Как сделать печатную плату с помощью лазерного принтера


Создание печатной платы методом лазерного утюга.

Не знаю как вы, а я с лютой ненавистью отношусь к классическим монтажным платам. Монтажка это такая хрень с дырками куда можно вставлять детальки и запаивать, где все соединения делаются посредством проводков. Вроде бы просто, но при этом получается такая каша, что понять в ней что либо весьма проблематично. Поэтому и ошибки и сгоревшие детали, непонятные глюки. Ну ее нафиг. Только нервы портить. Мне гораздо проще нарисовать в моем любимом Sprint Layout схемку и тут же вытравить ее в виде печатной платы. С использованием лазеро-утюжного метода все выходит за каких то полтора часа ненапряжной работы. Ну и, конечно же, этот метод отлично подходит для выполнения финального устройства, так как качество печатных плат, получаемых таким методом весьма высоко. А поскольку данный метод весьма непрост для неискушенного, то я с радостью поделюсь своей отработанной технологией, позволяющей получать с первого раза и без каких либо напрягов, печатные платы с дорожками 0.3мм и просветом между ними до 0.2мм. В качестве примера я изготовлю отладочную плату для моего учебного курса, посвященного контроллеру AVR. Принципиальную схему вы найдете в записи про макроассемблер, а готовый файл с разводкой для Sprint Layout 5 я выложил на сайт
 

На плате разведена демосхема, а еще навалом медных пятачков, которые тоже можно высверлить и использовать под свои нужды, подобно обычной монтажной плате.
 

▌Технология изготовления качественных печатных плат в домашних условиях.
 

Суть метода изготовления печатных плат в том, что на фольгированный текстолит наносится защитный рисунок, который предотвращает травление меди. В результате, после травления, на плате остаются дорожки проводников. Способов нанесения защитных рисунков много. Раньше их рисовали нитрокраской, посредством стеклянной трубочки, потом стали наносить водостойкими маркерами или даже вырезать из скотча и наклеивать на плату. Также для любительского применения стал доступен фоторезист, который наносится на плату, а потом засвечивается. Засвеченные участки становятся растворимы в щелочи и смываются. Но по простоте применения, дешевизне и скорости изготовления все эти методы сильно проигрывают лазеро-утюжному методу (далее ЛУТ).
 

Метод ЛУТ основан на том, что защитный рисунок образуется тонером, который посредством нагревания переносится на текстолит.
Так что нам потребуется лазерный принтер, благо они сейчас не редкость. Я использую принтер Samsung ML1520 с родным картриджем. Заправленные картриджи подходят крайне плохо, так как у них недостаточная плотность и равномерность выдачи тонера. В свойствах печати надо выставить максимальную плотность и контрастность тонера, обязательно отключить все режимы экономии — не тот случай.
 

▌Инструмент и материалы
Помимо фольгированного текстолита нам потребуется еще лазерный принтер, утюг, фотобумага, ацетон, мелкая шкурка, щетка для замши с металлопластиковым ворсом,
 

▌Процесс
Дальше рисуем рисунок платы в любой удобной для нас софтине и печатаем его. Sprint Layout. Простая рисовалка для плат. Чтобы нормально напечаталось надо слева цвета слоев выставить черным. Иначе получится фигня.
 

 


 
Вывод на печать, две копии. Мало ли, вдруг одну запортачим.
 

Вот тут заключается главная тонкость технологии ЛУТ из-за которой у многих возникают проблемы с выходом качественных плат и они бросают это дело. Путем множества экспериментов было выяснено, что самый лучший результат достигается при печати на глянцевой фотобумаге для струйных принтеров. Идеальной я бы назвал фотобумагу LOMOND 120г/м2. Идеальная бумага!
 


 

Она стоит недорого, продается везде, а главное дает отличный и повторяемый результат, и не пригорает своим глянцевым слоем к печке принтера. Это очень важно, так как я слышал про случаи когда глянцевой бумагой загаживали печь принтера.
 

Заряжаем бумагу в принтер и смело печатаем на глянцевой стороне. Печатать нужно в зеркальном отображении, чтобы после переноса картинка соответствовала действительности. Сколько раз я ошибался и делал неправильные отпечатки, не пересчитать :) Поэтому первый раз лучше для пробы напечатать на обычной бумаге и проверить, чтобы все было правильно. Заодно и печку принтера прогреете.
 

Печатаем!
 


 

После печати картинку ни в коем случае нельзя хватать руками и желательно беречь от пыли. Чтобы ничто не мешало соприкосновению тонера и меди. Далее вырезаем рисунок платы точно по контуру. Без каких либо запасов — бумага жесткая, поэтому все будет хорошо.
 

Теперь займемся текстолитом. Вырежем сразу же кусок нужного размера, без допусков и припусков. Столько, сколько нужно.
 

 

Его надо хорошенько зашкурить. Тщательно, стараясь содрать весь окисел, желательно круговыми движениями. Немного шершавости не повредит — тонер будет лучше держаться. Можно взять не шкурку, а абразивную губку «эффект». Только брать надо новую, не жирную.
 

