ЛУТ или лазерно-утюжная технология применяется для самостоятельного изготовления печатных плат в домашних условиях. Технология ЛУТ зародилась совсем недавно с появлением лазерных принтеров. Думаю, вам известно, что лазерные принтеры заправляются порошком – тонером.При большой температуре тонер плавиться и “оседает” на печатной поверхности.Именно этот принцип и заложен в ЛУТ. Поэтому, чтобы использовать эту технологию, нам нужен всего-навсего лазерный принтер и утюг.
Создание прототипа
Итак, приступим сразу к делу. ЛУТ я буду показывать на примере создания макетки для микросхемы QFP-32
тем самым я убью сразу двух зайцев: покажу Вам ЛУТ и создам себе макетку для этой микросхемы.
Макетная плата должна будет иметь примерно вот такой вид:
А для чего это надо? Так как между выводами этой микросхемы шаг ну очень маленький, а мы хотим ее вставить в нашу макетную плату для создания какого-либо устройства, то понятно дело, что туда мы ее никак не запихаем. Далее такую микросхему мы будем впаивать в центр вот такой самопальной макетки, припаивать в отверстия по периметру провода и джамперы и со спокойной душой уже втыкать провод на главной макетке туда, куда нам надо.
Чтобы создать сие чудо, мы должны использовать все прелести компьютера, а точнее программку для рисования печатных плат Sprint Layout 6.0 , чертим посадочное место для микросхемы и печатные дорожки. У меня получился вот такой рисуночек:
Имейте ввиду, что этот рисунок на текстолите отобразится зеркально, поэтому, если требуется, можно поставить галочку “Зеркально”. Для меня такой надобности нет, так как рисунок у меня симметричный. Перед печатью не забудьте также залезть в свойства принтера и поставить по максимуму насыщенность цвета. Чем чернее будет рисунок, тем лучше.
Бумага для ЛУТ
Итак, с этим определились, теперь нужно определиться на чем будем печатать. Здесь среди радиолюбителей до сих пор идет много споров, и пока все-таки непонятно, что лучше. Кто-то печатает на фотобумаге, кто-то на кальке, кто-то на глянцевых журналах. Лично я печатаю на самоклеющейся пленке. Где то в инете прошел миф, что самая лучшая пленка-самоклейка с номером 333:-). В принципе доволен. Честно скажу, другие не проверял. Что самое интересное, использовать мы будем не саму пленку, а ее подложку.
Для этого отклеиваем эту подложку от основы и фиксируем ее на листе офисной бумаги таким образом, чтобы сторона, куда клеилась сама пленка-самоклейка была направлена вверх. Потом все это дело прогоняем через принтер и вуаля! Рисунок готов!
В настоящее время лучше всего использовать специализированную бумагу для ЛУТа, которую вы можете купить на Али по этой ссылке.
Подготовка фольгированного текстолита
Ну а теперь нам нужно подготовить кусок фольгированного текстолита для переноса рисунка с подложки пленки-самоклейки на него. Берем самую мелкую шкурку-микронку и зачищаем его до блеска.
Некоторые умельцы зачищают с помощью пасты ГОИ и даже с помощью самого травящего раствора. Думаю, надо как-нибудь попробовать, ну а пока метод зашкуривания шкуркой остается для меня самым проверенным.
Как зашкурили, берем ватку, смачиваем бензином “Калошей”, чистим и заодно обезжириваем нашу платку.
Текстолит вы также можете взять на Али по этой ссылке:
Перенос рисунка на плату
После того, как мы подготовили нашу ошкуренную платку, берем бумажку с рисунком и кладем рисунком вниз на платку.
Включаем утюг и ставим его на максимальный прогрев. После того, как он прогрелся, начинаем гладить нашу бумажку. Начинайте гладить с середины. Прижимайте утюг сильнее. Проглаживайте тщательно все края. От этой операции будет зависеть все качество печатной платы.
Все, наверное, делали татуировки от жевательных резинок себе на руку? Точно также за уголок подымаем бумажку и вуаля! У меня получилось как-то вот так:
Не обращайте внимание на черные крапинки, у меня принтер уже немного начинает косячить. Это никак не повлияет на качество нашей печатной платы. Иногда все-таки тонер в некоторых местах не цепляется с текстолитом. В этом случае такие участки можно подкорректировать с помощью маркера для печатных плат . В моем случае, как видите, справа в середине один пятачок чуток не вышел. Это также никак не повлияет на работоспособность.
Травление плат
Берем хлорное железо и готовим раствор.
Наливаем теплую воду в ванночку. Далее аккуратно сыплем порошок и не забываем помешивать. Будьте осторожны! Реакция растворения хлоржелеза проходит с выделением теплоты. Поэтому при растворении будет шипение и бурление. Не допускайте попадания хлоржелеза на одежду и в глаза! С одежды он очень тяжело смывается. Используйте только пластмассовые инструменты! Ни в коем случае не используйте железную миску, железный пинцет и тд.
Я делаю раствор на глаз. Здесь правило такое: чем крепче раствор, тем быстрее будет идти реакция травления.
Бросаем в нашу ванночку печатную платку с прорисованными дорожками
И время от времени начинаем гонять волну в ванночке
Также не забывайте поглядывать, как идет процесс травления.
Во! Идет полным ходом! Еще чуть-чуть и все.
