Чернила для рисования печатных плат своими руками
Добавил пользователь Алексей Ф. Обновлено: 07.10.2024
Перечень необходимых инструментов и расходников
- Программное обеспечение для разработки рисунка.
- Прозрачная полиэтиленовая пленка.
- Узкий скотч.
- Маркер.
- Фольгированный стеклотекстолит.
- Наждачная бумага.
- Спирт.
- Ненужная зубная щетка.
- Инструмент для сверления отверстий диаметром от 0,7 до 1,2 мм.
- Хлорное железо.
- Пластиковая емкость для травления.
- Кисточка для рисования красками.
- Паяльник.
- Припой.
- Жидкий флюс.
Фольгированный стеклотекстолит можно брать любой. Лучше, если он будет потолще. Начинающим с таким материалом работать куда проще. Для его очистки понадобится наждачная бумага зернистостью около 1000 единиц, а также спирт (есть в любой аптеке). Последний расходник можно заменить жидкостью для сведения лака для ногтей, которая есть в любом доме, где живет женщина. Однако это средство довольно противно пахнет и долго выветривается.
Для сверления платы лучше иметь специальную мини-дрель или гравер. Однако можно пойти и более дешевым путем. Достаточно купить цанговый или кулачковый патрон под маленькие сверла и приспособить его к обычной бытовой дрели.
Хлорное железо можно заменить другими химическими средствами, включая те, которые уже наверняка есть в вашем доме. Например, подойдет раствор лимонной кислоты в перекиси водорода. Информацию о том, как готовятся альтернативные хлорному железу составы для травления плат, без проблем можно найти в Сети. Единственное, на что стоит обратить внимание, это на емкость для такой химии – она должна быть пластиковой, акриловой, стеклянной, но никак не металлической.
Про паяльник, припой и жидкий флюс подробнее говорить не стоит. Если радиолюбитель дошел до вопроса изготовления печатной платы, то с этими вещами он уже наверняка знаком.
Разработка и перенос рисунка платы на шаблон
Когда все вышеперечисленные инструменты, приспособления и расходные материалы подготовлены, можно браться за разработку платы. Если изготавливаемое устройство не уникальное, то гораздо проще будет скачать его проект из Сети. Подойдет даже обычный рисунок в формате JPEG.
Хотите пойти более сложным путем – рисуйте плату самостоятельно. Этот вариант часто бывает неизбежным, например, в ситуациях, когда у вас нет в наличии точно таких же радиодеталей, которые нужны для сборки оригинальной платы. Соответственно, заменяя компоненты аналогами, под них приходится выделять место на стеклотекстолите, подгонять отверстия и дорожки. Если проект уникальный, то плату придется разрабатывать с нуля. Для этого и нужно вышеупомянутое программное обеспечение.
Когда макет платы готов, его остается только перенести на прозрачный шаблон. Полиэтилен фиксируется прямо на мониторе при помощи скотча. Далее просто переводим имеющийся рисунок – дорожки, контактные пятачки и так далее. Для этих целей лучше всего использовать все тот же перманентный маркер. Он не стирается, не размазывается, и его хорошо видно.
Подготовка фольгированного стеклотекстолита
Следующим этапом идет подготовка стеклотекстолита. Для начала нужно отрезать его по размерам будущей платы. Делать это лучше с небольшим запасом. Для раскройки фольгированного стеклотекстолита можно использовать одни из нескольких способов.
Во-первых, материал отлично режется при помощи ножовки по металлу. Во-вторых, если у вас есть гравер с отрезными кругами, то удобно будет использовать его. В-третьих, стеклотекстолит можно отрезать по размеру канцелярским ножом. Принцип раскройки такой же, как и при работе со стеклорезом – в несколько проходов наносится линия отреза, затем материал просто отламывается.
Теперь обязательно нужно очистить медный слой стеклотекстолита от защитного покрытия и окисла. Лучшего способа, чем обработка наждачной бумагой, для решения этой задачи нет. Зернистость берется от 1000 до 1500 единиц. Цель – получить чистую блестящую поверхность. До зеркального блеска зачищать медный слой не стоит, так как мелкие царапины от наждачной бумаги увеличивают адгезию поверхности, что понадобится дальше.