Тщательно зашкуриваем:

 

Шкурку лучше взять самую мелкую какую найдете. У меня вот такая.
 

 

После зашкуривания его надо тщательнейшим же образом обезжирить. Я обычно тырю у жены ватную подушечку и, смочив ее как следует ацетоном, хорошенько прохожусь по всей поверхности. Опять же после обезжиривания ни в коем случае нельзя хватать его пальцами.
 


 
Обрезаем по размеру заготовки
 

Накладываем наш рисунок на плату, естественно тонером вниз. Разогрев утюг на максимум, придерживая бумагу пальцем, хорошенько прижимаем и проглаживаем одну половину. Надо чтобы тонер прилип к меди.
 


 

Далее, не допуская сдвижения бумаги, проглаживаем всю поверхность. Давим изо всех сил, полируем и утюжим плату. Стараясь не пропустить ни миллиметра поверхности. Это ответственнейшая операция, от нее зависит качество всей платы. Не бойтесь давить изо всех сил, тонер не поплывет и не размажется, так как фотобумага толстая и отлично защищает его от расползания.
 

Гладим до тех пор, пока бумага не пожелтеет. Впрочем это зависит от температуры утюга. У меня на новом утюге не желтеет почти, а вот на старом почти обугливалось — результат везде был одинаково хорош.
 


 

После можно дать плате немного остыть. А затем, схватив пинцетом, суем под воду. И держим некоторое время в воде, обычно минуты две три.
 

Взяв щетку для замши, под сильной струей воды, начинаем яростно задирать внешнюю поверхность бумаги. Нам надо покрыть ее множественными царапинами, чтобы вода проникла в глубь бумаги. В подтверждение твоих действий будет проявление рисунка через плотную бумагу.
 


 

И вот этой щеткой дрючим плату пока не сдерем верхний слой.
 

 

Когда рисунок будет весь явно виден, без белых пятен, то можно начинать аккуратно, скатывать бумагу от центра к краям. Бумага Lomond скатывается великолепно, практически сразу же оставляя 100% тонера и чистую медь.
 


 

Скатав пальцами весь рисунок можно зубной щеткой хорошенько продраить всю плату, чтобы вычистить остатки глянцевого слоя и ошметки бумаги. Не бойся, зубной щеткой отодрать хорошо прижаренный тонер практически нереально.
 


 

Вытираем плату и даем ей просохнуть. Когда тонер высохнет и станет серым, то будет явно видно где осталась бумага, а где все чисто. Белесые пленочки между дорожками надо убирать. Можно разрушить их иголкой, а можно продрать зубной щеткой под струей воды. Вообще полезно пройтись щеткой вдоль дорожек. Из узких щелей белесый глянец можно вытаскивать с помощью изоленты или малярного скотча. Он липнет не так яростно как обычный и не срывает тонер. А вот остатки глянца отрывает без следа и сразу же.
 


 

Под светом яркой лампы внимательно оглядываем слои тонера на разрывы. Дело в том, что при охлаждении он может потрескаться, тогда в этом месте останется узкая трещина. Под светом лампы трещины поблескивают. Эти места стоит подкрасить перманентным маркером для компакт дисков. Даже если есть лишь подозрение, то лучше все же прокрасить. Этим же маркером можно дорисовать и некачественные дорожки, если таковые возникли. Я рекомендую маркер Centropen 2846 — он дает толстый слой краски и, фактически, им можно тупо рисовать дорожки.
 

Когда плата будет готова, то можно бодяжить раствор хлорного железа.
 


 

Техническое отступление, при желании можно его пропустить
Вообще травить можно много в чем. Кто то травит в медном купоросе, кто то в кислотных растворах, а я в хлорном железе. Т.к. продается оно в любом радио магазине, травит быстро и чисто.
Но у хлорного железа есть жуткий недостаток — оно марается просто писец. Попадет на одежду или любую пористую поверхность вроде дерева или бумаги все, считай пятно на всю жизнь. Так что свои фуфайки от Дольче Габаны или валенки от Гуччи нычь подальше в сейф и обматывай скотчем на три рулона. А еще хлорное железо самым жестоким образом разрушает почти все металлы. Особенно быстро аллюминий и медь. Так что посуда для травления должна быть стеклянной или пластиковой.

 

Я кидаю 250 граммовый пакет хлорного железа в литр воды. И полученным раствором травлю десятки плат, пока не перестанет травить.
Порошок надо сыпать в воду. И следи за тем, чтобы вода не перегревалась, а то реакция идет с выделением большого количества тепла.
 

Когда порошок весь растворится и раствор приобретет однородную окраску, то можно кидать туда плату. Желательно, чтобы плата плавала на поверхности, медью вниз. Тогда осадок будет сваливаться на дно емкости, не мешая травлению более глубоких слоев меди.
Чтобы плата не тонула, то можно на двусторонний скотч прилепить к ней кусок пенопласта. Я так и сделал. Получилось очень удобно. Шуруп я вкрутил для удобства, чтобы держатсья за него как за рукоятку.
 