Как говорится “лучше недобздеть, чем перебздеть”. Поэтому, когда травление закончится, нужно срочно будет вытащить из ванночки платку.
Ну вот и наступил этот момент:
Промываем теплой водой из под краника
Берем ацетон, окунаем в него ватную палочку и стираем тонер с печатной платки. Также хорошо смывается тонер с помощью Flus-Off. Подробней о химии .
Должно получится вот так:
Так как у меня текстолит тонкий, то я беру простые ножницы и вырезаю платку по границе квадрата, который указал еще при печати в Sprint Layout
Теперь все это дело лудим припоем и гелевым флюсом для защиты медных дорожек от коррозии.
Получилось вот так:
Теперь нам надо убрать этот липкий флюс. Для этого используем все тот же самый Fluх-Off или ацетон, прыскаем на платку и чистим ее с помощью зубной щетки.
Ну вот почти готовая платка. Красота!
Остался окончательный штрих – сверление контактных площадок. Для этого берем нашу минидрель и самое тонкое сверло. В данном случае на 0,6 мм и сверлим этим сверлом все отверстия. Потом берем уже сверло на 1 мм и рассверливаем отверстия на 0,6 мм.
Проверяем нашу платку с другой стороны
Все замечательно! Теперь можно использовать нашу платку в свое удовольствие, запаяв микросхему на нее и припаяв провода в отверстия.
Заключение
В наше время ЛУТ становится все более и более популярным. Это, конечно же, связано с простотой и дешевизной данного метода. Некоторые заядлые электронщики умудряются получать ширину дорожки с помощью ЛУТ 0,3 и даже 0,2 (!) мм. Красота, надежность, малые габариты, удобство трассировки печатных проводников с помощью компьютера сделало ЛУТ по настоящему популярным среди радиолюбителей, а также среди маленьких фирм по производству радиоэлектронных устройств.
А какой кайф самостоятельно развести схему и собрать электронную безделушку по габаритам, которые диктуете вы с помощью ЛУТ! С помощью этой технологии вы можете использовать в своей плате SMD компоненты . ЛУТ действительно открывает нам дверь в микроэлектронику. Открывайте ее шире, не бойтесь!
О лазерно-утюжной технологии (ЛУТе) в Интернетах написано уже столько статей, что нет особого смысла лезть со своей — всё давно рассказано, показано и сделано. А для тех, кто не любит читать (о дивный новый мир!), сняты сотни видео. Однако!..
Как всегда, разрешите не добитому во мне лектору начать издалека. Что есть печатная плата ? Это, как учила нас Тамара Антоновна — диэлектрическое основание, на которое нанесены печатные проводники и установлены навесные элементы, соединенные между собой пайкой или склеиванием согласно электрической принципиальной схеме. Выглядит она примерно так:
Здесь диэлектрическое основание выполнено из стеклотекстолита, а медные печатные проводники проходят лишь по одной его стороне. Бывают еще двусторонние платы, бывают многослойные, в которых дорожки проходят еще и внутри
платы, но для простых схем, на примере которых я буду рассказывать о ЛУТе, стопроцентно подойдет классическая односторонняя печатная плата.
Общий принцип создания печатной платы
1. Материалом основания служит фольгированный диэлектрик (гетинакс, текстолит, стеклотекстолит).
2. На фольгу устанавливается фотошаблон
— устройство, несущее информацию о рисунке печатных проводников. Основная его задача — защитить от разрушения медь в нужных местах (фиолетовые полосы) и оставить открытыми участки, подлежащие удалению (синие полосы).
3. Некоторые фотошаблоны так устроены, что после установки не требуют никаких дополнительных действий. Например, если бы рисунок проводников был выполнен от руки лаком для ногтей или особо цепким маркером. Фоторезист требует экспонирования и смывки, бумага для ЛУТа… Впрочем, и до нее дойдет дело. Главное — на фольгу отныне нанесена маска , которая повторяет контуры дорожек и контактных площадок и защищает их от разрушения в травящем растворе.
4. Заготовка погружается в раствор, где незащищенные участки фольги растворяются. Медь же под маской прекрасно себя чувствует.
5. Заготовка после травления. Ничего лишнего, только печатные проводники и контактные площадки, все так же надежно закрытые маской.
6. Маска удаляется, и рисунок проводников блестит медью.
7. Затем сверлятся соединительные отверстия, которые проходят через контактные площадки, или «пятачки».
8. И, наконец, устанавливаются навесные элементы.
Теперь предлагаю перейти от теории к практике, следуя нехитрому плану:
1. Изготовление фотошаблона
2. Перенос рисунка на заготовку
3. Травление
4. Сверление соединительных отверстий
5. Сборка
1. Изготовление фотошаблона
Рисунок печатных проводников можно получить разными способами: развести плату самостоятельно, скачать нужную «печатку» в Интернетах, перерисовать из журнала «Радио» за 1988-й год… Я выбрал программу Sprint Layout .
Кой смысл рассказывать, как ею пользоваться, если для этого полно видеоуроков и статей? Мне в освоении немало помог опыт работы с P-CAD
и Altium
Designer
, а многие вещи и вовсе делаются по аналогии с sPlan
.
