Pull to refresh

Постутюжная технология производства печатных плат

DIY
Sandbox
Tutorial
image
Последний раз я делал печатную плату, когда ещё не было интернета, лазерных принтеров и другой современной ерунды, зато была клейкая лента, скальпель и куча свободного времени. И вот теперь для меня пришло время вернуться к решению этой задачи.
Теперь, вроде как, всё есть, однако проблема осталась. Всем ведь понятно, чем неудобен заказ печатных плат на специализированном производстве, когда нужно сделать лишь одну штуку, или прототип. Потому и используют ЛУТ, фоторезист, фрезерование, в общем, кто что может. Но ведь хочется без развития специальных навыков получить гарантированный и повторяемый результат. Вот и приступим…

Однажды мне попалась эта статья. Предложен интересный способ, который обеспечивает безупречный результат, и полностью меняет отношение домашнему производству печатных плат.

Буквально в двух слова технологии

От ЛУТ она отличается способом переноса тонера на фольгу платы. А именно, предполагается заготовку из фольгированного материала положить на ровную поверхность, сверху, как обычно, принтерный отпечаток. Но поверх располагается гибкий нагревательный элемент, который необходимо плотно и равномерно прижать в приспособлении. После этого включается нагрев до достижения температуры плавления тонера.

И о предложенной реализации

В качестве нагревательного элемента в статье предлагается использовать пищевую фольгу, а чтобы она разогрелась, через неё пропускается ток порядка 200 ампер при напряжении около 1 вольта. Мило, не правда ли?

Я вижу некоторые недостатки:
  1. Высокий ток подразумевает повышенные требования к проводам, контактам и шинам. Это удорожает конструкцию. Кроме того, жёсткие провода создают неудобства, ну и вообще...
  2. Трансформатор надо городить
  3. Фольга хлипкая. Впрочем, это больше вопрос эстетики
  4. Вся конструкция избыточно громоздкая

Впрочем, возможно, кому-то именно эта реализация придётся по душе.

Очевидно, проблемы создаёт фольга, а точнее, низкое сопротивление нагревательного элемента на его основе. Ещё бы, ведь удельное сопротивление алюминия одно из самых малых — смотрим таблицу. А нам бы что-нибудь из конца списка, например нихром, на худой конец, константан. Фольга или лента из подобных материалов в природе есть, но купить с комфортом меньше, чем вагон, получится врядли.

Однако со временем родились два рабочих варианта:

  1. Углеткань. Как водится, она продаётся метрами. Когда мне удалось раздобыть кусочек разумных размеров, и я покрутил его в руках, идея слегка разонравилась. Нити легко расползаются, кроме того, они переплетены в разных направлениях, т. е. ток пойдёт не по всем. Но должно работать.
  2. Маска цветного кинескопа, или телевизора. Просто возникла мысль, что удельное сопротивление инвара, из которого её изготавливают, должно быть неплохим, но я так и не нашёл достоверные данные… Надо пробовать.


Получение принтерного отпечатка

Итак, делаем зеркальный отпечаток на лазерном принтере. Я использовал подложку от самоклеящихся этикеток. Её пришлось подшлифовать, иначе тонер осыпался. В итоге остались ворсинки. Большая часть ворсинок потом прилипла к плате (что не создало проблемы), но некоторые из них вместе с тонером остались на подложке, что уже неприятно. Вот он, человеческий фактор! Эти места я потом подкрасил перманентным маркером. В общем, у меня этот момент проработан не безупречно, но, похоже, глобально он решён. Просто, видимо, стоило заказать вот это, но, к сожалению, встретил слишком поздно. А может, следовало раздобыть Oracal 651.