В завершение остается только очистить фольгу от пыли и следов ваших пальцев. Для этого используется спирт или ацетон (жидкость для снятия лака). После обработки к медной поверхности руками не прикасаемся. Для последующих манипуляций захватываем стеклотекстолит за грани.
Совмещение шаблона и стеклотекстолита
Теперь нашей задачей является совмещения полученного на полиэтилене рисунка с подготовленным стеклотекстолитом. Для этого пленка накладывается на нужное место и позиционируется. Остатки заворачиваются на обратную сторону и крепятся при помощи все того же скотча.
Сверление отверстий
Перед сверлением рекомендуется каким-либо способом закрепить стеклотекстолит с шаблоном на поверхности. Это позволит добиться большей точности, а также исключит внезапное проворачивание материала во время прохода сверла насквозь. Если у вас есть сверлильный станок для такой работы, то описанная проблема вообще не возникнет.
Сверлить отверстия в стеклотекстолите можно на любой скорости. Кто-то работает на малых оборотах, кто-то на больших. Опыт показывает, что сами сверла служат намного дольше, если их эксплуатировать на низких скоростях. Так их сложнее сломать, погнуть и повредить заточку.
Отверстия сверлятся прямо через полиэтилен. Ориентирами будут служить будущие контактные пятачки, нарисованные на шаблоне. Если того требует проект, то своевременно меняем сверла под нужный диаметр.
Рисование дорожек
Далее шаблон снимается, но не выбрасывается. К медному покрытию по-прежнему стараемся не прикасаться руками. Для рисования дорожек используем маркер, обязательно перманентный. Его хорошо видно по следу, который он оставляет. Рисовать лучше за один проход, так как после застывания лака, который есть в составе перманентного маркера, правки делать будет весьма затруднительно.
В качестве ориентира используем все тот же шаблон из полиэтилена. Можно рисовать также перед компьютером, сверяясь с оригинальным макетом, где есть маркировка и прочие пометки. Если есть возможность, то лучше использовать несколько маркеров с наконечниками разной толщины. Это позволит более качественно прорисовать и тонкие дорожки, и обширные полигоны.
После нанесения рисунка обязательно ждем некоторое время, необходимое для окончательного отвердевания лака. Можно даже подсушить феном. От этого будет зависеть качество будущих дорожек.
Травление и очистка дорожек от маркера
Теперь самое интересное – травление платы. Тут есть несколько нюансов, о которых мало кто упоминает, но они существенно влияют на качество результата. В первую очередь готовим раствор хлорного железа согласно рекомендациям на упаковке. Обычно порошок разбавляется водой в соотношении 1:3. И тут первый совет. Сделайте раствор более насыщенным. Это поможет ускорить процесс, и нарисованные дорожки не отвалятся прежде, чем вытравится все необходимое.
Сразу же совет второй. Ванночку с раствором рекомендуется погрузить в горячую воду. Можно нагреть ее в металлической посуде. Повышение температуры, как известно еще со школьной программы, значительно ускоряет химическую реакцию, которой травление нашей платы и является. Сокращение времени процедуры нам на руку. Нанесенные маркером дорожки достаточно нестабильны, и чем меньше они будут киснуть в жидкости, тем лучше. Если при комнатной температуре плата в хлорном железе травится около часа, то в теплой воде этот процесс сокращается до 10 минут.
В завершение еще один совет. В процессе травления, хоть он и так ускорен за счет подогрева, рекомендуется постоянно двигать плату, а также счищать продукты реакции щеточкой для рисования. Совмещая все вышеописанные манипуляции вполне возможно вытравить лишнюю медь всего за 5-7 минут, что является просто отличным результатом для этой технологии.
В конце процедуры плату нужно тщательно промыть под проточной водой. Затем просушиваем ее. Остается только смыть следы от маркера, все еще закрывающие наши дорожки и пятачки. Делается это все тем же спиртом или ацетоном.