Плату лучше несколько раз макнуть в раствор, причем опускать не плашмя, а под углом, чтобы на поверхности меди не остались пузырьки воздуха, иначе будут косяки. Периодически надо доставать из раствора и следить за процессом. В среднем на травление платы уходит от десяти минут до часа. Все зависит от температуры, крепости и свежести раствора.
 

Очень резко ускоряется процесс травления если под плату опустить шланчик от аквариумного компрессора и пускать пузырьки. Пузыри перемешивают раствор и мягко выбивают прореагировавшую медь с платы. Также можно покачивать плату или емкость, главное не расплескать, а то не отмоешь потом.
 

Когда вся медь стравится, то аккуратно вынимаем плату и промываем под струей воды. Дальше смотрим на просвет, чтобы нигде не было соплей и недотрава. Если сопли есть, то кидаем еще минут на десять в раствор. Если дорожки подтравились или возникли разрывы, то значит тонер криво лег и эти места надо будет пропаять медной проволокой.
 


 

Если все хорошо, то можно смывать тонер. Для этого нам потребуется ацетон — верный друг токсикомана. Хотя сейчас ацетон купить становится сложней, т.к. какой то придурок из госнаркоконтроля решил, что ацетон это вещество использующееся для приготовления наркотоиков, а значит нужно запретить его свободную продажу. Вместо ацетона вполне подходит 646 растворитель.
 


 

Берем кусок бинта и хорошенько смочив его ацетоном начинаем смывать тонер. Сильно давить не надо, главное возякать не слишком быстро, чтобы растворитель успевал впитываться в поры тонера, разьедая его изнутри. На смыв тонера уходит минуты две три. За это время даже зеленые собаки под потолком не успеют появиться, но форточку все же открыть не помешает.
 

Отмытую плату можно сверлить. Я для этих целей уже много лет использую моторчик от магнитофона, запитанный от 12 вольт. Монстр машина, правда хватает его ресурса примерно на 2000 отверстий, после чего щетки сгорают напрочь. А еще из него нужно выдрать схему стабилизации, подпаяв проводки напрямую к щеткам.
 

Микродрель
 

При сверловке нужно стараться держать сверло строго перпендикулярно. Иначе потом хрен ты туда микросхему засунешь. А с двусторонними платами этот принцип становится основным.
 


 

Изготовление двусторонней платы происходит также, только тут делаются три реперных отверстия, как можно меньшего диаметра. И после вытравливания одной стороны (другую в это время заклеивают скотчем, чтобы не стравилась) по этим отверстиям совмещают и накатывают вторую сторону. Первую заклеивают наглухо скотчем и травят вторую.
 

На лицевую сторону можно тем же ЛУТ методом нанести обозначение радиодеталей, для красоты и удобства монтажа. Впрочем, я так не заморачиваюсь, а вот камрад Woodocat из ЖЖ сообщества ru_radio_electr делает так всегда, за что ему большой респект!
 

В скором времени я, наверное, выдам также и статью по фоторезисту. Метод более замороченный, но в то же время мне им больше прикалывает делать — люблю с реактивами пошаманить. Хотя 90% плат я делаю все же ЛУТом.
 

Кстати, вот по поводу точности и качества плат изготовленных лазерно утюжным методом. Контроллер P89LPC936 в корпусе TSSOP28. Расстояние между дорожками 0.3мм, ширина дорожек 0.3мм.
 


 

Резисторы на верхней плате типоразмера 1206. Каково?
 

UPD:
Обещанный видео урок по ЛУТ технологии

Как сделать печатную плату (PCB) | Печатная плата

Вы используете браузер, который не поддерживает CSS Flexbox. Мы предлагаем обновить ваш браузер, чтобы получить максимальную пользу.

Домой Проводить исследования

Категории

  • 3D-печать
  • Любительское радио
  • Аудио
  • Дополненная реальность
  • Автоматика
  • Автомобильная промышленность
  • Облачные вычисления
  • Компьютеры и периферия
  • Бытовая электроника
  • Кибербезопасность
  • Дисплеи
  • Дроны
  • Здоровье и фитнес
  • Домашняя автоматизация
  • Промышленное
  • Промышленный Интернет вещей
  • Интернет вещей
  • Освещение
  • Машинное обучение
  • мобильный
  • Управление двигателем
  • Мощность
  • Робототехника
  • Безопасность / идентификация
  • Датчики
  • Интеллектуальная сеть / Энергия
  • Телеком
  • Виртуальная реальность
.

