Виготовлення якісних друкованих плат за допомогою термотрансферного паперу методом лут. Папір для виготовлення друкованих плат за технологією ЛУТ або як виготовити друковану плату в домашніх умовах

У цьому дослідженні я спробував знайти реальні межі застосування ЛУТ-а, з'ясовувати які мінімальні зазори та доріжки та визначитися з найкращим папером для процесу. Практична мета - досягти заповітних 0.1мм, які, як дехто каже, можна робити ЛУТ-ом.

Всі фото дуже великого дозволувід 300КБ до 4МБ розміром, щоб було видно всі деталі. Тому я в текст їх не вставляв, а даю на них посилання.

Загальний процес

Я не вдаватимуся в теорію, а просто опишу на чому і чим я роблю у своїй домашній обстановці.

Програма Sprint Layout, друкую на HP LaserJet 1200 (600dpi), текстоліт фольгований товщиною 1.5мм, односторонній, праска маленька, дорожня, цькування хлорним залізом, тонер праю розчинником 646.

До друку плату зашкуриваю шкіркою 1000 і витираю 646 розчинником.

Вибір паперу

Критерії вибору паперу:

• доступність
• гарне покриття тонером та його прикріплення під час друку
• хороший переклад тонера на плату з паперу
• легкість зняття з плати після перенесення тонера
• покриття (або змішування) тонера шаром, який закладає пори в ньому.

Останній пункт вимагає пояснення. Суть у тому, що вся технологія ЛУТ тримається на лазерному друку, а будь-який лазерний друк - на тонері, а будь-який тонер придатний для ЛУТ страждає на одні дуже неприємні недоліки: пористість. Через це відбуваються сильні підтрави доріжок, навіть при невеликому часі травлення. А головне відбувається протруювання великих поверхонь, які покриті тонером. Вони як би з'їдені зверху, іноді наскрізь. Фотопапір, зокрема, має псевдо фотошар, який може змішуватися з тонером при високих температурах, покриваючи його непробивною пластикоподібною плівкою, яка стійка до травильного складу. Однак, з досвіду інших любителів, цей шар часто також лягає щільно на плату і його важко віддерти, або забивається в зазори, через що маленькі зазори робити або важко або неможливо. За кордоном є комерційне вирішення цієї проблеми – фолька GreenTRF. Кому цікаво – читайте гугль.

Із самого початку я пробував звичайний офісний папір 80 г/м2. Дурниця повна. Не дає тонер.

Потім робив на сторінках із глянцевих журналів. Виходить непогано, але треба довго відмочувати, перенесення тонера на плату не повний, тонер розтікається при розігріві праскою.

Фірмовий фотопапір HP матовий для струменів. Погано перекладається тонер на плату, тонер не покритий нічим зверху, залишається пористий.

Напівглянцевий фотопапір HP. Після 30 хвилин відмокання зняти папір із плати неможливо. Весь тонер покритий білим пластиком. Віддерти можна лише з тонером.

Термотрансферний папір для струйних принтерів для перекладу на одяг. У лазерник пхати її побоявся - дуже легко плавиться. Хотів заплавити аори тонера. Повний провал.

Здавалося б, все пропало. Виходу немає, пробувати те саме від інших фірм (ще хмара грошей на вітер) або міняти руки.

Але ось що сказав Томас Едісон:

"Занадто багато людей ламаються, навіть не підозрюючи про те, наскільки близькі до успіху вони були в той момент, коли впали духом"

І був дуже правий!

Після всіх цих мук я пішов читати про GreenTRF, про комерційні системи для ЛУТ-а, як вони влаштовані намагався зрозуміти і коли читав про press"n"peel прочитав, що температуру там треба не дуже високу (як для поліестру). І я подумав, може, і я перегрів.

Поставив праску між 1 і 2 точками і використав той самий фото папір від HP Premium, який намертво прилипав. Погрів 3 хвилини, пішов у ванну, увімкнув холодну воду і смикнув папір. Вона відійшла взагалі без опору! На міді залишилось відсотків 90 малюнка! Причому, дуже чорного. На папір тонер майже нема!

