Як виготовити високоякісні друковані плати своїми руками
Ілюстрація процесу термопереносу зображення на друковану плату (ЛУТ)
У статті докладно описаний реальний процес термопереноса, який доповнений фотографіями, як самого процесу, так і досягнутих результатів.
Найцікавіші ролики на Youtube
Термоперенос.
Готуємо вихідну заготовку з фольгованого склотекстоліти.
Якщо на поверхні міді є якісь плями, то бажано обробити поверхню міді шкіркою. Це запобіжить нерівномірне витравлювання міді. Деякі види хімічних забруднень можуть подовжити час травлення, що може привести до травленню уздовж мідної фольги або до пошкодження тонера.
Потім заготовку потрібно очистити від забруднень і знежирити будь-яким способом, наприклад, засобом для миття посуду, ацетоном або знежиреним бензином (Калоша «Б70»).
Далі готуємо підкладку від самоклеящейся паперу. Спочатку відрізаємо від листа самоклеящейся принтерного паперу шматок, який був би трохи більше, ніж заготівля друкованої плати. Дуже зручно різати папір фото різаком.
Відокремлюємо підкладку від паперу так, як показано на малюнку. Щоб подожку менше коробило, притискаємо її до столу і тягнемо за папір.
Підкладку все одно трохи коробить, тому її доведеться вирівняти об край столу. Робити це бажано чистими руками або використовувати підкладку більшого розміру, щоб її край можна було сміливо бруднити.
Кріпимо шматок підкладки в центрі непотрібного листа А4, але не ближче, ніж 30-40 мм від переднього краю, щоб механізм принтера надійно захопив цей «бутерброд». Запам'ятовуємо відстань до верхнього краю аркуша.
Вивести зображення на друк можна з популярної програми Sprint-Layout. Між верхнім краєм аркуша і верхнім краєм зображення ПП встановлюємо розмір з попереднього кроку плюс захисний проміжок.
Якщо ж у Вашого принтера зношений картридж, то краще експортувати креслення в файл зображення командою «Файл> Експорт> Картинка BMP, GIF або EMF». При цьому для форматів GIF і BMP потрібно встановити максимальний дозвіл, а формат EMF доведеться конвертувати з векторного формату в растровий. Я використовую конвертор «RealConverter».
Зображення одного або декількох друкованих плат можна скомпонувати і відредагувати в програмі Adobe Photoshop і звідти ж вивести на друк.
Для цього потрібно створити новий документ з розмірами А4, роздільною здатністю 600 пікселів / дюйм.
Зображення друкованих плат потрібно попередньо перевести в Grayscale командою «Image> Mode> Grayscale», а потім перетягнути в створений документ інструментом Move Tool (V).
Щоб включити лінійки потрібно натиснути Ctrl + R. Витягти рейки, як на малюнку, можна, якщо потягнути лінійку курсором. Правий клік по лінійці дозволить вибрати одиницю виміру.
Висновок на друк Ctrl + P.
1 У драйвері принтера відключаємо використання растра. У моєму принтері, це досягається установкою режиму «Суцільний» ( «Solid» - в англійському варіанті інтерфейсу).
2 Встановлюємо необхідну кількість тонера, яке залежить від часу травлення і особливостей Вашого принтера. Чим довше Ви збираєтеся труїти плату, тим товщі повинен бути шар тонера. Однак якщо шар тонера занадто товстий, він може розчавити, і доріжки стануть занадто широкими. Тоді доведеться вводити поправку на розтиск ще на стадії проектування ПП.
Якщо картридж сильно зношений, то збільшення кількості тонера в настройках може не привести до збільшення щільності суцільних заливок.
Роздруковуємо зображення. Перевіряємо під збільшувальним склом якість друку. Якщо якісь доріжки не пропечатали, повторюємо процедуру.
При друку тексту або растрових зображень огріхи принтера не так помітні, як при друку в режимі суцільного заливання.
На якусь стійку основу встановлюємо нижню сталеву пластину і підстава установки з ДСП. Я ці три позиції скрутив гвинтами.
Ще я закріпив на підставі шматок чистої щільного паперу, щоб не бруднити ДСП залишками клею від самоклейки, якій фіксую заготовку і підкладку. В папері виконав отвір для термодатчика.
Встановлюємо заготовку для ПП на підставу так, щоб датчик термометра притиснувся до заготівлі.
Поверх заготовки для ПП кладемо підкладку з нанесеним малюнком друкованої плати і закріплюємо декількома відрізками самоклеящейся паперу.
Фіксуємо фольгу в шинах так, щоб вона повністю покрила заготовку для ПП.
Поверх підкладки кладемо газету в чотири складання. Призначення цієї прокладки - захист дефіцитної гумової прокладки від перегріву.
Поверх паперової прокладки кладемо прокладку з гладкою пористої гуми.
Якщо такої гуми у Вас немає, то використовуйте 30 - 40 шарів газети. Це в деякій мірі дозволить розподілити тиск.
На гумову прокладку кладемо прокладку з ДСП. Остання захищає зону термопереносу від зайвих втрат тепла.
Поверх ДСП кладемо сталеву пластину.
Затискаємо весь цей сендвіч струбцинами або будь-яким іншим доступним Вам способом. При цьому гумова прокладка деформується і рівномірно розподіляє тиск по всій площі заготовки ПП.
Включаємо ток і відстежуємо зміна температури. Я при цьому ще й включаю секундомір, щоб знати приблизний час до кінця процесу.
По досягненню необхідної температури, відключаємо ток і чекаємо поки установка охолонути до температури 40 - 45ºС.
Розбираємо сендвіч і насолоджуємося результатом.