Моё приспособление

Вся конструкция собрана из подручных материалов, на фотографиях видно. Шины выступают на высоту платы, т.е. примерно на 1.5 мм. Плату окружает рамочка из картона, она не обязательна, но очень желательна, поскольку помогает сохранить нагревательный элемент ровненьким.

imageimage

На следующей фотографии видно, вырезанный из маски нагревательный элемент уложен поверх принтерного отпечатка. И он сделан такого размера, чтобы был контакт с алюминиевыми шинами.

image

Для равномерного распределения давления я применил пластину из пористого силикона толщиной 8 мм. Уложенная поверх нагревательного элемента, она его плотно прижимает одновременно к плате и алюминиевым шинам, обеспечивая с ними хороший электрический контакт. Это сделало приспособление очень простым и удобным. Я опасался, что пластина слишком мягкая и толстая, но оказалось — в самый раз. Вот как выглядит пористый силикон:

image

«3М» с обратной стороны — это своего рода подложка, потому что пластина самоклеющаяся мне досталась. Конечно, такую не найдёшь в соседнем магазине, но, возможно, подойдут несколько слоёв обычного силикона, вырезанного из формочки для запекания. Можно взять любую мягкую резину, но её придется теплоизолировать тем же силиконом.

image

Пористая резина прижимается сверху пластиной из металла. Если резина достаточно мягкая, думаю, можно прижимать и толстой фанерой.
Этот бутерброд в моём случае сжимается струбциной. Для маленькой экспериментальной установки этого достаточно, а так можно сообразить что-нибудь быстрозажимное. При затягивании струбцины я значительных усилий не прилагал, получилось 2.5 оборота, но всё зависит от твёрдости используемой резины.

image

Теперь можно измерить сопротивление нагревательного элемента. Ориентировочно оно составило 0.05 Ом при зоне нагрева 80 х 80 мм. Кстати, сопротивление элемента из углеткани получилось примерно 0.35 Ом.
Нагрев длился одну минуту, потребляемая мощность была примерно 350 Вт. Возможно, это не оптимальные режимы, и следует держать несколько минут при меньшей мощности, но пока я решил на этом остановиться. Вот готовый результат:

image

Что следует добавить

Поскольку маска сферическая, она может и не прижаться полностью к поверхности платы больших размеров. Но на последних моделях ныне вымерших кинескопов она достаточно плоская. Кстати, я её добыл из 15'' монитора. Использовать углеткань, или углеволокно тоже заманчиво, особенно, если суметь зафиксировать на подходящей основе. Вот так выглядит углеткань в моём эксперименте:

image

А что в чёрном ящике?

Для нагрева требуется относительно большой ток и возможность его регулировки. Тут можно применить разные решения, и, возможно, у вас уже есть что-то готовое. У меня не нашлось ничего подходящего, поэтому пришлось придумывать самому. В результате, из подручных средств построена такая конструкция:

image

От UPS оставлен только корпус и трансформатор, на первичную обмотку трансформатора поступает напряжение с регулятора мощности от пылесоса. В качестве регулятора можно использовать простейший диммер достаточной мощности, или можно спаять самодельный. Нагревательный элемент подключен напрямую к половине вторичной обмотки трансформатора.

Мощность нагрева (нас интересует удельная мощность, т.е. мощность на единицу площади обогрева) может меняться в широких пределах. Так, в оригинальной статье получается, она составляла 0.9 Вт/см2, а мой опыт проводился при 5.5 Вт/см2.

А что с травлением?

Для травления применил способ на основе перекиси водорода. Об этом уже писали на хабре. Но способ заслуживает дополнительного упоминания, хотя бы для пополнения статистики.

Итак, размеры моей платы 65 x 68 мм. Травление проходило при следующих условиях.
Я растворил в 50 мл 3% перекиси водорода 16 г лимонной кислоты (2 пакетика по 8 г) и ложечку (на глазок) соли.
Платка проплавала 45 минут, периодически я её доставал, чтобы посмотреть, а заодно слегка перемешивал раствор.

imageimage

Окончательный результат:

image


UPD: Немного подкорректировал описание, чтобы было понятнее.
Tags:
Hubs:
Total votes 58: ↑57 and ↓1 +56
Views 65K
Comments Comments 87