ЛУТ технология изготовления печатных плат

Что такое ЛУТ

ЛУТ или лазерно-утюжная технология применяется для самостоятельного изготовления печатных плат в домашних условиях. Технология ЛУТ зародилась совсем недавно с появлением лазерных принтеров. Думаю, вам известно, что лазерные принтеры заправляются порошком – тонером.При большой температуре тонер плавиться и “оседает” на печатной поверхности.Именно этот принцип и заложен в ЛУТ. Поэтому, чтобы использовать эту технологию, нам нужен всего-навсего лазерный принтер и утюг.

Создание прототипа

Итак, приступим сразу к делу. ЛУТ я буду показывать на примере создания макетки для микросхемы в корпусе QFP-32

тем самым я убью сразу двух зайцев: покажу Вам ЛУТ и создам себе макетку для этой микросхемы.

Макетная плата должна будет иметь примерно вот такой вид:

А для чего это надо? Так как  между выводами этой микросхемы шаг ну очень маленький, а мы хотим ее вставить в нашу макетную плату для создания какого-либо устройства, то понятно дело, что туда мы ее никак не запихаем.  Далее такую микросхему мы будем впаивать в центр вот такой самопальной макетки, припаивать в отверстия по периметру  провода и джамперы и со спокойной душой уже втыкать провод на главной макетке туда, куда нам надо.

Чтобы создать сие чудо, мы должны использовать все прелести компьютера, а точнее программку для рисования печатных плат Sprint Layout 6.0  ,  чертим посадочное место для микросхемы и печатные дорожки. У меня получился вот такой рисуночек:

Далее в программе Sprint Layout мы  должны выбрать “Печать”.  Должно появиться вот такое окно:

Имейте ввиду, что этот рисунок на текстолите отобразится зеркально, поэтому, если требуется, можно поставить галочку “Зеркально”. Для меня такой надобности нет, так как рисунок у меня симметричный. Перед печатью не забудьте также залезть в свойства принтера и поставить по максимуму насыщенность цвета. Чем чернее будет рисунок, тем лучше.

Бумага для ЛУТ

Итак, с этим определились, теперь нужно определиться на чем будем печатать. Здесь среди радиолюбителей до сих пор идет много споров, и пока все-таки непонятно, что лучше. Кто-то печатает на фотобумаге, кто-то на кальке, кто-то на глянцевых журналах. Лично я печатаю на  самоклеющейся пленке. Где то в инете прошел миф, что самая лучшая пленка-самоклейка с номером 333 :-). В принципе доволен. Честно скажу, другие не проверял. Что самое интересное, использовать мы будем не саму пленку, а ее подложку.

Для этого отклеиваем эту подложку от основы и фиксируем ее на листе офисной бумаги таким образом, чтобы сторона,  куда клеилась сама пленка-самоклейка была направлена вверх. Потом все это дело прогоняем через принтер и вуаля! Рисунок готов!

В настоящее время лучше всего использовать специализированную бумагу для ЛУТа, которую вы можете купить на Али по этой ссылке.

Подготовка фольгированного текстолита

Ну а теперь нам нужно подготовить кусок фольгированного текстолита для переноса  рисунка с подложки пленки-самоклейки на него. Берем самую мелкую шкурку-микронку  и зачищаем  его до блеска.

Некоторые умельцы зачищают с помощью пасты ГОИ и даже с помощью самого травящего раствора. Думаю, надо как-нибудь попробовать, ну а пока метод зашкуривания шкуркой остается для меня самым проверенным.

Как зашкурили, берем ватку, смачиваем  бензином “Калошей”, чистим и заодно обезжириваем нашу платку.

Текстолит вы также можете взять на Али поэтойссылке:

Перенос рисунка на плату

После того, как мы подготовили нашу ошкуренную платку,  берем бумажку с рисунком и  кладем рисунком вниз на  платку.

Включаем утюг и ставим его на максимальный прогрев. После того, как  он прогрелся,  начинаем гладить нашу бумажку. Начинайте гладить с середины.  Прижимайте утюг сильнее. Проглаживайте тщательно все края. От этой операции будет зависеть все качество печатной платы.