Как протравить свои собственные печатные платы с помощью лазерного принтера «Mad Science :: WonderHowTo

Материалы

  • Лазерный принтер
  • Глянцевая фотобумага
  • Утюг
  • Хлорид железа (травитель)
  • Покрытый медью картон
  • Ацетон
  • Черный маркер Sharpie
  • Стальная вата
  • Устойчивый к травлению маркер

Шаг 1 Разработка схемы

Это самое интересное. Какую схему вы хотите сделать? Вы можете сделать специальные экраны, которые поместятся поверх Arduinos, вы можете сделать коммутационные платы, чтобы облегчить пайку крошечных компонентов, или вы даже можете просто выгравировать произведение искусства! Решил сделать доску для очков ОС.Меньшая печатная плата сделала бы очки более управляемыми, и многие из вас спрашивали, можно ли сделать свои собственные очки дома.

Я использовал Fritzing для разработки своей платы, потому что считаю его наиболее удобным приложением для начинающих разработчиков печатных плат. Действительно полезная вещь в Fritzing заключается в том, что вы можете построить схему на макетной плате, и приложение автоматически сгенерирует файл печатной платы, чтобы вы могли манипулировать.

Это моя макетная плата. Это некрасиво, но для Фритцинга это не обязательно.

Пока вы собираете схему на макетной плате, Fritzing одновременно конструирует схему и печатную плату на отдельных вкладках.

Автоматически сгенерированные файлы не являются законченным продуктом, но они серьезно сокращают время разработки.

Шаг 2 Разметка печатной платы

Теперь, когда программа подключила дизайн печатной платы крысиного гнезда, пора навести на нее некоторый порядок. Первое, что вам нужно сделать, это определить предпочтительное расположение компонентов на плате.Это будет зависеть от того, где вы планируете установить плату, корпус проекта и есть ли у вас какие-либо кнопки или переключатели, к которым необходимо получить доступ.

Теперь компоненты размещены. Если есть какие-либо очевидные корректировки, которые упростят размещение графиков, внесите эти корректировки. Это может означать изменение ориентации переключателя или изменение положения двух компонентов. Разводка печатной платы - это искусство компромисса между вашим творчеством и физической вселенной. Потерпи.

Теперь, когда вы сделали все возможное для упрощения трассировки, нажмите кнопку автотрассировки в нижней части окна программы. Это создаст на плате следы, соединяющие все ваши компоненты.

Хотя автотрасса технически хорошо справляется с трассировкой трасс, всегда полезно настроить трассы так, чтобы они находились как можно дальше от других трасс и компонентов. Слишком близкое расстояние и даже идеальное травление не спасет вашу схему от короткого замыкания!

Шаг 3 Silkscreen

Это дополнительный шаг, который будет актуален только в том случае, если вы отправите файл платы профессиональному производителю.Слой шелкографии - это слой белого текста и рисунка, напечатанный на следах печатной платы. Обычно они подсказывают, как сориентировать компоненты на плате, или отображают логотип производителя.

Компания Fritzing уже создала шелкографию для компонентов автоматически. Если вы хотите добавить свой дизайн, прокрутите меню компонентов в правой части окна. Выберите шелкографию из полей и импортируйте изображение, которое хотите добавить. Лучше всего подходят однотонные изображения.

Шаг 4 Получите файлы изображений

Когда вы полностью удовлетворены дизайном своей платы, нажмите «Export for PCB» внизу окна. Это даст вам два файла изображений. Один из них - это силуэт медных дорожек цепи. Другой - силуэт рисунка шелкографии.

Шаг 5 Распечатайте

Используя лазерный принтер и глянцевую фотобумагу, распечатайте копию изображения медного следа. Лазерные принтеры работают, смешивая пластик и пигмент, а затем нагревая пластик до тех пор, пока он не тает на бумаге.Мы собираемся использовать максимальную настройку тонера, чтобы нанести максимальное количество пластика на нашу фотобумагу.

Шаг 6 Подготовьте плату

Очистите медную поверхность платы стальной мочалкой, чтобы удалить тонкий слой окисления. После чистки очистите доску бумажным полотенцем и изопропиловым спиртом. Это гарантирует, что пластиковые чернила могут прочно сцепиться с медной платой.

Шаг 7 Обрежьте и скотчите

Обрежьте изображение на фотобумаге так, чтобы оно аккуратно поместилось на медной поверхности платы.Приклейте изображение лицевой стороной вниз, чтобы все следы находились внутри медной границы.

Шаг 8 Утюг

Поместите доску с прикрепленным к ней изображением на ровной твердой поверхности. Установите утюг на максимальный нагрев без пара. Надавите на бумагу, чтобы вдвинуть ее в медную доску. С силой прижмите утюг к доске в течение 10 минут, периодически придавливая кончиком утюга участки бумаги, на которых расположены следы.

Эта часть требует некоторой практики, поэтому не волнуйтесь, если вы все испортите с первого раза.Я просмотрел три доски, прежде чем понял это.

Шаг 9 Замачивание и снятие кожуры

Через десять минут немедленно поместите доску в ванну с водой. Обязательно используйте перчатки, потому что к этому моменту доска станет горячей. Дайте доске впитаться в течение 15 минут.

Через 15 минут снимите доску и аккуратно соскребите слои бумаги. Вы сможете снять большую его часть за один выстрел, если начнете с края.

