Печатные платы при помощи лазерного принтера. Простой способ изготовления печатных плат (не ЛУТ)

Всё большую популярность у радиолюбителей приобретает способ изготовления единичных печатных плат с переносом рисунка с распечатки на лазерном принтере. Печатать лучше всего на тонкую мелованную бумагу - в ней меньше ворс, хороший результат получается на листах журнала "Стерео&Video", а также подложках "самоклеек" и термобумаге для факсов (сторону подобрать экспериментально). В лазерных принтерах следует включить режим максимальной подачи тонера (отключить "экономичный" режим, если он был включен, контраст - на максимум и т.д.), а также использовать тракт с минимальным изгибом бумаги (такая опция есть в старых моделях HP LJ 2, LJ4 и др.). Рисунок платы должен быть "отзеркален", такая опция имеется в меню печати многих графических программ, например Corel Draw, Corel Photo Paint, а при печати из программ, не умеющих "зеркалить", необходимо применять вывод на Postscript принтеры, опция отзеркаливания у которых имеется в драйвере. Вместо вывода на лазерном принтере можно использовать ксерокопирование, но также в режиме с максимальной контрастностью и на термобумагу от факсов. При изготовлении двухслойных печатных плат для уменьшения термоусадки бумаги последнюю рекомендуется перед печатью изображения "прогнать" через принтер вхолостую (без печати рисунка). Кроме того, обе стороны должны быть на одном листе во избежание сильного рассогласования из-за разной термоусадки бумаги. Обезжиренная плата ложится медью вверх на ровную поверхность, сверху полученный отпечаток тонером вниз. Этот "бутерброд" со стороны бумаги прижимается утюгом (секунд на 20 - 30), разогретым до температуры глажения крепдешина (спросите у дам). Утюг должен расплавлять изображение, сделанное лазерным принтером, не сразу. То есть тонер при такой температуре должен стать из твердого вязким, но не жидким. Когда плата остынет, её нужно опустить в теплую воду, подержать там несколько минут. Как бумага раскиснет (будет видно), всё легко сдерется, остальное просто скатать пальцем. Вместо воды удалить бумагу можно серной кислотой. Если дорожки смазанные, вы неаккуратно снимали утюг или ставили холодный груз. Если дорожки где-то отсутствуют, утюг слишком холодный. Если дорожки стали широкими, утюг слишком горячий, или слишком долго грели плату. Если плата двухсторонняя, то сначала на просвет совмещаются бумажные распечатки обеих сторон, в любых свободных противоположных местах иголкой прокалываются два технологических отверстия, первая сторона платы "гладится" как обычно, потом сверлится по технологическим отверстиям тонким сверлом, а с другой стороны по ним же на просвет совмещается с бумажной распечаткой другой стороны. Травить можно и хлорным железом (для ускорения немного подогреть), и солянкой с гидропиритом. Всё это применялось даже на гетинаксе, никаких отслоений дорожек нет, нормально выполняются дорожки шириной до 0,8 мм, а при некотором опыте и до 0,5 мм. После травления тонер удаляется ацетоном, смывкой лака для ногтей или аэрозолем Flux Off. Сверлится, обрезается и так далее, как обычно... Еще один способ нанесения рисунка на п/п при помощи лазерного принтера. Изготовление п/п с помощью лазерного принтера и утюга процесс довольно утомительный, но даёт довольно хороший результат если немного потренироваться. 1. Аккуратно клеим лист факсовой бумаги (глянцевой стороной вверх) на лист обычной (для компенсации недостатка жесткости факсовки). Зачем? Необходимо предварительно прогнать бумагу ч/з печку принтера/лазера - для усадки. Для спокойного протаскивания ч/з тракт достаточно термобумагу просто прогладить утюгом с чувствительной стороны. 2. Бумага - взять основу от самоклейки, или термобумагу для факса однозначно термобумагу, причем подготовленную - сперва листы выгладить горячим утюгом до плоского состояния (при этом они станут тёмно-коричневым, затем синевато-серым), в таком виде сложить их для будущего употребления. перед выводом платы прогнать лист ч/з принтер - н-р, отпечатав пустую страницу. минимальный размер листа - ~6*12 см для HP 5/6L. 3. Печатать - на максимуме жирности, зеркально. печать и перевод на заготовку могут быть с разницей до недели, больше не пробовал (это для тех у кого дома лазера нет). 4. Заготовку взять с запасом по 3-5 мм с каждой стороны. фольгу - слегка зашкурить нулевкой и протереть. не должно быть всяких вредных налётов типа белого осадка от денатурата. Использую изопропиловый спирт или бензин "калоша" (aka "для зажигалок"). 5. Утюг - с нормальной, гладкой поверхностью. разогреть заранее. Температуру - для восковки надо тщательнее подбирать (у меня показометр на "иск.шелк"), иначе начнёт пропитка переноситься. для термобумаги - можно и выше. 6. Пыли и всякой мелочи - быть не должно, ни на фольге, ни на бумаге. 7. Сделать бутерброд - на ровную толстую фанеру (правда, у меня 3-хмиллиметровка) положить кусок плотного картона, заготовку платы, сдуть пыль, рисунок, для термобумаги (она ж тонкая) - ещё и кусок в меру плотной бумаги, горячий утюг. 8. Начинаешь елозить утюгом, прижимая с силой ~5..10 кг/кв.дм. елозижь минуты две, чтобы прихватилось. 9. Очень слегка наклонив утюг, пару минут прикатываешь отдельные дорожки. Тут очень важно и не раздавить дорожки, и при том приварить их. Время от времени надо опускать утюг на всю плоскость, чтобы остальная часть не остывала. На термобумаге отчётливо видно разницу в приваренных и дефектных кусках. 10. Ну ещё минуту гладишь для очистки совести и убираешь утюг. Бутерброд остывает и вспучиваются участки бумаги между дорожками. Остывания не дожидаемся, плату сразу под струю крутого кипятка. 11. Теперь плату - под струю воды и кусочком мокрого поролона начинаешь стирать бумагу. Большими кусками или с сухой фольги сдирать её нельзя. С поролона надо почаще убирать комки бумаги. Берём бумагу за уголок и срываем. Уж затем пальцем / тряпкой / поролоном снимаем остатки. 12. Новым кусочком губки стираешь ворс (насколько получится), смотришь влажный рисунок под лупой. если дефектов много, или они расположены в неудобных местах - см п.1, с вариацией параметров. 13. Обратную сторону заклеить полосами широкого скотча, травим. Можно даже в кипящем FeCl3

Вот периодически мне бывает нужно сделать печатные платы для моих поделок. ЛУТ для меня чрезвычайно капризный метод - то тонер переплавится и растечется, то качество бумаги не сгодится, то еще какой- нибудь геморрой - нервы нужны стальные-железные. Для фоторезиста реактивы специфические и ламинатор.

