного покрытия из тонера может привести к травлению меди под этим покрытием. Во избежание этого тонер на плате пропитывают различными веществами, а время травления ограничивают. Дефекты рисунка можно исправлять традиционными средствами, используемыми при нанесении рисунка вручную, например, на основе лака для ногтей или нитролака с добавленным в него красителем. Добавление красителя не является обязательным, но значительно облегчает визуальный контроль.
В качестве листа можно использовать некоторые виды глянцевой журнальной бумаги, подложку от самоклеящейся бумаги, фотобумагу для фотопринтеров и бумагу для факсов, алюминиевую фольгу. Хорошо подходят также мелованная бумага. При использовании бумаги из глянцевых журналов краску удалять не нужно, она не мешает процессу печати и переноса рисунка проводящих дорожек.
Кроме этого, можно использовать специализированную пленку Press-n-Peel, изготавливаемую специально для переноса схем печатных плат.

Практика
ЛУТ в картинках

Тема ЛУТ не затихает, я постоянно читаю об открытии новейших материалов и способов совершенствования этого метода. Последнее время особенно активно пропагандируется идея применения глянцевой фотобумаги для струйных принтеров. Очень может быть, результат действительно впечатляющ, я не проверял, т.к. тратить весьма дорогую бумагу столь бездарно у меня рука не поднимается. Да и проблема совмещения переходных отверстий при изготовлении двусторонних печатных плат остается и с фотобумагой.

Я уже давно описал свой способ, однако сейчас хочу проиллюстрировать его фотографиями этапов. Надеюсь, это будет убедительно. Весь расчет сделан на двусторонние печатные платы.

Итак, подготовка заготовки.
zagotovka.jpeg
Берем кусок фольгированного текстолита - см. фото выше. Как видите, он довольно грязный, покрытый царапинами и окислами. На фотографии заготовка показана с уже удаленными заусенцами по периметру - не должно быть никаких задиров, края должны быть закругленными и гладкими. Затем необходимо избавиться от всех окислов и грязи. Я делаю это на войлочном круге с применением пасты ГОИ. При отсутствии круга можно обойтись и простыми данными вам с рождения инструментами: руками. И хлопчатобумажной тканью. Лично я не советую заменять пасту ГОИ наждачной бумагой, даже очень мелкозернистой. После наждачки остается пыль, которую надо смывать, после смывки плата начинает окисляться и т.п. А после войлочного круга получается вот что:
zag-polir.jpeg
На фото после полировки я просто слегка протер плату сухой тканью. Как видите, практически зеркало. Достичь такого же эффекта вручную немного сложнее (на круге я потратил примерно 5 минут), но вполне по силам. Хорошо заметно низкое качество текстолита: по меди просматривается тканевая структура текстолита, т.е. фольга все-таки не ровная. Это ничего, а вот глубокие царапины должны отсутствовать. Поверхности нашей платы после полировки ни в коем случае нельзя трогать пальцами!

Теперь заготовим ту самую основу для тонера, поиски которой не прекращаются много лет. Я использую и рекомендую всем обычную кальку. Цена ее - копейки. За деньги, потраченные на лист глянцевой фотобумаги формата А4, вы купите такой рулон кальки, которого вам хватит на целый год! Калька - тонкий материал, в лазерном принтере будет зажевана однозначно. Поэтому закрепляем ее на основе - обычном листе офисной бумаги формата А4. Чтобы калька не соскальзывала - приклеиваем ее к нижней части бумажного листа и отгибаем край. Должно получиться так:
osnova.jpeg
Главное - выбрать наиболее глянцевую сторону кальки (одна обязательно будет более гладкой, чем другая) и закрепить ее этой гладкой стороной наружу. Теперь этот слоеный пирог заряжаем в лазерный принтер загнутым краем вперед (по ходу загрузки бумаги). Очень важно, чтобы за пределы загиба ни в коем случае не выступал клей! Я применяю клеящий карандаш - дешево и сердито. Наношу его только на область загиба, оставляю сухими почти по сантиметру до края листа. Стремящуюся свернуться в трубочку кальку распрямляем и прижимаем хоть пальцем, хоть еще чем, чтобы в принтер ее затягивало как полагается.

Подготовка рисунка для печати, думаю, проблемы не вызовет. Обращу ваше внимание только на один аспект. Рисунки обеих сторон платы должны быть такого размера, чтобы могли поместиться на листе рядом. Примерно так, как показано на следующем рисунке.
osnova-prn.jpeg
На рисунке я напечатал сразу две разные платы. Кстати, одна из них (которая поменьше) - это усовершенствованный адаптер для ISP-программирования, а другая - устройство для моддинга блока питания. Видны две направляющие линии (guide lines), по которым рисунки сторон должны выравниваться (эти линии я напечатал умышленно, а вообще-то их печатать не надо). Идея в том, чтобы при сгибании листа кальки между рисунками, они могли бы быть совмещены друг с другом. Для этого рисунок верхней стороны должен печататься в зеркальном виде.

