Изготовление печатных плат термопереносом рисунка проводников на фольгу (ЛУТ)


Способ изготовления печатных плат, о котором идёт речь в этой статье, давно известен и широко распространён среди радиолюбителей, особенно после появления у них персональных компьютеров и лазерных принтеров.

Для его применения не нужны дорогие материалы и оборудование, он не требует выполнения сложных операций и позволяет делать в домашних условиях платы высокого качества даже начинающим. Но никогда не мешает напомнить им основные правила его использования.

Разработка печатной платы

Для компьютерного проектирования печатных плат любой сложности сегодня есть много программ: Eagle, DipTrace, FreePCB и другие, которые значительно упрощают этот процесс.

Некоторые из них имеют функцию автотрассировки, которая весьма полезна, так как позволяет по введённой в программу схеме устройства автоматически разместить на плате все детали и проложить большинство соединяющих их печатных проводников. Остаётся лишь немного подкорректировать их трассы и проложить вручную те, с которыми программа не справилась.

Для начинающих рекомендуем программу Sprint Layout. Она проста в освоении и имеет интуитивно понятный интерфейс. Принцип работы с ней чрезвычайно прост.

Нужно выбирать необходимые элементы из богатой библиотеки программы и размещать их в рабочей области программы. А если нужного элемента в библиотеке нет, предоставляется возможность создать его самостоятельно, разместив соответствующим образом нужные для его монтажа контактные площадки и изобразив контуры элемента.

Его можно поместить в библиотеку и использовать неоднократно. Остаётся соединить выводы элементов печатными проводниками согласно принципиальной схеме устройства. Но делать это приходится вручную, поскольку функция автотрассировки здесь имеет очень ограниченные возможности.

Как выглядит разработанная с помощью программы Sprint Layout печатная плата в её рабочем поле

Рис. 1. Как выглядит разработанная с помощью программы Sprint Layout печатная плата в её рабочем поле.

На рис. 1 показано, как выглядит разработанная с помощью программы Sprint Layout печатная плата в её рабочем поле. Здесь могут быть нанесены и надписи, показывающие позиционные обозначения элементов, их типы и номиналы. Ширину печатных проводников и размеры контактных площадок программа позволяет задавать и менять по своему усмотрению.

Хотя на рисунке изображена плата с односторонней печатью, программа позволяет проектировать и такие, на которых печатные проводники и детали расположены с двух сторон.

Проводники и надписи, находящиеся на разных сторонах платы, имеют разный цвет, как показано в справочном окне, показанном на рис. 2. Его можно увидеть, нажав экранную кнопку с вопросительным знаком, находящуюся ниже рабочего поля программы слева.

Проводники и контактные площадки рисуют в слоях М1 (верхний) и М2 (нижний). Кроме того, они могут находиться в двух внутренних слоях В1 и В2. Но изготовить платы с внутренними слоями меди в любительских условиях практически невозможно, поэтому эти слои используют редко.

В слоях К1 и К2 рисуют контуры элементов, находящихся соответственно сверху и снизу платы, и их позиционные обозначения. Цвета всех слоёв на экране можно задавать по своему усмотрению.

Распечатка трафарета на лазерном принтере

Когда процесс разработки платы завершён, можно переходить к следующему шагу - изготовлению платы с применением технологии термопереноса напечатанного на лазерном принтере рисунка печатных проводников на фольгу платы, в обиходе называемой лазерноутюжной технологией (ЛУТ). Напечатать рисунок печатных проводников можно, не выходя из программы Sprint Layout. Если выбрать в меню "Файл" пункт "Печать", откроется окно, изображённое на рис.

3 В нём можно выбрать слой платы, рисунок которого нужно напечатать, задать его чёрнобелую печать независимо от того, какой цвет ему присвоен в программе, при необходимости (в большинстве случаев) - зеркальное отображение и обвести рисунок нарисованной в слое П рамкой, ограничивающей плату. Масштаб полученного рисунка будет 1:1, но можно задать и иной, даже разный по вертикали и горизонтали.

Настройки

Рис. 2. Настройки.

Следует иметь в виду несколько важных моментов:

  • для достижения наилучших результатов рекомендуется печатать рисунок проводников на глянцевой фотобумаге Lomond плотностью 85 г/м^2;
  • на напечатанном изображении не должно быть светлых полос пониженной контрастности в направлении протяжки бумаги. Эти полосы -признак того, что в картридже лазерного принтера подходит к концу запас тонера (порошка, из которого формируется изображение);
  • рисунок должен быть максимально контрастным. Печатать его следует при максимальном разрешении принтера и с отключённой функцией экономии тонера.

