Фольгово-Лазерно-Утюжная Технолия (ФЛУТ) для изготовления печатных плат

ФЛУТ — модифицированый вариант ЛУТа

Итак мы определились, что будем собирать и прежде чем начинать паять нам нужно то на чём мы собственно будем паять — печатная плата.

Безусловно наиболее популярным методом изготовления печатных плат в домашних условиях является ЛУТ — так называемая Лазерно-Утюжная Технология.

Суть технологии проста — печатаем на некий носитель изображение дорожек на лазерном принтере, воспользовавшись замечательным свойством тонера (это такой порошок которым заправляются картриджи лазерных принтеров) расплавляться и прилипать к ровным поверхностям разогреваем полученное изображение с помощью утюга и переводим изображение на подготовленный кусок стеклотекстолита. Потом бросаем текстолит с изображением в раствор хлорного железа и ждём когда медь непокрытая тонером вытравится (растворится). В итоге получаем печатную плату с дорожками из меди. В общем классический ЛУТ описан во всём своём многообразии на многих радиолюбительских форумах и сайтах.

Так называемый «модифицированный» ЛУТ по сути мало чем отличается от обычного, ключевой момент здесь это метод перевода изображения на текстолит. При классическом способе изображение печатается на бумаге или специальной плёнке для печати на лазерном принтере, в модифицированном варианте мы будем использовать обычную пищевую фольгу. Я пользовался обоими методами — и для меня преимущества модифицированного ЛУТа очевидны — он гораздо проще, эффективнее и быстрее. В любом случае принципы изготовления остаются теми же, так что по ходу повествования всё станет ясно.

↑ Итак что нам необходимо

• листы обычной офисной бумаги, пищевая фольга (обычная не очень толстая)
• обычные ножницы, немного клея (ПВА или что-то подобное)
• утюг (лучше наверное старый б/у, но я пользуюсь обычным который применяется в быту:) — если всё делать аккуратно — ничего страшного с ним не произойдет)
• лазерный принтер (тоже желательно убитый, попроще, поскольку всё таки небольшой риск испортить картридж поцарапав фотовал присутствует)
• естественно компьютер и файл с изображением печатной платы в масштабе 1:1
• стеклотекстолит (в нашем случае односторонний, то есть покрытый слоем меди с одной стороны) - кусок подходящего размера
• ножницы по металлу или ножовка по металлу — в общем что-либо пригодное для резки стеклотекстолита
• небольшая пластиковая(!) ванночка для травления (очень хорошо подходят для этих целей упаковки из под пирожных и других сладостей)
• хлорное железо (продаётся любом магазине, торгующим радиопринадлежностями)
• толстая книга (по ходу поймёте, зачем)
• наждачная бумага («нулёвка» или любая мелкозернистая)

Готовим изображение для перевода на текстолит. Берём лист бумаги и рулон пищевой фольги. Фольга должна быть достаточно тонкой, ровной (не мятой) в идеале купить себе для экспериментов новый рулон а не таскать обрывки с кухни.

Отрезаем кусок фольги такой же по ширине как и используемая бумага.

Берём клей (я использую ПВА) и промазываем фольгу по периметру, не очень густо но достаточно для того чтобы фольга прихватилась по периметру когда вы будете наклеивать фольгу на лист бумаги. Клеим. Получаем лист бумаги с наклеенной поверх фольгой. Фольга должна быть приклеена только по периметру, по краям!

Далее берём файл с изображением печатки, отрываем в подходящем редакторе. Если это pdf — то открываем в Adobe Reader (Adobe Acrobat), Adobe Illustrator или в фотошопе — в общем что кому больше нравится.
Позволю себе небольшую ремарку — свободно обращаться с компьютером и графическими пакетами самодельщику очень полезно — и при подготовке печаток и при работе над корпусами для своих творений, тем более что всё это очень несложно.
Если печатка разведена в специальной программе (типа P-Cad или SprintLayout) — то соответственно открываем в этой программе.
Небольшая ремарка относительно печаток в pdf — при печати всегда сбрасываем галочку fit to page или подобную — то есть печатаем с оригинальными размерами, без масштабирования. Обращаем внимание на то как подготовлено изображение — иногда при печати необходимо получить зеркальное изображение.
В нормально подготовленных проектах можно ориентироваться по надписям на плате (они должны быть напечатаны зеркально). К счастью в большинстве случаев никаких манипуляций с изображением при печати производить не требуется — рисунок готов для перевода, надписи на рисунке зеркальны (буржуи иногда дополнительно пишут — «ready fo transfer»).
Берём наш подготовленный лист, оклееный фольгой, и печатаем на нём изображение платы. Стараемся чтобы изображение было напечатано так, чтобы не залезать на края — туда где фольга приклеена к бумаге.

