Лазерно-утюжная технология

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

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

Дальше печатаем картинку печатной платы на бумаге используя лазерный принтер.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рекомендую предварительно просушить плату после травления.

Ну хватит теории, теперь практика.

Фотографий с комментариями.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Видео:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Еще парочка видео по технологии изготовления печатных плат:

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

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

Теги:

• Sprint-Layout