Все, наверное, делали татуировки от жевательных резинок себе на  руку? Точно также за уголок подымаем бумажку и вуаля! У меня получилось как-то вот так:

Не обращайте внимание на черные крапинки,  у меня принтер уже немного начинает косячить. Это никак не повлияет на качество нашей печатной платы.  Иногда все-таки тонер в некоторых местах не цепляется с текстолитом. В этом случае такие участки можно подкорректировать с помощью маркера для печатных плат.  В моем случае, как видите, справа в середине один пятачок чуток не вышел. Это  также никак не повлияет на работоспособность.

Травление плат

Берем хлорное железо и готовим раствор.

Наливаем теплую воду в ванночку. Далее аккуратно сыплем порошок и не забываем помешивать. Будьте осторожны! Реакция растворения хлоржелеза проходит с выделением теплоты. Поэтому при растворении будет шипение и бурление. Не допускайте попадания хлоржелеза на одежду и в глаза! С одежды он очень тяжело смывается. Используйте только пластмассовые инструменты! Ни в коем случае не используйте железную миску, железный пинцет и тд.

Я делаю раствор на глаз. Здесь правило такое: чем крепче раствор, тем быстрее будет идти реакция травления.

Бросаем в нашу ванночку печатную платку с прорисованными дорожками

И время от времени начинаем гонять волну в ванночке

Также не забывайте поглядывать, как идет процесс травления.

Во! Идет полным ходом! Еще чуть-чуть  и все.

Как говорится “лучше недобздеть, чем перебздеть”.  Поэтому, когда травление закончится, нужно срочно будет вытащить из ванночки платку.

Ну вот и наступил этот момент:

Промываем теплой водой из под краника

Берем ацетон, окунаем в него ватную палочку и стираем тонер с печатной платки. Также хорошо смывается тонер с помощью Flus-Off. Подробней о химии здесь.

Должно получится вот так:

Так как у меня текстолит тонкий, то я беру простые ножницы и вырезаю платку по границе квадрата, который указал еще при печати в Sprint Layout

Теперь все это дело лудим припоем и гелевым флюсом для защиты медных дорожек от коррозии.

Получилось вот так:

Теперь нам надо убрать этот липкий флюс. Для этого используем все тот же самый Fluх-Off или ацетон, прыскаем на платку и чистим ее с помощью зубной щетки.

Ну вот почти готовая платка. Красота!

Остался окончательный штрих  – сверление контактных площадок. Для этого берем нашу минидрель и самое тонкое сверло. В данном случае на 0,6 мм и сверлим этим сверлом все отверстия. Потом берем уже сверло на 1 мм и рассверливаем отверстия на 0,6 мм.

Проверяем нашу платку с другой стороны

Все замечательно! Теперь можно использовать нашу платку в свое удовольствие, запаяв микросхему на нее и припаяв провода в отверстия.

Заключение

В наше время ЛУТ становится все более и более популярным. Это, конечно же, связано с простотой и дешевизной данного метода. Некоторые заядлые электронщики умудряются получать ширину дорожки с помощью ЛУТ 0,3 и даже 0,2 (!) мм. Красота, надежность, малые габариты, удобство трассировки печатных проводников с помощью компьютера сделало ЛУТ по настоящему популярным среди радиолюбителей, а также среди маленьких фирм по производству радиоэлектронных устройств. 

А какой кайф самостоятельно развести схему и собрать электронную безделушку по габаритам, которые диктуете вы с помощью ЛУТ! С помощью этой технологии вы можете использовать в своей плате SMD компоненты. ЛУТ действительно открывает нам дверь в микроэлектронику. Открывайте ее шире, не бойтесь!

Доброго времени суток! Среди моих знакомых бытует мнение, что самостоятельно изготавливать печатные платы (ПП) бесполезно. Учитывая, что современные компоненты далеко ушли от DIP корпусов, то кустарно травить платы под них даже и не стоит пытаться. Тем не менее необходимость в быстрой оценке того или иного компонента всегда есть, и ждать несколько суток заказанной платы времени нет. И это учитывая, что заказ за «несколько суток» дорог, для одноразовой задачи. В данной статье я хочу изложить порядок действий, которые позволят быстро изготавливать ПП под компоненты в корпусах подобных TQFP-100, то есть с ногами 0,2мм и таким же зазором, и при этом сводить брак к минимуму. Конечно это способ изготовления плат только для прототипов, но он снижает риски ошибиться при создании конечного устройства. В сети много статей и роликов с подобными советами, но как правило там не охвачены все нюансы тех или иных действий. Здесь же хочу показать весь процесс, который в домашних условиях позволит за час-полтора изготовить приемлемый экземпляр ПП. Под катом подробности и трафик. Минимальный набор материалов:

1. Правильная бумага (ниже остановлюсь на понятии «правильная»)
2. Персульфат аммония
3. Ёмкость для травления
4. Шкурка «нулевка»
5. Кисточка (натуральная или из стекловолокна)
6. Зубочистка

И, конечно, лазерный принтер и утюг. Весть процесс покажу на изготовлении ПП под оценочную плату микросхемы ATxmega128A1U-AU (оценка заявленного аппаратного крипто модуля, EBI и вообще), и платы для подключения 7 дюймового дисплея к STM32F407VE Для оценочных плат стараюсь делать разводку только на одной стороне, там где пересечений не избежать, ставлю резистор с сопротивлением=0 и корпусе 0805, пропуская дорогу под ним. Если пересечений много и точно нужно два слоя, то травлю каждый слой на отдельном текстолите (соединяю потом по VIA).

Первый этап

Подготовка текстолита. Односторонний текстолит с толщиной меди 17-35мкм отмывается от грязи средством для посуды под теплой водой, потом капля моечного средства наносится на шкурку с зерном P800 или меньше и будущая плата шлифуется до образования шероховатостей по всей площади. Момент со шкуркой обязателен! Таким способом медь до дыр не затрем, но обеспечим хорошее прилипание тонера. После шлифовки поверхность промывается чистой водой, вытирается насухо и откладывается досыхать. К моменту переноса макета, текстолит должен быть сухой, без окислов, жирных пятен и заметными шероховатостями. В одной из статей видел рекомендацию, что медный слой надо подержать на солнце, до появления сизой оксидной пленки, в нашем случае это не нужно.

Второй этап

Подготовка макета. Для ATxmega128 сделал такую вот разводку:если нужно, то есть PDF. На плате сама xmega, преобразователь интерфейса ft232 и стабилизатор lp2985, а так же мелочёвка- разъем PDI, USB, светодиодики на весь порт «B». Рисунок платы несколько отличается от того, что буду травить. Перед печатью добавил надписей и мелочей для усложнения. Все дороги на верхнем слое (TOP), поэтому печатаем макет в отзеркаленном виде. Наличие в принтере «неэкономного» режима для жирной печати необязательно. Я печатал на разных принтерах с печатью «по дефолту» и проблем не было, за исключением одного момента: Принтеры Brother (а конкретно HL-l2340 и HL-l2250) очень непочтительно относятся к переводу DPI в реальный размер, поэтому рисунок может поплыть по размерам, а это критично, когда на 1мм две дороги должны уместиться. Теперь бумага. Никаких глянцевых журналов и подложек от самоклейки! И даже от китайской бумаги для ЛУТа я тоже отказался (слишком тонкая и мнется при печати) Бумага должна быть плотной — минимум 150гр на квадратный сантиметр, должна быстро прилипать при нагревании и не ёрзать под утюгом, хорошо набухать в воде. Лучший вариант- глянцевая фотобумага, не слишком хорошего качества. Не «слишком хорошего качества» это значит не премиум и не LOMOND. То есть дешевая глянцевая фотобумага. На фото выше, одна из таких и показана, есть еще «Фотобумага глянцевая», выпускаемая под брендом крупного магазина компьютерной техники, это клон той, что на фото (складывается впечатление, что они с одного завода, но в разных упаковках). Данная бумага сразу прилипает к меди под утюгом и не сдвигается при проглаживании (матовая бумага не содержит глянцевого слоя и поэтому не липнет, а горячий тонер легко смазать), она легко отходит в теплой воде (в отличии от LOMOND и бумаги с приставкой «премиум»). Итак пора печатать. Печатаем макет, потом, не касаясь лицевой стороны пальцами, обрезаем края. и готовим утюг.

Третий этап

Перевод макета. Необходимо сначала подготовить емкость с водой, в которой будет замачиваться плата. У меня роль этой емкость выполняет обычный тазик. Наливается горячая вода ( градусов 50, то есть чтобы рука уже не терпела), литров пять, и в ней растворяется немного моющего средства (немного, это столовая ложка). И идем к утюгу. Подготовленный текстолит кладем на ровную поверхность и накрываем распечатанным макетом, утюгом прогретым до максимальной температуры проглаживаем по центральной линии, а потом от центра к бокам. При первом проглаживании распечатку лучше придерживать, чтобы не сдвинулась. После первого проглаживания лист фотобумаги прилипает к меди и сдвинуть его утюгом уже можно не бояться. Теперь можно носиком утюга пройтись по всем краям и местам, где на вид бумага отходит. Потом секунд тридцать просто прогреваем по всему объему. Не смог удержаться чтобы в статье про ЛУТ не показать главное действующее лицо: После проглаживания, не остужая кидаем плату воду. То есть не удаляя бумагу, подхватываем горячую пинцетом и кладем в подготовленную емкость с водой. 10 минут перерыв на отмачивание.

Четвертый этап

Очистка от бумаги. По истечении 10 минут достаем плату из воды и удаляем бумагу. Как бы долго плата не лежала в воде, вся бумага не отстанет. Точнее сама то бумага без проблем, а вот глянцевый слой, который нам обеспечивал хорошее прилипание останется в узких местах. как-то так: Вообще тонер держится очень надежно, тереть можно пальцами, ластиком или губкой для мытья посуды, но между дорожками вытащить глянец сложно, достаточно дать плате высохнуть, как такие места будут видны. Есть три пути.

1. Замочить плату в спирте еще на 10-15 минут, глянцевый слой набухнет и смоется мягкой тряпочкой. Это не наш способ, в виду его кощунственности.
2. Замочить плату в растворителе «анти-силикон», который продается в строительных магазинах. Не знаю что там в качестве активного вещества (на бутылке не написано), но глянцевый слой тоже разбухает и удаляется, тонер при этом остается. Это способ на любителя, средство довольно вонючее.
3. И третий способ — удалить механически, что не очень долго.

Для этого надо обратно намочить плату и острым предметом удалить лишнее. Лучше всего использовать острую зубочистку. Мокрый глянец удаляется без проблем, а дерево зубочистки не сносит тонер. Особо замечу, что нельзя использовать иголки! Не потому, что можно снять тонер (он то прилеплен хорошо), а потому, что железо оставляет на меди следы. Да! сам в шоке, знаю что медь мягче железа, тем более нержавейки. Но факт имеет место быть. Там где водил иглой медь травится очень медленно. Пример из практики: После удаления остатков глянцевого слоя, промываем плату с моющим средством, удаляя «пальчики». Оставляем высыхать. Почти специально оставил несколько мест, где глянец не удален (потом увидим, что не так все страшно).