Шаг 10 Заполните промежутки

Используйте свой устойчивый к травлению маркер, чтобы заполнить все промежутки на дорожках.Я также использовал его, чтобы сделать контактные площадки больше и легче сверлить.

Шаг 11 Etch

Поместите доску, теперь с черными следами, в пластиковый контейнер. Влейте хлорное железо в емкость, пока она не покроет поверхность доски. Хлорид железа разъедает открытую медь и оставляет медь в нашей цепи.

Это может занять до 45 минут.

Шаг 12 Очистите

После того, как вы удалите всю бумагу, которую сможете, поместите доску в ванну с ацетоном на 10 минут.Когда время истечет, снимите доску и аккуратно сотрите пластик и оставшуюся бумагу.

Маркер, устойчивый к травлению, смывается в первую очередь. Ниже вы можете увидеть, как он растворяется в ацетоне.

Ниже представлен красивый набор из восьми печатных плат осознанных сновидений.

Шаг 13 Drill

Если вы делаете плату для компонентов поверхностного монтажа, вы можете пропустить этот шаг. В моей плате используются компоненты со сквозными отверстиями, которые должны входить в крошечные отверстия на плате.Любая дрель или роторный инструмент справится с этой работой в мгновение ока. Не забудьте выбрать сверло того же размера, что и отверстия, оставленные на ваших медных следах. Если вы используете слишком большую коронку, вы просверлите всю медную площадку.

Шаг 14 Припой

Проверьте, входят ли ваши компоненты в соответствующие отверстия на плате. Из-за того, как изображения печатной платы ориентированы, все должно быть размещено вниз через пустую сторону платы и наружу через сторону с травлением медью.

Вот и все! Ваша собственная схема в профессиональном корпусе.

Пожалуйста, включите JavaScript, чтобы посмотреть это видео.

Вот окончательное изображение схемы с очень толстыми дорожками и большими контактными площадками для легкого сверления и пайки:

Как только вы завершите процесс, вы сможете запустить свою собственную фабрику мини-печатных плат в течение нескольких дней. Я считаю травление печатных плат увлекательным хобби, и я уже планирую несколько схем для щита Arduino!

Какие схемы вы сделаете дома? Поделитесь своими мыслями и вопросами на форуме или в комментариях ниже.Если вы делаете доску дома, обязательно сделайте снимок и разместите на пробковой доске, чтобы получить шанс выиграть набор для осознанных сновидений!

.

Как сделать печатную плату на диодном лазере на 3D-принтере

Источник: Георгий Фомичев

3D-принтеры открыли безграничные возможности для домашнего производства и быстрого прототипирования. Вы можете легко создать практически любую модель в 3D-программе и распечатать ее. Но до сих пор мало кто задумывался о возможности 3D-печати электроники для конкретных решений (модели).

До недавнего времени для изготовления печатной платы для прототипа требовалось изготовить ее с помощью паяльника или заказать небольшой тираж.Однако многие из нас могут сделать это с помощью обычного утюга и лазерного принтера.

Однако этот процесс не очень приятен ни эстетически, ни технологически. В нашей статье мы хотели бы представить еще один метод. Этот метод можно использовать в 3D-принтерах или самодельных граверах. Вы можете установить диодный лазер практически на любой 3D-принтер, установив его в качестве дополнения или вместо экструдера. Диодные лазеры малы по размеру и компактны. Их относительно небольшая выходная мощность по сравнению с лазерами CO2 в этом случае не является недостатком.

Вот пример того, как собрать гравер своими руками:

Или конструктор плоттера makeblock xy типа:

Как выглядит процесс изготовления печатной платы дома или в офисе?

Для этого нам понадобится медная стекловолоконная пластина, любая темная виниловая пленка (подойдет любая темная пленка, которую может прожечь лазер), хлорид железа (продается открыто в магазинах химических реагентов) и диодный лазер, установленный на 3D-принтере. .Его выходная мощность не слишком важна, но мы рекомендуем использовать диодный лазер мощностью более 2 Вт (2000 мВт).

Кстати, установить лазер на любой 3D-принтер несложно:

Как установить его на Ultimaker:

Или как установить на WanHao DuPlicator i3:

Ладно, приступим!

1) Создайте модель печатной платы с помощью любой программы типа InkScape (инверсия изображения.Позже мы объясним, почему инверсия).

Источник: Георгий Фомичев

2) Преобразовать в gcode.

Источник: Георгий Фомичев

3) Наклеить виниловую пленку на медь из стекловолокна.

Источник: Георгий Фомичев Источник: Георгий Фомичев

4) Поместите пластину из стекловолокна с виниловым покрытием на рабочий стол 3D-принтера и включите 3D-принтер в режиме лазерной резки / гравировки.

Источник: Георгий Фомичев

5) Лазер прожигает на виниловой пленке инверсное изображение узора.

Источник: Георгий Фомичев Источник: Георгий Фомичев Источник: Георгий Фомичев

6) Растворите порошок хлорида железа в воде (не беспокойтесь, никакой химической реакции не последует).

Источник: Георгий Фомичев

7) Поместите пластину из стекловолокна в воду с хлоридом железа на 45-60 минут.

Источник: Георгий Фомичев

Медь на поверхности стекловолокна, свободная от пленки после лазерного обжига, вступает в реакцию с хлоридом железа (химическая реакция травления меди) и переходит в раствор, оставляя чистое стекловолокно в контурах инверсии. образ.

Затем просверлите отверстия для необходимых разъемов с помощью небольшого сверла или оставьте их как есть и припаяйте разъемы наверху печатной платы. Готово!

Итак, мы рассказали вам, как можно создать небольшой цех - лабораторию по изготовлению печатных плат, используя 3D-принтер и лазер.

Технология несовершенна и имеет ряд недостатков, но она эффективна и может использоваться в домашних условиях и в небольших лабораториях.

Георгий Фомичев

приглашенный автор

Георгий Фомичев - основатель Endurance..

Как сделать печатную плату (печатную плату) в домашних условиях

Печатная плата (pcb) механически поддерживает и электрически соединяет электронные компоненты с помощью токопроводящих дорожек, контактных площадок и других элементов, вытравленных из медных листов, ламинированных на непроводящую подложку. печатные платы могут быть односторонними (один слой меди), двусторонними (два слоя меди) или многослойными. Проводники на разных слоях соединены сквозными отверстиями, называемыми переходными отверстиями.Усовершенствованные печатные платы могут содержать компоненты - конденсаторы, резисторы или активные устройства - встроенные в подложку.

Изготовьте печатную плату в домашних условиях с помощью лазерного принтера и метода переноса тонера

Как увлеченный любитель электроники, я всегда был очарован тем фактом, что на самом деле можно сделать почти профессионально выглядящую печатную плату (PCB) в домашних условиях. Я очень хочу производить свои печатные платы дома, а не использовать старый добрый провод. Метод прототипирования с оберткой становится еще сильнее с годами, а доступность сквозных пакетов (для современных устройств) становится все меньше и меньше.Размышляя о новом дизайне, нужно выбрать гораздо больше устройств, если технология SMT приемлема. Это очень сильная мотивация научиться делать собственные печатные платы SMT в домашних условиях.

Метод, который я собираюсь представить, имеет большой успех и прекрасные результаты. Важно следовать правилам. Это действительно производственный процесс, который после завершения заставляет вас по-настоящему гордиться его выполнением. И снова соблюдение правил имеет решающее значение для успеха процесса. Сначала это может показаться устрашающим, но на самом деле процесс очень прост.

Основные этапы производства:

1. Подготовьте зеркальное изображение вашей схемы, напечатанное на бумаге для переноса тонера с помощью лазерного принтера.

2. Отрежьте, отшлифуйте и очистите кусок меди поверх ламината из эпоксидной смолы.

3. Выпеките произведение искусства в духовке.

4. Нанесите на плату средство для травления.

5. Смойте водой и отшлифуйте остатки.

6. Покажите всем свою доску.

7. Припаяйте компоненты.

Несколько нот:

Не забывайте соблюдать меры безопасности при выполнении этих действий.При работе с травильным химикатом настоятельно рекомендуется использовать латексные перчатки. В процессе производства существует множество возможностей порезаться, испортить одежду, обжечь пальцы и вдохнуть вредные вещества. Будьте осторожны.

Ну что ж, приступим!

Как любой продукт в современную эпоху, ваша печатная плата должна начинаться с программного обеспечения для проектирования на вашем ПК. Выбор вашего любимого программного обеспечения для дизайна для этой задачи выходит за рамки этого документа. Единственное требование, на котором я настаиваю, - это возможность распечатать изображение дизайна в зеркальном отображении.Важность зеркального отражения дизайна трудно объяснить словами, и это следует понять из изображений, приведенных по ссылке ниже. Большим преимуществом печатной платы на основе SMT для домашнего производства является то, что устройства SMT не требуют сверления отверстий в плате. Это просто здорово. Однако иногда это не сойдет с рук. Есть несколько случаев, которые заставляют вас сверлить отверстия. например, для некоторых соединителей требуется просверливание отверстий. Следы, которые нельзя проложить в меди и которые требуют перемычки между двумя точками, также потребуют сверления.В любом случае, технология SMT резко сокращает количество просверливаемых отверстий и в то же время уменьшает размер платы.

Причина, по которой я обсуждал преимущества SMT, заключалась в том, чтобы вы помнили при проектировании вашей схемы, что вам нужно минимальное количество сверл, и вы должны стараться в первую очередь избегать сложных конструкций. Я всегда пытаюсь разбить большие схемы на несколько отдельных плат. Есть две основные причины такой сегментации платы. Во-первых, самая маленькая схема - самая простая компоновка.Во-вторых, в будущем меньшие схемы могут служить базовыми строительными блоками общего назначения для более крупных проектов. Представьте себе плату операционного усилителя общего назначения. На такой плате может быть только устройство OPAMP с несколькими резисторами вокруг него и точками пайки для подключения внешних проводов. Это отличный строительный блок для многих проектов. Как только ваш макет будет готов к производству, вы сможете распечатать его зеркальное изображение в масштабе 1: 1 на специальной глянцевой бумаге (лучше всего подойдет бумага для переноса тонера), с помощью лазерного принтера.

