Изготовление печатных плат с помощью утюга и лазерного принтера. Прямая струйная печать шаблона печатных плат.

Печатаем плату.

Да-да, именно так - печатаем.
Сейчас речь у нас пойдет о том, как сделать хорошую печатную плату при помощи лазерного принтера и утюга. В общем, поговорим о модной нынче лазерно-утюжной технологии изготовления печатных плат.
Технология, как выяснилось не только модная, но и весьма удобная и простая. Чтобы совместить приятное с полезным и не делать некую абстрактную плату, возьмем для примера схему с нашего сайта. Для нее и сварганим плату.
Прежде всего, что нам понадобится?

1. Разумеется фольгированный стеклотекстолит - одно- или двух- сторонний, неважно. Сейчас проблем с ним нет - продается в любом магазине радиодеталей или на рынке.
2. Любой журнал на "глянцевой" бумаге.
3. Инструмент для резки текстолита - лучше всего резак из ножовочного полотна.
4. Наждачная бумага "нулевка" или жесткая губка для чистки посуды из стальной проволоки.
5. Из химии: спирт, ацетон или растворитель, жидкий флюс для пайки, хлорное железо.
6. Ну и разумеется компьютер, лазерный принтер, паяльник, хорошее освещение и много терпения.
Вроде все.
Начинать надо, естественно, с проектирования этой самой платы.
Существует великое множество разнообразных программ, которые занимаются трассировкой (то есть разведением дорожек) печатных плат в ручном и автоматическом режиме. Лично я пока остановился на программе DipTrace отечественного производителя. Она позволяет рисовать не только платы, но и принципиальные схемы и библиотеки электронных компонентов. Но нас сейчас интересует исключительно платы.

Вот так выглядит эта программа и так выглядит уже готовый чертеж платы в ней.
Ну а дальше приступаем непосредственно к процессу изготовления и, дабы в нем не запутаться будем идти маленькими шажочками, итак:

Чертеж платы нам надо распечатать на лазерном принтере. В принципе, можно использовать струйный принтер, но в этом случае надо будет сделать ксерокопию чертежа и использовать уже её. Идея простая - нам нужен отпечаток чертежа на бумаге сделанный тонером (порошком), который используется в лазерных принтерах или ксероксах. Бумага нам нужна глянцевая - чаще всего, она используется в компьютерных журналах или разных рекламных буклетах. Я использовал журнал , который очень люблю и уважаю за содержание, а теперь еще и за качественную бумагу, на которой он печатается.

Ничего чистить не надо - просто выдираем страницу и печатаем наш чертеж прямо поверх исходного текста.

Напечатайте сразу пару экземпляров - вдруг пригодится.
Напечатали, в связи с чем идем дальше.

Отрезаем необходимый нам по размерам кусок текстолита, готовим шкурку (губку) и ацетон с куском ваты или ватными дисками.

Берем шкурку или губку и начинаем тереть нашу заготовку со стороны фольги. Особо усердствовать не надо, но тем не менее, поверхность должна стать ровной и ярко блестящей, а не матовой, как была до этого. После берем кусок ваты, окунаем в ацетон или растворитель и протираем только что начищенную фольгу.
Должно получится что то вроде этого:

Должен сказать, что после того, как заготовка протерта ацетоном, её ни в коем случае нельзя хватать пальцами за фольгу - только за края, лучше даже двумя пальцами за уголки. Иначе вы должны будете заново протереть фольгу ацетоном.
Переходим к следующему шагу.

Прежде чем выполнять это шаг прочитайте до конца его описание.
Итак, из листа, на котором напечатан чертеж платы вырезаем кусок непосредственно с чертежом, оставляя при этом довольно большие поля по краям. После чего аккуратно накладываем нашу заготовку на чертеж (фольгой к напечатанным дорожкам, разумеется), заворачиваем поля и скрепляем их, например, малярным скотчем.
Должен получится вот такой конвертик:

Сделали? Отлично, переходим к самому ответственному шагу - глаженью утюгом.

Итак, берем утюг - совершенно любой.
Тефаль, Бош, Белорусский тракторный завод, с отпаривателем, без отпаривателя. Без разницы.
Регулятор температуры ставим на максимум (если у вас на утюге написаны названия тканей, то на "лён"). Кладем утюг на заготовленный конвертик.

Конвертик, разумеется, надо положить скотчем вниз. Начинаем аккуратно проглаживать. Это самая тонкая часть всей процедуры и кроме как на собственном опыте научится ей невозможно. Нажим на утюг должен быть не сильным - иначе тонер будет растекаться и размазываться по фольге, но и не слабым - иначе тонер плохо пристанет к заготовке. Короче говоря - тут широкое поле для экспериментов. В любом случае, прогревать надо равномерно всю поверхность будущей платы и особое внимание уделять краям - там наибольший риск непрогрева и последующего отслаивания тонера. Тоже относится и ко времени прогревания, хотя с этим проще.
Примерно степень готовности можно определить по пожелтению бумаги и по проступанию на ней очертаний дорожек.

Вот примерно, как на фотографии.
Ну, допустим, мы решили, что все готово. Выключаем утюг и оставляем плату примерно на 10 минут, чтобы она остыла. Наливаем воду в подходящую посудину. Температура воды должна быть такой, что в ней только-только можно было держать руку. Ну и бросаем туда нашу остывшую заготовку.

Все, идем курить, пить чай, гонять кота - все что угодно на 15 минут. Можно даже 20. Кстати, воду можно оставить включенной, дабы она не остывала.

Приходим обратно и начинаем аккуратно отделять бумагу от заготовки. Очень аккуратно и медленно. Оставшиеся после этого клочки скатываем пальцами. Ни в коем случае, не скребем когтями по плате, а нежно, подушечками пальцев очищаем фольгу от прилипшей бумаги. После чего, вооружаемся феном и сушим, сушим, сушим. На самом деле, все не так долго, потому как высыхает она буквально за минуту-другую.

Ну и получилось у нас вот такая фиговина

Фу. Выдохнули и перешли к следующему шагу.

На этом этапе нам надо протравить плату - то есть убрать с заготовки всю ненужную фольгу, дабы остались только нарисованные нами дорожки.
Для чего воспользуемся хлорным железом. Продается оно в банках - это такая кашица ржавого цвета и ужасно мерзко воняющая. Разводится оно теплой водой.
Разводим приблизительно из расчета 100 грамм хлорного железа на 100 грамм воды. Воды можно меньше - главное, чтобы раствор целиком покрывал нашу заготовку. Итак, растворяем железо в воде, тщательно размешиваем и бросаем туда будущую плату - теперь уже недолго осталось ей быть заготовкой.

В процессе травления невредно помешивать раствор - либо перемешивая его неметаллической палочкой, либо покачивая ванночку из стороны в сторону. Опять же, можно пустить под дно ванночки теплую воду, чтобы раствор не остывал. Время травления зависит от размера платы и концентрации раствора. Обычно около 20 минут. Если за это время плата не протравилась, значит концентрация хлорного железа недостаточна и стоит подсыпать еще.

Кстати! Знаете ли вы, что использованное хлорное железо можно восстанавливать? Если вас задушила большая, зеленая жаба, использованный раствор можно использовать повторно. Для этого надо его восстановить - то есть выбрать из раствора всю ту медь, которую он сожрал с печатной платы. Посмотрите на фотографию

Половина этого гвоздя побывала в использованном растворе хлорного железа. Таким образом, если всыпать горсть гвоздей - на них будет осаждаться вся медь, присутствующая в растворе. Что характерно - потребительские качества гвоздей от этого совершенно не пострадают.

Однако вернемся к нашим баранам. Вернее, к нашей уже почти готовой плате. Она уже протравилась.
Теперь тщательнейшим образом её промываем, сушим и вот что получилось:

Теперь опять берем вату, макаем в ацетон и стираем весь тонер, который сейчас покрывает дорожки на плате.

Ну вот - почти все готово - остался последний шаг.

Ну теперь осталось только просверлить отверстия под элементы, и облудить дорожки - то есть покрыть их тонким слоем припоя. Сверлим, сами понимаете, сверлом.
Я использовал сверло диаметром 0,9 мм, чего и вам рекомендую, если конечно у вас на плате не будет крупногабаритных деталей. А вообще, конечно, диаметр выводов надо учитывать еще на стадии проектирования печатной платы, дабы потом не кусать локти и не переделывать все подряд.
Что касается лужения, то тут совсем все просто - покрываем плату любым жидким флюсом - самое простое 30% раствор канифоли в спирте. Разогреваем паяльник и взяв на жало минимальное количество припоя, начинаем водить им вдоль дорожек платы. После чего протираем плату спиртом для удаления лишнего флюса.
Должно получится вот так:

Ну вот собственно и все.
Такая вот замечательная плата у нас получилась - на ней не стыдно и собрать что-нить хорошее.
Всем удачи.
Вопросы в .
PS
Хочу попросить прощения у товарищей Голубицкого и Козловского - замечательных авторов вышеупомянутой мной "Компьтерры" за столь нецелевое использование их статей.
Чего не сделаешь ради искусства, сами понимаете.

ID: 585

Как вам эта статья?

В последнее время я искал способы упростить изготовление печатных плат. Приблизительно с год назад я наткнулся на одну интересную страничку , где описывался процесс модификации струйного принтера Epson для печати на толстых материалах в т.ч. на медном текстолите. В статье описывалась доработка принтера Epson C84, однако у меня был принтер Epson C86, но т.к. механика принтеров Epson я думаю у всех схожая, то я решил попробовать сделать модернизацию своего принтера.

В данной статье я постараюсь максимально подробно, шаг за шагом, описать процесс модернизации принтера для печати на омедненном текстолите.

Необходимые материалы:
- ну естественно понадобится сам принтер Epson семейства С80.
- лист алюминиевого, либо стального материала
- скобы, болты, гайки, шайбы
- небольшой кусок фанеры
- эпоксидка или суперклей
- чернила (об этом позже)

Инструменты:
- шлифмашинка (Dremel и т.п.) с отрезным кругом (можно попробовать маленькой обезьяной)
- различные отвертки, ключи, шестигранники
- дрель
- термофен

Шаг 1. Разбираем принтер

Первое, что я сделал - снял задний выходной лоток для бумаги. После этого надо снять передний лоток, боковые панели и затем основной корпус.

На фотографиях ниже приведен подробный процесс разборки принтера:

Шаг 2. Снимаем внутренние элементы принтера

После того, как у принтера снят корпус, необходимо поснимать некоторые внутренние элементы принтера. Сначала, необходимо снять датчик подачи бумаги. В дальнейшем он нам понадобится, поэтому при снятии не повредите его.

Затем, необходимо снять центральные прижимные ролики, т.к. они могут мешать при подаче печатной платы. В принципе боковые ролики тоже можно снять.

Ну и в конце, необходимо снять механизм очистки печатающей головки. Механизм держится на защелках и снимается очень просто, но при снятии, будьте очень осторожны, т.к. к нему подходят разные трубки.

Разборка принтера завершена. Теперь приступим к его "лифтингу".

Шаг 3. Снятие платформы печатающей головки

Начинаем процесс модернизации принтера. Работа требует аккуратности и применения защитных средств (глаза нужно беречь!).

Для начала необходимо открутить рейку, которая прикручена двумя болтами (см. фото выше). Открутили? Откладываем ее в сторону, она нам еще пригодится.

Теперь обратите внимание на 2 болта возле механизма очистки головки. Их также откручиваем. Однако, с левой стороны сделано немного по другому, там можно срезать крепления.
Чтобы снять всю платформу с головкой, сначала, все внимательно осмотрите и отметьте маркером те места, где надо будет резать метал. А потом аккуратно срежьте метал ручной шлифмашинкой (Dremel и т.п.)

Шаг 4. Очистка печатающей головки

Этот шаг является необязательным, но раз уж полностью разобрали принтер, то лучше сразу почистить печатающую головку. Тем более, что в этом нет ничего сложного. Для этой цели я использовал обычные ушные палочки и очиститель стекол.

Шаг 5. Установка платформы печатающей головки. Часть 1

После того, как все разобрано и очищенно настало время собирать принтер с учетом необходимого зазора для печати на текстолите. Или как говорят джиперы "лифтинг" (т.е. подъем). Величина лифтинга полностью зависит от того материала, на котором вы собираетесь печатать. В своей модификации принтера я планировал использовать стальной податчик материала с прикрепленным на нем текстолитом. Толщина платформы для подачи материала (сталь) была 1.5 мм, толщина фольгированного текстолита, из которого я обычно делал платы составляла также 1.5 мм. Однако, я решил, что головка не должна сильно давить материал, и поэтому величину зазора я выбрал около 9 мм. Тем более, что иногда я печатаю на двухстороннем текстолите, который немного толще одностороннего.

Для того, чтобы мне легче было контролировать уровень подьема, я решил использовать шайбы и гайки, толщину которых я замерил штанген-циркулем. Также, я прикупил несколько длинных болтов и гайки для них. Я начал с фронтальной системы подачи.

Шаг 6. Установка платформы печатающей головки. Часть 2

Перед установкой платформы для печатающей головки, необходимо изготовить небольшие перемычки. Я сделал их из уголков, которые распилил на 2 части (см. фото выше). Можно конечно их сделать самому.

После, я разметил отверстия для сверления в принтере. Нижние отверстия разметить и просверлить очень просто. Затем, сразу же прикрутил кронштейны на их место.

Следующим шагом необходимо разметить и просверлить верхние отверстия в платформе, это сделать несколько сложнее, т.к. все должно быть на одном уровне. Для этого, я подложил по паре гаек, в местах стыковки платформы с основой принтера. При помощи уровня, удостоверьтесь, что платформа стоит ровно. Отмечаем отверстия, сверлим и стягиваем болтами.

Шаг 7. "Лифтинг" механизма очистки печатающей головки

Когда принтер заканчивает печать, головка "паркуется" в механизм очистки головки, где происходит очистка дюз головки, для предотвращения их засыхания и засорения. Этот механизм также предстоит немного поднять.

Данный механизм я закрепил при помощи двух уголков (см. фото выше).

Шаг 8. Система подачи

На данной стадии рассмотрим процесс изготовления системы подачи и установку датчика подачи материала.

При разработке системы подачи первой проблемой была установка датчика подачи материала. Без данного датчика принтер не функционировал бы, но где и как его установить? Когда бумага проходит через принтер, то данный датчик сообщает контроллеру принтера, когда проходит начало бумаги и на основании этих данных принтер вычисляет точную позицию бумаги. Датчик подачи представляет из себя обычный фотосенсор с излучающим диодом. При прохождении бумаги (в нашем случае материала), луч в датчике прерывается.
Для сенсора и системы подачи я решал сделать платформу из фанеры.

Как видно на фото выше, я склеил между собой несколько слоев фанеры для того, чтобы сделать подачу на одном уровне с принтером. В дальнем углу платформы я закрепил датчик подачи, через который будет проходить материал. В фанере, я сделал небольшой вырез, чтобы вставить датчик.

Следующей задачей встала необходимость сделать направляющие. Для этого я использовал алюминиевые уголки, которые приклеил к фанере. Важно, чтобы все углы были четко 90 градусов и направляющие были строго параллельны друг другу. В качестве материала подачи я использовал алюминиевый лист, на который будет ложиться и фиксироваться омедненный текстолит для печати.

Лист подачи материала я изготовил из алюминиевого листа. Размер листа я старался сделать приблизительно равным формату А4. Немного почитав в интернете по работе датчика подачи бумаги и принтера в целом, я выяснил, что для корректной работы принтера необходимо в листе подачи материала сделать в углу небольшой вырез, чтобы датчик срабатывал немного позднее чем начинали крутиться ролики подачи. Длина выреза составила около 90мм.

После того, как все сделано, на листе подачи я закрепил обычный лист бумаги, на компьютере установил все драйвера и сделал пробную печать на обычном листе.

Шаг 9. Заполняем чернильный картридж

Последняя часть модификации принтера посвящена чернилам. Обычные чернила от Epson не стойкие к химическим процессам, протекающим при травлении печатной платы. Поэтому необходимо специальные чернила, называются они Mis Pro yellow ink . Однако, данные чернила могут не подойти к другим принтерам (не Epson), т.к. там могут использоваться другие типы печатающих головок (в Epson используется пьезоэлектрическая печатающая головка). В интернет-магазине inksupply.com есть доставка в Россию.

Помимо чернил, я купил новые картриджи, хотя конечно можно использовать и старые, если хорошо их помыть. Естественно, для заправки картриджей понадобится еще обычный шприц. Также, я купил специальный девайс для обнуления картриджей принтера (синий на фото).

Шаг 10. Тесты

Теперь переходим к тестам печати. В программе проектирования , я сделал несколько заготовок для печати, с дорожками различной толщины.

Качество печати вы можете оценить по фотографиям выше. А ниже представлено видео печати:

Шаг 11. Травление

Для травления плат, изготовленных данных способом, подходит только раствор хлорного железа. Другие методы травления (медный купорос, соляная кислота и т.п.) могут разъесть чернила Mis Pro yellow ink. При травлении хлорным железом, лучше нагревать печатную плату при помощи теплофена, это ускоряет процесс травления и т.о. меньше "сьедается" слой чернил.

Температура нагрева, пропорции и длительность травления подбираются опытным путем.

Всем радиолюбителям нужны печатные платы.
Я знаю несколько способов их изготовления. В наше время самый дешевый но качественный способ нанесения это все же «утюг». В сети множество таких статей, но на мой взгляд в моей есть не тока тупое описание но и фотографии поэтапно. А качество вы можете на фотографиях увидеть.
Ну для всех кого заинтересовал вещаю;

Первое что вам надо это определится, нужно ли вам это? Нужно! Хорошо продолжим.
Вам понадобится любая программа для трасирофки печатных плат. Лично мне нравится Layout4/0 Вы можете воспользоваться любой другой главное, чтобы из нее можно было напечатать на принтере.

Теперь следует подготовить фольгированный стеклотекстолит (далее просто текстолит) точнее его фольгированное покрытие. Сразу предупрежу наждаки камни песок речной или кварцевый выбрасываем в окно стараясь попасть кому либо по голове. Теперь ищем любой кислотный или щелочной состав на кухне или в ванной комнате, подойдет все от «комета» до «санитарного». Берем грубую губку для посуды и начинаем тереть до блеска, процедура не легкая я обычно делаю большой кусок сразу, потом спокойно храню. Вам не стока нужен блеск как снять грубую грязь. Теперь вы окунаете плату в раствор хлорного железа по возможности большой концентрации на 10-30 секунд вытаскиваете и под струю воды смыли теперь еще раз. Главное не оставить отпечатков пальцев поэтому держите строго за края платы

У вас должно получится так при любом другом раскладе прочесть медленно 3 раза, что написано выше.

Теперь печатаем на лазерном принтере лист, с вашей платой не забывая ее инвертировать. Бумага, много прочел статей в сети про бумагу, и от самоклеющихся обоев и от принтера и от журнала Плэй Бой» Ну с дури можно и его сломать! Не хочу нагонять таинственности бумага должна быть лощеная, и тонкая я использую от прочитанных рыболовных изданий, вид рыбы и природы меня умиротворяет и не более того. Печатаю на любом принтере у меня копеечный «Самсунг» (дешевле просто не нашел). Ставлю на нем печать как можно темнее и понеслось. Главное требование не «убитый» катредж. Если он «полосит» то все можно забыть о платах. Ну, вот берем напечатанную страницу и совмещаем с нашей высушенной заготовкой. Если к этому моменту она успела потемнеть до сизого цвета то вам несказанно повезло это процесс окисления а его катализатором является солнечный свет точнее какой то его спектр, этот вариант идеален для качественного рисунка не смотря на «стремный вид». Вообще когда нужны дороги под SMD монтаж я специально ставлю заготовку после «хлорного железа» на подоконник при солнечной погоде занимает минут 10 ну при пасмурной час но можно подготовить листы за ранее и хранить в пакете нарезая нужный размер не забывая не залапывать руками (не девушка все же).

Ну ладно вернемся к листу обрезаем его оставляя поля для «скотча» что бы не съехало во время «утюжки» Скотч необходимо брать бумажный. Где?

Как где на любом строительном рынке. Любой другой расплавится испортив утюг плату настроение. Закрепили как на фотографии ну молодцы!

Теперь готовим утюг. Ну нет, это я так написал мы просто включаем его и ждем когда первый раз потухнет лампочка, то есть сработает термостат. В сети пишут про утюг без дырочек отечественный или еще там какой. ЧУШЬ!!! Чушь с большой буквы. Берите любой, какой вам понравится или какой есть. У меня был отечественный (сгорел) пришлось купить жене новый утюг сам стал обладателем импортного с дырочками для пара, но старого.

Глажу им уже год разницы не вижу. Ставлю «Лен» на термостате и вперед.

Берем плату и гладим по бумаги прогревая ее мне на плату 10см на 10см достаточно менее 1 минуты. Вот тонкий момент утюг надо плотно прижимать к плате, а не к руке. И текстолит должен быть ровный. Вы сразу увидите проявляющиеся дорожки (вот за этим нужна тонкая бумага), это говорит о том, что процесс идет правильно, как все дороги стали видны равномерно убираем утюг и ждем когда остынет плата и прогорит стол от забытого включенного утюга.

Дождались? Плата стала комнатой температуры? Все переходим к водным процедурам. Переносим плату в том виде, какая есть под кран с горячей водой и пускаем струю максимально горячей воды ждем минут 20 нервно попивая пива и чадя сигаретой.

Если поторопитесь, то придется перейти к параграфу 2 что вам врятли понравится, поэтому подержите для начала минут 40-50 до тех пор, пока не вникните в процесс. Бумага покрылась буграми и стала полу прозрачной!

Ура!!! Теперь взяв за край, срывайте бумагу, не страшно, если она слазит не равномерно и еще и слой останется, это нормально. Вот теперь терпение и внимание. Вам нужно «скатать» ее пальцем с поверхности очень аккуратно как любимую козявку (все вспомнили сопливое детство). Все скатали! Хи-хи.

Теперь можно аккуратно пройтись грубой стороной губки для посуды прям по поверхности рисунка я повторяю аккуратно 3-5 оборотов без существенного нажима. Теперь приступаем дефектовки нашего рисунка! Что такое дефектовка?

Это поиск и выявления дефектов кто ни понял, закрыли страницу и покинули портал до лучших времен. Все быстро высушим кто строительным феном кто, бегая по комнате и размахивая платой в руках. Все черные дорожки покроются белым налетом, это нормально. Смотрим внимательно, что бы белый налет не попал между дорожек там, где он остался, подчищаем швейной иголкой. Бывает, что не получилась дорожка или на большом пространстве есть «просветы» их нужно закрасить перманентным маркером для печатных плат. Все плата готова к процессу «травления» еще раз кинули взгляд на свое чудовище оно на вашей совести! Травим!

Я травлю в растворе хлорного железа 1 к 1.5 по весу (1.5 воды) другие концентрации даже не признаю. Если плата маленькая, а вы начинающий радио любитель с ограниченным бюджетом то можно развести в стеклянной банке взяв за край пинцетом и слегка помешивая раствор платой травим минут за 5 моем сушим, стираем защитный слой все той же грубой губкой до блеска, ну или ацетоном но это хуже, а самое последнее дело это наждачной бумагой, сверлим, собираем, не работает, выбрасываем в окно берем программу для рисования печатных плат………. !

1. При подготовки платы после купания в хлорном железе не в коем случае не трогаем руками за фольгу. А как ее держать? Как силой мысли, конечно.
2. Пользуемся любой бумагой главное тонкая и лощеная (любой дешевый журнал)
3. Нам подойдет любой утюг с исправным термостатом.
4. Лучше под рукой иметь специальный фломастер для печатных плат.
5. Нужен обязательно крепкий теплый раствор хлорного железа. (Тонер не кислотостойкий)
6. Грубая губка продается в любом магазине для мытья посуды с одной стороны поролон с другой грубое волокно хаотического страения.
7. Прямые руки обязательно.
8. Придел этого методы 0.125 я не верю будет и 0.065 но чуть позже.
Всем спасибо всем удачи.
С уважением Werewolf. ()
18 сентября 2004 года.

На выходе со всем фаршем мы имеем!

Сторона "печати"

Сторона деталюх.

Старинный рецепт изготовления тонера для лазерного принтера для изготовления плат. Взять высушенное сердце жабы,
залить отваром корней можжевельника,
добавить пепел перьев чёрного петуха,
двух скорпионов и зуб дракона
и выпаривать после захода солнца
до первого крика совы.

Статья была взята с портала vrtp.ru

Самым простым, доступным и дающим хорошие результаты способом изготовления печатных плат в домашних условиях является так называемый «лазерно-утюговый» (или ЛУТ). Описание этого способа легко можно найти по соответствующим ключевым словам, поэтому подробно на нем останавливаться мы не будем, только отметим, что в простейшем варианте все что нужно — это доступ к лазерному принтеру и самый обыкновенный утюг (не считая обычных материалов для травления плат). Так что, альтернатив у данного способа нет?

Разрабатывая разнообразные электронные устройства, применяемые, например, при тестировании мониторов, мы применяли несколько способов монтажа электронных компонентов. При этом далеко не всегда использовались печатные платы как таковые, так как при создании прототипов и устройств в единичном экземпляре (а часто это оказывалось и тем и другим), при условии неизбежных ошибок и модификаций, зачастую выгоднее и удобнее использовать фабрично изготовленные макетные платы, выполняя разводку тонким многожильным проводом в тефлоновой изоляции. Подобным образом поступают даже в самых именитых компаниях, что демонстрирует прототип игрушечного робота AIBO от Sony.

В магазинах продаются относительно дешевые двусторонние луженые и даже с металлизированными отверстиями и защитной маской на перемычках макетные платы очень высокого качества.

Отметим, что подобные макетные платы позволяют без особых усилий достичь высокой плотности монтажа, так как нет необходимости заботиться о разводке проводящих дорожек. Однако, например, при разработке силовых блоков и при применении элементов с нестандартным шагом выводов или их геометрией, а также при использовании элементов с поверхностным монтажом (чего мы пока не делаем) готовые макетные платы использовать становиться затруднительно.

В качестве альтернативы макетным платам мы применяли методы срезания фольги в промежутках между токопроводящими площадками и упомянутый метод ЛУТ. Первый способ применим только в случае самых простых вариантов разводки, но зато не требует вообще ничего, кроме острого ножа и линейки. Способ ЛУТ давал в целом хорошие результаты, но хотелось некоторого разнообразия. Способ с использованием мы посчитали слишком трудоемким и требующим применения едких химикатов, что в домашних условиях не всегда допустимо. Случай позволил нам узнать о еще одном способе — о методе прямой струйной печати шаблона на фольгированном стеклотекстолите (ключевые слова для поиска на английском языке — Direct to PCB Inkjet Printing).

Способ подразделяется на следующие этапы:

1. Собственно печать пигментными чернилами шаблона печатной платы непосредственно на фольгированном стеклотекстолите с использованием, как правило, модифицированного струйного принтера.
2. Термическое закрепление напечатанного шаблона. При этом чернила приобретают устойчивость к травящему раствору.
4. Удаление чернил с печатной платы.

Есть также альтернативный вариант:

1. Печать в принципе любыми чернилами шаблона печатной платы непосредственно на фольгированном стеклотекстолите с использованием, как правило, модифицированного струйного принтера.
2. На еще невысохшие чернила распыляется порошковый тонер от лазерного принтера/копира, излишек тонера удаляется.
3. Термическое закрепление напечатанного шаблона. При этом тонер сплавляется и надежно сцепляется с фольгой.
4. Травление незащищенных шаблоном участков фольги обычным способом, например, с использованием хлорида железа III.
5. Удаление запекшегося тонера с печатной платы.

Второй вариант мы не стали рассматривать из-за нежелания работать с порошковым тонером, способным испачкать все вокруг при случайном неверном движении или чихе. Во всех обнаруженных нами реализованных способах прямой струйной печати шаблона использовались струйные принтеры Epson. Также вид чернил, вернее использованного в них типа красителя — пигмента, у нас устойчиво ассоциируется с принтерами данного производителя, поэтому поиск подходящего принтера мы начали с каталога Epson. Судя по всему, у Epson есть, или, по крайней мере, были модели, способные печатать на носителях с толщиной до 2,4 мм (при этом не только на CD/DVD-дисках), например, Epson Stylus Photo R800, но эта модель уже не выпускается, а получится ли использовать что-то из современных аналогов (явно недешевых) мы заранее не знали. В итоге было решено поискать самую дешевую модель, в которой применяются пигментные чернила. Модель нашлась — Epson Stylus S22. Этот принтер оказался и самым дешевым среди всех принтеров Epson — цена на него составляла менее 1500 руб., потом, правда, она заметно подросла: в московской рознице (рублевый эквивалент — во всплывающей подсказке) — Н/Д(0) .

Беглый осмотр показал необходимость внесения существенных изменений в конструкцию принтера, так как она предусматривала печать на гибком носителе с его изгибом при движении от верхнего загрузочного лотка к приемному лотку. Описанная ниже последовательная модификация синтезирована из нескольких итераций, так как после очередной сборки выяснялось, что в конструкцию нужно внести те или иные изменения. Поэтому не исключена вероятность небольших неточностей в описании этого процесса. Модификация преследует две основные цели. Во-первых, обеспечить прямую без изгибов и перепадов высот подачу носителя, для чего нужно изменить, а фактически создать заново подающий и приемный лотки. Во-вторых, обеспечить возможность печати на толстых материалах — до 2 мм, для чего необходимо приподнять узел с печатающей головкой и ее направляющими салазками. Итак:

1. Выкрутить два самореза на задней стенке и снять кожух, освободив защелки, которыми он еще цепляется за днище.

2. Отсоединить шлейф контрольной панели от основной платы, открутить два самореза, крепящие контрольную панель,

высвободить шлейф контрольной панели и отложить ее в сторону. Она еще пригодится, в отличие от кожуха корпуса.

3. Открутить 4 самореза блока подачи бумаги, высвободить провода, идущие к двигателю каретки, отжать фиксатор шестерни ролика подачи, снять стойку ролика подачи и весь блок подачи, снять боковой прижим бумаги — эти детали больше не пригодятся.

4. Открутить по саморезу на поддоне впитывающей подушечки и на блоке питания, отсоединить дренажный шланг от поддона и шлейф от БП на основной плате, снять поддон впитывающей подушечки и БП. Отложить их в сторону — еще пригодятся.

5. Открутить два самореза планки с роликами, прижимающими выходящий лист, снять этот узел и переместить в кучку с «лишними» деталями.

6. Справа открутить саморез и винт, закрепляющие салазки, по которым двигается печатающая головка.

Снять пружину, прижимающую салазки.

Снять пружину линейки каретки (ленты с нанесенными штрихами) и саму линейку.

Открутить два винта, крепящие основную плату,

и отжать ее от салазок (осторожнее с датчиком бумаги!). Открутить саморез крепления салазок, находящийся под основной платой.

Слева открутить саморез крепления салазок.

Отсоединить разъем (J7) двигателя подачи от основной платы.

Отсоединить пружину в левой части салазок.

Снять салазки в сборе с печатающей кареткой и основной платой.

7. Слева открутить саморез фиксатора вала протяжки,

снять вал и его фиксатор.

8. Снять все дополнительные направляющие в начале протяжки, которые крепятся на фиксаторах.

9. С помощью полотна от ножовки по металлу и надфилей выпилить окно в днище от боковых стоек, до нижней части подающего лотка и до подающего вала. При этом удобно использовать имеющиеся пазы и отверстия в днище. Заусенцы срезать ножом, опилки удалить.

10. Теперь нужно создать лоток для прямой подачи. Для этого можно использовать два отрезка алюминиевого уголка 10 на 10 мм длиной 250 мм и часть оригинальной подставки под бумагу в подающем лотке (можно использовать и любую жесткую пластину подходящего размера). Уголки крепятся с помощью винтов М3 с потайными головками так, как показано на фотографиях ниже. На вертикальных плоскостях корпуса принтера, к которым крепятся уголки, следует выпилить пазы, чтобы подающий лоток можно было немного перемещать вверх-вниз для тонкой подстройки его положения.

На правом уголке нужно срезать вертикальный угол, иначе правый прижимной ролик будет в него упираться. Также на поддоне нужно выпилить паз напротив датчика бумаги (хотя, видимо, можно этого и не делать).

А на усик датчика бумаги надеть кусочек трубки, тем самым немного его удлинив.

11. Отсоединить датчик положения вала подачи (один винт), срезать стопор на корпусе датчика, и закрепить его, сдвинув максимально вниз.

При последующей сборке проконтролировать, что диск со штрихами размешается посредине прорези датчика и не задевает его края.

12. Под три точки крепления салазок подложить по две шайбы с отверстием 4 мм каждая толщиной 1 мм. При использовании широких шайб в двух местах их нужно подпилить, чтобы они не упирались в элементы корпуса.

13. Снять прижимные валики, надеть на них надеть 2-3 слоя (на центральную пару роликов минимум 3 слоя) термоусадочной трубки с усадкой промежуточных слоев термофеном или другим способом нагрева. Надфилем углубить пазы для роликов так, чтобы они свободно вращались. Вставить ролики в держатели.

14. В припаркованном положении, а также в процессе прочистки дюз и инициализации новых картриджей к нижней поверхности печатающей головки, там, где расположены дюзы, прижимается подушечка с резиновой прокладкой. Снизу к подушечке подведена трубочка, идущая к вакуумной помпе. При прочистке помпа подсасывает чернила из картриджей, а при хранении дюзы предохраняются от высыхания в них чернил. Поэтому важно обеспечить плотное прилегание резиновой прокладки к головке, но из-за сдвига вверх салазок и печатающей головки это условие может не выполняться. Нужно увеличить ход подушечки в кроватке. Для этого придется снять или хотя бы отодвинуть помпу — отвернуть два самореза и отжать два фиксатора.

Затем снять пружину, подтягивающую кроватку подушечки, снять узел кроватка-подушечка, и отсоединить трубочку, отходящую от подушечки. Далее ножом подрезать где-то на 1,5 мм в нужных местах участки корпуса подушечки и кроватки, увеличив вертикальных ход подушечки. Затем собрать узел обратно. Так как при использовании неоригинальных картриджей автоматическая прочистка дюз и инициализация картриджей приводила к странным результатам, то мы решили отключить помпу от подушечки, для чего использовали кусочек трубочки и тройник. Для удаления избытка чернил или при ручной промывке подушечки к тройнику можно подсоединять шприц, или просто зажимать его отвод пальцем и, прокручивая вал подачи назад (за шестерню впереди слева), задействовать помпу принтера.

15. Произвести сборку принтера в обратном порядке. При установке вала подачи аккуратно очистить посадочные места от стружек и пыли и нанести на них и на соответствующие участки вала слой консистентной смазки. После установки вала необходимо настроить лоток подачи. Ослабив винты крепления лотка к боковым стенкам корпуса, используя жесткую пластину подходящего размера (например, кусок стеклотекстолита), нужно добиться того, чтобы движение пластины от подающего лотка по подающему валу и по валу в выходном лотке было ровным, без перепадов в высоте. Также следует обеспечить строгую параллельность направляющих подающего лотка и их перпендикулярность подающему валу. Найдя такое положение подающего лотка, винты следует закрутить и желательно зафиксировать со стороны гаек каплей лака. Затем продолжить сборку. С правой стороны из-за сдвига салазок вверх вернее крепежное отверстие не совпадет с отверстием в стойке корпуса — можно подпилить отверстие и закрепить салазки винтом, а можно и оставить так, как есть.

Поддон впитывающей подушечки, предварительно укоротив его правую стойку, мы установили в исходном месте, зафиксировав его в двух точках термоклеем. Блок питания, на исходной позиции не поместился, поэтому мы не нашли ничего лучшего, как просто закрепить его пластиковой стяжкой на левой стойке каркаса принтера. К ушку на БП мы прикрутили контрольную панель.

Оригинальный приемный лоток вызывает перегиб выходящего листа, поэтому его нужно усовершенствовать для обеспечения ровного горизонтального выхода листа. Для этого достаточно под лоток подложить что-то высотой чуть меньше 3 см, а на лоток положить пару толстых журналов или стопку бумаги. Впрочем, через некоторое время мы заменили эту конструкцию лотком, изготовленным из кожуха неработающего DVD-плеера. Что нужно сделать с кожухом, чтобы превратить его в лоток, понятно из фотографий, впрочем, тут каждый может использовать свое воображение и подручный материал.

Результат:

Сдвиг салазок вверх на бо льшую величину, чем описано выше, сопряжен с некоторыми трудностями. Проблемными местами являются как минимум датчик положения подающего вала, правый кронштейн линейки каретки, и парковочный узел. Возможно и что-то еще. В итоге толщина материала, на котором может печатать модифицированный принтер, составляет где-то 2 мм или чуть больше, поэтому при текстолите толщиной 1,5 мм подложка не должна быть толще 0,5 мм, при этом она должна быть достаточно жесткой, чтобы перемещать заготовки для печатных плат. Подходящим и доступным материалом оказался плотный картон, например, от папки для бумаг. Подложку нужно вырезать точно по ширине подающего лотка, так как любое горизонтальное смещение отразится на точности печати. В нашем случае подложка получилась размером 216,5 на 295 мм. Оригинальный узел подачи использовать не получится, поэтому подложку нужно вручную подводить под прижимные валики, но при этом не должен активироваться датчик бумаги. Из-за чего в подложке придется сделать вырез под усик датчика бумаги, в нашем случае на расстоянии 65 мм от правого края, глубиной 40 мм и шириной 10 мм. При этом печать начинается на расстоянии 6 мм от дна выреза, то есть на 6 мм раньше края носителя, который определяет принтер. Почему так — нам не известно. Для закрепления заготовок на подложке удобно использовать двустороннюю клейкую ленту. Прижимные валики прижимают подложку к подающему валу с большим усилием, поэтому для ровной подачи при печати валики не должны заезжать или съезжать с заготовки. Чтобы обеспечить это условие до, после и возможно с боков заготовки нужно приклеить материал с такой же толщиной. Это также облегчит позиционирование заготовки при серийной и/или двусторонней печати.

Оригинальные картриджи довольно быстро кончились, но в целом результаты с использованием оригинальных чернил оказались весьма хорошими . Тем не менее, было решено приобрести перезаправляемые картриджи и совместимые чернила.

На этом душа не успокоилась, были предприняты попытки модификации чернил с целью увеличения в них содержания полимерной составляющей. В итоге этих экспериментов дюзы с черными чернилами забились на 90%, с пурпурными — на 50%, в «желтом» ряду не работала одна дюза и только дюзы голубых чернил остались полностью работоспособными. Впрочем, для печати шаблонов достаточно и одного цвета. Так как пурпурные чернила показали лучший результат, то в картридж голубого цвета были заправлены именно они.

1. Подготовить поверхность заготовки. Если она относительно чистая, то достаточно ее обезжирить ацетоном. Иначе, обезжирить, зачистить абразивной губкой, и, для образования оксидного слоя, поместить в печку на 15-20 минут при температуре 180°С. После чего охладить и обезжирить ацетоном.

2. Используя двустороннюю клейкую ленту и вспомогательные обрезки текстолита закрепить заготовку на подложке.

3. Перевести шаблон в чистый цвет, который будет использоваться при печати. В нашем случае — в голубой (RGB = 0, 255, 255). Провести пробную печать (можно не шаблона целиком, а только габаритных точек, например углов), при необходимости в программе, используемой для печати, произвести коррекцию положения шаблона, смыть ацетоном предыдущий результат, повторить, если нужно, процедуру коррекции.

4. Напечатать шаблон на заготовке. Наилучшие результаты получены при следующих установках:

5. Подсушить заготовку на воздухе в течение 5 мин, для ускорения можно воспользоваться феном. Затем отсоединить заготовку от подложки и провести предварительное закрепление в печке в течение 15 мин (время от включения печки) при 200°С в пике. Остудить заготовку.

6. Для точного позиционирования второго слоя можно просверлить несколько отверстий небольшого диаметра, например, диаметром 1 мм в точках крепления будущей платы. Закрепить заготовку поверхностью для второго слоя вверх, при этом двустороннюю липкую ленту нужно наклеивать на полностью закрашенные участки первого слоя. Если заготовка плотна зажата между двумя пластинами спереди и сзади, то использовать двустороннюю липкую ленту необязательно. Обезжирить заготовку ацетоном.

7. Выполнить позиционирование и печать — повторить пункты 3 и 4.

8. Подсушить заготовку на воздухе в течение 5 мин, для ускорения можно воспользоваться феном. Затем отсоединить заготовку от подложки, закрепить ее на стойках, например, изготовленных из скрепок, поместить в печь, и провести закрепление в течение 15 мин (время от включения печки) при 210°С в пике. Остудить заготовку.

9. Осмотреть заготовку, места с подозрительно тонким слоем чернил (например, рядом с отверстиями или налипшими пылинками) закрасить водостойким маркером. Протравить заготовку. Чтобы поверхность заготовки сохраняла дистанцию от дна емкости, можно в отверстия (1 мм диаметром, использованные для позиционирования второго слоя) вставить зубочистки, так, чтобы острый кончик выходил на 1,5-2 мм, а толстый откусить на такую же высоту. При травлении плату периодически переворачивать и контролировать готовность.

Смыть чернила ацетоном.

Важные замечания.

1. Чтобы используемые чернила приобрели устойчивость к травящему раствору, их нужно выдержать порядка 15 мин (время от включения печки) при температуре около 210°С в пике (получена с использованием термопары, расположенной рядом с заготовкой). Интервал узкий, так как при превышении на 5-10°С текстолит начинает разрушаться, при занижении — чернила смываются травящим раствором. Точные условия в конкретном случае нужно подбирать опытным путем. Для контроля можно использовать тест ватной палочкой. Если смоченная водой ватная палочка легко смывает чернила, значит нужно увеличить температуру, если не смывает, или только чуть-чуть окрашивается, значит, устойчивость к травящему раствору приобретена. Если даже смоченная ацетоном ватная палочка с трудом смывает чернила, значит, устойчивость к травящему раствору очень хорошая. Таким образом можно подобрать чернила и условия температурного закрепления, дающие наилучшие результаты. Отметим, что мы использовали электрическую печку-гриль, включали только верхний ТЭН, а при окончательном закреплении чернил термостат печки устанавливали на 220°С.

2. Воспроизводимость печати достигает порядка 0,1 мм, поэтому при необходимости можно поверх первой стороны шаблона напечатать его же второй раз, с промежуточной сушкой прямо на подложке термофеном (с регулируемой температурой) или бытовым феном, установленным на максимальную температуру. Сушка нужна для того, чтобы прижимные валики не смазывали предыдущий слой.

3. Изготовление двух сторон можно выполнять последовательно. Сначала напечатать и закрепить первую сторону, а фольгу на второй защитить, например, акриловой краской из баллончика. Протравить первую сторону, смыть ацетоном защиту со второй, напечатать и закрепить вторую сторону, защитить краской первую, протравить вторую строну, и смыть защиту с первой.

4. Печатать нужно следующим образом: сначала отправить задание на печать, подождать, пока принтер не сообщит об отсутствии бумаги, затем аккуратно продвинуть подложку с закрепленной заготовкой под прижимные валики, прокручивая вал подачи за шестерню впереди слева, после чего нажать на кнопку продолжения печати. При небольших перерывах между сеансами печати принтер не будет выполнять процедуру короткой прочистки, поэтому можно сначала загрузить подложку с заготовкой, а затем отправить задание на печать.

5. Следует соблюдать особую чистоту, так как любая пылинка, попавшая на непросохшие чернила на заготовке, может привести к дефекту.

Указанным способом было изготовлено несколько двусторонних печатных плат, и, хотя дорожки у же, чем 0,5 мм не использовались, на тестовых участках была продемонстрирована возможность получения дорожек шириной 0,25 мм, и это явно не является пределом данного метода.

P.S. Пример двусторонней платы с дорожками 0,25 мм (при проектировании были заложены нормы 0,25 мм на ширину дорожек и на зазоры, но при ручной доводке расстояния между дорожками были по возможности увеличены). Отметим, что при изготовлении двусторонних плат, видимо, все же надежнее стороны печатать и травить последовательно. Сторона 1:

Сторона 2:

Можно заметить три вида дефектов:

1. Линейное искажение, которое, видимо, вызвано тем, что одна сторона печаталась в быстром двухпроходном режиме, а вторая в медленном однопроходном. То есть лучше обе стороны печатать в одном и том же режиме.

2. Местами дорожки чуть уширены из-за растекания чернил. Данный дефект можно избежать, тщательно подготавливая поверхность — обезжирить куском материи, смоченной в ацетоне, затем тщательно протереть сухим ватным тампоном.

3. С одного края дорожки и контактные площадки стравились заметно больше. Произошло это из-за перегрева, в результате которого чернила сильно потемнели и стали отслаиваться. Значит необходимо тщательно следить за равномерностью нагрева (выбирать место в печке, где нагрев более равномерный) и ни в коем случае не допускать перегрева — чернила должны заметно потемнеть, но не приобретать темно-серный оттенок.

Однако эти дефекты не оказались критичными и в результате, без какой-либо коррекции разводки мы получили полностью функционирующее устройство.

На плату перенесено изображение деталей, очень упрощает сборку

Как-то наткнулся в интернете на видео по нанесению надписей на разные поверхности с помощью акрилового лака. Суть там простая, печатаете на лазерном принтере надпись, промазываете её с лицевой стороны лаком, ждете высыхания лака, затем размочив бумагу в теплой воде осторожно скатываете её в комочки и удаляете с засохшего лака, когда вся бумага будет удалена, то останется только прозрачный слой лака с прилипшим к нему тонером в виде вашей надписи.

Но лак очень хрупкий и с него сложно снять бумагу не повредив его. И тут пришла идея вместо лака использовать обычный скотч!

Методика

Печатаем надпись, наклеиваем на лицевую сторону прозрачный скотч, хорошенько проглаживаем, обрезаем ножницами лишнее, и под кран с теплой водой. Бумага снимается очень легко, но сильно тереть не стоит, чтобы не повредить слой тонера, и когда будет казаться что скотч идеально очищен от бумаги, то еще разок внимательно просмотрите на наличие остатков бумаги, т.к. маленькие остатки бумаги в воде практически прозрачны и незаметны.

После снятия бумаги есть 2 варианта приклеивания скотча:

1. Сразу клеим, не дожидаясь высыхания воды. Это дает возможность несколько раз отклеить скотч для корректировки положения надписи.

2. Положить скотч липкой стороной вверх и подождать, пока высохнет вода. Для ускорения высыхания хорошо подходит змеевик в ванной или батарея зимой. Как ни странно, липкость восстанавливается полностью. Приклеивать нужно сразу правильно, т.к. просохший скотч сложно отклеить без повреждения надписи.

Скотч остается липким только там, где нет тонера! Бумага - обычная офисная.