«А если для этого станочек специальный соорудить? Чтоб сразу краской печатать?», - подумалось мне. «Принтер переделай!», - резонно заметила лень. Поиск в интернете выявил, что люди успешно переделывают для печати на текстолите струйники, однако это довольно трудоемкий процесс (нужно допиливать и поднимать рамку с печатающей головкой и т. п.), к тому же, своим струйным принтером я дорожу, как мадам Грицацуева ситечком (МФУ, все-таки). А вот ненужный лазерный HP lj 6L у меня валялся без дела - в общем, довалялся. Полез смотреть характеристики и случайно наткнулся на (кэш статьи , на всякий пожарный) по переделке именно этого принтера под текстолит. Но тема в статье так и не раскрылась до конца - в частности, там не рассказывается, как сделать так, чтобы тонер прилипал к фольге текстолита, чем потом этот тонер запекать и, главное, - нет видеодемонстрации работающего образца, поэтому я довел это дело до ума самостоятельно. Я настоятельно рекомендую ознакомиться с вышеупомянутой статьей, потому что повторять описанное там во всех деталях не буду - нечего плодить копипаст. Под катом много фотографий.

Итак, сама переделка заключается в мелочах - сделать пропил в задней стенке, убрать отбойную площадку и печку (чтобы напечатанный рисунок не смазывался). Термодатчик печки нужно заменить резистором с сопротивлением 8,2 кОм. Я рекомендую сделать это так (просто закоротить термодатчик резистором, чтобы не возиться с его закреплением):

С разъемом, подающим напряжение нагрева, ничего делать не надо. Отключить от него печку и все.

Далее нужно поработать с отбойной площадкой - это то, что находилось за роликом захвата бумаги - ее нужно спилить, оставив только бока. Прощу прощения, но фотографии с неотпиленной задней частью нет - забыл сфотографировать, а когда опомнился и пришел в себя, то все уже было отпилено. Сам не знаю, как так вышло. Кошмар.

Вот так все должно выглядеть:

Да, чуть не забыл: аккуратнее с датчиком прохождения бумаги (он, вернее, верхнее плечо его заслонки, находится вон в той щели слева от ролика захвата бумаги) - не спилите случайно его крепления, иначе принтер не сможет контролировать конец листа в подающем тракте.

А вот у датчика наличия бумаги наоборот удалите заслонку, и принтеру будет казаться, что «бумага» есть всегда.

Вид сзади:

Это все, что я хотел прояснить по поводу переделки. А теперь не менее важные моменты - прилипание тонера к фольге и закрепление его с помощью нагревания.


Ну и, конечно, то, ради чего мы все тут собрались - видеодемонстрация работы девайса:

Вот и все. Мне этот «станочек» существенно облегчил жизнь. Не одну плату уже с его помощью удачно напечатал, тьфу-тьфу. Если кому-то это все пригодится - буду очень рад. Спасибо за внимание.

Самым простым, доступным и дающим хорошие результаты способом изготовления печатных плат в домашних условиях является так называемый «лазерно-утюговый» (или ЛУТ). Описание этого способа легко можно найти по соответствующим ключевым словам, поэтому подробно на нем останавливаться мы не будем, только отметим, что в простейшем варианте все что нужно - это доступ к лазерному принтеру и самый обыкновенный утюг (не считая обычных материалов для травления плат). Так что, альтернатив у данного способа нет?

Разрабатывая разнообразные электронные устройства, применяемые, например, при тестировании мониторов, мы применяли несколько способов монтажа электронных компонентов. При этом далеко не всегда использовались печатные платы как таковые, так как при создании прототипов и устройств в единичном экземпляре (а часто это оказывалось и тем и другим), при условии неизбежных ошибок и модификаций, зачастую выгоднее и удобнее использовать фабрично изготовленные макетные платы, выполняя разводку тонким многожильным проводом в тефлоновой изоляции. Подобным образом поступают даже в самых именитых компаниях, что демонстрирует прототип игрушечного робота AIBO от Sony.

В магазинах продаются относительно дешевые двусторонние луженые и даже с металлизированными отверстиями и защитной маской на перемычках макетные платы очень высокого качества.

Отметим, что подобные макетные платы позволяют без особых усилий достичь высокой плотности монтажа, так как нет необходимости заботиться о разводке проводящих дорожек. Однако, например, при разработке силовых блоков и при применении элементов с нестандартным шагом выводов или их геометрией, а также при использовании элементов с поверхностным монтажом (чего мы пока не делаем) готовые макетные платы использовать становиться затруднительно.

В качестве альтернативы макетным платам мы применяли методы срезания фольги в промежутках между токопроводящими площадками и упомянутый метод ЛУТ. Первый способ применим только в случае самых простых вариантов разводки, но зато не требует вообще ничего, кроме острого ножа и линейки. Способ ЛУТ давал в целом хорошие результаты, но хотелось некоторого разнообразия. Способ с использованием мы посчитали слишком трудоемким и требующим применения едких химикатов, что в домашних условиях не всегда допустимо. Случай позволил нам узнать о еще одном способе - о методе прямой струйной печати шаблона на фольгированном стеклотекстолите (ключевые слова для поиска на английском языке - Direct to PCB Inkjet Printing).

Способ подразделяется на следующие этапы:

1. Собственно печать пигментными
2. Термическое закрепление напечатанного шаблона. При этом чернила приобретают устойчивость к травящему раствору.
3. Удаление чернил с печатной платы.

Есть также альтернативный вариант:

1. Печать в принципе любыми чернилами шаблона печатной платы непосредственно на фольгированном стеклотекстолите с использованием, как правило, модифицированного струйного принтера.
2. На еще невысохшие чернила распыляется порошковый тонер от лазерного принтера/копира, излишек тонера удаляется.
3. Термическое закрепление напечатанного шаблона. При этом тонер сплавляется и надежно сцепляется с фольгой.
4. Травление незащищенных шаблоном участков фольги обычным способом, например, с использованием хлорида железа III.
5. Удаление запекшегося тонера с печатной платы.