Теоретически, если мы плохо проклеили фольгу и наш бутерброд из фольги и бумаги принтер зажевал — есть вероятность того что вы поцарапаете фотовал картриджа. Но, честно говоря вероятность, эта не велика. Тем не менее — я вас предупредил.

↑ Теперь готовим стеклотекстолит

Отрезаем необходимый нам кусок текстолита. Я пользуюсь хорошими ножницами по металлу, можно резать ножовкой по металлу или чем вам удобнее. Шкурим то что отрезали наждачкой. Не переусердствуйте — слой меди достаточно тонкий, нам нужно немного зашкурить самый верхний слой. Как правило слой уже после небольшой обработки начинает блестеть.

После того как мы зашкурили текстолит его нужно обезжирить. Обезжириваем просто — моем плату в ванной с мылом. Хорошо промываем. Аккуратно берём текстолит за края чтобы не заляпать пальцами медную поверхность, вытираем мягкой тканью (старое полотенце подходит для этого лучше всего).:) Теперь у нас почти всё готово для перевода изображения.

Теперь нам надо обрезать подготовленное изображение — обрезаем по краям, оставляя с одной или с двух сторон полосы для того чтобы мы могли обернуть текстолит и закрепить фольгу.

Поскольку фольга у нас была приклеена к бумаге только по краям, после того как мы обрезали изображение — мы получили кусок фольги с напечатанным на ней изображением. Все эти манипуляции можно было бы и не делать, но печатать сразу на фольге у вас вряд ли получится.
Промазываем край клеем.

Подкладываем край под текстолитовую заготовку.

Сгибаем фольгу, накладываем изображение на медную поверхность. Немного проглаживаем место сгиба.

После этого берём лист обычной бумаги, сгибаем пополам, вкладываем в него наш кусок текстолита обёрнутый фольгой с изображением.

↑ Греем утюг

После того как утюг хорошо прогреется (ставьте максимальную температуру) аккуратно начинаем проглаживать бутерброд из текстолита с фольгой через бумагу. Потом прижимаем утюг к заготовке и греем в течение 20—30 секунд. Важно не перегреть заготовку (иначе тонер «поплывёт» — дорожки получатся нечёткими, расплывутся. В итоге сильного перегрева тонер не приклеится к медному покрытию, станет хрупким, будет сыпаться. При этом важно и не недогреть тонер.
После того как мы прогрели заготовку её необходимо положить под пресс. Для этого берём подготовленную нами книгу (желательно потолще и потяжелее) и быстро пока заготовка не остыла вкладываем её в книгу, закрываем и встаём на книгу.:) Ждём около трёх минут. Вынимаем.

Аккуратно разворачиваем лист бумаги, извлекаем текстолит с приклеившейся фольгой. Если присмотреться — сквозь фольгу видны дорожки. Уже на этом этапе можно увидеть насколько хорошо изображение приклеилось к меди.

↑ Теперь мы готовы к травлению

В принципе есть масса способов травления (от травления в слабых растворах типа Крот до экстремальных — травление в соляной кислоте) но лучше пользоваться общепризнанным средством — хлорным железом. Берём хлорное железо. Растворяем в небольшом количестве тёплой или горячей воды. Помещаем нашу заготовку в ванночку (аккуратнее с горячей водой — тонкий пластик не выдерживает температуры кипятка!).

Заливаем раствор хлорного железа. Сначала стравливается алюминиевая фольга.

Начинается бурный процесс. Алюминий во время реакции с хлорным железом выделяет много тепла, процесс протекает бурно и быстро с выделением паров (вполне вероятно небезопасных для здоровья — будьте аккуратнее).

Алюминий стравливается быстро обнажая отпечатавшийся рисунок. Стравленная фольга оседает бурыми хлопьями. Именно по той причине что после травления фольги раствор хлорного железа теряет свою эффективность, я храню отдельную ёмкость со старой «хлоркой» специально для того чтобы применять его для стравливания фольги.


Как видно рисунок при этом хорошо отпечатался.