Давайте теперь разобьем предыдущее предложение на более мелкие части.

Готовый дизайн должен выглядеть как графическое представление следов, которые должны находиться на готовой плате. Изображение должно быть зеркальным, потому что мы собираемся использовать его позже в процессе. Теперь глянцевая бумага - это общий термин для более запутанного определения, например. Некоторая бумага, используемая струйными принтерами для фотопечати. На всякий случай, если вы не знали, не все фотобумаги родились одинаковыми. Поиск подходящей бумаги для этой работы может быть утомительным.Первую бумагу, которую я использовал, не удалось отделить от печатной платы в конце процесса, и мне пришлось ее выбросить. Следующая бумага, которую я нашел, стала хитом. Он легко отслаивается и оставляет чистый отпечаток следов на голой меди. Я буду обсуждать эту проблему отслаивания позже в процессе. Помните, что вы можете попробовать несколько фотобумаги, прежде чем найдете одну. Не сдавайтесь сразу. К счастью, существуют специальные бумага для переноса тонера, специально разработанная для этой цели.

Использование масштаба 1: 1 означает, что вы должны настроить программное обеспечение для печати изображения вашей платы с размерами, равными реальным размерам ваших компонентов и дорожек.И наконец, только лазерная печать поможет. Это связано с тем, что тонер, который является черным веществом (лазерным принтом), используемым для лазерной печати, на самом деле является полимером, который не впитывается в бумагу, как настоящие чернила. Тонер нагревается внутри принтера и при таянии прилипает к поверхности глянцевой бумаги. Приклеенный к поверхности бумаги, тонер просто ждет возможности прилипнуть (перенести) на другую поверхность, если он станет достаточно горячим, чтобы расплавиться. Вы начинаете понимать это?

Теперь, когда у нас есть печатная версия нашей печатной платы, мы разрезаем бумагу по контурам нашей платы и оставляем еще несколько миллиметров бумаги на краях платы.Этот остаток за пределами контура доски будет использоваться позже как точка захвата для отслаивания бумаги.

Это та часть, где мы пачкаем руки, выполняя некоторые поделки.

Печатная плата начинается как ламинат из тонкого слоя меди поверх стеклянной эпоксидной подложки (также называемой ламинатом FR4). Ламинат обычно можно найти там, где вы покупаете электронные компоненты. Для домашнего пользователя существует два типа ламината. Односторонний и двусторонний. обычно толщиной от 1 мм до 2 мм. Односторонний означает, что медь только на одной стороне ламината.Двойной означает, что на обеих сторонах ламината есть медь. В этой статье основное внимание уделяется односторонним печатным платам, поэтому односторонний ламинат вполне подойдет. Односторонние схемы могут быть изготовлены из односторонних или двусторонних ламинатов, потому что в любом случае нежелательная медь вытравливается.

Резка ламината по размеру схемы выполняется в два этапа. Во-первых, вы отметите высоту вашей схемы на ламинате, используя острый нож и линейку. Чем глубже маркировка, тем легче она будет. Разметив линию, вы должны совместить прямую с краем стола и поместить линейку над ламинатом.Придавливание ламината должно привести к его разрыву по маркировке, оставляя ровный край. Теперь следует отметить ширину контура и таким же образом вырезать.

Теперь, когда у нас есть ламинат, обрезанный по размеру, мы должны подготовить его к процессу переноса тонера. Используя тончайшую наждачную бумагу (влажная бумага), медь следует отшлифовать равномерно, пока она не станет чистой и блестящей, оставляя микроскопические царапины на поверхности меди. Эти микроскопические царапины лучше всего подходят в качестве точек захвата для прилипания тонера к меди.

После шлифовки меди необходимо вымыть ламинат с мылом. Лучше всего использовать мыло для кухонной посуды. Эта стирка предназначена для удаления остатков жира (отпечатки пальцев тоже жирные). Остатки смазки могут помешать правильному прилипанию тонера к меди. Не прикасайтесь к меди после мытья, потому что на ней не должно быть жира (отпечатки пальцев остаются жирными). Наконец, необходимо высушить ламинат бумажным полотенцем.

Вы помните зеркальное напечатанное изображение на глянцевой бумаге? Поместите его над сухой медью так, чтобы медь была обращена вверх, а тонер - вниз, в сторону меди.Бумага должна лежать прямо над медью. Удерживая бумагу и ламинат устойчиво, используйте клейкую ленту на двух краях ламината, чтобы скрепить бумагу и ламинат. Убедитесь, что контур выровнен так, как вы хотите, и сделайте глубокий вдох, потому что дальше будет самый интересный шаг.