Второй вариант мы не стали рассматривать из-за нежелания работать с порошковым тонером, способным испачкать все вокруг при случайном неверном движении или чихе. Во всех обнаруженных нами реализованных способах прямой струйной печати шаблона использовались струйные принтеры Epson. Также вид чернил, вернее использованного в них типа красителя - пигмента, у нас устойчиво ассоциируется с принтерами данного производителя, поэтому поиск подходящего принтера мы начали с каталога Epson. Судя по всему, у Epson есть, или, по крайней мере, были модели, способные печатать на носителях с толщиной до 2,4 мм (при этом не только на CD/DVD-дисках), например, Epson Stylus Photo R800, но эта модель уже не выпускается, а получится ли использовать что-то из современных аналогов (явно недешевых) мы заранее не знали. В итоге было решено поискать самую дешевую модель, в которой применяются пигментные чернила. Модель нашлась - Epson Stylus S22. Этот принтер оказался и самым дешевым среди всех принтеров Epson - цена на него составляла менее 1500 руб., потом, правда, она заметно подросла: в московской рознице (рублевый эквивалент - во всплывающей подсказке) - Н/Д(0) .

Беглый осмотр показал необходимость внесения существенных изменений в конструкцию принтера, так как она предусматривала печать на гибком носителе с его изгибом при движении от верхнего загрузочного лотка к приемному лотку. Описанная ниже последовательная модификация синтезирована из нескольких итераций, так как после очередной сборки выяснялось, что в конструкцию нужно внести те или иные изменения. Поэтому не исключена вероятность небольших неточностей в описании этого процесса. Модификация преследует две основные цели. Во-первых, обеспечить прямую без изгибов и перепадов высот подачу носителя, для чего нужно изменить, а фактически создать заново подающий и приемный лотки. Во-вторых, обеспечить возможность печати на толстых материалах - до 2 мм, для чего необходимо приподнять узел с печатающей головкой и ее направляющими салазками. Итак:

1. Выкрутить два самореза на задней стенке и снять кожух, освободив защелки, которыми он еще цепляется за днище.

2. Отсоединить шлейф контрольной панели от основной платы, открутить два самореза, крепящие контрольную панель,

высвободить шлейф контрольной панели и отложить ее в сторону. Она еще пригодится, в отличие от кожуха корпуса.

3. Открутить 4 самореза блока подачи бумаги, высвободить провода, идущие к двигателю каретки, отжать фиксатор шестерни ролика подачи, снять стойку ролика подачи и весь блок подачи, снять боковой прижим бумаги - эти детали больше не пригодятся.

4. Открутить по саморезу на поддоне впитывающей подушечки и на блоке питания, отсоединить дренажный шланг от поддона и шлейф от БП на основной плате, снять поддон впитывающей подушечки и БП. Отложить их в сторону - еще пригодятся.

5. Открутить два самореза планки с роликами, прижимающими выходящий лист, снять этот узел и переместить в кучку с «лишними» деталями.

6. Справа открутить саморез и винт, закрепляющие салазки, по которым двигается печатающая головка.

Снять пружину, прижимающую салазки.

Снять пружину линейки каретки (ленты с нанесенными штрихами) и саму линейку.

Открутить два винта, крепящие основную плату,

и отжать ее от салазок (осторожнее с датчиком бумаги!). Открутить саморез крепления салазок, находящийся под основной платой.

Слева открутить саморез крепления салазок.

Отсоединить разъем (J7) двигателя подачи от основной платы.

Отсоединить пружину в левой части салазок.

Снять салазки в сборе с печатающей кареткой и основной платой.

7. Слева открутить саморез фиксатора вала протяжки,

снять вал и его фиксатор.

8. Снять все дополнительные направляющие в начале протяжки, которые крепятся на фиксаторах.

9. С помощью полотна от ножовки по металлу и надфилей выпилить окно в днище от боковых стоек, до нижней части подающего лотка и до подающего вала. При этом удобно использовать имеющиеся пазы и отверстия в днище. Заусенцы срезать ножом, опилки удалить.

10. Теперь нужно создать лоток для прямой подачи. Для этого можно использовать два отрезка алюминиевого уголка 10 на 10 мм длиной 250 мм и часть оригинальной подставки под бумагу в подающем лотке (можно использовать и любую жесткую пластину подходящего размера). Уголки крепятся с помощью винтов М3 с потайными головками так, как показано на фотографиях ниже. На вертикальных плоскостях корпуса принтера, к которым крепятся уголки, следует выпилить пазы, чтобы подающий лоток можно было немного перемещать вверх-вниз для тонкой подстройки его положения.

На правом уголке нужно срезать вертикальный угол, иначе правый прижимной ролик будет в него упираться. Также на поддоне нужно выпилить паз напротив датчика бумаги (хотя, видимо, можно этого и не делать).

А на усик датчика бумаги надеть кусочек трубки, тем самым немного его удлинив.

11. Отсоединить датчик положения вала подачи (один винт), срезать стопор на корпусе датчика, и закрепить его, сдвинув максимально вниз.

При последующей сборке проконтролировать, что диск со штрихами размешается посредине прорези датчика и не задевает его края.

12. Под три точки крепления салазок подложить по две шайбы с отверстием 4 мм каждая толщиной 1 мм. При использовании широких шайб в двух местах их нужно подпилить, чтобы они не упирались в элементы корпуса.

13. Снять прижимные валики, надеть на них надеть 2-3 слоя (на центральную пару роликов минимум 3 слоя) термоусадочной трубки с усадкой промежуточных слоев термофеном или другим способом нагрева. Надфилем углубить пазы для роликов так, чтобы они свободно вращались. Вставить ролики в держатели.

14. В припаркованном положении, а также в процессе прочистки дюз и инициализации новых картриджей к нижней поверхности печатающей головки, там, где расположены дюзы, прижимается подушечка с резиновой прокладкой. Снизу к подушечке подведена трубочка, идущая к вакуумной помпе. При прочистке помпа подсасывает чернила из картриджей, а при хранении дюзы предохраняются от высыхания в них чернил. Поэтому важно обеспечить плотное прилегание резиновой прокладки к головке, но из-за сдвига вверх салазок и печатающей головки это условие может не выполняться. Нужно увеличить ход подушечки в кроватке. Для этого придется снять или хотя бы отодвинуть помпу - отвернуть два самореза и отжать два фиксатора.

Затем снять пружину, подтягивающую кроватку подушечки, снять узел кроватка-подушечка, и отсоединить трубочку, отходящую от подушечки. Далее ножом подрезать где-то на 1,5 мм в нужных местах участки корпуса подушечки и кроватки, увеличив вертикальных ход подушечки. Затем собрать узел обратно. Так как при использовании неоригинальных картриджей автоматическая прочистка дюз и инициализация картриджей приводила к странным результатам, то мы решили отключить помпу от подушечки, для чего использовали кусочек трубочки и тройник. Для удаления избытка чернил или при ручной промывке подушечки к тройнику можно подсоединять шприц, или просто зажимать его отвод пальцем и, прокручивая вал подачи назад (за шестерню впереди слева), задействовать помпу принтера.

15. Произвести сборку принтера в обратном порядке. При установке вала подачи аккуратно очистить посадочные места от стружек и пыли и нанести на них и на соответствующие участки вала слой консистентной смазки. После установки вала необходимо настроить лоток подачи. Ослабив винты крепления лотка к боковым стенкам корпуса, используя жесткую пластину подходящего размера (например, кусок стеклотекстолита), нужно добиться того, чтобы движение пластины от подающего лотка по подающему валу и по валу в выходном лотке было ровным, без перепадов в высоте. Также следует обеспечить строгую параллельность направляющих подающего лотка и их перпендикулярность подающему валу. Найдя такое положение подающего лотка, винты следует закрутить и желательно зафиксировать со стороны гаек каплей лака. Затем продолжить сборку. С правой стороны из-за сдвига салазок вверх вернее крепежное отверстие не совпадет с отверстием в стойке корпуса - можно подпилить отверстие и закрепить салазки винтом, а можно и оставить так, как есть.

Поддон впитывающей подушечки, предварительно укоротив его правую стойку, мы установили в исходном месте, зафиксировав его в двух точках термоклеем. Блок питания, на исходной позиции не поместился, поэтому мы не нашли ничего лучшего, как просто закрепить его пластиковой стяжкой на левой стойке каркаса принтера. К ушку на БП мы прикрутили контрольную панель.

Оригинальный приемный лоток вызывает перегиб выходящего листа, поэтому его нужно усовершенствовать для обеспечения ровного горизонтального выхода листа. Для этого достаточно под лоток подложить что-то высотой чуть меньше 3 см, а на лоток положить пару толстых журналов или стопку бумаги. Впрочем, через некоторое время мы заменили эту конструкцию лотком, изготовленным из кожуха неработающего DVD-плеера. Что нужно сделать с кожухом, чтобы превратить его в лоток, понятно из фотографий, впрочем, тут каждый может использовать свое воображение и подручный материал.

Результат:

Сдвиг салазок вверх на бо льшую величину, чем описано выше, сопряжен с некоторыми трудностями. Проблемными местами являются как минимум датчик положения подающего вала, правый кронштейн линейки каретки, и парковочный узел. Возможно и что-то еще. В итоге толщина материала, на котором может печатать модифицированный принтер, составляет где-то 2 мм или чуть больше, поэтому при текстолите толщиной 1,5 мм подложка не должна быть толще 0,5 мм, при этом она должна быть достаточно жесткой, чтобы перемещать заготовки для печатных плат. Подходящим и доступным материалом оказался плотный картон, например, от папки для бумаг. Подложку нужно вырезать точно по ширине подающего лотка, так как любое горизонтальное смещение отразится на точности печати. В нашем случае подложка получилась размером 216,5 на 295 мм. Оригинальный узел подачи использовать не получится, поэтому подложку нужно вручную подводить под прижимные валики, но при этом не должен активироваться датчик бумаги. Из-за чего в подложке придется сделать вырез под усик датчика бумаги, в нашем случае на расстоянии 65 мм от правого края, глубиной 40 мм и шириной 10 мм. При этом печать начинается на расстоянии 6 мм от дна выреза, то есть на 6 мм раньше края носителя, который определяет принтер. Почему так - нам не известно. Для закрепления заготовок на подложке удобно использовать двустороннюю клейкую ленту. Прижимные валики прижимают подложку к подающему валу с большим усилием, поэтому для ровной подачи при печати валики не должны заезжать или съезжать с заготовки. Чтобы обеспечить это условие до, после и возможно с боков заготовки нужно приклеить материал с такой же толщиной. Это также облегчит позиционирование заготовки при серийной и/или двусторонней печати.

Оригинальные картриджи довольно быстро кончились, но в целом результаты с использованием оригинальных чернил оказались весьма хорошими . Тем не менее, было решено приобрести перезаправляемые картриджи и совместимые чернила.

На этом душа не успокоилась, были предприняты попытки модификации чернил с целью увеличения в них содержания полимерной составляющей. В итоге этих экспериментов дюзы с черными чернилами забились на 90%, с пурпурными - на 50%, в «желтом» ряду не работала одна дюза и только дюзы голубых чернил остались полностью работоспособными. Впрочем, для печати шаблонов достаточно и одного цвета. Так как пурпурные чернила показали лучший результат, то в картридж голубого цвета были заправлены именно они.

1. Подготовить поверхность заготовки. Если она относительно чистая, то достаточно ее обезжирить ацетоном. Иначе, обезжирить, зачистить абразивной губкой, и, для образования оксидного слоя, поместить в печку на 15-20 минут при температуре 180°С. После чего охладить и обезжирить ацетоном.

2. Используя двустороннюю клейкую ленту и вспомогательные обрезки текстолита закрепить заготовку на подложке.

3. Перевести шаблон в чистый цвет, который будет использоваться при печати. В нашем случае - в голубой (RGB = 0, 255, 255). Провести пробную печать (можно не шаблона целиком, а только габаритных точек, например углов), при необходимости в программе, используемой для печати, произвести коррекцию положения шаблона, смыть ацетоном предыдущий результат, повторить, если нужно, процедуру коррекции.