Після 3 проб, встановив, що оптимально - на один поділ вище 2 точок (на моєму прасуванні між точками ще хмара поділів). При цьому задня частина паперу починає плавитися, тому треба підкладати 1 лист звичайного паперу. Я тестував на маленькій хустці, тому туди сюди праскою водити не потрібно, проте тиснув нормально і іноді з невеликим тиском проходив по контуру. Прогрівання: 3.5-4 хвилини.

Після цього відразу беру за папірець, йду у ванну, ставлю під холодну воду і за 3 секунди одним рухом знімаю папір. Ось що виходить:
/elektro/tt/IMG_3517.jpg

Там де був тонер, папір стає синюватим, а тонер на платі на дотик як пластик, блискучий і глянсовий. Однак жодного фотошару ніде у щілинах немає! Видерти нічого! Папір, до речі, дуже цікавий, при намоканні з боку глянцю він якоюсь кашкою слизькою покривається, як справжній фотопапір. Як видно, тонер перейшов ідеально! Краса!

Мій LaserJet 1200 ковтає як повний лист 10х15, так і половинку 10х7.

Метод виміру

Метод простий: беремо фотоапарат, лінійку та предмет, кладемо лінійку поверх або поруч із предметом і робимо велику макрозйомку. Вважаємо кількість пікселів в 1 мм на лінійці, вважаємо кількість пікселів на об'єкті, ділимо останнє на перше і отримуємо розмір об'єкта в пікселях.

Для тих. хто сумнівається в такій технології вимірювання, я провів тест на точність. У мене чіп є від TI psp54310pwp у дуже маленькому корпусі. По даташиту у нього нога завтовшки 0.19 мм, а відстань між серединою ніг 0.65 мм. Моїм способом після фотографування чіпа отримані значення: 0.20 та 0.62 відповідно. Тож, думаю, питання точно не буде
/elektro/tt/4/IMG_3532.jpg

Тестування на товщину доріжок та зазорів

Після цього зробив ванну з хлорним залізом крутіше. Витруив усе за 15 хвилин. Ось результат:
/elektro/tt/IMG_3518.jpg

Виглядає супер. Усі доріжки вийшли повністю (навіть 0.05мм), зазор 0.1 не вийшов зовсім (але ніхто і не сподівався), а ось 0.2 цілком цілий.

Мультиметром тестую всі доріжки – всі цілі. Тестую зазори. Опа, 0.2мм проводить! Тут видно місце, де є місток:
/elektro/tt/IMG_3521.jpg
(червоним контуром обведено)

Один рух голкою за цим місцем і проблему усунуто.

Але питання, а які реальні розміри?

Як і раніше прикладаємо лінійку і робимо макрофото:
/elektro/tt/IMG_3521.jpg

І отримуємо: на 1 мм: 30 пікселів

Доріжки:

• 0.05мм 5px 0,17мм
• 0.10мм 7px 0,23мм
• 0.15мм 9px 0,30мм
• 0.20мм 10px 0,33мм

Сумно. І папір супер, і руки не гаки, начебто. Але менше 0,17 не йде! Я робив максимальну заливку тонером під час друку (це коли принтеру вказано, що друк на прозорій плівці), можливо якщо не так жирно робити, то тонер не так розповзатиметься при розплаві праскою.

Зазори

• 0.2мм 6px 0,2мм
• 0.3мм 9px 0,3мм
• 0.4мм 13px 0,43мм

Зазори чомусь вийшли ідеально!

Загалом дуже гарно виходить, але доріжки, на жаль, не того розміру.

До речі про лазерний принтер як такий. Ось мій максимум дає 600dpi. Тобто. 236 ліній на 1 див. 24 лінії на 0.1мм. Мені здається, що на таких розмірах похибки вже помітні у цього принтера. Особливо з перезарядженим картриджем і несвіжим барабаном і невідомо якимось тонером.