Лужение печатных плат
Если у вас все же есть сплавы Розе или Вуда, то их можно использовать и не по технологии. Они просто замечательно плавятся паяльником, легко распределяются по дорожкам, не сбиваются в комки, что для начинающего радиолюбителя будет только плюсом.
Заключение
Как видно из вышеописанного, бюджетная технология изготовления печатных плат в домашних условиях действительно доступная и недорогая. Не нужен ни принтер, ни утюг, ни дорогущая фоторезистивная пленка. Используя все вышеописанные советы вы легко сможете изготавливать простейшие электронные поделки, не вкладывая в это больших денег, что очень важно на первых этапах занятия радиолюбительством.
Делаем печатную плату
Выходом из сложившейся ситуации может быть использование маркера для печатных плат, который прекрасно подходит для нанесения устойчивого к травлению слоя. По незнанию можно приобрести маркер для нанесения надписей и пометок на CD/DVD-диски. Такой маркер не годится для изготовления печатных плат – раствор хлорного железа разъедает рисунок такого маркера, и медные дорожки практически полностью вытравливаются. Но, несмотря на это, в продаже имеются маркеры, которые годятся не только для нанесения надписей и пометок на различные материалы (CD/DVD-диски, пластмассу, изоляцию проводов), но и для изготовления устойчивого к травлению защитного слоя.
Печатная плата (сделано с помощью маркера Edding 792)
К слову сказать, маркер Edding 792 также можно использовать для исправления ошибок и помарок, которые получились при переносе рисунка печатной платы на заготовку методом ЛУТ (лазерно-утюжной технологии). Такое бывает, особенно, если печатная плата довольно больших размеров и со сложным рисунком. Это очень удобно, так как нет необходимости снова полностью переносить весь рисунок на заготовку.
Если найти маркер Edding 792 не удастся, то подойдёт Edding 791, Edding 780. Их также можно использовать для рисования печатных плат.
Наверняка начинающим любителям электроники интересен сам технологический процесс изготовления печатной платы с помощью маркера, поэтому дальше пойдёт рассказ именно об этом.
Вырезание из куска стеклотекстолита заготовки под будущее устройство.
Распечатка или рисование шаблона печатной платы.
Разметка и сверление отверстий по шаблону.
Очистка заготовки от загрязнений и неровностей, оставшихся после сверловки.
Нанесение рисунка будущих медных проводников маркером для печатных плат Edding 792. (Лучше рисовать дорожки от руки, так как при использовании линейки можно смазать ещё незастывший лак от маркера).
Травление заготовки в хлорном железе или другом химикате (персульфате аммония, медном купоросе и др. ). На выходе должно получиться нечто похожее.
Очистка медных дорожек от защитного слоя растворителем.
Лужение медных дорожек печатной платы.
О сверлении отверстий.
Есть мнение, что сверлить отверстия в печатной плате нужно после травления. Как видим, в приведённом алгоритме сверловка отверстий стоит до травления печатной платы в растворе. В принципе, можно сверлить хоть до травления печатной платы, хоть после. С технологической точки зрения никаких ограничений нет. Но, стоит учитывать, что качество сверловки напрямую зависит от инструмента, которым производится сверловка отверстий.
Если сверлильный станок развивает хорошие обороты и в наличии есть качественные свёрла, то можно сверлить и после травления – результат будет хороший. Но, если сверлить отверстия в плате самопальной минидрелью на базе слабенького моторчика с плохой центровкой, то можно запросто содрать медные пятачки под выводы.
Также многое зависит от качества текстолита, гетинакса или стеклотекстолита. Поэтому в приведённом алгоритме сверловка отверстий стоит до травления печатной платы. При таком алгоритме медные края, оставшиеся после сверления легко убрать наждачной бумагой и заодно очистить медную поверхность от загрязнений, если таковые имеются. Как известно, загрязнённая поверхность медной фольги плохо вытравливается в растворе.
Чем растворить защитный слой маркера?
Подготовка печатной платы к лужению медных дорожек.