Слегка покачивая ванночку смываем хлопья. Осматриваем рисунок. На этой стадии если что-то пошло не так (какие-то дорожки не отпечатались) можно подсушить плату и дорисовать рисунок маркером или краской.


У меня получилось не так всё гладко — заготовку я перегрел и некоторые дорожки «поплыли».


После того как мы осмотрели насколько хорошо отпечатался наш рисунок можно продолжить травление. Кладём заготовку в раствор хлорного железа. Травится плата быстрее если раствор подогревается и перемешивается. По поводу подогрева — кто-то греет лампами дневного света, кто-то изначально старается растворять хлорку горячей водой — в общем здесь поле для экспериментов достаточно широкое. Перемешивать раствор так же можно по разному — небольшие платы можно поместить в стеклянную банку, залить «хлоркой» и методично встряхивать, некоторые травят платы заливая раствор в плотный полиэтиленовый пакет (естественно не дырявый) — в этом случае осторожнее с острыми углами — стеклотекстолит легко пакет может порвать. Я травлю в пластиковой ванночке (см. фото) — перемешивая раствор покачивая ванночку так чтобы раствор омывал плату. Есть специальные приспособления для травления печатных плат — если у вас есть лишние деньги и желание травить долго и помногу — думаю приобретение такой штуки будет ценным приобретением.

Вот вид платы почти вытравленной:

↑ Дефектоскопия

Итак плата вытравлена практически полностью. Вынимаем плату, смываем с неё остатки раствора хлорки.


Однако рисунок отпечатался не так хорошо как нам показалось вначале — кое где есть места где медь не вытравилась. В этом случае можно оставить плату травиться дальше, но я решил оставить этот дефект как пример — чуть позже мы решим эту проблему — отрежем лишнее скальпелем. Скальпелем правда чаще приходится работать в тех случаях когда печатка разведена очень плотно — дорожки и монтажные пятачки расположены очень близко и при переводе изображения если мы перегреваем тонер дорожки могут «расползтись» и слиться с соседними элементами.


А вот здесь пример другой типичной ситуации — разрыв дорожки. Лечить будем с помощью паяльника, припоя и отрезков выводов радиоэлементов или кусочков тонкой проволоки.


Отложим устранение недостатков на потом и очистим дорожки от тонера. Берём небольшой кусок ткани смачиваем в ацетоне и протираем дорожки.


После того как мы смыли ацетон ещё раз промываем плату чтобы смыть остатки ацетона, раствора хлорного железа. Я обычно хорошо промываю плату с мылом «в большом количестве воды».


После того как мы промыли плату — вытираем её насухо (влага естественно вызывает коррозию и для нашей платы вредна). Обычно я ещё раз немного прохожусь по дорожкам нулёвкой, доводя дорожки до блеска.
Теперь можно внимательно осмотреть плату на предмет изъянов — на плате не должно быть разрывов дорожек и соединений там где их не предусмотрено. Удобно смотреть на дорожки немного под углом, чтобы они немного отсвечивали — так хорошо видна их поверхность и все недостатки. На нашей плате было два очевидных недостатка — один — не протравленные участки — мы срезаем скальпелем. Другой — разрыв дорожки — запаиваем припоем — просто нужно взять на жало паяльника припоя больше чем обычно (чтобы образовалась небольшая капля) и пропаять место разрыва так чтобы образовалась спайка.

↑ Полуда и сверление

После травления многие дополнительно лудят всю плату полностью, я как правило так не поступаю — просто достаточно внимательно осмотреть плату на наличие дефектов сверяясь в рисунком платы который мы печатали. Подойти к этому стоит максимально ответственно — не обнаруженный брак платы приведёт к тому что весть проект будет нерабочим или заработает но не так как должен. Я думаю это очевидно.
Нам осталось только высверлить отверстия на плате и приступить к пайке.

Поскольку я одновременно травил несколько плат и одновременно пытался запечатлеть этот процесс — у меня получилась не очень качественная плата. Правда это оказалось удачным моментов для демонстрации возможных проблем, которые могут у вас возникнуть во время изготовления печатных плат. Уверен что у вас всё получится гораздо лучше.

↑ Ссылки

© 2008 Игорь Котов. Статья порезана и перелопачена. Ошибки исправлены. Верстка и оптимизация фото для вэб.
Оригинальная статья на [diyfactory.ru].

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации