Печатные платы своими руками (фоторезист).

В продаже появились фоторезистивные материалы по весьма доступным ценам. А результат работы с ними после моих пещерных технологий кажется натуральной магией. Разумеется, я не удержался от того, чтобы купить фоторезист ORDYL 350 и попробовать всё своими руками.
Для примера сделаем модуль часов на микросхеме DS1307.
Для начала нам нужно распечатать фотошаблон печатной платы на прозрачной плёнке. У меня принтер струйный и плёнка, соответственно, специальная — с одной матовой стороной.

Шаблон нужен негативный — тот фоторезист, который засветится, станет прочным несмываемым рисунком.
Подготовим текстолит. Вырежем заготовку по размеру будущей платы. Заготовку я довёл до блеска сначала обычной мелкой шкуркой, а потом, как пишут, качественно её отмыл при помощи обычного Пемолюкса, который есть на любой кухне. В результате, как и должно быть, на плате стал оставаться тонкий слой воды.
После этого на плату нужно наклеить фоторезист. Технология примерно такая же, как при наклейке плёнки на экран мобильника — нужно не допустить попадания пылинок и образования воздушных пузырей. Снимаем с одной стороны фоторезиста защитную лавсановую плёнку и аккуратно приклеиваем, двигаясь с одной стороны платы.
Разглаживаем пальцами, выгоняем все воздушные пузырики. После несильно прогреваем плату обычным феном для волос и при помощи куска ткани с хорошим усилием придавливаем фоторезист по всей площади платы. Повторяем прогрев и разглаживание.

Фотошаблон к этому времени должен полностью высохнуть. Теперь засвечиваем шаблон при помощи обычной энергосберегающей ультрафиолетовой лампы.

Выдержка — 50 секунд, но лучше подобрать экспериментально под свой принтер. Если недодержать — дорожки смоются. Если передержать — не смоется ничего. Засвеченный рисунок сильно потемнел.

Снимаем вторую защитную плёнку и бултыхаем плату в раствор обычной пищевой соды. Я ещё смешал с тем же пемолюксом. Держим несколько минут, потом начинаем аккуратно тереть губкой или пальцами. Незасвеченный фоторезист начинает смываться.

Через пару минут получаем очень аккуратный и весьма прочный рисунок на меди. Я пробовал соскоблить фоторезист ногтем и у меня не получилось.

Теперь плату можно травить обычным способом. После травления остатки фоторезиста легко смываются обычным средством «Крот» для прочистки канализации.
Дальше всё как обычно — сверлим отверстия, лудим, паяем. 
Итак, тестирование новой технологии можно считать удачным — магия получилась.
— Скорость. Перенос рисунка на медь занял меньше 15 минут. Хорошо тестовая плата простая, но ведь и на более сложных платах будет примерно такой же порядок времени. Дольше этот пост писался.
— Качество. Дорожки шириной 0.3 миллиметра и текст на плате получаются вообще без каких-либо проблем. Можно спокойно делать платы для планарных микросхем и SMD компонентов, что для меня всегда было совершенно запредельным умением.
— Доступность. Фоторезист и плёнка для принтера стоят очень дёшево, у меня получилось в районе 10 рублей за лист А4. Не нужны какие-то особенные редкие реактивы — сода и средство для чистки труб есть везде. Однажды напечатанный шаблон можно использовать сколько угодно раз. УФ лампу я купил на строительном рынке неподалёку.

Прямая печать плат на текстолите

Вот периодически мне бывает нужно сделать печатные платы для моих поделок. ЛУТ для меня чрезвычайно капризный метод — то тонер переплавится и растечется, то качество бумаги не сгодится, то еще какой- нибудь геморрой — нервы нужны стальные-железные. Для фоторезиста реактивы специфические и ламинатор. 