Естественно, складывать надо тонером вовнутрь. Делать это лучше всего на просвет, стремясь совместить переходные отверстия - рисунок это хорошо демонстрирует. Вот так, легко и просто достигается идеальная точность совмещения рисунков сторон платы! Интересно, так ли просто сделать это с применением фотобумаги?
kalka.jpeg
Совмещенные рисунки не должны впоследствии смещаться, для чего, придерживая рукой рисунок в центре, промазываем клеящим карандашом вокруг него с двух сторон (отступив примерно сантиметр от рисунка) и склеиваем половинки кальки, с третьей стороны будет сгиб. Получаем эдакий кармашек, в который аккуратно помещаем нашу сверкающую заготовку.
kalka-ready.jpeg
Благодаря склейке стороны рисунков остаются совмещенными. Ну, а теперь, берем утюг и утюжим. Процесс хорошо описан и должен быть знаком по многочисленным публикациям, я не стану повторяться. Единственно, на что стоит обратить внимание - так это на равномерную проглажку обеих сторон, т.е. плату надо периодически переворачивать. Делать это надо, берясь за края кальки, т.к. плата очень горячая будет! После проглажки - обрезаем лишние края кальки, оставляя от краев платы по сантиметру, не более, и несем это произведение под струю воды. Промочив какльку как следует (она при этом вздувается над местами без тонера), направляем струю воды между листами кальки, и аккуратно, не торопясь, покачивая отделяющуюся кальку, отделяем ее от поверхности заготовки. Калька должна отделиться, оставив весь тонер на плате. Небольшие кусочки прилипшей бумаги скатываются пальцем под той же струей воды. И вот результат:
plata1.jpeg
Очень сложно сфотографировать блестящую плату так, чтобы было хорошо видно рисунок тонера, и при этом не было бликов... Поэтому фотка не самая удачная, но вполне отражает качество результата. Мелкие ворсинки не исполртят нам обедни, хотя и их можно осторожно стереть мокрым пальцем. Ежели окажется, что дорожки где-то все-таки имеют разрывы, надо их подправить несмываемым (перманентным) маркером. Обычно, для платы размером до 1 дм2 у меня получается не больше двух мест корректировки (а в конкретно этой плате - ни одного).

Теперь несколько слов о том, как травить плату. Ванночка - это хорошо, но есть и другие альтернативы, не менее, а может и гораздо более, удобные. Если хлорного железа много - платы небольшого размера (узкие и длинные) лучше всего травить в трехлитровом баллоне (или меньшего объема) в вертикальном положении. Я для этого использую суперприспособление из кусочка полихлорвиниловой трубочки и изолированной проволочки:
trav.jpeg
Опускаю эту конструкцию в баллон и дергаю за проволочку, как при подледном лове - так травление идет гораздо быстрее. Кроме этого способа есть еще один, весьма эффективный, хотя несколько рисковый. Наливаем раствор хлорного железа в хозяйственную резиновую перчатку, помещаем в нее нашу плату, закручиваем раструб перчатки и зажимаем его парой прищепок. Теперь эту резиновую емкость нежно потряхиваем. Можно придумать и другие варианты (например, разрезанную грелку), не советую только использовать полиэтиленовые кульки и пакеты - крайне ненадежны они в плане протечек!

Ухищрения эти служат для увеличения скорости травления. Мой опыт позволяет сделать следующие сравнения (плата двусторонняя): если время травления в ванночке с покачиванием примем за 100%, тогда в баллоне получится примерно 80%, а в перчатке - 60% (естественно, сравниваем при равных условиях - размерах платы, температуре раствора и т.п.). Все зависит от интенсивности перемешивания раствора, точнее от того, насколько интенсивно происходит движение раствора вокруг платы. Замечено, что в местах наибольших завихрений потоков медь стравливается гораздо раньше (это края платы, отверстия, если они есть и т.п.).

На все предыдущие подготовительные операции вами должно быть потрачено примерно 30 минут (у меня, по крайней мере, так и выходит). Теперь еще 30 минут на травление и - вуаля! - прекрасная плата готова! Кстати, в свежем растворе температурой 50-55 градусов в перчатке плата (которая туда помещается) травится примерно 2 минуты.
plata2.jpeg

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

plata-zoom.jpeg

Как видите, вытравились даже номера контактных площадок - толщина цифр на глаз - менее 0,3 мм! Самое главное, обе стороны идеально совпали - это видно на просвет, да и после сверления вы в этом убедитесь.

Дальнейшие этапы - обрезка, сверление, лужение и т.п. я не описываю - и так все это знают. Сверлить лучше на станке, т.к. при ручном сверлении вертикальность отверстия соблюсти сложно, в результате чего создастся впечатление, что "пятаки" сторон не совпали - но это не так! Сверлить надо осторожно, но аккуратно, используя протравленные точки в центрах пятаков для центрирования сверла. Если есть возможность - сначала просверлите сверлом 0,5 мм, а потом уж рассверливайте до нужного диаметра. Кстати, переходные отверстия можно и не рассверливать. Отрывы пятаков - это скорее не очень умелых кривых ручек, чем недостаток технологии. В моей многолетней практике отрывы пятаков на этапе сверления не зафиксированы ни разу. Так же обращу ваше внимание, что никаких этапов обезжиривания, мытья заготовки и т.п. излишеств не требуется - проверено десятками успешно изготовленных плат!

Надеюсь, этот фоторепортаж поможет вам совершенствовать свое мастерство и вывести его не недосягаемую высоту.




Я люблю Airgunstyle.ru !
Чтобы ответить, вам надо авторизироваться в системе Вход | Регистрация

Правила начислений

Магазин|Связь с дилером|Темный угол|Мобильная версия|Архив|Карта|AIRGUNSTYLE.ru Яндекс.Метрика

Сайт может содержать контент, запрещенный к просмотру лицам до 18 лет!

GMT+3, 2019-9-20 23:36 , Processed in 0.199670 second(s), 19 queries .

Copyright © 2013 airgunstyle.ru | foundcore studio

Powered by Makray on Discuz X3.1 Licensed

Быстрый ответ Вернуться к началу Назад к списку