4. Напечатать шаблон на заготовке. Наилучшие результаты получены при следующих установках:

5. Подсушить заготовку на воздухе в течение 5 мин, для ускорения можно воспользоваться феном. Затем отсоединить заготовку от подложки и провести предварительное закрепление в печке в течение 15 мин (время от включения печки) при 200°С в пике. Остудить заготовку.

6. Для точного позиционирования второго слоя можно просверлить несколько отверстий небольшого диаметра, например, диаметром 1 мм в точках крепления будущей платы. Закрепить заготовку поверхностью для второго слоя вверх, при этом двустороннюю липкую ленту нужно наклеивать на полностью закрашенные участки первого слоя. Если заготовка плотна зажата между двумя пластинами спереди и сзади, то использовать двустороннюю липкую ленту необязательно. Обезжирить заготовку ацетоном.

7. Выполнить позиционирование и печать - повторить пункты 3 и 4.

8. Подсушить заготовку на воздухе в течение 5 мин, для ускорения можно воспользоваться феном. Затем отсоединить заготовку от подложки, закрепить ее на стойках, например, изготовленных из скрепок, поместить в печь, и провести закрепление в течение 15 мин (время от включения печки) при 210°С в пике. Остудить заготовку.

9. Осмотреть заготовку, места с подозрительно тонким слоем чернил (например, рядом с отверстиями или налипшими пылинками) закрасить водостойким маркером. Протравить заготовку. Чтобы поверхность заготовки сохраняла дистанцию от дна емкости, можно в отверстия (1 мм диаметром, использованные для позиционирования второго слоя) вставить зубочистки, так, чтобы острый кончик выходил на 1,5-2 мм, а толстый откусить на такую же высоту. При травлении плату периодически переворачивать и контролировать готовность.

Смыть чернила ацетоном.

Важные замечания.

1. Чтобы используемые чернила приобрели устойчивость к травящему раствору, их нужно выдержать порядка 15 мин (время от включения печки) при температуре около 210°С в пике (получена с использованием термопары, расположенной рядом с заготовкой). Интервал узкий, так как при превышении на 5-10°С текстолит начинает разрушаться, при занижении - чернила смываются травящим раствором. Точные условия в конкретном случае нужно подбирать опытным путем. Для контроля можно использовать тест ватной палочкой. Если смоченная водой ватная палочка легко смывает чернила, значит нужно увеличить температуру, если не смывает, или только чуть-чуть окрашивается, значит, устойчивость к травящему раствору приобретена. Если даже смоченная ацетоном ватная палочка с трудом смывает чернила, значит, устойчивость к травящему раствору очень хорошая. Таким образом можно подобрать чернила и условия температурного закрепления, дающие наилучшие результаты. Отметим, что мы использовали электрическую печку-гриль, включали только верхний ТЭН, а при окончательном закреплении чернил термостат печки устанавливали на 220°С.

2. Воспроизводимость печати достигает порядка 0,1 мм, поэтому при необходимости можно поверх первой стороны шаблона напечатать его же второй раз, с промежуточной сушкой прямо на подложке термофеном (с регулируемой температурой) или бытовым феном, установленным на максимальную температуру. Сушка нужна для того, чтобы прижимные валики не смазывали предыдущий слой.

3. Изготовление двух сторон можно выполнять последовательно. Сначала напечатать и закрепить первую сторону, а фольгу на второй защитить, например, акриловой краской из баллончика. Протравить первую сторону, смыть ацетоном защиту со второй, напечатать и закрепить вторую сторону, защитить краской первую, протравить вторую строну, и смыть защиту с первой.

4. Печатать нужно следующим образом: сначала отправить задание на печать, подождать, пока принтер не сообщит об отсутствии бумаги, затем аккуратно продвинуть подложку с закрепленной заготовкой под прижимные валики, прокручивая вал подачи за шестерню впереди слева, после чего нажать на кнопку продолжения печати. При небольших перерывах между сеансами печати принтер не будет выполнять процедуру короткой прочистки, поэтому можно сначала загрузить подложку с заготовкой, а затем отправить задание на печать.

5. Следует соблюдать особую чистоту, так как любая пылинка, попавшая на непросохшие чернила на заготовке, может привести к дефекту.

Указанным способом было изготовлено несколько двусторонних печатных плат, и, хотя дорожки у же, чем 0,5 мм не использовались, на тестовых участках была продемонстрирована возможность получения дорожек шириной 0,25 мм, и это явно не является пределом данного метода.

P.S. Пример двусторонней платы с дорожками 0,25 мм (при проектировании были заложены нормы 0,25 мм на ширину дорожек и на зазоры, но при ручной доводке расстояния между дорожками были по возможности увеличены). Отметим, что при изготовлении двусторонних плат, видимо, все же надежнее стороны печатать и травить последовательно. Сторона 1:

Сторона 2:

Можно заметить три вида дефектов:

1. Линейное искажение, которое, видимо, вызвано тем, что одна сторона печаталась в быстром двухпроходном режиме, а вторая в медленном однопроходном. То есть лучше обе стороны печатать в одном и том же режиме.

2. Местами дорожки чуть уширены из-за растекания чернил. Данный дефект можно избежать, тщательно подготавливая поверхность - обезжирить куском материи, смоченной в ацетоне, затем тщательно протереть сухим ватным тампоном.

3. С одного края дорожки и контактные площадки стравились заметно больше. Произошло это из-за перегрева, в результате которого чернила сильно потемнели и стали отслаиваться. Значит необходимо тщательно следить за равномерностью нагрева (выбирать место в печке, где нагрев более равномерный) и ни в коем случае не допускать перегрева - чернила должны заметно потемнеть, но не приобретать темно-серный оттенок.

Однако эти дефекты не оказались критичными и в результате, без какой-либо коррекции разводки мы получили полностью функционирующее устройство.

Ингpедиенты: Фольга алюминиевая. Покупается в хозяйственном магазине. Существует два типа фольги: толстая мягкая и тонкая жесткая. Толстую фольгу,навеpно, делают только у нас, а тонкая бывает и наша, и импоpтная. В данном нужна только тонкая. У нее одна стоpона зеpкальная, а втоpая матовая. Если отpезать полоску такой фольги pазмеpом 1 х 10 см, и пытаться деpжать ее гоpизонтально за один конец, то полоска будет гнуться под собственным весом. Если фольга толстая, гнуться в таких условиях она не будет. В новой упаковке тонкая фольга обычно имеет зубчатый кpай листа, а pулон запаян в пpозpачную пленку. Пpинтеp лазеpный. Я использовал HP LJ 6L, но навеpно пойдет любой. Hадо выключить всякие экономические pежимы, заставить пpинтеp делать pисунок темнее, т.е. pасходовать побольше тонеpа.

