Изготовление печатных плат в домашних условиях. 

Я лет 5 занимаюсь производством печатных плат по технологии ЛУТ, и решил поделится полученным опытом.
Сначала создаем эскиз печатной платы в программе для создания печатных плат которой вы владеете или собираетесь освоить. Я пользуюсь Sprint Layout 6.

 Дальше печатаем картинку печатной платы на бумаге используя лазерный принтер, нужно использовать принтер с хорошим картриджем, который печатает без полос и просветов.

Надо всегда помнить, что рисунок перенесенный на плату получится зеркально отраженным от картинки напечатанной на принтере! Разрабатывайте плату с учетом этого нюанса.

У меня наилучший результат получается при использовании бумаги из глянцевых журналов. Правда методом подбора надо выбрать определенный журнал, т.к. бумага тоже разная. Подойдет любая страница из глянцевого журнала. Интенсивность текста и рисунков на странице журнала значения не имеет, т.к. журналы печатают на офсетном станке с использованием краски на спиртовой основе. Эта краска не способна помешать нашему непростому делу. Я однажды попробовал один корпоративный глянцевый журнал, радости моей не было предела, 100% результат с первого раза, после этого только им и пользуюсь. Хотя из личного опыта, думаю что результат больше зависит от тонера и качества подготовки поверхности текстолита, чем от бумаги и утюга.

Печатать нужно на максимальном разрешении и предварительно отключив все тонеро-сберегающие функции, т.е. печатать как можно жирнее.

Для переноса можно использовать утюг или ламинатор. Некоторые рекомендуют пользоваться старыми советскими утюгами, кто-то даже переделывает их, удаляют все детали, кроме нагревательного элемента и провода с вилкой. Я же пользуюсь обычным утюгом"Tefal", которым жена гладит белье, регулятор температуры ставлю на максимум, результат отличный. Сейчас присматриваюсь к ламинаторам с возможностью регулировки температуры. Оптимальная температура 140-155 градусов (в зависимости от фирмы-производителя тонера). Важно отметить, что бумажку с тонером нужно прикладывать к уже нагретому утюгом текстолиту. Это связано с расширением металлов при нагреве. Я кладу бумажку с рисунком на стол, предварительно простелив на него газеты, бумажку кладу рисунком вверх, при распечатывании шаблона печатаю углы или контуры платы если необходимо точное совмещение с заготовкой. Кусок текстолита не надолго кладу на прогретый утюг, перед этим одеваю тряпичные перчатки, нагретый кусок текстолита снимаю с утюга и фольгой вниз кладу на бумажку с распечатанной платой хорошо прицелившись, так как фольга горячая к ней сразу прилипает глянец ну и тонер наверное тоже, по этому потом подвинуть заготовку уже не получится, да и тонер можно смазать. Загибаю края бумаги, переворачиваю этот бутерброд и глажу утюгом 2 – 3 минуты без особого нажима, особое внимание нужно уделять углам и тому краю где был отрез, особенно если вы резали ножницами по металлу, край может быть немного деформирован и плохо прогладится. Гладить перестаю когда рисунок становится виден через бумагу, она у меня тонкая.

Для того чтобы снять бумагу после переноса изображения наиболее аккуратно, я опускаю плату в ванночку с горячей водой примерно минут на 5, после чего тру подушечками пальцев до полного удаления бумаги. Некоторые пишут что тереть нужно очень аккуратно, можно случайно стереть кусочек тонера, но из собственного опыта могу сказать, что если тонер лег нормально то его подушечками пальцев не сотрешь, а если он отходит при отмачивании бумаги то может отвалиться и при травлении так чито лучше если он отвалится при переносе рисунка, тогда нужно будет просто ацетоном смыть весь тонер и повторить процедуру переноса рисунка нежели он отвалится при травлении и будет загублен кусок текстолита который стоит не так уж и дешево. Если на плате нет тонких проводников иногда я просто аккуратно отдираю бумагу от текстолита взявшись за один из углов. Если бумага хорошая, то при остывании она заметно отходит от фольги в тех местах где нет тонера, поднимается небольшими бугорками.

Но даже если у вас случайно отлетел маленький кусочек тонера, не страшно, его можно дорисовать с помощью перманентного маркера (на спиртовой основе). Этот процесс требует определенного навыка и ровных, не трясущихся рук. Дело в том, что по разному нарисованная картинка по разному травится. Например можно просто провести маркером по фольге, а можно нарисовать эту же линию но прижимая и поднимая стержень маркера, как бы точками. При этом методе на фольге остается наиболее жирный слой краски, что хорошо сказывается на качестве готовой платы. Маркер нужно использовать новый, желательно темного цвета (так лучше видно качество прокраса).

Травлю я при помощи хлорного железа. Делаю очень крутой раствор - пока гранулы хлорного железа не перестанут растворятся в растворе. Раствор получается темно-коричневого цвета. Для ускорения процесса перед травлением можно нагреть раствор до 50 градусов, и во время травления поддерживать эту температуру. Такая температура делает раствор максимально активным. Во время травления я непрерывно шевелю плату в растворе, это ускоряет травление в разы.

При травлении в растворе хлорного железа необходимо соблюдать элементарные требования безопасности, так как раствор агрессивный и оставляет плохо смываемые и не отстирывающиеся рыжие пятна, лучше использовать перчатки и фартук, ну или одежду которую не жалко.

Время травления платы среднего размера у меня занимает примерно 5 минут, обычно даже меньше. Чем быстрее вы вытравили плату, тем точнее у вас медная фольга повторяет рисунок напечатанный принтером. Это связано с тем, что раствор постепенно подтравливает дорожку, затекая под тонер по бокам. Если оставить плату в растворе на пару часов, то даже защищенные тонером участки будут стравлены, и у вас в руках будет кусок голого текстолита.

Важно заметить, что сначала стравливаются самые узенькие участки на плате, а самые широкие участки стравятся позже всех. Рекомендую при разработке платы учесть этот факт, и не делать больших зазоров между дорожками, лучше делать широкие дорожки. Я зазор делаю максимум 1 мм. Это полезно также и для раствора в котором вы травите, т.к. он портится при насыщении медью. Чем меньше меди вы стравливаете, тем дольше раствор будет пригодным к травлению.

Иногда травлю в растворе лимонной кислоты в перекиси водорода. Очень нравится. Раствор безопасен, в начале травления прозрачный, все хорошо видно.

Рекомендуемый способ приготовления травильного раствора:
В 100 мл аптечной 3% перекиси водорода растворяется 30 г лимонной кислоты и 5 г поваренной соли. Этого раствора должно хватить для травления 100 см2 меди, толщиной 35мкм.
Соль при подготовке раствора  можно не жалеть. Так как она играет роль катализатора, то в процессе травления практически не расходуется. Перекись 3% не стоит разбавлять дополнительно т.к. при добавлении остальных ингредиентов её концентрация снижается.

Чем больше будет добавлено перекиси водорода (гидроперита) тем быстрее пойдёт процесс, но не переусердствуйте - раствор не хранится, т.е. повторно не используется, а значит и гидроперит будет просто перерасходован. Избыток перекиси легко определить по обильному «пузырению» во время травления.
Однако добавление лимонной кислоты и перекиси вполне допустимо, но рациональнее приготовить свежий раствор.
 

Достоинства данного метода:
Весьма высокая скорость травления.
Не оставляет грязных пятен
Процесс быстро протекает при комнатной температуре.
не требуется труднодоступных реактивов: 3% перекись продаётся в аптеке, лимонная кислота – в гастрономе, а соль можно найти на любой кухне
травильный раствор безопасен для тела и одежды
это самый дешевый метод травления меди!
 

Недостатки, куда же без них.
Средний цитрат меди малорастворим и может выпасть в осадок в т.ч. на поверхность травления. Для предотвращения возникновения проблемы не следует экономить лимонную кислоту.
Раствор одноразовый
 

Напомню для тех кто только начинает:
- для приготовления всех травильных растворов необходимо использовать пластиковую либо стеклянную посуду.
- подогрев растворов следует проводить на водяной бане или специально предназначенными приспособлениями.
- все растворы полученные после травления ядовиты из-за высокого содержания меди.
- соблюдайте технику безопасности при работе с сильными кислотами.
- утилизация отработанных растворов допустима путём выливания в общую канализацию.
- после травления плату следует ополоснуть слабым раствором уксуса и  тёплой водой.
 

После травления остатки тонера и маркера можно смыть ватным тампоном, смоченным ацетоном или растворителем 646, подойдет так же жидкость для снятия лака которая воняет ацетоном.
Рекомендую предварительно просушить плату после травления.
 

Ну хватит теории, теперь практика.
Фотографий с комментариями.

 Берем лист бумаги, вырванный из бесплатного рекламного журнала. Как видно по фотографии лист умеренно – глянцевый. Это самый лучший вид бумаги для ЛУТ (ИМХО). Я выбрал лист который был наиболее заполнен типографской краской, конечно для примера.
 