При соблюдении этих условий должно получиться чёткое изображение, пример которого приведён на рис. 4.

Изображение печатной платы

Рис. 4. Изображение печатной платы.

Настройки печати печатной платы на принтере

Рис. 3. Настройки печати печатной платы на принтере.

Перенос изображения с поверхности фотобумаги на фольгу

Следующий этап - перенос изображения с поверхности фотобумаги на фольгу, которой покрыта заготовка платы, вырезанная из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита толщиной 1,5...2 мм (рис. 5).

Стеклотекстолит

Рис. 5. Стеклотекстолит.

Поверхность фольги нужно обработать мелкозернистой наждачной бумагой Р240 (М63) или мельче, чтобы поверхность фольги покрылась мелкими царапинами (рис. 6).

Очень важно обработать её равномерно. Если на фольге останутся необработанные участки, тонер может закрепиться на них недостаточно прочно.

В завершение заготовку необходимо очистить от пыли и обезжирить. Для этого рекомендуется пользоваться растворителем 646 или ацетоном.

Шлифовка

Рис. 6. Шлифовка.

Термоперенос тонера на поверхность фольги

Рис. 7. Термоперенос тонера на поверхность фольги.

Для переноса рисунка с бумаги на поверхность фольги можно применить бытовой утюг или ламинатор. К заготовке платы со стороны фольги нужно приложить напечатанный рисунок изображением к фольге.

Он должен быть как можно плотнее прижат к ней. Далее бумагу нужно прогладить разогретым утюгом и в течение трёх-пяти минут с небольшим усилием разглаживать её (рис. 7), чтобы равномерно прогреть рисунок. Тонер размягчится и прилипнет к поверхности фольги. В итоге получим заготовку с приклеенной тонером к фольге бумагой.

Удаление бумаги

Следующий шаг - удаление бумаги. Её необходимо размочить тёплой водой до такой степени, чтобы она легко расслаивалась и отставала от тонера, оставляя его на поверхности фольги (рис. 8).

Удаление бумаги, размачиывание в воде

Рис. 8. Удаление бумаги, размачиывание в воде.

Травление

Очистив плату от бумаги, можно приступать к её травлению - удалению фольги, которая осталась не покрытой тонером. Для этого требуются хлорное железо (FeCI3), вода и пластиковая ёмкость для раствора. Его обычная концентрация - три объёмные части воды на одну часть хлорного железа.

Травление печатной платы

Рис. 9. Травление печатной платы.

Заготовку с рисунком погружают в раствор фольгированной стороной вниз, как показано на рис. 9 Такое её положение оптимально для травления.

Плате не дают утонуть силы поверхностного натяжения, а продукты травления опускаются на дно, не препятствуя доступу свежих порций травящего раствора к фольге.

Продолжительность травления зависит от концентрации и температуры раствора, поэтому для его приготовления используйте горячую воду, а процесс травления проводите в тёплом помещении. В результате получится практически готовая плата с печатными проводниками,покрытыми слоем тонера, который необходимо удалить с помощью, например, ватного тампона, смоченного ацетоном.

Сверление отверстий

После этого необходимо просверлить в плате монтажные отверстия, используя микродрель и свёрла диаметром чуть больше диаметра выводов устанавливаемых на плату деталей. Затем следует снова обработать поверхность наждачной бумагой Р800 (ещё более мелкой, чем при подготовке заготовки).

Плата с просверленными отверстиями показана на рис. 10. На этом её изготовление закончено.

Готовая печатная плата

Рис. 10. Готовая печатная плата.

Монтаж электронных компонентов

Следующий этап - монтаж радиодеталей в соответствии с принципиальной схемой. Для микроконтроллера (если он должен быть в изготавливаемом устройстве) на плате обычно устанавливают панель, из которой микроконтроллер можно извлекать для программирования.

Но бывает, что на плате предусмотрен специальный разъём для подключения программатора. Тогда микроконтроллер может быть установлен и без панели, однако это помешает использовать его при необходимости в другом устройстве, как случается в радиолюбительской практике.

В процессе пайки необходимо соблюдать аккуратность, чтобы не перегревать печатные проводники и детали. Рекомендуется пользоваться паяльником мощностью не более 25 Вт. По окончании монтажных работ остатки канифоли или другого флюса удалите с помощью небольшой щётки и ацетона.

Р. Козлов, А. Сидоров, М. Таравков, г. Воронеж. Р-11-17.


2 564 Полезные знания и советы
печатная плата ЛУТ
Написать комментарий:

cashback