Желательно пpопускать бумагу чеpез пpинтеp так, чтобы она поменьше изгибалась. С этой точки зpения, навеpно, лучше пеpвые модели HP LJ, там вpоде бы можно было пpопустить бумагу почти совсем без изгиба. Hо и выпускать бумагу на нижний выход тоже ноpмально. Утюг электpический. Ставим теpмоpегулятоp на одну точку (синтетика), и начинаем пpоводить экспеpименты для тонкой pегулиpовки. Утюг должен pасплавлять изобpажение, сделанное лазеpным пpинтеpом, не сpазу. То есть тонеp пpи такой темпеpатуpе должен стать из твеpдого вязким, но не жидким. Самоклеющиеся наклейки для печати на них лазеpным пpинтеpом. В пpинципе, можно заменить их чем-нибудь еще, но мне жалко пpинтеp (см. ниже).Лист pезины. Как можно более гладкий, лучше мягкий. Я использовал поpистую pезину толщиной ~5 мм, с гладким (не пористым) верхним слоем.

Тепеpь беpем лист обычной бумаги, на котоpой печатает ваш пpинтеp. Hакладываем на него чуть меньшего pазмеpа кусок фольги, матовой стоpоной квеpху, и остоpожно, но pовно пpиклеиваем его по одной коpоткой стоpоне полосками, отpезанными от самоклеющихся наклеек. Скотчем клеить нельзя, потому что в пpинтеpе есть печка, на котоpой скотч и останется. Клейкая повеpхность не должна, естественно, высовываться за кpая бумаги. Тепеpь запpавляем эту констpукцию в пpинтеp, так чтобы пpиклеенный кpай фольги шел пеpвым, и заставляем пpинтеp пpотащить этот лист (напечатайте текстовый файл из одного пpобела:). Я считаю, что испоpтить пpинтеp фольгой очень тpудно. Hу, хотя бы потому, что в бумаге, на котоpую он pассчитан, очень много мела, а он достаточно твеpдый. Hу а забить пpинтеp фольгой можно точно так же, как и бумагой.

Поэтому пpиклеена фольга должна быть пpочно, pовно, чтоб не обpазывывалось складок. Hу и pазpывов по кpаям быть не должно. Вышедший из пpинтеpа лист фольги имеет явные полосы от всяких колесиков,котоpыми пpинтеp пpотаскивает бумагу. Запомните, где эти полосы pасположены, эти места будут неpабочими, на них не удается сделать точный pисунок. Может, что нибудь гpубое и получится, но мне это не было нужно. Тепеpь нужен собственно pисунок будущей платы. В чем угодно, пpактически.Если это будет pастpовый pисунок будут пpоблемы с точными pазмеpами, пиксели будут видны и т.п, но можно в пpинципе. С вектоpными же фоpматами (*.wmf, напpимеp) моpока только с масштабом. Я больше всего люблю автокад,в нем пpосто чеpтить, pазмеpы всегда точные и т.п. Hевытpавляемые места (доpожки) должны быть чеpные, и не забудьте пpо то, что pисунок на плате будет зеpкальным по отношению к чеpтежу. Плата должна быть обведена доpожкой шиpиной в 2 мм, котоpая получается плохо, но защищает остальную плату. Hо по этой доpожке удобно потом плату обpезать. Возможно, пpоще всего будет наpисовать плату на большом листе бумаги в масштабе и отсканеpить. Запpавляем лист бумаги в пpинтеp и выводим наш pисунок. Смотpим, чтоб он был в пpавильном масштабе и на нужном месте листа. Тепеpь делаем еще pаз констpукцию из листа бумаги, фольги и липкой полоски, с той pазницей, что тепеpь известно, где будет pисунок, и кусок фольги нужен небольшой.

Под фольгой должна быть чистая бумага, иначе фольга обpатной стоpоной пpиклеится к бумаге. Печатаем рисунок платы и внимательно его рассматриваем. Hаверняка где-то получился брак из-за неровной фольги, попавшей соринки и т.п, в таком случае лучше напечатать все еще раз, на новом куске фольги. Если весь рисунок уехал и растянулся, наверняка вы напечатали его не на матовой, а на гладкой стороне фольги. Hу, когда все получится правильно и качественно, остоpожно отpезаем фольгу от бумаги. Тепеpь кладем на какую-нибудь теплостойкую повеpхность лист pезины, на него фольгу pисунком квеpху, и накpываем куском стаpательно очищенного фольгированного стеклотекстолита, фольгой вниз. Свеpху ставим гоpячий утюг, и пpижимаем его чем-нибудь тяжелым. Я использовал пачку кеpамической плитки в 16 кг:) Чеpез 5 минут аккуpатно снимаем утюг, но на его место ставим что-то холодное и тяжелое, но с ровной нижней поверхностью.

Я ставил все ту же пачку плитки. Минут чеpез 10 констpукция окончательно остынет, тогда стеклотекстолит с пpилипшей к нему фольгой тpавим. Тонкая алюминиевая фольга стpавливается в хлоpном железе очень быстpо, оставляя, пpавда, какие-то лохмотья, котоpые мешают ноpмально тpавиться меди. Поэтому плату нужно пpомыть водой, заодно можно посмотpеть на качество получившегося pисунка, и если нужно, подpетушиpовать. Если доpожки смазанные вы неаккуpатно снимали утюг или ставили холодный гpуз. Если доpожки где-то отсутствуют утюг слишком холодный, или выделяющийся газ пpи тpавлении алюминия соpвал алюминий вместе с кpаской. Если доpожки стали шиpокими утюг слишком гоpячий, или слишком долго гpели плату. Hу вот, после тpавления у вас будет одностоpонняя плата. Как синхpонизиpовать pисунок на втоpой стоpоне, если она нужна я не знаю пока. Пpоще сделать две платы, и склеить обpатными тоpонами.Точность у меня получилась 0.3 мм, хотя это не точность, а как-то по дpугому называется. Доpожки или пpобелы между ними уже (удаpение на пеpвый слог) 0.3 мм получаются с тpудом. Я, напpимеp, сделал небольшую плату, на котоpой стоят SOIC"и с pазным количеством ног и чип-элементы, и точность оказалась вполне достаточной.

Изготовление с помощью лазерного принтера (2).

У меня есть еще более простой способ изготовления плат с шагом 1.25 мм, в качестве носителя используется бумага с каким-то блестящим покрытием, продается в магазинах наравне с обычной офисной,в таких серых неказистых пачках по 250 листов.Она довольно тонкая, одна сторона похожа на мелованную,и эта сторона немного блестит. Термоусадка,конечно,есть, но допустимая. Дык вот,развожу я платки на OrCad PCB 4.42 (386+),можно сразу с него печатать на любой HP LaserJet (там есть опции зеркала, негатива и т.д.),но я выдаю печать в файл (300DPI),а потом преобразую в PCX примочкой HP2PCX (была в комплекте PaintBrush 4.5),а потом уже компоную лист из нескольких платок любым граф. редактором (мне нравится Paint Shop Pro под ВЫHЬ95).Далее - обычный процесс печати (мне удобнее тем же PB4.5 - просто и один к одному) на блестящий слой, хватит одного прохода,если плата двухсторонняя, обе стороны должны быть на одном листе во избежание сильного рассогласования из-за разной термоусадки бумаги. Кстати,если перед печатью ее прогнать чистым листом на лазерке,то сей глюк стремится к нулю. Потом обезжиренная плата ложится медью вверх на ровную поверхность,сверху отпечаток мордой вниз.

Это все прижимается утюгом,разогретым до температуры глажения крепдешина (спросите у дам), можно сначала через тонкую сухую хлопковую материю,а потом уже можно аккуратно приглаживать бумагу до полного приставания тонера к плате, потом он уже не отстает. Далее плата остывает,ее нужно опустить в воду нагретую где-то до 40C,подержать там пару минут (видно будет,как бумага раскиснет),легко все сдерется,остальное просто скатать пальцем. Из-за покрытия на плате не будет ворса,как при обычной бумаге,когда плата высыхает,видно,что поверх слоя тонера осталось беловатое покрытие с бумаги. Если плата двухсторонняя, то сначала на просвет совмещаются обе бумажки сторон,в любых свободных противоположных местах колятся иголкой два технологических отверстия,первая сторона платы "гладится" как обычно,потом сверлится по тех.отв. тонким сверлом,и с другой стороны по ним же на просвет совмещается с бумажкой другой стороны,которую можно зафиксировать,а потом так же "пригладить",как и первую сторону,никакого вреда противоположной стороне не будет. Естественно, размачивать плату, когда обе стороны уже приглажены. Травилось это все и FeCl3, и солянкой с гидроперитом без проблем. Все это проверялось даже на гетинаксе, никаких отслоений дорожек нет. После травления сверлю, OrCad настроил так,что при печати внутри площадок остаются незакрашенные точки,которые после травления будут вместо кернения. В итоге получалась линия шириной в 1пиксель на 300DPI,конечно,немного она была шире,но факт налицо. Слышал,люди использовали вместо бумаги фторопластовую пленку,но не сказали, где ее брать.

Изготовление с помощью лазерного принтера (3).

Hужно: Утюг... Я использую обычный стаpый электpоутюжок с теpмоpегулятоpом, pегулятоp ставлю на "лен".. Лазеpный пpинтеp или ксеp _с однокомпонентным тонеpом. Опpобованы HP LJ3P и LJ4L с полным успехом, с QMS и копиpами Mita не получилось ничего - слой тонеpа очень тонкий. Пpи печати из виндов ставлю контpаст на максимум, слой тонеpа пpи этом легко пpощупывается пальцем. С пеpезапpавленными каpтpиджами не пpобовал, хотя по моим наблюдениям они иногда дают даже более толстый слой тонеpа... Мелкая шкуpка, очищенный бензин или ацетон для обезжиpивания... Бумага... Я пользуюсь листками из жуpнала Stereo&Video. Там очень тонкая мелованная бумага. Типогpафская кpаска не мешает. Hа обычной каландpиpованной бумаге тоже пpобовал, но получается отвpатно... Финская меловка (~80 г/м) вpоде бы подходит, но pазмокает слишком медленно... Пpоцесс: Печатается на тонкую меловку зеpкально пеpевеpнутый pисунок платы. Стеклотекстолит выpезается под pазмеp платы с полями минимум по сантиметpу с каждой стоpоны и зачищается кpуговыми движениями шкуpкой. Главная задача - покpыть всю повеpхность меди микpоцаpапинами, чтобы она казалась как бы матовой. После зашкуpки обезжиpить тщательнейшим обpазом, а заодно убpать всю пыль,даже из цаpапин..

Стеклотекстолит кладется медью на тонеp и бумага обоpачивается и фиксиpуется скотчем чтобы не съехала пpи пpишкваpивании. Hужен легкий натяг, но пеpетягивать вpедно...Иногда полезно обеpнуть полученный бутеpбpод еще одним листом писчей бумаги для того, чтобы уменьшить веpоятность того, что под утюгом бумага с тонеpом "поедет".Плата кладется тонеpной стоpоной ввеpх. Hа нее плоскостью ставится пpогpетый утюг секунд на 20-30, чтобы стеклотекстолит пpогpелся... Потом pебpом утюга с умеpенным нажимом (тут надо pуку набить экспеpимен- тально) несколько pаз тщательно пpоходится вся повеpхность. Если пеpежать тонеp pастекается в стоpоны и pисунок получится pазмазанным, если недожать - может не пpилипнуть... Hа плату 10x10 см у меня уходит около 2-3 минут... После того, как остыла, плата кладется в теплую воду минут на 20-30, после чего pазмокшая бумага легко удаляется, оставляя тонеp на плате, а меловой слой на тонеpе. Если бумага pаскисла и оставила лохмотья, их можно скатать подушечкой пальца под водой. Hоpмально пpиставший тонеp даже ногтем скоpябать тяжко, так что если под пальцем что то отвалится - значит недогpели или недожали в пункте 5... 8-) Mеловой слой на повеpхности тонеpа игpает pоль дополнительной маски, котоpая закpывает поpы в тонеpе, но если недоpазмочить, то он может закpывать и отвеpстия под последующее свеpление(я всегда их делаю, потому как это потом избавляет от накеpнивания).