Печатаем на лазерном принтере рисунок нашей платы. Как видно из рисунка, тонер не блестит как лист бумаги, а наоборот матовый. Я всегда печатаю несколько экземпляров, потом выбираю из них какой лучше напечатан и запас на случай если плохо перенесется тонер на плату и нужно будет переделывать.

Далее берем подходящий кусок текстолита. На картинке видно, что его поверхность сильно окислена и требует подготовки.

Вырезаем кусочек текстолита по размеру нашей платы. Лично я для нарезки использую ножницы по металлу или ножовку по металлу. После чего приступаем к подготовке поверхности текстолита.

На следующей фотографии виден результат зашкуривания поверхности фольги при помощи наждачной бумаги степенью зернистости 1800. Возможен также способ очистки поверхности фольги с помощью раствора для травления (хлорного железа). Необходимо просто опустить текстолит в раствор на 1-2 минуты. Так же можно обработать поверхность с помощью Силит Бэнг. Разумеется новый современный текстолит не требует никакой обработки, кроме обезжиривания с помощью спирта, или растворителя.

После обработки поверхности уже не касаемся ее пальцами, дабы не оставлять свои потожировые отпечатки, иначе тонер в этих местах потом отвалится. Если же вы случайно коснулись поверхности и на ней видны следы, просто обезжирьте еще раз.
  
Размещаем кусочек текстолита между слоями газеты. Между утюгом и текстолитом должно быть 3 листа газеты. Прогреваем платку в течении 20 секунд.
 
Накладываем нашу бумажку с рисунком на прогретый текстолит. Разумеется тонером к фольге.
 
Теперь поместите текстолит с бумажкой между листами газеты и начинайте проглаживать с небольшим нажимом в разных направлениях. Гладим примерно 90 секунд. При этом тонер плавится и начинает прилипать к медной фольге. В этом деле конечно нужен опыт, но ведь не боги горшки обжигают…
 
После этого берем другую газету, т.к. всё горячее, кладем ее сверху и начинаем проглаживать руками равномерно по всей плате. Это нужно для того чтоб весь тонер прилип к поверхности фольги.
 
 Дальше вытаскиваем платку из газеты и даем ей остыть до комнатной температуры. При этом бумажка должна полностью прилипнуть к поверхности фольги.
 
Кидаем в ванночку с горячей водой и моющим средством. Моющего средства добавлять надо немножко. В качестве ванночки я использую обрезанную пластиковую канистру. Отмачиваем 1-2 минуты, после чего начинаем аккуратно тереть подушечкой пальца по бумаге под струёй теплой воды.
Видео:
Извиняюсь за невысокое качество видео т.к. нет нормальной камеры.
 
На фотографии видно, что я подрисовал черным перманентным маркером те места, где тонер не приклеился. В данном случае это связано с низким качеством текстолита. Еще раз напомню, что нужно использовать только новый современный текстолит. В целом качество изделия хорошее, т.к. хорошо пропечатались дорожки толщиной 0,3 мм.
 
Дальше наливаем в ванночку раствор хлорного железа и опускаем платку дорожками вверх, для контроля за процессом.
 
Раствор предварительно разогрет градусов до 50 по цельсию для повышения активности. На фотографии видно, что канистра плавает в ванне с горячей водой, для поддержания температуры раствора. Процесс травления длится примерно минут 5. Рекомендую постоянно покачивать ванночку с раствором для ускорения процесса травления.
 
Вот наша платка и вытравилась полностью. На фото видно что маркер немного смыло раствором, но слой меди под ним всё же остался. Это связано с тем, что советский текстолит травится дольше современного, т.к. у него слой меди толще, а медь не очень чистая.
 
Теперь промываем плату водой и высушиваем ее феном. Для удаления слоя тонера и маркера нам потребуется ацетон или растворитель 646. Я обычно беру салфетку, намачиваю ее ацетоном, и протираю поверхность платы.
 
Как видно на фото, весь тонер и маркер остались на салфетке. Салфетку можно смело спускать в унитаз (чтобы не воняло), т.к. ацетон полностью растворяется в воде.
 
Качество изделия можно оценить на просвет. В данном случае получилось хорошо, хотя на новом текстолите получается гораздо лучше. Мультиметр показал что все дорожки в порядке, коротких замыканий нет. Осталось просверлить отверстия, но это уже другая история…
 
Сливаем наш раствор обратно в бутылку. Раствор многоразовый, и мне его хватает примерно на пол года. Храните раствор в темноте, в недоступном для детей месте.

На Aliexpress продается специальная термотрансферная бумага для ЛУТ-метода: ссылка на лот.

Сам не пробовал, но по отзывам радиолюбителей очень хорошая вещь.