Хто взагалі знає, на скільки тонер "пливе" під час друку? Проводимо простий експеримент. Друкуємо в нормальному режимі на папері той самий макет і дивимося, якої товщини вони на папері, ще до перенесення.

Проводимо 4 експерименти, шкала - штангенциркуль (щоб точніше):

• жирний друк на фото папері
• звичайний друк на фото папері
• звичайний друк на звичайному папері А4 (після прогонки через принтер кілька разів)
• контрольний вимір щойно зробленої плати.

Вимірюємо тільки доріжку 0.1. Метод такий самий як описано нижче (1мм у пікселях визначається в кожному кадрі окремо)

1. жирний друк на фото папері
   /elektro/tt/3/IMG_3524.jpg
   на 1 мм – 34 п.
   доріжка 0.1 – 6п. - 0.17 мм
2. звичайний друк на фото папері
   /elektro/tt/3/IMG_3525.jpg
   на 1 мм – 35 п.
   доріжка 0.1 – 5п. - 0.15 мм
3. звичайний друк на звичайному папері А4
   /elektro/tt/3/IMG_3526.jpg
   на 1 мм – 35 п.
   доріжка 0.1 – 5п. - 0.15 мм
4. контрольний замір щойно зробленої плати
   /elektro/tt/3/IMG_3527.jpg
   на 1 мм – 35 п.
   доріжка 0.1 – 7п. - 0.2 мм

У цьому світлі у мене питання: про які доріжки 0.1мм може йтися, якщо сама друк ВЖЕ товщі, а ще буде розплав при переносі? Сподіватися, що вони підтравляться на потрібну ширину безглуздо, тому що тоді й зазори підтравляться і там будуть проблеми.

Можливо проблеми з принтером? Можливо 600dpi мало? В офісі на принтері з 1200 dpi (HP LJ 3055) на звичайному папері (80г/м2) і на тому самому HP Premium Photo Paper було роздруковано тестовий малюнок, а вдома виміряно розміри малюнка.

Вимірювання робилося тільки по доріжці 0.1 (просто взята, як референс, щоб не мучитися надмірно багато).

Фотопапір: 0.125 мм
Звичайний папір: 0.11 мм

Непогано, так. Не те, що вдома на 600dpi. Однак, там явно тонер інший, не дуже добре сідає на фотопапір. Багато "волосатості". Доріжки 0.05 візуально продруковані з розривами на фотопапері, але замір показав, що розмір 0.09мм.

Перекладаємо на мідь.

Отже, розмір на міді доріжки 0.1мм – 0.17мм

Труїв у крутому розчині, хвилин за 10 все зійшло.
/elektro/tt/4/IMG_3538.jpg
(Є підтрави, з домашнім на 600dpi такого немає, місцями тонер зліз просто, дивно)

Результуючий розмір доріжки 0.1мм – одна 0.18мм друга 0.20 (чомусь різні вийшли).

Розмір доріжки 0.05мм - 0.15мм, але вона дуже нерівна, одна доріжка порвана в середині.

Електричний тест не пройшла одна доріжка 0.05мм (ну яка 0.15 насправді) і зазор 0.2 замикав теж. Після того, як по зазору пройшов ножем для паперу, все пройшло.

Висновок: 1200 dpi не допомагає, та й тонер там менш сприятливий.

Отже, новий тестовий патерн:
/elektro/tt/4/IMG_3534.jpg

Відзначені місця, де тонер просто не взявся на папір, поки точно не зрозумію чому це іноді відбувається, але це залежить від того, як пустити воду з крана і коли смикнути папір, краще воду прямо в стукіт між платою і папером пускати.

У ньому додані місця для SMD.

Один ширина контакту за схемою 0.44 мм, зазор 0.17 мм.
Другий: ширина контакту за схемою 0,63 мм, зазор 0,62 мм.
/elektro/tt/4/IMG_3544.jpg
Вгорі справа ще місце під SMD конденсатор розміру 0402 (рамка це - silk screen типу).

Беру згаданий фото папір HP, свій принтер з 600dpi. Друкую.

Розміри на папері:

• 0.63 мм – 0.63 мм
• 0.44 мм – 0.43 мм
• 0.1мм – 0.14 (вже попливли)

Результуючі розміри на плати після витравлення:

• 0.63 мм – 0.65 мм
• 0.44 мм – 0.43 мм
• 0.1 мм – 0.22 мм
• 0.05 мм – 0.18 мм

І не питайте мене, чому 0.43 не поплив. Може це якийсь особливий розмір, який і принтер може правильно друкувати і якісь сили при розплавленні тримають тонер разом.

Приємно, що доріжки рівні, без вигризів.

Електротест показав, що це доріжки цілі, а зазорі 0.2 є замикання. В одному місці одна сполука. Прибрав ножем – проблем немає.

З 4-х випадків у 100% у зазорі 0.2 замикає і у 100% це лікується одним проходом ножа чи голки. Напевно, краще це робити щось витравлення.

Перевірка місць для SMD показала, що замикань взагалі немає. Так як розміру майданчика дотримано, то і зазори дотримані. Тобто. там проміжки близько 0.17мм без замикань. І не питайте чому – не знаю!

Висновки

1. Папір HP Premium Photo Paper (Q199HF) кермує по чорному!
2. Якщо перекладає тонер ламінатором, потрібен ламінатор ОБОВ'ЯЗКОВО з регулюванням температури!
3. Травити треба швидко! Довше труїш - більше підтрави.
4. Температуру на прасці треба підбирати індивідуально для праски, тонера, паперу, і можливо плати (для цього паперу треба знайти мінімум, при якому весь тонер переходить через 4-5 хвилин прогріву).
5. Межа технології з принтером у 600dpi та китайським тонером у перезарядженому картриджі - 0.18мм
6. Щоб отримати доріжку 0.18-0.20 треба у схемі малювати 0.05-0.1! Це дуже важливо!

Думаю, що тема із доріжками 0.1мм може бути закрита. Немає таких доріжок на Луті і бути не може! Але те, що є цілком вистачає, щоб робити TQPF144 для AVR32 без особливих проблем, можна навіть сказати, що взагалі без проблем (майданчик 0.25, проміжок 0,25 і все ок, там крок 0.5мм).

Якщо хтось вважає, що реально зробив доріжку 0.1мм ЛУТом - чекаю на макрофото з прикладеною лінійкою, регочемо разом.

Деякі далекосяжні висновки

Глянцевий фотопапір вбирає по-любому краще, ніж прозора плівка. При фотометоді використовують прозору плівку поверх резиста. На цій плівці товщина не може бути меншою, ніж на глянцевому фотопапері, тобто. ми говоримо про мінімум 0.15мм. Далі при засвітленні може відбуватися затінення або підсвічування доріжок, через що вони можуть бути товстішими або тоншими, причому значно відносно 0.15мм (тобто, наприклад, гуляти від 0.1 мм до 0.2 мм). Крім цього, досвід із доріжкою 0.09 показав, що вона легко підтравлюється і навіть місцями перегризається травленням. Це все теорія, так як фото спосіб я не використав ніколи, але мені здається, що там межа близько 0.15мм. Якщо хтось вважає, що зробив менше – макрофото з лінійкою до студії.

УВАГА! УВАГА! УВАГА! УВАГА!

Пізніше з'ясувалося, що вказаний папір HP Premium абсолютно не підходить для виготовлення плат більше ніж 3 на 5 см, оскільки при зніманні паперу вириваються шматочки тонера. Читайте наступну частину для інформації про правильний папір. Друга частина .

УВАГА! УВАГА! УВАГА! УВАГА!

Досить багато років тому я вперше дізнався про виготовлення плат за допомогою Лазерно Праскової Технології. Для мене це було схоже на винаходи колеса.
Продовження історії читайте під катом.