Пятый этап

Травление. Травлю персульфатом аммония, не скажу, что он лучше хлорного железа, просто от железа больше грязи (ну да, персульфат аммония это же отбеливатель, какая тут грязь) и хлорное железо труднее хранить — гигроскопичен и как следствие сплавляется в большие куски, которые надо дробить. Травлю при температуре 40 градусов. На плату с медью 35мкм — 15 минут, С медью 17мкм — 5 тире 7 минут. Можно и при комнатной температуре 17мкм травится порядка 20 минут, 35мкм в теории 40 минут, но это уже и не помню. В домашних условиях можно травить в любой емкости, для этой статьи специально травил в обычной пластиковой емкости, что накладывает определенные дополнительные действия от исполнителя. Но если ПП делаются часто, то можно заделать себе ванночку для травления: главным дополнением которой — насос для перемешивания раствора, он освобождает от «определенных дополнительных действий». Насос нужен мембранный, с пластиковой мембраной. Тот что на рисунке, купил в интернет магазине для робокрафтеров. Внутри емкости перегородки, для размещения нескольких ПП. На фото травятся две стороны платы под STM32F407VE подключаемую к семи дюймовому дисплею. Под xmega вытравлю в открытой пластиковой. Делаем раствор — пол литра воды плюс 100-150г персульфата аммония. Вообще рекомендуется 250 грамм на пол литра, но в кустарных условиях при остывании раствора и испарении воды, выпадают кристаллы и намертво прилепляются на медь, как итог непротравленные точки. Как писал выше — температура 40 градусов. Кидаем в раствор плату и начинаем кисточкой перемешивать раствор, чтобы травление шло равномерно. Также кисточкой можно удалять с платы хлопья глянцевого покрытия, если при подготовке не все удалились. У меня плата с медью 35мкм, через 10 минут уже видно текстолит: Жду еще 5 минут и все готово. Надо сказать, что в процессе травления лучше передержать плату, чем недодержать. И дополнительное время может быть довольно большим. Один раз я увидев недотравленный полигон закинул платку обратно и забыл про нее часа на три, когда вспомнил, думал что ее разъело насквозь. Однако ни одного подтравливания не заметил: вот этот передержанец (уже облуженный): Итак, вытащили нашу плату, помыли и посмотрели на свет: Если нашли лишнюю медь, то можно кинуть обратно в раствор. Если все хорошо, то ЛУТ окончен! Смываем ацетоном тонер и облуживаем, если в ближайшее время облуживание не предусмотрено, то хранить плату можно не смывая тонер, он будет защитной оболочкой. Итог: Выше я помечал места на плате, где глянцевое покрытие осталось. Те места, которые глянец закрывал герметично (уголок на плате), там не протравилось, там где небольшие перекрытия между дорожками — все нормально, раствор туда пробрался. Если использовать емкость с насосом, то глянцевое покрытие можно вообще до конца не оттирать, просто время травления увеличивается в два раза. Пара фраз о лужении. Поскольку ЛУТом делаются платы временные или для себя, то особо возиться с облуживанием не стоит (ИМХО), можно просто пройтись паяльником по тем местам где будет пайка, а потом все покрыть лаком. Но если компоненты на плате будут перепаиваться или плата будет долгое время эксплуатироваться, то лучше залудить. Либо паяльником пройти по всей меди, либо если есть фен, то паяльной пастой. Я мешаю пасту с флюсом примерно 1 часть пасты и 5 частей флюса, покрываю всю плату и прогреваю феном: во время прогрева, текстолитовой кисточкой (известная как «вечная кисточка») сгоняю припой к краям платы, Лишнего припоя на дорожках при таком способе не остается, а там где его не хватает, можно пригнать с краев. Не воздушный нож, конечно, но тоже довольно аккуратно. Главная проблема при использовании паяльной пасты, это лишние шарики, присохшие к плате. Вот на фото их хорошо видно: Поэтому после лужения, плату надо хорошенько промыть и оттереть тряпочкой, смоченной в ацетоне. Плату облудили, теперь точно все. Монтаж. Проверка: Задача выполнена. На данную плату ушло не больше часа (с учетом фотографирования этапов). Параллельно у меня травилась вторая плата, точнее две стороны одной платы. И если первая платка была скорее для демонстрации (можно было и на DIP переходнике выполнить, а не подобие ардуины делать), то вторая нужна была для конкретной цели и плести косы проводов на переходнике не вариант (да еще не факт, что помех не нахватает при подключении через fsmc) Две стороны: Как видно, я не стал травить двухсторонний текстолит, проходя убийственную процедуру совмещения двух шаблонов на этапе работы утюгом. Лучше это сделать сейчас. Сверлим отверстия на VIA у всех плат, берем ножки от резисторов и штук 5 припаиваем к одной стороне, потом нанизываем на них вторую сторону, пропаиваем с двух сторон. Все платы совмещены! Теперь можно пропаять все отверстия. Как-то так: Все готово! Вы, должно быть заметили сильный брак на одной из сторон: Бумага после принтера наэлектролизована и собирает на себя все подряд. Особенно волосы, особенно кошачьи! Так что я не досмотрел. А вот и виновник: Контролирует все выполняемые процессы. После восстановления дорожки, ПП готова и устройство собралось: Правда, это была плата как раз временная — проверить правильность подключений, чтобы потом развести по-человечески и заказать. Вот и все. Удачи в ваших начинаниях!

Здравствуйте, уважаемые друзья, сегодня я расскажу о лазерно — утюжной технологии изготовления печатных плат в домашних условиях. Почему, эта технология называется лазерно — утюжная? Потому, что для изготовления печатных плат, я буду использовать лазерный принтер и обычный утюг. Поехали!

Из материалов вам понадобиться фольгированный текстолит из него будет изготовлена печатная плата.

Глянцевая фотобумага для струйной печати, формата А4 плотностью не менее 200 грамм на сантиметр.

Если не хотите тратиться на фотобумагу, то вполне можете использовать глянцевые рекламные брошюры, которыми буквально заваливают почтовые ящики, или бесплатно раздают на улицах. На крайний случай подойдет не нужный глянцевый журнал, который вы позаимствовали у друга.

Теперь вам надо скачать специальную программу для открытия файлов в формате lay, редактирования и рисования  печатных плат. Программа называется Sprint Layout 6.0.

Скачать Sprint Layout 6.0 

Запустите программу Sprint Layout 6.0. Нажмите открыть файл.

В окне проводника выберите файл с печатной платой в формате lay. Выбрали файл, нажмите открыть.

Нажмите печать.

Отключите слой К1.

Нажмите на зеленый квадратик возле слоя М2 и замените зеленый цвет на черный. Нажмите ОК.

Активируйте контур платы.

Выберите количество копий, Х по горизонтали, Y по вертикали. Нажмите ОК.

Во вкладке принтер нажмите свойства, выберите вкладку качество.

Во вкладке качество выберите текст/линии.

Нажмите кнопку дополнительные настройки.

Плотность тонера ставим 8.

Нажимаем печать.

Посмотрим, что получилось. Вырезаем ножницами по контуру.

Растворителем для нитро красок обезжирьте заготовку для печатной платы из фольгированного текстолита.

Возьмите старую книгу, откройте на любой понравившейся странице, положите текстолит фольгой вверх.

Накройте фотобумагой с напечатанной платой. Закройте двумя листами.

И сильно придавите разогретым до максимальной температуры утюгом на 10-15 секунд. Тонер от высокой температуры расплавиться, и прилипнет к плате. Откройте и подождите, когда остынет.

Положите текстолит в воду, нагретую примерно до 70 градусов на 30 минут. Аккуратно удалите размокшую бумагу, чтобы не повредить прилипший к фольгированному текстолиту тонер.

Остатки фотобумаги зачищайте иглой.

Травить печатные платы будем раствором хлорного железа. Готовим раствор так: 250 грамм хлорного железа высыпаем  в пластиковую емкость и наливаем примерно 700 грамм воды.

Воду лейте не спеша, потому, что будет происходить бурная реакция с выделением тепла в большом количестве. Раствор хорошо перемешивайте до полного растворения хлорного железа.

В раствор хлорного железа помещаем печатные платы обвязанные ниткой. Это устройство называется бульбулятор, оно ускоряет процесс травления печатных плат, за счет постоянного перемешивания раствора пузырьками воздуха, о том как сделать бульбулятор читайте здесь.

Весь процесс травления печатных плат займет примерно 20-30 минут, все зависит от толщины фольги, свежести раствора и интенсивности бульбуляции, а также количества и площади плат загруженных в чудо бульбулятор.

Примерно так будут выглядеть печатные платы после процесса травления. Медь, не покрытая тонером, вытравилась, остались только дорожки.

Раствор перелейте в пластиковую емкость. Его можно использовать не ограниченное количество раз, пока он совсем не потеряет свои химические свойства, по мере испарения, в раствор доливайте воду.

Теперь просверлите отверстия в печатной плате.

Сотрите тонер, обильно смочив его растворителем для нитро красок, подойдет 650 и 646.

Осталось облудить печатную плату и припаять радио детали.

Вот так будет выглядеть готовая печатная плата.

Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения. До встречи в новых статьях.

Скачать Sprint Layout 6.0 

Используемые источники:

• https://www.ruselectronic.com/lazjerno-utjuzhnaja-tjekhnologija/
• https://habr.com/post/451314/
• https://sdelaitak24.ru/%d0%b8%d0%b7%d0%b3%d0%be%d1%82%d0%be%d0%b2%d0%bb%d0%b5%d0%bd%d0%b8%d0%b5-%d0%bf%d0%b5%d1%87%d0%b0%d1%82%d0%bd%d1%8b%d1%85-%d0%bf%d0%bb%d0%b0%d1%82-%d0%b2-%d0%b4%d0%be%d0%bc%d0%b0%d1%88%d0%bd%d0%b8/