Рисовать плату удобнее так, будто бы смотришь на ее элементы сверху. Тогда и первая ножка микросхемы сверху-слева, и у КТ315
эмиттер-коллектор-база на привычных местах стоят. Сама плата при этом считается прозрачной, аки стекло (наглядное пособие в помощь), поэтому надписи, выполняемые медью, должны быть отзеркалены
.
Слева — плата во время проектирования (текст отзеркален), справа — предпросмотр этого фрагмента со стороны фольги (текст нормально читается).
На печать я обычно отправляю два экземпляра платы — не всегда хорошо получается с первого раза. Из всех слоев, выводимых на печать, надо оставить только М2
и П
, если контур платы нарисован в нем (я раньше любил и его рисовать на М2
). Именно сейчас любители рисовать платы со стороны дорожек, у которых нумерация микросхем начинается справа-сверху, а текст изначально нормально читается, ставят галочку напротив опции «Зеркально».
Печатать надо, само собой, на лазерном принтере, отключив в его настройках все возможные режимы экономии тонера. Почти все существующие статьи-руководства настаивают на использовании непременно старого принтера™ , который плюет на природу и печатает толстым слоем. Точные модели принтеров (или хотя бы последний год производства подходящих™ ), увы, эти статьи не называют.
Моему HP M1120 LaserJet MFP
восемь полных лет, что делает его достаточно старым™
, но все еще пригодным для ЛУТа.
N. B.! Широкие проводники и другие относительно большие области меди целесообразно выполнять инструментом «полигон» с заливкой сеткой 0,3…0,5 мм. У принтера может не получиться равномерно утоптать тонер по большому участку (особенно, если картридж старый), что приведет к дефектам сплошного рисунка. Заливка сеткой позволяет обойти это ограничение.
Что же касается бумаги — то здесь, скорее всего, придется поэкспериментировать. Есть специальная бумага для ЛУТа на «Алиэкспрессе», есть вощеная бумага, есть фотобумага; кто-то использует кальку или подложки от самоклеющейся бумаги. Для меня самое «оно» — тонкая слегка глянцевая бумага из журналов. Именно тонкая, то есть внутренние листы. Толстые полностью глянцевые обложки себя не оправдали.
Не спешите, однако, втихаря уносить журналы из приемной любимого доктора — скорее всего, они так залапаны, что никакой тонер к ним не пристанет. Поищите то, что почти не бралось в руки. Читатель Антон предлагает использовать рекламные или партийные листовки.
После того, как рисунок распечатан, можно его вырезать, назвать одноразовым фотошаблоном
и приступить к следующему этапу.
Дополнение от 16.06.19
2. Перенос рисунка на заготовку
Для получения качественного рисунка печатных проводников необходимо очистить заготовку от окислов, потожировых следов и прочих загрязнителей. Поверхность фольги для этого с помощью наждачной бумаги зернистостью P600 зачищается круговым движениями.
После этого заготовка очищается от абразивной пыли и обезжиривается, например, изопропиловым спиртом.
Фотошаблон (или сразу несколько) накладывается на поверхность фольги, затем заготовка заключается в «конверт» из пары сложенных вдвое-втрое чистых
листов бумаги. Под «конвертом» находится стопка еще из десятка листов бумаги — здесь отработанные допускаются.
После этого утюгом, включенным на максимальную мощность, равномерно прогревают заготовку, и, сильно не нажимая, проглаживают ее в течение 2…5 минут (в зависимости от размера платы). Тонер, размягчаясь под действием тепла, теряет адгезию к глянцевой бумаге и переходит на поверхность фольги.
«Конверт» после прогрева основательно пожелтел. Заготовке надо дать отлежаться, чтобы она остыла до температуры, когда ее только-только становится возможно держать в руках.
После этого ее опускают в кювету с теплой водой, и, выждав 5…10 минут, начинают отслаивать бумагу.
Внешний ее слой легко снимается пинцетом, более глубинные требуют скатывания пальцами. Правильно переведенный на фольгу тонер не так-то просто процарапать ногтем, так что скатывать бумагу можно без опаски. Если дорожки не отпечатались на фольге или сходят вместе с бумагой — значит, технология переноса в чем-то была нарушена. Чаще всего это свидетельствует о недостаточном времени прогрева или его неравномерности. Иногда дело в неудачном выборе бумаги или плохо очищенном текстолите.
Мелкие фрагменты бумаги, оставшиеся внутри «пятачков» и между контактными площадками, удобно удалять штыковидным зондом.
В результате на поверхности фольги должна остаться маска, повторяющая рисунок проводников, но теперь уже в зеркальном отражении по отношению к проекту.
Не обошлось без дефектов — и если в большой плате пострадала только широкая земляная дорожка, то в маленькой неуверенно пропечатались несколько «пятачков». Локальный недогрев как он есть.
После просушки маска принимает такой вид. Самое время покрутить ее под разными углами, чтобы, возможно, увидеть проблеск меди в середине какой-нибудь дорожки.
На примере другой платы — изолировавшийся «пятачок» и тонкая трещина на дорожке рядом с ним.
Текстолит отлично режется отличными
ножницами по металлу. Плохим же инструментом ничего хорошего не сделаешь, как говорит мой читатель Максим, так что из-под говеных ножниц вышли две платы с размозженными краями. Большую я временно отложил, а маленькую пришлось отправить на переделку.
Тонер хорошо смывается ацетоном, но достать его в чистом виде сложно, да и не имеет особой надобности. С этой задачей справляется жидкость для снятия лака «Ноготок». Вчитавшись в состав, можно узреть, что там, помимо бесполезного экстракта ромашки, есть искомый ацетон.
