- або Виготовлення плат в домашніх умовах за допомогою ЛУТ. Частина 3. Раніше вже писав про те, як...
- Опис і порівняння
- налаштування принтера
- використаний інструмент
- Процес виготовлення ПП
- результат
- висновок
- доповнення 1
або Виготовлення плат в домашніх умовах за допомогою ЛУТ. Частина 3.
Раніше вже писав про те, як можна виготовляти друковані плати в домашніх умовах за допомогою ЛУТ:
Виготовлення плат в домашніх умовах за допомогою ЛУТ 2
Технологія виготовлення друкованих плат на лазерному принтері (ЛУТ)
У цій статті поділюся своїм першим досвідом використання термотрансферного паперу, це така спеціальна папір з глянцевим покриттям робочого шару до якого при друку припікається лазерним принтером тонер, а під час перекладу на стеклотекстолит дуже добре переноситься на нього.
Інструмент використовується при ЛУТ
Так само в статті докладно описано використання Лазерно прасувальні Технології із застосуванням термотрансферной паперу і порівняння її з фотопапером. Отриманий результат 0.15мм доріжки, 0.18мм зазор (застарілі дані) 0.1мм доріжки, 0.15мм зазор.
Де купити
Термотрансферная папір продається на багатьох інтернет майданчиках. Варто приблизно 1,5 $ / 10шт або приблизно 9р за А4 лист (кінець 2017 року). Продається по 10, 50 і більше листів. Брати по 10шт не рекомендую, тому що надсилають її згорнуту в рулон з пошарпаними краями, після чого вона місяць і більше лежить під пресом (стопкою журналів), а краю доводиться зрізати і викидати.
Опис і порівняння
Один шар (не робітник) у даній паперів виглядає, як звичайна офісний папір для принтерів, другий (робочий) шар глянцевий. За товщиною цей папір (по відчуттях) трохи тонше (менш щільна) ніж офісна. Чи веде папір при друці (змінюється довжина уздовж аркуша через протягування на гарячу між валиками принтера) - поки не перевіряв (пізніше доповню). Друк на даних паперах виробляється на лазерному принтері (хто тут перший раз, Лут - Лазерно прасувальні Технологія ).
Малюнок на глянцевому шарі, як і на фотопапері, тримається не дуже міцно, можна здерти нігтем або може облупитися в місці перегину. Але дані типи паперу призначені не для зберігання тексту і малюнка ПП, а для його перекладу на плату.
Порівняно з глянсовою фотопапером для струменевих принтерів щільністю 170 грам. Для якої принтер потрібно було більше прогрівати і встановлювати більшу щільність паперу. Лист А4 фотопаперу через звичайний принтер проганяти не раджу - велика механічна навантаження на принтер (більше знос) і може застрягти, використовував листи 10х15см.
Глянцеві буклети. Товщина 0.6 мм доріжки і зазор без проблем, 0.4 мм можна, менше не пробував.
Фотопапір. Товщина доріжок і зазор 0.4мм без проблем, 0.3мм можна, 0.25мм (крок і розмір висновків у STM32) можливі злипання, доводилося правити зубним зондом (зубна ковирялка), 0.2мм важко.
Термотрансферная папір. На першій платі доріжки і зазори 0.25мм без проблем, на другий і третин плати, ті які представлені в статті, 0.15 доріжки, 0.18 зазор без проблем. Товщина лінії написи 0.12 мм - вийшло, зазори в написи менш 0.14 мм злиплися, см. Напис Alex_EXE на платах. Технології та інструмент використовував той же, що і при використанні фотопаперу. Плати робив 21х12мм, на великих розмірах буду перевіряти пізніше. Експерименти продовжу, про результати напишу.
налаштування принтера
Налаштування друку. Лазерний принтер HP LaserJet 1018 c оригінальністю не перезаправлені картриджем, друкую не багато, тому спеціально для Лут картриджі по закінченню міняю цілком. Щільність паперу - звичайна для термотрансферного, щільна для фото. У принтера дозвіл 600dpi, в налаштуваннях є опція підвищення дозволу - FastRes до 1200. Витрата тонера середній: 3 з 5.
використаний інструмент
Застосовуваний інструмент: комп'ютер, лазерний принтер, спеціальний папір, склотекстоліт, праска, швидкий кур'єр (товстий не глянцевий довідник), 2 листи офісного паперу А4, ножиці хірургічні (канцелярські), скотч, напилок, гравер ( dremel ), Захисні окуляри і респіратор, відрізний алмазний диск з великим зерном, металева щітка для бормашини, свердла різного діаметру, фреза (для зняття фаски), насадка трубка грубозерниста наждачний, нитка, гумові рукавички, хлорне залізо, ванночка для травлення (Або інша зручна ємність), Flux Off (Старі запаси, можна ацетон, розчинник ...), етиловий спирт.