«А если для этого станочек специальный соорудить? Чтоб сразу краской печатать?», — подумалось мне. «Принтер переделай!», — резонно заметила лень. Поиск в интернете выявил, что люди успешно переделывают для печати на текстолите струйники, однако это довольно трудоемкий процесс (нужно допиливать и поднимать рамку с печатающей головкой и т. п.), к тому же, своим струйным принтером я дорожу, как мадам Грицацуева ситечком (МФУ, все-таки). А вот ненужный лазерный HP lj 6L у меня валялся без дела — в общем, довалялся. Полез смотреть характеристики и случайно наткнулся на статью (кэш статьи, на всякий пожарный) по переделке именно этого принтера под текстолит. Но тема в статье так и не раскрылась до конца — в частности, там не рассказывается, как сделать так, чтобы тонер прилипал к фольге текстолита, чем потом этот тонер запекать и, главное, — нет видеодемонстрации работающего образца, поэтому я довел это дело до ума самостоятельно. Я настоятельно рекомендую ознакомиться с вышеупомянутой статьей, потому что повторять описанное там во всех деталях не буду — нечего плодить копипаст. Под катом много фотографий.

Итак, сама переделка заключается в мелочах — сделать пропил в задней стенке, убрать отбойную площадку и печку (чтобы напечатанный рисунок не смазывался). Термодатчик печки нужно заменить резистором с сопротивлением 8,2 кОм. Я рекомендую сделать это так (просто закоротить термодатчик резистором, чтобы не возиться с его закреплением):





С разъемом, подающим напряжение нагрева, ничего делать не надо. Отключить от него печку и все.

Далее нужно поработать с отбойной площадкой — это то, что находилось за роликом захвата бумаги — ее нужно спилить, оставив только бока. Прощу прощения, но фотографии с не отпиленной задней частью нет — забыл сфотографировать, а когда опомнился и пришел в себя, то все уже было отпилено. Сам не знаю, как так вышло. Кошмар.

Вот так все должно выглядеть:



Да, чуть не забыл: аккуратнее с датчиком прохождения бумаги (он, вернее, верхнее плечо его заслонки, находится вон в той щели слева от ролика захвата бумаги) — не спилите случайно его крепления, иначе принтер не сможет контролировать конец листа в подающем тракте.



А вот у датчика наличия бумаги наоборот удалите заслонку, и принтеру будет казаться, что «бумага» есть всегда. 



Вид сзади:



Это все, что я хотел прояснить по поводу переделки. А теперь не менее важные моменты — прилипание тонера к фольге и закрепление его с помощью нагревания.

1. Зачищаете нулевкой поверхность платы
2. Протираете ацетоном
3. Берете флюс ЛТИ-120 (именно его, он обеспечивает прилипание за счет входящей в состав канифоли) и аккуратно, буквально за несколько движений, наносите его на плату марлевым тампоном (ватным не нужно — оставит «мохры») и даете чуть-чуть подсохнуть около минуты. Поверхность фольги должна принять примерно такой вид:
   
   
4. Заряжаете текстолит в принтер и выводите плату на печать. После того, как она будет напечатана, феном паяльной станции при температуре ~300-350°C запекаете тонер. Он спекается моментально. Поток горячего воздуха нужно наводить непосредственно на дорожки платы. Дорожки должны приобрести такой вид:
   
   
5. Далее небольшим количеством ацетона очень аккуратно смываете весь флюс с платы, иначе плата не протравится. Если вы запекали тонер при рекомендованной температуре, то дорожки не должны сейчас смываться ацетоном ни на йоту.
6. Теперь плату можно травить. Вот что получилось у меня:
   
   
   
   Я не очень аккуратно запекал тонер и случайно покарябал дорожки — дефекты видно на фото. Надписи, как видим, пропечатались довольно хорошо. 

Ну и, конечно, то, ради чего мы все тут собрались — видеодемонстрация работы девайса:



Вот и все. Мне этот «станочек» существенно облегчил жизнь. Не одну плату уже с его помощью удачно напечатал, тьфу-тьфу. Если кому-то это все пригодится — буду очень рад. Спасибо за внимание.

UPD: Сайт по ссылке полег маленько. Потому вот гуглокэш.