После того, как защитный слой убран, можно на несколько секунд закинуть заготовку печатной платы опять в раствор. При этом поверхность медных дорожек чуть подтравится и станет ярко-розового цвета. Такая медь лучше покрывается припоем при последующем лужении дорожек, так как на её поверхности нет окислов и мелких загрязнений. Правда лужение дорожек нужно производить сразу, иначе медь на открытом воздухе вновь покроется слоем окисла.
Готовое устройство после сборки
В последние годы стал популярен способ изготовления печатных плат методом ЛУТ (лазерно-утюжная технология). Результаты, при правильно отработанном технологическом процессе, очень хорошие.
Не будем останавливаться на плюсах и минусах ЛУТа. Однако не у каждого из наших сограждан имеется в наличии подходящий лазерный принтер. А иногда для простых плат просто не целесообразно использовать ЛУТ.
Видимо поэтому и еще по ряду причин многие попрежнему пользуются лаком для рисования проводников ПП перед их травлением.
Содержание / Contents
Встаёт вопрос — лак есть, а как и чем лучше рисовать? В основном используют стеклянные трубочки, с удлинённым тонким окончанием.
С конца трубочка загнута, примерно на 45° и имеет диаметр 2-2,5 мм, с внутренним диаметром 1 мм.
Всё хорошо, но стекло есть стекло: то уронил, то сильно надавил и носик отбивается, сламывается.
В виду вышесказанного, предлагаю альтернативу стеклянному инструменту.
↑ Вечный радиолюбительский капилляр!
↑ Сборка
Вся конструкция собирается по принципу телескопа, от большего диаметра к меньшему. При возникновении больших зазоров в местах соединения разных диаметров я пользовался слоем медной фольги. После того как все соединения будут подогнаны и как следует зачищены они промазываются флюсом и пропаиваются 100-ваттным паяльником. После остывания места пайки зачищаются и полируются по вкусу.
Игла впаивается на глубину 5 мм, затем в иглу вставляем стальку, чтобы при загибе игла не деформировалась и не потеряла проходимость и на расстоянии 5 мм от пайки загибаем на оправке (к примеру, сверло диаметром 1,5-2мм) на угол примерно 45°, кому как удобнее руке в работе. После загиба стальку нужно вытянуть из иглы и зачистить торец перпендикулярно её оси.
Есть минус — невиден уровень лака в трубке, но при регулярном использовании приспосабливаешься.
После применения трубочку надо активно и тщательно промыть ацетоном, растворителем или жидкостью для снятия лака.
В случае засорения — прочистить куском одножильного провода с подходящим наружным диаметром.
↑ Муштабель и абразивная резина
Перед нанесением рисунка на ПП, для её зачистки, я использую кусок абразивной резины вместо наждачной бумаги.
С трубкой я также применяю, как вспомогательный инструмент, самодельный муштабель.
Муштабель (польск. musztabel) — приспособление, которое используют живописцы,
чтобы поддерживать правую руку при работе
над мелкими деталями картины.
Мой мини-муштабель сделан из отрезка оргстекла длинной 120 мм и шириной 15 мм. Толщина полосы составляет 2-2,5 мм, с обоих концов приклеены накладки 15 Х 15 мм.
При помощи муштабеля очень легко рисовать длинные и ровные, довольно тонкие, дорожки. Муштабель необходимо располагать параллельно необходимой линии проводника, а затем, приставив к торцу трубку, провести её, двумя пальцами второй руки придерживая его.
В этой статье мы поговорим о методе переноса рисунка разведенной печатной платы на текстолит с помощью лазерного принтера. Будет рассмотрен именно более современный метод ЛУТ. Если раньше, в советское время, для того чтобы защитить слой медной фольги на текстолите, приходилось наносить рисунок с помощью разных лаков, кто-то пользовался битумным лаком, кто-то даже растворял в растворителе кусочек гудрона которым покрывают крыши и рисовал получившимся раствором, консистенции лака.
Некоторые для этих целей пользовались лаком для ногтей. Но при рисовании лаком с помощью рейхсфедера (как в принципе и при рисовании чем-либо другим) на плате было трудно внести какие либо исправления. При попытке счистить часть рисунка нанесенного лаком, нередко лак скалывался там, где это не было нужно. Причем такая работа требовала большой аккуратности и отнимала значительное время.