Для лудіння: паяльник, флюс, припій або сплав троянді .
Процес виготовлення ПП
Насамперед готував на комп'ютері малюнок майбутньої друкованої плати. Давним-давно для малювання друкованих плат використовував Sprint-Layout, зараз трасуючими в Altium Designer. У Altium є два способи підготовки малюнка плати для Лут: або підготувати PDF файл з малюнком плати, або підготувати стандартні Gerber файли і вбудованим інструментом роботи з gerber і cam файлами роздрукувати з Altium. Так само можу використовувати CAM350. За підготовки проектів для виробництва і ЛУТ в Altium пара статей найближчі пару місяців буде.
Роздруковую малюнок на спеціального паперу і вирізаю малюнок з невеликим запасом (запас в залежності від розміру плати від 5мм до пари см.). Підготовляю весь необхідний інструмент і робоче місце. Віддаю перевагу і рекомендую виготовляти ПП за 1 раз, тому що мідь на повітрі окислюється і при розтягування процесу на більш ніж 1 день якість може погіршиться.
Підготовляю стеклотекстолит. бормашиною , Використовуючи алмазний диск, відрізаю необхідний шматок склотекстоліти з запасом (від 1 до 3 мм в залежності від розміру плати). Напилком сточуємо гострі і шорсткі краю у плати, для зручності роботи і що б ватка з хімією НЕ зацеплялась.
Металевою щіткою полірую стеклотекстолит. Шкірку не використовую, як перейшов на фотопапір, щіткою акуратніше і зручніше, на мою думку. Використовую зі сталевим нитками, в планах спробувати латунні. Розмір 13мм для середніх і великих плат, 5мм, як на фото, для дрібних.
шліфування плати
Після шліфування включаю на розігрів праска (використовую радянський праска , Розігрівається 4-5 хвилин). В цей час готував (дістаю) малюнок плати. Протираю спиртом шліфований стеклотекстолит. Чекаю 10 секунд, що б вивітрився з плати і перевіряю, що б не залишилося ворсинок від ватного тампона. Накладаю ПП на папір і фіксую. До глянцевим рекламних буклетів і фотопаперу приклеював по кутах скотчем (товщиною 1-2мм довжиною ~ 8-10мм) прямо до робочого - глянцевому шару. До термотрансферной паперу плата скотчем не приклеюється, плату обернув папером, прим'яв по двох довгих сторонах, і прихопив за неробочий шар скотчем. В майбутньому буду думати, як поліпшити крапчасті стеклотексталіа до паперу.
Шліфування плата і заготовлений малюнок плати
Кладу довідник на стіл, накриваю першим чистим офісним А4 аркушем паперу. На нього переводиться стороною вгору кладу бутерброд з спец паперу і склотекстоліти. Зверху накриваю другим офісним листом.
Відключаю праска. Радянський праска, як мінімум 5 хвилин зберігається добре розігрітим).
Розігрітим праскою акуратно і рівномірно прогріваю заготовку. Контролюю прогріті області по потемніння верхнього листа офісного паперу. На плати маленького розміру (приблизно до 50х50мм) йде 30-60 секунд.
Після пропрасовування праскою
Після прогріву прибираю праска, через ~ 10 секунд прибираю верхній офісний лист. через 30-60 секунд перевертаю бутерброд і відклеюється скотч. Через приблизно 60 секунд, після праски, на гарячу знімаю термотранферную папір, аналогічно з фотопапером. Глянцеві буклети доводиться відмочувати. Точний час, який проходить між прибирання праски і зняттям папери не скажу, воно залежить від температури друкованої плати, яку поки жодного разу не заміряв (думаю в районі 70-90 градусів). Час залежить від розміру плати, кількості шарів, товщини паперу і навколишньої температури.
Дві плати після перенесення малюнка
На фото видно результат, від перенесення. Плати зі своїми використаними паперовими заготовками лежать горизонтально. Нижня плата вийшла добре. Верхня плата вийшла той же добре, але видно невеликі залишки тонера на тремотрансферной паперу, вони вийшли з-за невеликого порушення техпроцесу, поки готував попередній знімок з проглаженной заготівлею. Пошкодження контуру плати дефектом не вважаю, тому що по-перше його видаляю під час наступною механічною обробкою; по-друге можлива його деформація на початку і самому кінці видалення спец. паперу, при видаленні на гарячу; по-третє заготовлений стеклотекстолит може під час закріплення зміститися і його край виявитися на контурі, або стеклотекстолитовую заготовка була підібрана в притул.