Изготовление гибких печатных плат

Гибкие печатные платы в наше время встречаются во многих современных устройствах, будь-то мобильные телефоны, ноутбуки или  камеры. Их применение сводит к минимуму  проблемы связанные с уплотнением компоновки аппаратуры. Они представляют собой печатные  платы, выполненные на тонком, гибком основании. И технология изготовления подобных плат в домашних условиях актуальна у радиолюбителей, ведь это открывает  огромный простор для экспериментов и творчества, дает возможность создавать уникальные радиолюбительские конструкции.

Попробуем освоить данную технологию, изготовив гибкую печатную плату в домашней условиях. Как правило базовым материалом служит фольгированная полиимидная пленка, она характеризуется высокой усталостной и долговременной прочностью и термостойкостью.

Приобрести ее сейчас не составит труда, на  просторах интернета  масса магазинов продающих подобные материалы. Вот пара ссылок: Ebay и ПаяльникOFF. Но есть одно но… Для изготовления нам также потребуется твердочернильный принтер , а ввиду высокой стоимости простым домашним пользователям он не доступен и как правило предназначен исключительно для офисного применения. Если у вас есть доступ к такому, то вы просто счастливчик)) Если нет, то тоже не беда, краску на пленку можно нанести с помощью лазерно-утюжной технологии.

При наличии твердочернильного принтера  достаточно вложить в лоток ручной подачи лист полиимидной пленки и распечатать на нем рисунок нашей платы. Надо сказать, что при печати в настройках  нужно выставить  максимальную плотность тонера аналогично тому как мы выставляли его при лазерно-утюжной технологии. Также не следует ляпать материал пальцами, иначе тонер может не «лечь».

Печать на полиимидной пленке

Рисунок платы на пленке

Распечатав рисунок на пленке осталось лишь протравить все это дело в растворе хлорного железа. Тут ничего нового, все также  как с обычной платой на текстолите: кидаем в раствор, ждем и вуаля! Гибкая печатная плата готова! Можно припаивать компоненты.

гибкая печатная плата с компонентами

sPlan 7.0.0.4

Описание:  sPlan – простой и удобный инструмент для черчения электронных и электрических схем. sPlan создает качественные файлы для печати, которые могут быть предварительно просмотрены, имеется изменение масштаба и расположения схемы на листе. Хорошо организованные и богатые библиотеки содержат множество элементов, которые легко редактировать.

  Splan7.0.0.4.rus.rar 

Изготовление печатных плат при помощи паяльной маски FSR8000

Качество любого самодельного электронного устройства очень сильно зависит от того, как качественно оно было изготовлено (да уж – полезная фраза, это же и так ясно! Ну, это да…. Но мне надо же с чего-то начать? Большую роль в этом играет печатная плата (это если у вас не слишком простенькая конструкция которую можно и объемным монтажом сделать).

Чем сложнее устройство, тем сложнее рисунок печатной платы, и тем качественнее она должна быть изготовлена. Об одном из способом изготовления печатной платы своими руками речь и пойдет.

Предисловие

Существует несколько способов изготовления печатной платы в домашних условиях. На самом начале (это еще когда на электронщика в училище учился) я дорожки рисовал лаком для ногтей (получались очень зверские печатные платы), потом пробовал водоустойчивый маркер (уже лучше). Но только когда я освоил лазерно-утюжную технологию (ЛУТ) (а это относительно недавно произошло) я наконец-то смог получить то качество плат, которое радовало глаз. Ведь я изготавливаю электронные поделки чисто ради самого процесса. Ну хобби у меня такое  . А какой интерес паять что-то на страшной печатной плате? Но через пару лет меня и эта технология перестала устраивать. Хотя достоинств у ЛУТа много:

• быстрота (при наличии принтера – от распечатки до начала пайки у меня получалось добиться около 10 минут);
• простота (хотя за эту простоту придется заплатить добрым десятком неудачных дублей в самом начале использования этой технологии. Т.е. нужно «набить руку».)
• хорошая повторяемость. (у меня получалось около 90% всех попыток. Первый десяток в статистику я не включал!  ).

