Изготовление печатных плат в домашних условиях – очень полезный навык, который каждому творцу хорошо бы иметь в своём арсенале. Для многих интересных проектов одной Arduino или Raspberry Pi не достаточно, требуется дополнительная оригинальная плата, разработанная и изготовленная с учётом всех особенностей сборки.
Разумеется, есть возможность сделать заказ на соответствующем ресурсе (каких в интернете много) и дождаться изготовления и доставки платы. Но это оправдано при производстве крупных партий. В среде энтузиастов-изобретателей этот способ не имеет большой популярности. Зачем ждать, если можно сделать плату самостоятельно?
Методов существует много, но сегодня речь пойдёт только о самом популярном из них – лазерно-утюжной технологии (ЛУТ).
Кратко технологию можно описать так: на фольгированный текстолит посредством давления и нагревания переносится с листа бумаги рисунок микросхемы (тонер), а затем всё ненужное вытравливается в растворе хлорного железа.
Сам по себе текстолит – диэлектрик, он не проводит электрический ток, но внешний слой медной фольги делает его поверхность проводящей. Травление – это процесс удаления фрагментов медного слоя, но тонер защищает нужные нам участки проводника и сохраняет их проводящие свойства. В результате получается медный рисунок микросхемы на чистом текстолите – полноценная основа любой печатной платы.
Теперь более подробно остановимся на каждом этапе технологии.

Шаг 1: подготовка материалов

Большую часть средств, необходимых для процесса, можно найти у себя дома, в мастерской или в строительном магазине. Они доступны везде и каждому. Исключением может стать, разве что, лазерный принтер. Это дорогое оборудование, но обойтись без него никак нельзя. Необходимость эта объясняется тем, что именно в лазерных принтерах в качестве красящего вещества используется тонер – порошок из железа и смолы. Если такого принтера у вас под рукой не оказалось, можно попытать счастья в ближайшем печатном салоне. Главное – напечатать рисунок на глянцевой бумаге (подойдёт страница журнала) и с выкрученной на максимум насыщенностью в настройках печати. Чем «жирнее» будет рисунок, тем лучше он потом перенесётся на текстолит.

Итак, список необходимых материалов:
– фольгированный текстолит;
– раствор хлорного железа;
– ацетон;
– перманентный маркер;
– наждачная бумага «нулёвка»;
– распечатка микросхемы;
– утюг;
– сверлильный станок;
– паяльник;
– гелевый флюс (канифоль в гелевом состоянии).

Шаг 2: обработка текстолита и перенос рисунка
Перед тем как использовать текстолит, его поверхность необходимо зашкурить (потереть наждачной бумагой) и обезжирить (обработать ацетоном). Этот шаг необходим для того, чтобы улучшить сцепление тонера с металлом и облегчить дальнейший процесс лужения дорожек микросхемы. Учтите, что после обработки к текстолиту руками прикасаться нельзя, во избежание новых жировых загрязнений.

После успешной обработки поверхности, можно сразу приступать к переносу рисунка. Для этого берём распечатку микросхемы и прикладываем к текстолиту лицевой стороной. Вооружившись утюгом, начинаем гладить плату. Чем выше будет температура и давление, тем лучше перенесётся тонер. В целом, достаточно и двух минут этого действия, главное прогладить всё тщательно и равномерно.
По завершении, нужно сразу опустить плату в горячую воду на несколько минут, чтобы отслоились кусочки бумаги.
Если вы заметите, что некоторые части схемы переносятся плохо, не паникуйте. Для таких погрешностей мы и подготовили перманентный маркер. Просто дорисуйте недостающие кусочки схемы и двигайтесь дальше!

Шаг 3: травление
Чтобы протравить плату, сначала нужно замешать раствор хлорного железа в подходящей ёмкости. Лучше всего для этих целей подойдёт контейнер из пластика или из стекла, но ни в коем случае не металлический, поскольку едкий раствор непременно попытается вступить с ним во взаимодействие.
Важно обезопасить глаза и кожу рук от контакта с травителем: помогут защитные очки и перчатки.

Когда раствор готов, опускаем в него плату и ждём. Процесс травления в среднем занимает около 40 минут. Если хочется, чтобы всё прошло быстрее, то периодически нужно помешивать раствор и подогревать.

Определить готовность платы можно по внешним признакам. Если она пожелтела или начала казаться полупрозрачной, значит процесс подошёл к концу и пора вытаскивать.

Завершающим действием будет удаление тонера с поверхности платы. Его функция была исключительно защитной, он нам больше не нужен. Необходимо удалить тонер ацетоном, чтобы обнажились и очистились медные дорожки микросхемы.
Остались финальные штрихи.

Шаг 4: сверление и нанесение флюса
Плата готова, медные дорожки есть, но куда крепить компоненты?
На любой печатной плате должны быть контактные площадки. Необходимо взять самое тонкое сверло (0,3 - 1 мм) и просверлить их.

После этого плату нужно залудить, то есть нанести на дорожки тонкий слой припоя. Делается это для того, чтобы защитить медь от коррозии и увеличить сечение дорожек.

Просто нанесите ватной палочкой гелевый флюс на все дорожки микросхемы, а потом проведите по ним паяльником. Дорожки должны стать характерного серебристого цвета.

И на этом всё.
Плата готова к использованию!

Теперь перед вами открыт совершенно новый мир электроники! С технологией ЛУТ ваши возможности становятся шире. Конструируйте сложные микросхемы без оглядки на особенности заводских плат, поскольку теперь вам доступна быстрая и простая реализация прототипа любой схемы.

Делали подобное сами? Присылайте нам свои работы и вдохновляйтесь идеями единомышленников.