Друковані плати при травленні в розчині маю вертикально в підвішеному вигляді, ближче до поверхні розчину. Через що є труднощі кріплення ПП в підвішеному стані, тому що велика частина затискачів (крокодили, прищіпки), або металеві або використовує металеві пружини, підходящий варіант на очі поки не попався. Тому для справляння плати у вертикальному підвішеному стані використовую технологічний отвір ближче до краю, по середині з боку з меншою довжиною. Через отвір продёргіваю нитку. Намагаюся виконувати цей отвір за контуром плати, але через не бажання в порожню витрачати стеклотекстолит і хлорне залізо, майже завжди це отвір або на невикористаної частини плати або в найближчому відповідному отворі роз'єму.
Травлення плат в хлорному залозі
Травлення ПП в хлорному залозі займає від 5 до 60 хвилин, це залежить від розміру друкованої плати, концентрації розчину, температури, насиченості розчину, додаткових допоміжних факторів (вібрація, збовтування розчину, бульбашки повітря, інше перемішування розчину і рух плати в ньому). У мене процес в середньому займає 30-60 хвилин, тому що розчин не першої свіжості, використовую розчини до посиніння розчину в прямому сенсі цього слова, коли розчин перестане труїти і починає вже осаджувати мідь, розчин часто вже не підігрівають до і під час процесу травлення і не використовую допоміжні фактори. В даному випадку одна плата труїлася 40 хвилин, друга 50, тому що використовував різний стеклотекстолит.
Після закінчення травлення плати рясно промиваю під гарною струменем проточної холодної води, що б хлорне залізо не завдало шкоди хромованим елементам зливу раковини, після промиваю з милом.
Плати після травлення
Зазвичай після травлення виробляю свердління отворів до зняття тонера, тому що шар тонера додає товщини мідним контактним майданчикам, що допомагає центрівці свердла без додаткового керненія. Через високої щільності монтажу, на представлених в статті платах, і застосування паска отворів з малим запасом (з нижньої сторони плати), свердління на даних платах виконував після зняття тонера.
Тонер знімав за допомогою засобу для зняття флюсу з плат Flux Off . Тому що це засіб мені сподобалося і я маю його старі запаси. Засіб дороге, тим більше з поточному курсом долара, купував при курсі близько 34р за зелений. Підійдуть різні розчинники, ізопропіловий спирт і можливо ацетон (він може залишати білий осад на міді, не стикався, тому що їм не користуюся, але чутки були).
Техніка безпеки! Робота з розчинником виконую в гумових рукавичках.
Плати після видалення тонера
Свердлю отвори з попередньої легкої розміткою шилом. Через високої щільності спочатку свердлю 0.6мм, далі праві отвори під PLS рассверливают 0.8мм і доводжу вручну (тримаючи свердло в руці) твердосплавним свердлом на 0.9мм, тому що звичайних на 0.9мм до цього у мене не було. Зазвичай відразу свердлю отвори діаметром до 1мм за потрібне діаметром, а більшого діаметра попередньо рассверливают 1мм.
Після сверловки: вручну, при малій кількості отворів, або використовуючи гравер, при великій їх кількості, знімаю фаску з отвору в стеклотекстолите з нефольгірованние боку. Для зняття фаски використовую фрезу або камінчик, раніше застосовував свердла більшого діаметра. Фаску знімаю, для більшої естетики та що б многовиводних елементи було простіше встановлювати на їх посадочні місця.
Далі проводжу механічну обробку контуру плати. Якщо є надлишки пасків більш ~ 1 мм то їх попередньо зрізаю алмазним кругом. Підрівнюю контру за допомогою круглої насадкою - трубка наждачний грубозерниста. Сточуємо надлишки включаючи контур плати. Далі трохи заокруглені всі кути. Так як працюю на вазі, контур завжди виходить хвилястим.
Не забувайте про ТБ! Всі роботи з відрізним кругом і шкурящей насадкою проводжу в респіраторі, дрібнодисперсний пил від склотекстоліти небезпечна для легенів. Всі роботи з застосування гравера проводжу в захисних окулярах.