Процесс не вполне полезен для легких, так что лучше заниматься им при открытой форточке.
Второй перенос рисунка оказался удачнее.
Внутри нижней стопки бумаги тем временем происходит собственная лазерно-утюжная технология.
При необходимости рисунок ретушируется, если он не соответствует оригиналу – для этого используются акриловые краски или лак для ногтей.
Я точно знаю, где
взять хорошие ножницы по металлу, я не знаю только, когда
их получится взять. А врожденная жадность не хочет отдавать травильному раствору даже такую узкую полоску меди. Поэтому я заклеил ее скотчем.
3. Травление
Есть разные рецепты травильных растворов, но для «наколенной лаборатории» наиболее подходящий — перекись водорода и лимонная кислота. В отличие от популярного среди радиолюбителей «старой школы» раствора хлорного железа, за ингредиентами этого праздника не надо идти в спецмагазины. Перекись можно купить в аптеке, лимонную кислоту — в продуктовом, соль — найти на кухне.
Несмотря на все те цифры, которыми украшены статьи о ЛУТе, я не думаю, что кто-то из их авторов взвешивал 10 грамм лимонной кислоты и отмерял 50 мл перекиси. Скорее всего, все втихаря льют перекиси так, чтобы она покрывала плату, и высыпают пригоршню кислоты — тот самый quantum satis
.
Не забыв, конечно, посолить раствор.
Пластмассовые держатели из подножного мусора, прилепленные термоклеем к текстолиту, помогут крутить заготовки без нужды окунать пальцы в раствор.
В пластиковую
кювету наливают перекись водорода и добавляют лимонную кислоту и соль, тщательно размешивая смесь до их полного растворения. Очень удобна в этом аспекте стеклянная палочка из набора «Юный химик». После этого заготовки погружают в раствор.
Мелкие пузырьки в растворе и порозовение меди — признак того, что верной дорогой идёте, товарищи!
Травление происходит при комнатной температуре, однако для ускорения можно подогревать раствор на водяной бане. Процесс занимает 5…20 минут (в зависимости от размера заготовки и количества удаляемой меди). Раствор необходимо постоянно помешивать и удалять из него крупные пузырьки воздуха — для этого достаточно покачивать сами заготовки за предусмотрительно сделанные держатели.
По мере насыщения раствора медью скорость травления снижается (это видно по уменьшению количества пузырьков и окрашиванию раствора в бирюзовый цвет). В этом случае целесообразно заменить раствор, хотя допускается долить перекиси и досыпать кислоты с солью.
После травления заготовки тщательно промывают, очищая от остатков травителя. Отработанный раствор можно сливать в раковину — в отличие от хлорного железа, никаких пятен он не оставляет.
N. B.! Раствор готовится по мере необходимости и хранению не подлежит, поскольку перекись водорода склонна самопроизвольно разлагаться. Учитывая потрясающую простоту рецепта, а так же доступность и низкую стоимость компонентов — это вряд ли можно считать недостатком.
Защитная маска из тонера и акриловой краски смывается все тем же «Ноготком».
Наращенные дорожки получились с мелкими протравами. Двух слоев краски, видимо, не хватило.
4. Сверление соединительных отверстий
С точки зрения технологичности целесообразно, чтобы как можно большее количество отверстий было выполнено одним диаметром. В Sprint Layout за этим надо следить, особенно, если используешь чужие макросы. Самых ходовых диаметров отверстий два: 0,8 мм (резисторы, конденсаторы, микросхемы DIP, мелкие диоды и транзисторы) и 1,0 мм (L78XX , 1N4007 , КТ815, МЛТ-1 ).
Центры отверстий намечаются шилом.
В данном видео уроке показана реализация ЛУТ технологии, по которой изготовлена двусторонняя печатная плата. В домашних условиях можно делать компактные с использованием SMD элементов. Здесь на примере зарядного устройства для литий-ионного аккумулятора 18650, вынутого из старого аккумулятора ноутбука, мы пройдем путь создания платы от печати чертежа до включения.
Смотрите на ролике канала compressedvideo
Первым делом рисуем печатную плату в программе Eagle для последующего изготовления ее по лазерно-утюжной технологии. О мощных лазерах . Для одно- и двухсторонних программа бесплатная. Выгружаем каждую сторону печатки в черно-белом варианте в графический редактор и соединяем их для печати на одном листе. Печатать будем на кальке. Но, чтобы принтер не зажевал ее, понадобится клей и лист а4. Чертежную кальку 40 листов покупаем в ближайшем магазине канцтоваров.
Для начала ищем гладкую сторону. Достаем лист бумаги и проверяем, где она скользит больше обычного, это верхняя сторона. Теперь загибаем лист бумаги так, чтобы можно было вставить кальку. Достаточно 1-1,5 см. Промазываем клеем не сильно, так как это пойдет внутрь принтера и ровно вклеиваем кальку. Если сделать криво, две стороны не совпадут.
Готовим “бутерброд”. Теперь загибаем лист сверху для помещения в принтер с ручной подачей. Вставляем калькой вверх. Получаем отпечаток. Вырезаем большой кусок и складываем по сгибу, совмещая две стороны платы на просвет. Калька для этого подходит идеально. Видны все отверстия, которые можно точно совместить. Склеиваем лист, чтобы получился кармашек, а в него будем помещать плату. Для этого промазываем клеем с двух сторон.