Теперь ваша схема готова к стадии выпечки. Мало кто рекомендует гладить бумагу горячим утюгом, пока она не прилипнет к меди. Проблема, которую я обнаружил при глажении, заключалась в том, что его нельзя предсказать с точки зрения успешности переноса тонера.Иногда это работает, а иногда нет. Я считаю, что разработал лучшую технику. Перед тем, как начать выпечку, вы должны подготовить какое-то прижимное устройство, которое будет прижимать глянцевую бумагу к меди. Я использую две толстые алюминиевые пластины с отверстиями по углам. Болты используются для соединения пластин, пока контур находится посередине. Схема должна быть зажата между толстыми слоями бумаги. Амортизация важна для распределения давления по ламинату и предотвращения неправильной передачи некоторых участков контура.Болты и гайки должны быть затянуты достаточно сильно, чтобы оказывать большое давление на ламинат и глянцевую бумагу.

Пресс следует поместить в предварительно нагретую до 150 градусов по Цельсию духовку примерно на полчаса. Время выпечки может варьироваться в зависимости от массы используемого пресса. Чем тяжелее пресс, тем больше времени он нагревается для того, чтобы передать тепло бумажной подкладке и цепи внутри. После завершения выпечки рекомендуется выключить духовку, открыть дверцу и дать ей остыть, пока вы не сможете безопасно дотронуться до прижимного устройства руками.Пришло время ослабить эти болты и найти схему между слоями бумаги.

Если все прошло хорошо, вы должны увидеть, что глянцевая бумага прилипла к меди. Теперь найдите край бумаги и начните осторожно отрывать его от меди. Если вам повезло, бумага довольно легко снимается, оставляя красивый отпечаток на меди. Если бумага плохая, у вас могут возникнуть трудности с ее отделением, не испортив отпечатанные следы на меди. Иногда, если давление не было равномерным по всей поверхности, можно было увидеть, что тонер не прилипает к меди, и ламинат теперь бесполезен для следующих этапов (можно отшлифовать и начать с самого начала).Если все пошло не так, вы должны теперь держать в руке ламинат с напечатанной на нем схемой, как если бы это был лист бумаги, вышедший из лазерного принтера.

Непосредственно перед началом травления вы можете продолжить сверление нескольких отверстий для пакетов сквозных отверстий и перемычек, если это необходимо. Предпочтительно просверлить до начала травления, поскольку окружающая медь придает лучшую механическую прочность круглым площадкам вокруг просверленных отверстий. Эти подушки могут иногда отрываться при сверлении после травления платы.Еще одна веская причина заключается в том, что травление после сверления приведет к удалению всех нитей меди по краям просверленного отверстия.

Пришло время удалить ненужную медь там, где нет следов (нет тонера). Тонер на самом деле является защитным слоем, который не дает травящей жидкости травить наши следы. Вещество для травления называется хлоридом железа, и его можно купить в виде мелкого гравия или в виде порошка.

Жидкость для травления представляет собой смесь теплой воды (такой же, как при мытье рук в холодный день) и хлорида железа.Соотношение количества не имеет решающего значения. Слишком малое количество хлорида железа замедлит процесс травления. Слишком большое количество приведет к образованию грязной грязи, похожей на жидкость. Я использую пропорции, как при приготовлении чашки кофе. Налейте небольшое количество хлористого железа на дно емкости и залейте ее водой. Емкость для травления должна быть сделана из пластика или стекла, а не из металла.

Для процесса травления вам необходимо найти способ, позволяющий непрерывно опускать и втягивать контур в жидкость и из нее. Таким образом, оставшаяся протравленная медь смывается с поверхности, позволяя жидкости проникать в более глубокие слои меди.Я использую что-то вроде маленькой удочки с леской, прикрепленной к небольшому отверстию, просверленному где-то на ламинате. После начала травления может потребоваться несколько минут, пока вы не увидите результаты. Сначала начинают исчезать большие участки обнаженной меди. Еще несколько минут покажут промежутки между трассировками. Наконец, примерно через полчаса или больше доска будет готова.

В тот момент, когда плата выглядит так, как вы хотите, ее следует промыть под проточной водой, чтобы удалить остатки травильной жидкости и остановить процесс травления.Соблюдайте осторожность при мытье контура (и контейнера). Брызги темной жидкости запачкают все на своем пути. После того, как контур был промыт, он готов к заключительному этапу. Снова используя тонкую наждачную бумагу (влажная бумага), нужно удалить черный тонер, чтобы обнажить медь. Альтернативный способ удалить черный тонер - промыть его несколькими каплями ацетона. Как только вся медь обнажена, плата готова к пайке.

Вот и все. Теперь вы держите свою первую печатную плату ручной работы.Пришло время пойти и показать всем, чего вы достигли. Теперь все, что вам нужно сделать, это спаять компоненты и включить схему.

PCBWay, прототип печатной платы и легкое изготовление!

.

Смотрите также