Плати після механічної обробки
Відразу або протягом дня після виготовлення друкованої плати виробляю її лудіння, тому що при довгому зберіганні плати мідь на платі окислюється, що в майбутньому ускладнить її пайку. Зазвичай виробляю лудіння паяльником використовую насадку у вигляді ножа (лопатки). Дану маленьку друковану плату з високою щільністю монтажу і доріжками і зазорами менш 0,2 мм лудив бічною стороною звичайного круглого гострого жала. Так само після справляння плати, замість лудіння, можна її покрити рідким флюсом для НЕ тривалого зберігання.
результат
Утворені друковані плати можна бачити на фотографіях знизу.
Утворені плати, після лудіння
На фотографіях можливо похибка доданої на комп'ютері лінійки приблизно + -0,2мм на 10мм. Розміри лівої плати 20.7х12.2мм, правою 20.8х11.9мм.
Нагадаю. Товщина доріжок на одержані платах від 0.15 до 0.25мм. 0.25 по харчуванню та у країв плати, доріжки по 0.15 йдуть від мікроконтролера в нижній частині плати. Контактні майданчики у мікроконтролера 0.25х0.8мм. Мінімальний зазор 0.18мм. Наведені мінімальні зазори і товщини доріжок були закладені при проектуванні в Altium Designer; під час друку, перенесення малюнка на ПП і травленні допуски могли незначно змінитися. Фактичні отримані розміри доріжок і зазори поки за допомогою мікроскопа не заміряв. Висота написи (Alex_EXE) в лівому нижньому кутку закладалася в налаштуваннях тексту 0.55мм, ширина ліній написи 0.12мм. Заміряні лінійкою в програмі висота 0.67мм, довжина 4.24мм. Ширина «вікна» в символі «A» 0.131мм, в символі «e» 0.062мм, ці вікна на обох платах злиплися на етапі друку. З чого роблю висновок, що доріжки на даний момент до 0.12 мм досяжні, зазори до 0.15мм. Далі буду перевіряти.
Друкована плата використовує резистори і конденсатори 0402 (0201 в наявності в місті не знайшов), один конденсатор на 10uF 0603, мікроконтролер STM8S003F3U6TR в корпусі UFQFPN20, розмір корпусу 3х3мм, діодні збірку sot-323, стабілізатор в корпусі sot23-5. У майбутньому, можливо, по ній буде стаття.
висновок
Використовуючи термотрансферну папір без проблем вийшло отримати товщину доріжок в 0.15мм, зазор між доріжками 0.18мм. Отриманою точності досить для більшості типів SMD і LGA мікросхем, з BGA на даний момент досвіду роботи поки немає. Дані допуски отримані з першого разу (є багатий досвід ЛУТ з іншими типами паперів) без ручного коректування плати (без застосування пергаментного маркера і тонкої голки / зубного зонда). Менші допуски спробую досягти пізніше. Виготовлені плати 21х12мм, яка якість буде на платах великого розміру буде перевірено пізніше. Чи веде папір той же перевірю пізніше. Експерименти буду продовжувати, через невизначений час статтю оновлю.
Дана папір у мене лежала пару років і у мене до неї не доходили руки, як багато я втрачав. Фоторезист не пропонувати, мені ЛУТ вистачає.
доповнення 1
Зібрався, зробив наступну, 3 версію плати, ще більш компактну. Дві плати з основної частини статті - це 2 версія. У програмі закладав доріжки в нижній частині плати: ширина доріжок 0.1 мм, зазор 0.15мм. Доріжки вийшли без проблем, тільки точність + -0.05мм. Основна проблема не в способі, а вже в браку точності принтера, 1200х1200dpi мало, буду шукати більш точні принтери. На аркуші А6 надрукував відразу 10 малюнків плати і вибирав найкращий: на багатьох деякі дрібні елементи вже майже не друкують.
3 версія плати, загальний план
Фотографії робив під мікроскопом. Розмір плати 19х8мм. Закруглені краї - недоліки ручної обробки гравером, без доп. пристосувань. Здуття на нижніх отворах - тупі свердла, що не заточив. Пристрій теж, але схемотехніка трохи змінена: елементи зменшені до 0201, де це можливо, відмовився від підлаштування резистора, замінив його додатковими алгоритмами в мікроконтролері.
3 версія плати, дрібні доріжки, великий план
Більший план з виміром доріжок і зазорів. Потрібно збільшити фото, невеликі червоні написи і червоні лінії зліва від них - це те, що вимірювалося. Доріжки робилися 0.1 мм, вийшли від 0.042 до 0.132мм; зазори задавалися 0.15мм, вийшли від 0.101 до 0.18мм. Повторюся: проблема в нестачі точності принтера.
Коли знайду більш точний принтер - експерименти продовжу.
Стаття оновлена 16.12.2017