Не залишайте плату під пресом на час більше, ніж необхідно для охолодження, так як деякі види підкладок, перебуваючи під великим тиском, починають вбирати тонер. Це призводить до того, що половина тонера залишається на платі, а половина на підкладці.
Крім цього, чим довше гумова прокладка піддається деформації, тим більше потрібно часу на повернення її первісної форми.
Травлення заготовки друкованої плати.
Прикріплюємо кришку від пластикової пляшки до ПП будь-яким зручним способом. Я використовую термоклей. Це дозволить легко діставати та класти ПП на поверхню розчину.
Для витравлювання незахищених тонером ділянок ПП використовуємо хлорне залізо FeCl3.
В одного разу розгерметизованою банку з хлорним залізом, через високу гігроскопічності останнього, збирається вода і створює надконцентровану розчин хлорного заліза у воді FeCl3 • 6Н2 О. Щоб він став придатним для травлення, в нього потрібно додати хоча б 10 - 20% води.
Наливаємо розчин хлорного заліза в будь-яку відповідну ємність.
Акуратно опускаємо ПП в розчин так, щоб вона трималася на поверхні розчину за рахунок його поверхневого натягу.
Для того щоб забезпечити рівномірне травлення міді по всій поверхні ПП, піднімаємо плату і кілька разів розтираємо залишки розчину старою зубною щіткою.
Поверхня всіх незахищених ділянок міді повинна стати рівномірно матовою. Якщо залишилися блискучі ділянки, то там реакція не пішла.
Попадання бульбашок повітря так само може призупинити процес травлення на деяких ділянках. Тому, бажано контролювати процес, багаторазово піднімаючи і опускаючи ПП.
Зазвичай в свіжому розчині кімнатної температури плата витравлюється за 10 - 15 хвилин. Я пробував збільшувати час травлення до 30 хвилин, щоб переконатися в надійності тонера.
Коли заготовка повністю витравити, дістаємо її з хлорного заліза і промиваємо під струменем води.
Видалити тонер з поверхні ПП можна, або змоченим в ацетоні тампоном з бязі, або пензликом в водно-ацетонових розчині (вода / ацетон = 1/10). Останній спосіб дозволяє уникнути забруднення ПП залишками тонера, але занадто збільшує витрату ацетону.
Це фотографія плати, знятої у відбитому світлі.
Плата, знята на просвіт.
Маленькі хитрощі або досвід, отриманий при виготовленні ПП.
- Якщо після охолодження частина тонера залишилася на підкладці, потрібно збільшити тиск і (або) температуру. Якщо останнє не допомогло, то потрібно змінити сорт самоклеящейся паперу, хоча, я поки не зустрічав самоклеящейся принтерного паперу, з підкладки якої неможливо було б перенести зображення на ПП.
- Якщо у купленої самоклеящейся паперу внутрішня поверхня підкладки (куди ми наносимо тонер) має майже дзеркальний вид, то на виході з принтера від неї може відокремитися тонер. Якщо Вам не вдається знайти інший папір, то можна пройтися по підкладці самої дрібним наждачним шкіркою - «нульовку». Після чого потрібно протерти підкладку бязью (х / б таканью) змоченою в спирті, щоб захистити принтер від попадання продуктів шліфування.
Це не припущення. Технологія випробувана. Результат такий самий, як при використанні підкладки, що не вимагає додаткової обробки.
Тільки потрібно мати на увазі, що на ринку часто замість "нульовку" продають більше грубозернисту наждачний папір.
На зображенні, зліва направо, листочки наждачного паперу з величиною зерна 40, 20 і 10 мікрон.
Справжня "нульовку" на дотик нагадує звичайну грубу обгортковий папір або хороший картон, тому перед застосуванням, доводиться з'ясовувати, де ж у неї робоча сторона. Таку «нульовку» використовують на остаточній стадії шліфування перед застосуванням полірувальних паст.
Підходить та наждачний папір, у якій розмір зерна не перевищує 10 мікрон. Ось приклад маркування: Л1Е300х230Л163СМ3 НМА ГОСТ. В даному випадку, М3, говорить про те, що частинка абразивного порошку всього 3 мікрона. На реальних листах маркування може бути відсутнім.
Найкраще купувати самоклеящуюся принтерну папір представляє собою всього одну етикетку. Тоді, можна використовувати папір з максимальною економією.
Додаткові матеріали.
Ігор, я зараз не вдома, але коли повернуся, можу пошукати. Правда, сильно сумніваюся, що шаблон зберігся. П'ять років вже минуло. Але, мушу зауважити, що мій шаблон вам навряд чи підійде. При настільки точною друку, потрібно вводити поправки з урахуванням розтискування. А його величина залежить від конкретного принтера, порції тонера і тиску в пресі. Щоб зберегти високий дозвіл зображення, я виводжу його на Fine Print. Потім зберігаю в 1200dpi і друкую в Photoshop-е після корекції заливок.
Метод просто відмінний. Але я замість нагрівальної установки використовую звичайну електричну піч для випічки. «Бутерброд» при цьому трохи змінений. Порядок верств такий - сталева пластина 5 мм, папір, склотекстоліт, поруч (впритул) фіксується термопара, шаблон, гума, папір, сталева пластина 5 мм. Все це стисло струбцинами. І поміщається в піч. І не треба ніяких потужних трансформаторів.
Володимир, я бачу два недоліки вашого методі. Перший - дуже довгий нагрівання та охолодження «бутерброда». Другий - тонер від мого принтера деградує при тривалому нагріванні. Хоча, можливо, сучасні сорти тонера цьому не схильні. У мене дуже старий принтер, але я його змінювати не збираюся, тому що всі ці роки справно працює на рідному картриджі. Але, якщо мова йде про разовий використанні, то тут я погоджуся, будувати установку навряд чи варто.