До цього плати малювалися лаком з допомогою рейсфедера. Для друку плат за технологією ЛУТ я навіть купив лазерний принтер (років 12 тому це було дуже дорого). У процесі роботи я перепробував купу різного паперу. Та й плат, виготовлених за цією технологією, виготовлено не один квадратний метр, на третьому я перестав рахувати. На даний момент я зупинився на папері з журналу «Популярна механіка», до цього користувався папером з журналу «Кухні та Ванні кімнати», але він зник із продажу.
Але зовсім недавно, читаючи огляди на Мусьці я випадково в одному з оглядів побачив папір для друку плат, поліз на Алі і відразу замовив собі пробні 10 штук листків, вирішивши що якщо сподобається, то замовлю 50, тому що різниця в ціні між 10 та 50 лише близько двох разів.
До речі, будьте уважні, я виклав посилання на лот, але зараз на цьому місці знаходиться лот 50шт за 10 з баксів, при цьому ім'я посилання залишилося колишнім, 10 аркушів.

Ось нещодавно я отримав своє замовлення. Сталося те, чого я найбільше боявся, папір прийшов м'ятим.
Як усі розуміють, м'ятий папір у принтер засовувати небезпечно, ціна ремонту може бути більшою за вартість самого паперу. Я відкрив суперечку на повернення 50%, тому що після обрізки я приблизно стільки і можу використати.

Папір був просто у великому конверті, без пакета або файлика, і був прокладений шматок якогось картону, причому цей шматок картону був меншим за розмірами, ніж папір. Власне основні пошкодження були в місцях, де картонка була відсутня.

На фото журнал, яким я користувався раніше і отриманий мною папір, вибрав листок акуратніше.

Щоб принтер не зажував мій новий лист, частину довелося відрізати, з іншого боку не відрізав, так як там не критично, головне в тій області просто нічого не друкувати.

Ну так як такий папір є дуже специфічним товаром, то без тестування тут ну просто ніяк.

Загалом усім, кому цікаво, ласкаво просимо під спойлер.

Друкована плата, як це робиться.

Спочатку трасую друковану плату, я користуюся програмою Sprint Layout 6, до цього дуже довго користувався версією 3, і ще ніяк не можу привчитися до відмінностей в управлінні.

При виготовленні плати я завжди по периметру залишаю захисну зону шириною 5мм, тому заготівля береться більше на 10мм за довжиною та шириною, ніж необхідна плата, мені так зручно.

Заготівля зачищається дрібним наждачним папером, важлива не дзеркальна поверхня, а швидше багато подряпин, тоді тонер краще тримається.

Роздруковуємо нашу майбутню плату на папері (я зазвичай друкую відразу 2 штуки, про всяк випадок), на гладкій стороні, до речі, весь процес був зроблений з одного дубля, тобто. я нічого не коригував і не переробляв спеціально для огляду, в цьому полягав сенс тесту.
Не забуваймо, що друкувати треба дзеркально по відношенню до необхідного малюнка друкованої плати.

Далі я укладаю заготовку на спеціально навчену книгу :), вірніше це не книга, а річна підшивка журналів Радіо, у картонній палітурці. Роблю я це для того, щоб заготівля не ковзала в процесі, і від нагріву не псувала те, що під нею знаходиться.

Після цього укладаю роздруківку кресленням до міді, потім накриваю зверху листом звичайного принтерного паперу, так менше на початковому етапі ковзає, найскладніший момент це не допустити зісковзування листка з печаткою убік, я спочатку ставлю праску широкою частиною на книгу та папір, а потім плавно опускаю на заготівлю.

Далі плавними рухами, з невеликим натиском гладимо нашу майбутню плату, я роблю кілька заходів з різних боків плати, щоб краще прогладжувалися краї, сильно тиснути не можна, інакше тонер може попливти, якщо зовсім не натискати, то швидше за все тонер не прилипне до заготовки. Гладжу я таку заготівлю приблизно хвилину.
До речі, тонер я використовую Static Control, на мій погляд це найкращий тонер для ЛУТ…

Процес приклеювання завершено, папір прилип рівно і красиво.

Тепер кидаємо нашу плату в миску з водою на 5-10 хвилин, можна залишити воду включеною, це допоможе паперу швидше стати м'якшим.

Через 5-10 хвилин під невеликим натиском води (краще кімнатної температури) пальцем скочуємо папір, доріжки повинні залишитися на місці, занадто акуратно робити цього не потрібно, тому що якщо тонер стирається пальцем, то таку плату треба переробляти, нормально приклеєний тонер пальцем не стирається , тільки подряпується.

На фото видно результат перенесення креслення на склотекстоліт. Тонер має чорний колір, коли я користувався папером з журналу, тонер мав сіруватий відтінок, оскільки на ньому залишалися частинки паперу. Тут все красиво, отвори чисті, залипів між доріжками немає.
Я спеціально підбирав для тесту друковану плату з великими залитими полігонами і з дрібними доріжками.

Перед травленням я роблю ось такий "столик", по кутах плати, на вільних від креслення місцях я свердлю 4 отвори, в які вставляю сірники (або зубочистки), плата при цьому розташовується кресленням вниз.

Травлять плати зазвичай розчином хлорного заліза у воді.
(III)
Після занурення плати в розчин її треба майже відразу підняти і прибрати бульбашки повітря, інакше будуть не протруєні місця.

Через деякий час (залежить від розчину), плата витравлена.

Тонер, що вже відпрацював свою функцію, змиваю ацетоном (ну або будь-яким відповідним розчинником).

Ну а тут я покажу яку якість друку я отримав.
Місце під процесор ближче до центру плати, ширина контактних майданчиків 0.45мм, ширина доріжок 0.45-0.5мм Видно, що навіть добре збереглася форма майданчика.

А це доріжка на краю плати, таких місць два. Зазвичай такі місця я коригую перманентним водостійким маркером, для тесту цього спеціально не робив.

Після змивки тонера свердлю необхідні отвори, потім зачищаю плату наждачкою нульовкою.

Вже після всіх цих операцій тільки обрізаю зайве, якщо це зробити до зачистки, можна пошкодити наждачкою ближні до краю плати доріжки. Краї плати проходжу трохи надфілем, щоб прибрати гострі залишки скловолокон після ножиць.

Тепер покриваю плату флюсом (я використовую спиртовий F3) і пролуджую доріжки.
Я знаю, що деякі цього не роблять, але мені більше подобається плата з пролуженими доріжками. Загалом справа смаку, та й мідь не окислюється, та й мікротріщини заливаються припоєм.

Останній етап, змиваю залишки флюсу ацетоном.

Все, плата готова.

Так я знаю про фотоспосіб, знаю про нанесення маски та шовкографії тощо. і т.д.
Це все хороші і дуже корисні речі, але думаю, що для більшості застосувань досить описаного варіанта. Виготовити так плату дуже швидко і просто, і треба мати мінімум хімікатів та інструментів.
Плата, яку я виготовив, можливо, візьме участь в одному з моїх майбутніх оглядів, деякі читачі швидше за все навіть дізнаються, що це буде за пристрій.

Загалом моє резюме.
Плюси.
Мені сподобалося, думаю що замовлю 50 чи 100 аркушів.
Тонер добре відлипає від основи.

Мінуси.
Продавець дуже погано запакував, за що йому великий мінус.
Ціна, особливо ціна при купівлі лота з 10 листків, але для проби цілком достатньо, хоча шукати журнали, а потім листочки в журналах без картинок (для друку краще використовувати сторінки або білі, або тільки з текстом) вже набридло.

Загалом фахівці, не судіть суворо, постарався описати як міг, буду дуже радий порадам і доповненням, і сподіваюся, що мій огляд комусь допоміг.
І так, я знаю, що на БіКу дешевше:)))