Подготовка платы для реализации ЛУТ технологии
Для подготовке платы нам понадобится чистящий порошок. Если на нем написано, что чистит медь, это то, что нужно. Можно взять другой, или даже пасту. ГОИ (но не наждачную). Берем порошка и начинаем чистить плату до зеркального блеска. Как только на плате не останется темных пятен, ее можно помещать в кармашек. После того как очищена, ее можно брать только за краешки, чтобы не оставить жирных следов от пальцев.
Плату помещаем в готовый кармашек, и выравниваем, чтобы весь отпечаток попал на неё. Все готово для обработки утюгом. Лучше взять простой без пара. Температура на максимум. Аккуратно начинаем проглаживать по всей площади. Калька прилипает к плате и хорошо видно, как темнеет тонер. Сильно можно не прижимать, но нужно прогладить обе стороны. Постепенно тонер темнеет и начинает проступать через кальку. Как только это произошло, все готово к следующей операции. Важно не перестараться, потому что тонер может растечься и узкие места между дорожками могут быть залиты, придется их подчищать.
Теперь кальку нужно смыть. Тонер останется на плате, бумага постепенно сойдет. Подрезаем её, чтобы все это поместилось в ванночку. Берем обыкновенную воду и кидаем туда плату. Ждем пока намокнет. Через некоторое время калька начинает пузыриться и ее можно аккуратно снимать. Мокрая легко отходит от платы. Тонер остается, закрашивая все участки, которые нам необходимо оставить непротравленными. Калька скручивается в комочки и отмокает. В итоге мы получаем красивую, практически заводскую плату.
На вид вроде готово, но возьмем увеличительное стекло и проверим, как получилось. Хорошо видно, что остались кусочки бумаги. В этих местах плата не протравится. Нужно убрать бумагу между дорожками. Для этого используем кисть из щетины. Двигаясь вдоль дорожек, чтобы их не повредить, снимаем остатки бумаги. Когда плата высохнет, хорошо видны места, где осталась калька, но здесь это не критично. Сбоку сверлим пару дырочек, чтобы вставить проволоку. Она поможет держать плату, пока мы будем травить. Используем персульфат аммония. Это довольно аггрессивное вещество и пальцы в него макать не рекомендуется. Берем горячую воду из под крана. Дозируем так: одна столовая ложка воды на одну чайную без горки персульфата. На такую плату хватит 5 ложек. Также нужна водяная баня, поскольку при реакции травления раствор активно охлаждается.
Перемешиваем пластмассовой или стеклянной палочкой. И помним, что раствор при попадании на одежду оставит дырки. Помещаем плату в раствор и размешиваем примерно пять минут. Сначала раствор прозрачен, затем постепенно синеет. Это медь переходит в раствор в виде медного купороса. Мы видим, что медь посветлела. Осталось совсем немного до того момента, когда она полностью сойдет. Слой очень тонкий и сейчас он исчезнет.
Примерно через пять минут плата очищена, остались небольшие пятнышки, которые для ускорения процесса нужно почистить кисточкой. При помощи мягкой кисточки убираем остатки меди.
Металлический наконечник замотан изолентой, чтобы не протравился. Берем уайт спирит, который хорошо растворяет принтерный тонер. Нам нужно очистить плату, чтобы подготовить ее к лужению. Также можно очистить при помощи ацетона или воспользоваться смывкой лака для ногтей. После смывки тонера полученное изделие блестит медными дорожками.
Лужение
Лудить будем сплавом Розе. Для этого нам понадобится ковшик, который будет испорчен и больше ни на что не пригоден. Немного лимонной кислоты, перчатки, пинцет и сам сплав. У Розе температура плавления чуть меньше 100 градусов. Он представляет собой небольшие гранулы, одной такой хватит на лужение платы. Добавляем ложку лимонной кислоты и несколько ложек соли. И кипятим. На плату кидаем крупинку сплава.
Розе, если температура достаточна, будет плавиться. Пытаемся размазать его ватной палочкой. Если не плавится, значит нужно подкинуть еще соли для повышения температуры кипения. Сплав должен легко и без усилий размазываться тонким слоем. Сплав размазываембез комочков, чтобы легко стали SMD элементы. Теперь в рамках ЛУТ технологии можно приступить к следующему этапу.
Сверловка платы
Приступаем к сверловке. Использована скоростная минидрель с цанговым зажимом. Она позволяет зажимать сверла без перекоса. Сверла лучше с утолщенным хвостовиком. Использованы сверла двух размеров 0.5 и 0.8, их можно брать для одного размера цангового зажима. Лучше, если воспользуетесь станком, но можно аккуратно сверлить и дрелью, ее нужно держать строго вертикально. Тогда отверстия на верхней и нижней стороне попадут точно на посадочные места дорожек. После сверления можно убедиться что обе стороны совпали идеально.
Разрезание платы
Теперь можно обычными ножницами по металлу обрезать плату под размер. Это можно сделать только в том случае, если она достаточно тонкая. Плата готова к пайке. Для пайки SMD элементов необходима специальная паста SOLDER PASTE, применена W001, которая обычно продается в тюбиках. Не забудьте, что ее нужно хранить в холодильнике. Проводим пайку паяльным феном. На каждую точку пайки наносим каплю паяльной пасты. Нужно совсем чуть-чуть. Если у вас нет иглы, то можно это сделать обычной зубочисткой. Для пайки достаточно небольшой капельки; если будет слишком много, то можно получить замыкание соседних дорожек.
Распределение деталей
Расставляем детали по местам. Можно расставить примерно, но чтобы держались на пасте. При пайке они выравняются при помощи сил поверхностного натяжения. Особое внимание – микросхемам – их нужно ставить поточнее. Они, конечно, тоже выравниваются. Но если они поставлены криво, то можно получить замыкание дорожек и либо перепаивать, либо паяльником убирать получившиеся “сопли”.
Для нашей пасты достаточно температуры в 230 градусов ставим минимальный обдув, чтобы не сдуть наши детали с платы. Нагреваем каждую деталь до расплавления припоя. Видим, что детали выравниваются по месту. Паять феном – одно удовольствие. Долгая подготовка, зато сама пайка быстро и качественно. При этом можно за раз запаять целую сторону платы. В итоге это получается значительно быстрее чем паяльником.
Теперь самое тяжелое, три выводных детали, которые тоже нужно запаять, остальные уже стоят на месте. Перед пайкой светодиодов не лишним будет проверить их полярность. Переключаем тестер в режим проверки диодов и по свечению светодиода определяем где плюс и минус. Возьмем подстроечный резистор, установим на место и запаяем при помощи паяльника. Поскольку плата двусторонняя, то пропаивать необходимо с двух сторон. Выводы деталей также использовал для передачи сигнала между сторонами.
Для удобства лучше воспользоваться держателем для плат “третья рука” но можно и без нее, хотя это менее удобно. В итоге получилась вот такая плата для зарядки аккумулятора, изготовленная по ЛУТ технологии. Она двусторонняя, есть как SMD, так и выводные детали. Вы только посмотрите, какая удобная вещь .
http//journal.caseclub.ru
Суть изготовления печатных плат лазерно-утюжным методом (ЛУт) заключается в термическом переносе отпечатанной на лазерном принтере печатной платы на фольгированный текстолит с последующим травлением в хлорном железе.
Разработка печатной платы в программе Sprint-Layout v. 5.0
В случае изготовления двухсторонней платы, перед печатью на бумаге слои необходимо разделить. Делается это путем дублирования платы, отражения ее по вертикали/горизонтали и удаления ненужных дорожек на каждом слое. При копировании расстояние между платами должно составлять сантиметра полтора. В итоге получаем:
Подготовка двухсторонней печатной платы к печати в программе Sprint-Layout v. 5.0
Выбираю «Файл-Печать». В появившемся окне выполняю следующие настройки:
Настраиваю цвета дорожек (для слоя M1 и M2 устанавливаю «черный»).
Скрываю ненужные слои (K1, K2).
Настраиваю количество копий на листе (кнопка «Копии…»).
Настраиваю вид печати «Нормальный» (не «Зеркальный»).
Печать платы в программе Sprint-Layout v. 5.0
Бумагу – в принтер. Печатаю.
Несколько слов о бумаге. Я, например, беру фирменные бланки. Некоторые используют фотобумагу для печати на струйных принтерах, другие – страницы из «глянцевых» журналов. Тут тебе придется поэкспериментировать и выбрать для себя подходящий вариант.
Если возникают проблемы при печати, например, некоторые принтеры категорически не переваривают «лащенку», или при печати на «тонких» листах их разрывает, то можно поэкспериментировать с типом бумаги в настройках принтера. У меня, например, нормальная печать получилась на типе бумаги «Пленка».
Вырезаю один экземпляр платы.
Вырезанный экземпляр печатной платы
Совмещаю «отверстия» «на просвет». Загибаю бумагу. Еще раз проверяю, что бы все отверстия были расположены как надо (в момент «изгиба» могло произойти смещение слоев).
Склеиваю свободный край.
Получаю нечто похожее на «конверт».
Такую технологию (изготовление «конверта») я рекомендую и при изготовлении односторонних плат - это позволит зафиксировать текстолит внутри, а для двухсторонней платы – еще и правильно удерживать слои относительно друг друга.
Покуда «конверт» сохнет межу страницами какой то книги - готовлю текстолит.
Размер текстолита +5...7 мм с каждой стороны к размеру готовой платы. Это позволит не заморачиваться с зачисткой краев текстолита (как правило, при переводе дорожек именно там возникают проблемы), а так же с точной установкой платы внутри конверта.
Зачищаю медь текстолита до отсутствия окисления и получения характерного блеска: в зависимости от состояния текстолита – сначала наждачкой покрупнее, потом – нулевкой. При изготовлении двухсторонней платы - стараюсь меньше лапать пальцами за уже зачищенный противоположный слой.
Следующий этап – обезжиривание печатной платы. Для чего я беру два кусочка фланелевой тряпки (от ваты отказался т.к. после нее остаются ворсинки) – один смочен в растворителе, второй - сухой. Обезжиривание веду тряпкой, смоченной в растворителе постепенно протирая и перемещаясь от одного края к другому (а не круговыми движениями) - это позволяет лучше смыть и меньше размазывать частички меди по поверхности платы. Что бы не оставалось пятен после растворителя, сразу же после протирки «влажной тряпкой» вытираю поверхность платы сухой.
Теперь все готово для перевода дорожек с бумаги на текстолит. Готовлю рабочее место (у меня это стул, на стуле сантиметровая кипа газет), набираю в емкость холодной воды, включаю утюг и жду прогрева (3-4 мин, температура - на максимум, температуру подбирал опытным путем).
В конверт вставляю плату. Взгляд на просвет, что бы дорожки не «свешивались» с края платы. Кладу плату на газетную стопку, и плашмя, с достаточным усилием прижимаю утюг к плате на секунд 10. Это позволяет тонеру первоначально прилипнуть к текстолиту. Затем утюг устанавливаю на «ребро» и ребром, не торопясь, с усилием, выглаживаю плату. Вся процедура занимает секунд 30-40. Если плата двухсторонняя, переворачиваю плату и опять же «ребром» выглаживаю противоположную сторону. Не давая плате остыть, бросаю ее в емкость с водой (у меня, если плата остывала «естественным» путем бывало что дорожки частично прилипали к бумаге обратно).
Плата откисает примерно минуту. За это время бумага размокает и смывается без труда. Проверяю что получилось. Если есть необходимость - видимые короткие замыкания устраняю тонким шилом. Если оттиск получился совсем уж плохенький, смываю тонер растворителем и перехожу к этапу «зачистка мелкой наждачкой».
Травлю плату в хлорном железе. Это примерно минут 20-60 в зависимости от свежести раствора и его температуры. Более агрессивная среда (соляная кислота + гидроперит) разъедает тонер. Более слабая - раствор медного купороса и соли - долго травит.
После травления платы – промывка под краном в холодной воде с хозяйственным мылом.
Тонер пока не снимаю. Проверяю плату «на свет» на предмет видимых коротких замыканий. Их наличие устраняю с помощью шила.
Подрезаю плату в размер. Сверлю отверстия. Использую сверла диаметром 0.6, 0.8, 1.0, 1.2, 2.5, 3.0 мм в зависимости от технологического назначения отверстия. Отверстия сверлю небольшой ручной 12-и вольтовой самодельной дрелькой.
Из-за того что некоторые сверла уже давно б/у, при сверлении, по краю отверстия появляется «наплыв» меди. Его устраняю после сверления всех отверстий, используя «нулевочку», ей же снимаю некоторый слой тонера. Остатки тонера смываю растворителем. Последний штрих – легкая зачистка дорожек мелкой наждачкой до блеска и покрытие платы жидкой канифолью. Сушка.
Лужение дорожек либо не выполняю вовсе (плата покрыта канифолью и на этапе сборки и отладки девайса не успевает окислится), либо выполняю в момент пайки элементов.
После того как устройство собрано и отлажено смываю остатки канифоли растворителем и покрываю плату прозрачным лаком.
Здравствуйте, дорогие читатели блога. Сейчас на улице замечательная погода, а у меня прекрасное настроение. Сегодня я хочу вам рассказать о том, как можно изготовить качественные печатные платы в домашних условиях .
]Вообще метод изготовления печатных плат с помощью лазерного утюга не сложен. Его суть заключается в способе нанесения защитного рисунка на фольгированный текстолит.
В нашем случае защитный рисунок мы сначала с помощью принтера выводим на фотобумагу, глянцевую ее сторону. Затем в результате нагрева утюгом, размягченный тонер прижаривается к поверхности текстолита. Подробности сего действа читайте далее…НО в следующих статьях вас ждет еще более полезная информация из области радиолюбительских технологий так что обязательно подпишитесь.
Итак приступим.
Для изготовления платы по технологии ЛУТ нам понадобится:
- фольгированный текстолит (одно- или двухсторонний)
- лазерный принтер
- ножницы по металлу
- глянцевая фотобумага (Lomond)
- растворитель (ацетон, спирт, бензин и т.д.)
- наждачная бумага (с мелким абразивом, нулевка вполне подойдет)
- сверлилка (обычно моторчик с цанговым патроном)
- зубная щетка (очень нужная вещь, не только для здоровья зубов)
- хлорное железо
- собственно сам рисунок платы нарисованный в Sprint-Layout
Подготовка текстолита
Берем в руки ножницы по металлу и вырезаем кусок текстолита по размеру нашей будущей печатной платы. Раньше я резал текстолит ножовкой по металлу, но это, оказалось, по сравнению с ножницами не так удобно, да и пыль текстолитовая очень докучала.
Полученную заготовку печатной платы хорошенько шкурим наждачной бумагой — нулевкой до появления равномерного зеркального блеска. Затем смачиваем кусочек ткани ацетоном, спиртом или каким еще растворителем, тщательно протираем и обезжириваем нашу плату.
Наша задача очистить нашу плату от окислов и «потных рук». Само собой после этого стараемся руками нашу плату не трогать.
Подготовка рисунка печатной платы и перенос на текстолит
Нарисованный заранее рисунок печатной платы, мы распечатываем на фотобумагу. Причем в принтере отключаем режим экономии тонера, а рисунок выводим на глянцевой стороне фотобумаги.
Теперь достаем из-под стола утюг и включаем в сеть, пускай нагревается. Свежераспечатанный лист бумаги ложим на текстолит рисунком вниз и начинаем проглаживать утюгом. С фотобумагой, в отличие от кальки, подложки от самоклейки церемониться не нужно, «елозим» утюгом до начала пожелтения бумаги.
Здесь можно не бояться передержать плату, или переборщить с давлением. После берем этот бутерброд с прижаренной бумагой и несем его в ванную. Под струей теплой воды подушечками пальцев начинаем скатывать бумагу. Далее берем в руки заготовленную зубную щетку и хорошенько проходим ею по поверхности платы. Наша задача содрать белый меловой слой с поверхности рисунка.
Просушиваем плату и под яркой лампой хорошенько проверяем.
Зачастую меловой слой сдирается с первого раза зубной щеткой, но бывает, что этого оказывается недостаточно. В этом случае можно воспользоваться изолентой. Белесые волокна налипают на изоленту оставляя нашу платку чистой.
Травление платы
Для приготовления травящего раствора нам понадобится хлорное железо FeCL3.
Этот чудо порошок в нашем радиомагазине стоит около 50р. Наливаем в неметаллическую посудину воды и засыпаем туда хлорного железа. Обычно на три части воды берут одну часть FeCL3. Далее погружаем в посудину нашу плату и даем ей время.
Время травления зависит от толщины фольги, температуры воды, свежести приготовленного раствора. Чем горячее раствор, тем быстрее пройдет процесс травления, но в тоже время в горячей воде есть вероятность повредить защитный рисунок. Также процесс травления ускоряется при помешивании раствора.
Некоторые приспосабливают для этого «бульбулятор» от аквариума или же крепят вибромоторчик от телефона. Вытравленную плату вынимаем и промываем под струей воды. Травящий раствор сливаем в баночку и прячем под ванну, главное чтоб жена не увидела.
Этот раствор нам еще потом пригодится. Вытравленную платку очищаем от защитного слоя тонера. Я для этого применяю ацетон, но вроде как спиртом или бензином тоже не плохо получается.
Сверление платы
Вытравленная и очищенная плата нуждается в сверловке, так как не всегда есть возможность применения поверхностного монтажа. Для сверления платы у меня припасена небольшая сверлилка. Она представляет собой моторчик типа ДПМ с насаженным на вал цанговым патроном. Брал я его в радиомагазине за 500р. Но думаю можно применить для этого любой другой моторчик, например от магнитофона.
Сверлим плату острым сверлом, стараясь сохранять перпендикулярность. Перпендикулярность особенно важна при изготовлении двусторонних плат. Кернение отверстий под сверловку нам не требуется, так как отверстия в фольге образовались при травлении автоматически.
Проходимся по плате шкуркой нулевкой, снимая заусенцы после сверловки, и готовимся к лужению нашей платы.
Лужение платы
Я стараюсь залуживать свои платы, и делаю это по нескольким причинам:
- Залуженная плата более стойка к коррозии, и через год вы не увидите следов ржавчины на вашем устройстве.
- Слой припоя на печатном рисунке увеличивает толщину токопроводящего слоя, так снижается сопротивление проводника.
- На предварительно залуженную плату легче напаивать радиодетальки, подготовленные поверхности способствуют качественной пайке.
Обезжириваем плату и очищаем от окисла. Воспользуемся ацетоном, а затем буквально на секунду обмакнем в раствор хлорного железа. Порозовевшую плату обильно красим флюсом. Далее достаем паяльник помощнее и, набрав небольшое количество припоя на жало, быстрыми движениями проходимся по дорожкам нашего печатного рисунка. Остается только пройтись немного наждачной бумагой по рисунку, и получаем в результате красивую, блестящую платку.
Где можно приобрести
Где же можно купить фольгированный текстолит? Да впрочем не только текстолит но и другие инструменты для радиолюбительского творчества.
В настоящее время у меня нет с этим каких-то проблем, так как в моем городе есть несколько точек приличных радиомагазинов. Там я и текстолит покупаю и все что требуется.
Одно время, когда в моем городе не было нормального радиомагазина я все материалы, инструменты и радиодетали заказывал в интернет-магазине. Один из таких интернет магазинов где можно найти текстолит да и не только это магазин Десси , о нем я кстати даже .
Печатные платы на заказ
Бывают ситуации когда есть рисунок печатной платы но совершенно не хочется сталкиваться с технологическими заморочками а печатная плата ой как нужна. Или бывает, что и не против попробовать, постичь все таинства сего процесса но времени как на зло нет да и не известно к чему приведет (первый результат не всегда приближен к идеалу) В этом случае можно поступить проще, можно и получить качественный результат.
Так что ВНИМАНИЕ!!! Если вы заинтересованы в изготовлении печатных плат на заказ то обязательно читайте !
Ну что же, вот мы и познакомились со способом изготовления печатных плат своими руками в домашних условиях. Обязательно подпишитесь на новые статьи , потому, что дальше будет много интересного и полезного.
Кроме того относительно недавно появился еще один прогрессивный способ подписки через форму сервиса Email рассылок, этот способ примечателен тем, что каждый подписавшийся получает ПОДАРОК!!! , и этот подарок несомненно оценит любой радиолюбитель. Так что люди подписываются и получают приятные бонусы, так что добро пожаловать.
Так что создавайте свои устройства, делайте печатные платы , а технология ЛУТ будет вам в помощь.
С уважением, Владимир Васильев.
Предлагаю посмотреть хорошую подборку видеороликов по каждому этапу ЛУТ — технологии.