При помощи лазерно-утюжной технологии – можно было даже наносить надписи, чего я и делал в некоторых случаях.
Но ЛУТ давал точность не более 0.3 мм. Это практический потолок. Я пытался сделать дорожки тоньше, и у меня получалось, хотя при этом процент брака весьма сильно возрастал. В общем, я и так затянул предисловие к статье, поэтому перейдем к, собственно паяльной маске.

Что такое паяльная маска?

FSR8000 — двухкомпонентный чувствительный к ультрафиолетовому излучению состав. Имеет три состояния.
1. «Сырое состояние». После того, как два компонента были смешаны. В этом виде он может быть смыт либо ацетоном либо раствором кальцинированной соды.
2) «Отвердевшее состояние».
2а) Незасвеченная ультрафиолетом. Растворяется ацетоном и раствором кальцинированной соды.
2б) После засветки ультрафиолетом маска получает стойкость к раствору кальцинированной соды, но все еще может быть смыта ацетоном.
3) «Запечённое состояние». Получается после нагревания до 160 градусов с последующей выдержкой в течении нескольких десятков минут. Не растворяется ацетоном, обладает большой механической стойкостью.
Говоря простым языком: маска – это защитный слой, который часто можно наблюдать на печатных платах заводского изготовления. Очень часто зеленого цвета. В этой статье пойдет речь о нестандартном применении этой маски в качестве фоторезиста.
Для этого нужно воспользоваться первыми двумя состояниями, т.е. при помощи засветки и последующей проявки получить на текстолите рисунок проводников. А после травления этот рисунок смыть ацетоном.
Потом маску можно использовать по назначению, покрыв маской область всей платы, кроме контактных площадок, предназначенных для запайки деталей. Потом перевести маску в третье состояние. А теперь о том же, но детально и из фотографиями.

Список того, что нужно для технологического процесса изготовления печатных плат

1. Паяльная маска — FSR8000 (самое слабое место во всей технологии, потому что ее нужно где-то достать.
2. Термостат. Несмотря на грозное название, можно использовать обычный утюг с возможностью регулировки температуры. Еще нужен термометр (до 160 градусов), чтобы запомнить положения регулятора при 70 градусах и 160 градусах. После этого термометр по сути уже будет не нужен.
3.  Ультрафиолетовая лампа. Можно просто использовать обычную энергосберегающую лампу с холодным светом. Просто время засветки будет очень долгое. Зато безопасно.
4. Рамка с сеткой. Рамка с натянутой сеткой. Можно использовать детский бант. А можно использовать пальца для вышивания, и органзу (органза – это такая ткань. Можете поспрашивать в любом соответствующем магазине).
5. Фотошаблон с рисунком платы и размещением контактных площадок.
6. Инсулиновые шприцы. Нужны для того, чтобы точно смешать компоненты маски.
7. Зубочистки. Для размешивания компонент маски.
8. Для равномерного нанесения маски на текстолит нам нужен: резиновый ракель, кредитка, кусок пенопласта. Я использую кредитку (уже ненужную, конечно же  ).
9. Для проявки нам нужна кальцинирования сода. Ищите рядом со стиральными порошками в магазинах.
10. Ацетон. Чтобы смыть маску после травления.
11. Емкость для проявки (любая пластмассовая посуда)

Технологический процесс изготовления печатной платы в домашних условиях

Фотошаблон (фотонаборная пленка). Его можно сделать в типографии, в которой есть оборудование для фотонаборных пленок. Часто эта услуга не афишируется типографиями, так как является чисто внутренней. Но, как правило, они без проблем соглашаются вывести ваши рисунки платок на фотонаборную пленку. Формат файла, размеры рисунков нужно обязательно уточнить в конкретной типографии.
Для получения рисунка платы, шаблон должен быть инвертированный (белые дорожки на черном фоне). Для защитной маски – прямой (черные кружочки на белом фоне).

На фотографиях показан сам фотошаблон. Одна сторона кажется рельефной, другая – должна быть глянцевая и гладкая. Важно не перепутать стороны – фотослой на той стороне, где рельеф.

Деревянная рамка (из бальзы  , склеенная низковязким суперклеем!) с натянутым детским бантом.

Выпиливаем заготовку из текстолита. Даем некоторый запас по бокам.

Очищаем поверхность шкуркой. Не нужно сильно стараться, достаточно снять грязь. Маска обладает очень хорошей адгезией.

На фотографии очищенный текстолит. Металлическую стружку необходимо смыть водой.

Утюг с термометром. Не обязательно вот так всегда контролировать процесс. Сейчас я знаю положение регулятора для 60-80 градусов, и устанавливая его в это положение, уверен в том, что получаю нужную температуру. Осторожно,температура утюга должна быть не выше 100!

Набираем в маленькие шприцы компоненты маски.

Все, что нужно для работы
- компоненты маски в шприцах
- рамка
- фотошаблон
- зубочистка
- кусочек пенопласта

Выдавливаем на текстолит нужное количество реактивов.
Для такой платки это 3 мл маски (зеленый компонент) и 1 часть отвердителя (белый компонент). Т.е. пропорция должна быть 3 к 1.

Размешиваем зубочисткой. Стараемся хорошо размешать, так как от качества размешивания многое зависит.

Смешанная однородная маска

Придавливаем сеткой сверху. Вот тут, пожалуй, стоит сказать, о том, что в некоторых случаях (особенно тогда, когда маска уже с просроченным строком хранения) смешивать лучше большие порции, сразу для нескольких платок. Потом наложить на платку рамку с сеткой, и сверху на сетку уже нанести необходимое количество смешанной маски. Тогда сетка не даст плотным (загустевшим) комкам маски попасть на текстолит, тем самым испортив всю картину.

Распределяем маску по текстолиту. Смысл в том, чтобы маска осталась только в ячейках сетки. Тогда при снятии сетки – мы получим равномерно распределенную маску. Поэтому куском пенопласта как на фотографии (либо кредиткой) стараемся убрать с поверхности сетки излишки маски. Без фанатизма! Не порвите сетку 

Результат

Аккуратно снимаем сетку

Маска быстро расплывается по всей поверхности, образуя равномерный слой

Кладем платку на утюг

Накрываем платку чем нибудь, чтобы защитить от пыли. И ждем несколько минут (или десятков минут).

Тем временем сетку со следами маски кидаем в кальцинированную соду.

Важно поймать момент почти полного высыхания маски. Можно пробовать проверять маскупальцем на краю платки (там, где вы оставили допуск. Вы ж оставили допуск?!). Если при проведении пальца на поверхности не остается следов, а маска при этом слегка липнет к пальцам – это то, что нам нужно.
Платка с маской с вырезанным шаблоном.

Накладываем шаблон фотослоем к маске и хорошенько приглаживаем его к платке. НЕ ПУТАЕМ сторону! Если поверхность чуточку липкая – шаблон без проблем держится на платке. Если же поверхность уже почти сухая – не беда. Попробуйте либо смочить поверхность водой, чтобы шаблон прилип, либо чем нибудь прижмите шаблон к платке (можно скотчем примотать. Но аккуратно!) В общем – шаблон должен плотно прилегать к платке.

Кладем на засветку. Время засветки определяется экспериментальным путем. Могу сказать режимы своей засветки: 70 (можно даже 80) минут на расстоянии в 7 см, под энергосберегайкой на 22 ватта. УФ лампа даст намного меньшее время засветки, но при этом соответственно уменьшатся и допуски на время).

Готовим раствор для проявки (заранее, мы в него ведь как раз кидали рамку 

Вода комнатной температуры. Очищенная, мягкая. Дозировка – экспериментально, на фотографии дозировка для мягкой питерской воды (Как вы уже догадались, фотографии делал Термит). Для твердой воды – соды должно быть больше. Раствор должен быть слегка мылким на ощупь. Если соды будет слишком много – проявка будет быстрой, но при этом чуть недосвеченная маска «слезет» при проявки. А если соды будет слишком мало – проявка будет очень медленной. Причем нагрев раствора только помешает проявке.

После того как прошло время, необходимое для засветки – снимаем пленку, и кидаем платку в раствор

Платка в растворе.

Если все правильно, то уже через минуту вы должны увидеть легкий рисунок проводников.

Когда платка полностью проявилась, моем ее от остатков кальцинированной соды, кладем сушится на утюг.

То, что получилось

Одним из неприятных особенностей маски есть недопроявленные области. На сухой платке – их очень хорошо заметно как белесые пятна. Их не должно быть! Они не дадут раствору для травления добраться до меди. Кидаем тогда платку обратно в раствор, и легонько ваткой очищаем те области. Опять смываем, сушим, контролируем. И если все в порядке, то…

Травим платку.

В процессе травления контролируем, чтобы не было пузырьков воздуха. Часто они между дорожками находятся.

Травим, травим…

Вот то, что получилось

Смываем маску ацетоном. Можно проверить платку, прозвонить на обрывы и замыкания. Ведь мы сейчас будем наносить защитную маску, а тогда исправить обрывы, и особенно замыкания, будет очень сложно.

Повторяем весь процесс. Нанесение компонентов

Смешивание и распределение

Сушка

На этот раз сушить надо дольше. Чтобы маска вообще перестала липнуть. Ведь теперь нужно очень точно совмещать шаблон с уже готовыми дорожками, а когда шаблон прилипнет к маске – это будет очень сложно сделать.

Накладываем шаблон маски. Точность совмещение можно проверять на свет (если платка односторонняя)

Опять в засветку (да, да, опять на 70-80 минут, если у вас не УФ. Но ведь можно делать одновременно несколько платок!) Потом в проявку в тот самый раствор кальцинированной соды. Его в принципе надолго хватает. Правда менять все равно придется, потому что в зеленом растворе не видно самой платки, и того, как она делается все красивее и красивее

Мне, например, нравится наблюдать, как на зеленой поверхности постепенно проявляются блестящие медные площадки

Результат

И результат на просвет. Чуточку промахнулись мимо дорожек

Дальше сушим платку. На той же температуре (60…80). Это нужно чтобы вода не вскипела и маска не вспучилась.
После этого, поднимаем температуру до 160 градусов, и сушим платку еще около часа

А вот уже результат. Уже подрезанный, просверленный, залуженный и запаянный.

Итак, плюсы использования этого метода самостоятельного изготовления печатных плат:

• Очень и очень технологично и красиво
• Высокая точность. 0.15 мм – не проблема. Две дорожки между ножками DIP корпуса? При старании – не проблема.
• Почти 100% повторяемость (конечно же, это когда уже знаешь на каком расстоянии и сколько времени засвечивать и другие мелкие вещи, определяемые экспериментально на первых попытках изготовления платки)
• Защитная маска. Это очень хороший плюс – ведь паять при защитной маске становится очень просто – SMD компоненты просто сами ложатся на свое место.

А теперь минусы.

• Очень долго. При использовании обычных энергосберегаек – ОЧЕНЬ ДОЛГО. Но кто мешает делать платки партиями?
• Нужна фотонаборная пленка. (Можно, конечно же, использовать шаблоны с принтера. Но…, честно. Я не советую. Потому что тогда допуски на время засветки становятся очень и очень маленькими)
• Ну самое главное: маску FSR8000 сложно добыть.

Техника безопасности.

Имейте в виду — в описании FSR8000 написано много неприятного про ядовитые свойства паров маски. Как минимум — работайте с открытой форточкой. А лучше всего — под вытяжкой. Теперь насчет моих советов “коснитесь пальцем, высохло ли” — это лучше все же не делать. Попала маска на руки — быстренько смойте.
Ацетон. Тоже вреден. Растворяет жир, а значит и из подкожным жиром может что-то неприятное сделать. Лучше не допускать длительного контакта.

Хлорное железо. Лучше не вдыхать его пары. Вообще, у меня весь процесс идет на балконе, с открытым окном. Я на балкон захожу только тогда, когда мое присутствие необходимо. А после окончания — хорошо его проветриваю.

Выводы

Изготовить своими руками печатную плату почти заводского качества в домашних условиях — возможно, и даже не очень сложно! Еще бы освоить качественно изготовление переходных отверстий…

Источник: http://luckytech.ru/   Автор:Mechanic