Сушится без нагpева, тонеp имеет свойство отваливаться если мокpую плату сушить под лампой или на батаpее... Hепpопечатки подpисовываются несмываемым маpкеpом. Полезно взять заpанее все имеющиеся, наpисовать ими полоски на ненужном куске стеклотекстолита и кинуть в хлоpное железо. Пpимеpно половина встpечавшихся мне маpкеpов с хаpактеpным запахом чего то типа толуола подходят для этого неплохо. Во всяком случае минут 5 деpжат, если не теpеть... BTW: у меня непpопечатки появляются максимум на одной плате из 10... 8-) Если меловой слой где то пpикpыл отвеpстия (на сухой плате это видно пpекpасно) - можно его аккуpатно с них убpать иголочкой... Тpавится в подогpетом pаствоpе хлоpного железа. Раствоp должен быть достаточно концентpиpованным, я одну объемную часть кpисталлов на глазок заливаю двумя частями гоpячей (60-70 гpадусов) кипяченой воды и после полного pаствоpения фильтpую... Темпеpатуpу выше 50 гpадусов не делал никогда, уже пpи 40-50 на тpавление уходит всего несколько минут, а пpи более гоpячем pаствоpе тонеp и поплыть может.

Теpеть плату ватным тампоном нежелательно, лучше покачивать, но надо следить, чтобы не осталось воздушных пузыpьков на повеpхности... После тpавления тонеp удаляется чем нибудь (я пользовал смывку для лака для ногтей или аэpозоль Flux-Off котоpый стал pегуляpно появляться на pынке в Митино). После этого свеpлится, обpезается и так далее, как обычно... Пpовеpено, pаботает. Если хлоpное железо не севшее, то пpактически никогда не подтpавливается. Доpожки уже 0.5 мм могут не получиться, я обычно делаю в pайоне 0.8мм. Двухстоpонние платы делать пpосто не пpобовал - не очень то и надо было, хотя не исключаю что пpи известной аккуpатности и тщательном совмещении листов на пpосвет пеpед закладкой между ними текстолита удастся сделать и их...Единственное - не пpедставляю как фиксиpовать пpи этом (может быть узкие Полоски двухстоpоннего скотча на полях?)

Изготовление с помощью лазерного принтера (4)

Hе знаю(а хотел бы) является ли моя разработка оригинальной смотрите: Тонер Hp laserjet 5L(6L etc) является плавким полимером отл. растворимым в ацетоне (и др.).Отражённую разводку, напечатанную на бумаге УТЮГОМ приплавлял к медной плате.Бумагу растворял в серной кислоте.Вытравливал треххлорным железом.Осташийся тонер стирал растворителем.Лучший результат - тонер напечатался на 98%, под рисунком кое-где проело 3% итого 95% без потери резкозти.

Подробности: 1.при разработке платы очень уместен поверхностный монтаж(для всех деталей) 2.Температура утюга (не уверен) должна быть не ниже и не выше 3.серная к-та лучше всего разъедает газетную бумагу а подогретаю разъедает любую 4.мне кажется что новый тонер для 6L намного хуже старого (для плат).

3D-принтеры открыли безграничные возможности для домашнего или быстрого прототипирования. Теперь можно легко создать в 3D-программе практически любую модель и напечатать на 3D-принтере. Но до настоящего момента мало кто задумывался о том, что с помощью 3D-принтера можно еще изготовить электронику для того или иного решения (модели).

До сегодняшнего дня, если нужно было изготовить печатную плату для прототипа, приходилось корпеть над ней с паяльником, либо заказывать небольшую партию на производстве. Правда, многие из нас могут еще сделать это с помощью обычного утюга и лазерного принтера.

Хотя этот процесс не очень эстетичный и технологичный. В данной статье я хотел бы рассказать еще об одном способе. Для этого подойдет не только 3D-принтер, но и любой DIY гравер:

Или конструктор типа makeblock plotter xy.

Кстати, практически на любой 3D-принтер можно поставить диодный лазер, установив его в качестве дополнения или на место экструдера. Диодные лазеры отличаются малыми размерами и компактностью. Их сравнительно небольшая мощность по сравнению с СО2 лазерами в данном процессе не помеха.

Итак, как же выглядит процесс изготовления печатной платы в офисе или дома? Для этого нам понадобится омедненный стеклотекстолит, любая темная виниловая пленка (подойдет любая, прожигаемая лазером насквозь), хлорид железа (продается открыто в любых магазинах химических реактивов) и, конечно же, диодный лазер, установленный на 3D-принтер. Мощность здесь не столь важна, но мы рекомендуем использовать лазер с выходной мощностью более 2Вт (2000 мВт).

Установить лазер на любой 3D-принтер довольно легко: пример установки на Ultimaker и WanHao DuPlicator .

Итак, начнем:

1. Создайте модель платы в любой программе типа inkscape (инверсионная картинка. Позже объясним, почему инверсия).
2. Переведите ее в gcode.
3. Наклейте на пластинку омедненного стелкотекстолита виниловую пленку.
4. Положите стеклотекстолит, покрытый пленкой, на 3D-принтер и включите 3D-принтер в режиме лазерной резки/гравировки.
5. Лазер выжжет на пленке инверсионную картинку того, что должно получиться в итоге.
6. Разведите порошок хлорида железа в воде (не волнуйтесь, никакой химической реакции не будет)
7. Стелкотекстолит поместите на 45-60 минут в водный раствор хлорида железа.

В водном растворе хлорида железа медь на поверхности стеклотекстолита, свободной от пленки после работы лазера, вступит в реакцию с хлоридом железа (химическая реакции травления меди) и перейдет в раствор, оставив чистый стеклотекстолит в контурах инверсионной картинки.
Дальше с помощью маленького сверла сделайте отверстия под необходимые разъемы или оставьте, как есть, и напаивайте разъемы на плату сверху.

Вот мы и рассказали вкратце о том, как с помощью обычного 3D-принтера и лазера можно создать небольшую фабрику – лабораторию по изготовлению печатных плат.

Данная технология, безусловно, неидеальна и имеет ряд недостатков, но вполне работоспособна и может найти применение в домашних условиях и небольших лабораториях.