Набор CD – pen маркеров
Ранее мной были приобретены 3 разных маркера, в результате их использования на платах все равно были подтравы. После мне подарили набор таких маркеров, 4 штуки разных цветов. Результат отличный, почти нет подтравов.
Толстый стержень маркера
К тому же эти маркеры двусторонние, с одного конца у них пишущий стержень обычной толщины, на втором конце стержень очень тонкий, по ширине, черта проведенная им, получается почти как у шариковой ручки.
Тонкий стержень маркера
Это удобно, если у нас на плате есть две близко расположенные дорожки, а между ними нужно проложить еще одну дорожку. Разумеется, так, чтобы они не сливались, здесь как раз выручает тонкий стержень маркера. И наконец, перейдем к самому популярному методу переноса рисунка на текстолит к методу ЛУТ. Этот метод незаменим, когда нужно перенести сложную по топологии печатную плату на текстолит. Если бы мы рисовали такую печатную плату маркером, у нас ушло бы, возможно, больше часа на такую работу. Метод ЛУТ позволяет выполнить ту же работу максимум за полчаса – сорок минут с более высоким качеством рисунка и несравнимо меньшими трудностями в переносе.
Нанесение надписей с обратной стороны платы
К тому же таким способом можно нанести буквенно – цифровые обозначения и контуры деталей с обратной стороны фольгированного текстолита, слой самодельной шелкографии. Что же понадобится нам для того, чтобы воспользоваться методом ЛУТ?
1. Разведенная печатная плата в любой программе для разводки печатных плат, с возможностью вывода на печать. Для начинающих рекомендую программу sprint layout.
2. Кусочек фольгированного текстолита, отпиленный по размерам разведенной платы, хорошо подходит импортный текстолит FR-4.
3. Утюг, желательно самый простой советский, без электронной регулировки температуры.
4. Уайтспирит, бензин Калоша или растворитель, для того чтобы смыть тонер с платы после травления.
5. Мягкий абразивный круг или наждачная бумага “нулевка” для механической зачистки платы перед нанесением рисунка.
6. Моющее средство типа Фэйри или любой другое обезжиривающее.
7. Бумага для метода ЛУТ нужна не стандартная офисная. Здесь каждый находит себе бумагу по вкусу: кто-то предпочитает основу для самоклеящейся пленки типа ORAJET, её не нужно размачивать, достаточно после остывания аккуратно отклеить.
Кто-то предпочитает кальку, но так как калька тонкая и принтер её однозначно “зажуёт”, её нужно предварительно наклеивать на лист офисной бумаги. Некоторые используют бумагу для струйных фотопринтеров марки LOMOND, но она недешевая. Я предпочитаю для этих целей пользоваться тонкой бумагой из глянцевых журналов типа "Гламур" и подобных.
Глянцевая бумага LOMOND
Лист обрезается по ширине листа А4, его можно заправлять сразу в принтер подобно офисной бумаге, без дополнительных манипуляций. То, что на нем находится рисунок, это нам не помеха. При печати следует помнить о том, что sprint layout по умолчанию выводит на печать зеркально, если требуется прямая печать, следует снять галочку на опции отображать зеркально в программе. При печати рекомендую делать на одном листе несколько копий платы на некотором расстоянии одна от другой. С учетом того чтобы бумаги хватило на загиб вокруг платы.
После того, как мы механически зачистили плату, её нужно промыть с Фейри (Fairy) и дать просохнуть. Трогать фольгу пальцами после этого нельзя. Далее загибаем бумагу вокруг платы, для того чтобы плата получилась строго по центру, можно в программе разводя плату нанести контур платы, или хотя бы сделать уголки.
Плата после переноса рисунка ЛУТ-ом
Этот контур выведется на печать и перенесется на текстолит, но он нам не мешает, если конечно плата сделана грамотно и контур ничего не замыкает. Толщину линий рекомендую 0.1 мм. При желании, эти уголки или контур, после травления и смывания контура (он останется в виде фольги на плате) можно механически удалить с платы (соскрести ножом). Бумагу с обратной стороны платы можно закрепить кусочками изоленты.
Травление платы
Что касается протравливания дорожек, есть много различных методов. Можно сделать например травление медным купоросом:
- Три столовые ложки с горкой, медного купороса.
- Три столовые ложки с горкой, соли пищевой.
- 500 грамм воды
При травлении, нагреваю на паровой бане, и занимает от 30мин до 2 часов. При попадании легко смывается или застирывается, следов не оставляет.
На утюге ставим максимальный нагрев, ждем когда нагреется, кладем плату на ровную твердую поверхность, можно кусок фанеры, и проложив лист бумаги между утюгом и нашей бумажной основой, глянцевой бумагой, в течение минуты тщательно проглаживая, сильно надавливая, утюжим плату, расположенную, разумеется, фольгой кверху. После выключаем утюг, плате обязательно даем остыть минут 15! Если мы пользовались глянцевой бумагой, кладем нашу плату в теплую воду, ждем полчаса и начинаем подушечками пальцев скатывать бумагу в комочки. Отдирать бумагу нельзя! После того, как всю бумагу скатали, у нас остаются дорожки с тонером белесого цвета (из-за вкраплений оставшейся бумаги). Смываем тонер растворителем или бензином Калошей, отмываем плату дочиста от грязи, особенно много грязи бывает, когда удаляешь рисунок нанесенный маркером.
Залуженная плата – фото
После того, как очистили плату, её для лучшей пайки необходимо залудить, покрыть дорожки слоем припоя, это легко можно сделать, набрав немного припоя на демонтажную оплетку. Также плату можно залудить сплавом Розе или Вуда. Обзор технологии подготовил – AKV.
Один из самых простых и доступных простому обывателю способов изготовить печатную плату в домашних условиях – это рисование платы маркером, так называемый маркерный способ. Вкратце мы сегодня покажем, как за пару минут можно сделать простую плату с помощью маркера.
Рисование платы маркером
Первым шагом станет отрисовка шаблона печатной платы в Sprint-Layout. Этот шаг можно пропустить и сразу начать рисовать маркером по текстолиту, но есть шанс допустить ошибки в схеме.
Отпечатаем наш готовый шаблон на обычной офисной бумаге и подготовим текстолит.
Поверх текстолита закрепляем бумажный шаблон, который фиксируем канцелярским зажимом. Далее мы можем приступить к сверлению отверстий. С таким подходом все радиокомпоненты будут точно на своих посадочных местах. Сверление отверстий можно производить и после травления платы, но тогда есть возможность повредить пятачки, особенно если используется самодельная дрель с плохой центровкой.
Вырезаем будущую плату. Режем текстолит полотном по металлу.
Маркер для печатной платы мы взяли Centropen. (Это первый, который попал под руки.)
Рисуем дорожки печатной платы маркером согласно шаблону. Стараемся, чтобы маркер давал жирную и красивую линию, по каждой дорожке проводим маркером несколько раз.
После нанесения дорожек даем маркеру немного подсохнуть. Разводим хлорное железо и травим в нем плату.
Как видим, хлорное железо слегка смыло маркер, но, в целом все прошло так, как надо. Так выглядит наша плата после травления.
Отличный результат показывают маркеры в свежем растворе хлорного железа. Плата по времени травиться быстрее, а покрытия маркера лишь пару минут контактирует с раствором, вследствие этого маркер меньше смывается.
Отмываем нашу плату от маркера спиртом или ацетоном.
Если внимательно рассмотреть дорожки, то видно, что хлорное железо немного их разъело. Все-таки покрытие этого маркера частично смылось в растворе. Покрываем дорожки флюсом и залуживаем их.
В общем, это практически готовый вариант платы.
Как выбрать маркер для печатной платы?
Из отзывов в сети отлично подходит маркеры Edding, Centropen, R-teck. Centropen у людей часто дает протравы в ненужных местах, что было замечено и у нас.
Перед тем, как начать рисование платы маркером необходимо маркер протестировать на стойкость к хлорному железу на небольшом кусочке текстолита. Это сэкономит и время и нервы.
Читайте также: