Лазерно-праскова технологія (ЛПТ; ; ) — технологія виготовлення друкованих плат з допомогою термопереносу тонера лазерного принтера з паперу на поверхню металізації майбутньої друкованої плати. Використовуючи технологію, можна в домашніх умовах виготовляти складні одно- та двосторонні друковані плати з розміром друкованих елементів (провідники, зазори) від 0,3 мм.Heat and Pressure for Home Etching PCBs // Сайт Robot Room

Інструменти та матеріали Фольгований склотекстоліт. Лазерний принтер. Для якісного виготовлення друкованої плати важливо використовувати новий чи якісно заправлений картридж та вимкнути в налаштуваннях принтера функцію економії тонера. Глянцевий папір. Найчастіше для термопереносу застосовують: глянцевий фотопапір невеликої щільності для струменевого принтера, сторінки з «глянцевих» журналів, підкладки самоклейної плівки, рекламні буклети та інші. Наждачний папір зернистістю P1000–P2000 згідно ISO-6344.Coated abrasives — Grain size analysis // Онлайн-платформа стандартів ISO Ацетон чи сольвент для знежирення перед термопереносом тонера та для видалення тонера з витравленої плати. Праска без відпарювача. Оптимальною температурою термопереносу тонера є 190 °C. В залежності від виробника тонера температура розплавлення може бути в межах 150–200 °C.Лазерний принтер. Принцип дії Прокладкові матеріали для захисту робочої поверхні та підошви праски. При застосуванні поліграфії як прокладки слід пам'ятати, що при нагріванні типографічна фарба чи тонер можуть розплавитись, тому верхній і нижній шари слід розміщувати чистою стороною назовні. Розчин для травлення міді. Водні розчини сульфату амонію; хлорного заліза; мідного купоросу і кухонної солі; перекису водню в присутності лимонної кислоти.

Виготовлення плати

Створення рисунку друкованих провідників Для створення топології друкованої плати застосовуються програми проєктування електронних систем:

DipTraceua, EAGLE, KiCad, OrCAD, Altium Designer, P-CAD (попередник Altium Designer), Proteus Design, AutoCAD, Sprint Layout та інші.

Перед друком на чорно-білому принтері у САПР-програмі необхідно вимкнути видимість усіх шарів, окрім шару з зображенням доріжок друкованої плати, та налаштувати відображення актуального шару чорним кольором. Рисунок майбутньої друкованої плати друкується на глянцевому папері, у масштабі 1:1, в дзеркальному відображенні та з попередньо встановленою найвищою контрастністю друку.

Цим же методом можна наносити маркування та назви компонентів друкованої плати. Це потрібно робити вже після витравлювання, очищення від тонера та лудіння шару провідників. Однак потрібно враховувати невисоку механічну стійкість такої «шовкографії».

Попередньо очищену від забруднень мідну фольгу склотекстолітової заготовки необхідно зашліфувати наждачним папером, після чого знежирити розчинником. Якщо текстоліт довго зберігали в сирому приміщенні чи промивали водою, його необхідно просушити, щоб запобігти руйнуванню волокнистої структури текстоліту при тепловому розширенні води.

Заготовку кладуть на рівну термостійку поверхню фольгою вверх і попередньо нагрівають її праскою. Після цього акуратно накладають аркуш з надрукованим рисунком тонером всередину, вирівнюють його положення та накривають одним-двома шарами газети чи тонкого паперу. Нагрітою праскою з середнім натиском рівномірно прогладжують всю поверхню плати, щоб тонер розплавився, але не розтікся. Після цього плату не можна переміщувати до повного її остигання.

Після остигання плати папір потрібно зняти. Підкладка самоклеючої плівки, як правило відклеюється без проблем, залишаючи весь тонер приклеєним до фольги. Інші види паперу потрібно розмочити під струменем теплої води та обережно видалити залишки паперу (пальцями або м'якою щіточкою).

Плату повністю очищену від паперу перевіряють на відсутність браку (доріжки, що не перенеслись, злиплись між собою, фарба з паперу, що могла прилипнути до плати при нагріванні). Тепер плата готова до витравлювання.

Травлення Травлення — це хімічний процес переходу елементарної міді в розчинні сполуки. Для цього плату з нанесеним на ній захисним зображенням доріжок поміщають в посудину, найчастіше в кювету, з розчином для травлення. При виготовленні двосторонньої друкованої плати сторону, яка не повинна травитися, заклеюють скотчем так, щоб він щільно прилягав по краях плати та в місці суміщення кількох стрічок.

Для травлення зазвичай застосовують один із наступних розчинів:

Розчин хлорного заліза. Типова концентрація розчину 400 г/л, температура до 35 °С. Реакція відбувається за формулоюМаркин С. Как травить платы? // Журнал Химия и жизнь. — 1990. — № 7. — C. 76-77:FeCl3 + Cu -> FeCl2 + CuClНедоліком використання хлорного заліза для побутового виготовлення друкованих плат є різкий запах розчину, а також ризик стійкого й часто невідновного забруднення одягу чи сантехніки при роботі з розчином. Розчин мідного купоросу та кухонної солі. Реакції:Cu + CuSO4 + 2 NaCl -> 2 CuCl v + Na2SO4CuCl + NaCl -> Na[CuCl2]У реакції ключову роль відіграє хлорид натрію (сіль), оскільки мідь з мідним купоросом практично не реагує. Рекомендована концентрація — 180 грам мідного купоросу і 86 грам солі на 1 літр води. На відміну від хлорного заліза при необережному поводженні не залишає плям, але недоліками є токсичність мідного купоросу та повільна реакція. Для прискорення реакції посудину з розчином потрібно нагрівати на водяній бані. Розчин персульфату амонію або . Під час гідролізу персульфат амонію розпадається на три складові: перекис водню, сірчану кислоту та сульфат амонію, що не бере участь у процесі травлення, яке відбувається за рівнянням:Me2S2O8 + Cu -> CuSO4 + Me2SO4,де Me — іони натрію чи амонію. Про цей факт говорить необхідність істотного підігрівання розчину персульфату, яке необхідне для його гідролізу. Рекомендована концентрація — (200–250 г/л). Суміш перекису водню та лимонної кислоти. Для травлення 100 см2 міді завтовшки 35 мкм у 100 мл медичного 3% розчину перекису водню розчиняють 30 г кондитерської лимонної кислоти і 5 г кухонної солі. Сіль виступає каталізатором і в процесі травлення майже не витрачається. Рівняння реакції: Cu + H3[Cit] + H2O2 -> CuH[Cit] + 2 H2O,де [Cit] — залишок лимонної кислоти [(CH2)2C(OH)(COO)3]. Це найбільш доступний та широко розповсюджений спосіб травлення міді, розчин не залишає плям, відносно безпечний при правильному поводженні. Однак в продуктах реакції є сполуки міді, які є токсичними, особливо для водних організмів та навколишнього середовища.

Після завершення травлення плату промивають у проточній воді від залишків розчину і за допомогою розчинника змивають тонер з поверхні доріжок. Також тонер можна обережно видалити за допомогою дрібнозернистого шліфувального паперу.

Для виготовлення двосторонньої друкованої плати після витравлення першої сторони повторюють ті ж операції для другої сторони. Для цього суміщають та наносять захисний рисунок на другу сторону плати. Готову першу сторону заклеюють скотчем і травлять фольгу другої сторони. Якщо на платі передбачені наскрізні компоненти, то під їх виводи потрібно просвердлити отвори. Для цього застосовують свердла малих діаметрів для металу, закріплені в мікродрилі чи бормашині. Для захисту міді від корозії та надання більшої товщини друкованим провідникам доріжки на друкованій платі лудять.

Переваги і недоліки

Переваги Доступність технології. Лазерні принтери широкодоступні та є оптимальним рішенням для домашнього використання при монохромному друці документівЛазерний принтер. Переваги лазерних принтерів. Ціна. Усі матеріали та більшість хімікатів розповсюджені та дешеві. Є можливість використання вторинної сировини при переведенні рисунку та одноразового посуду для приготування розчину та травлення плати. Невисока складність та невелика кількість операцій у порівнянні з методом фоторезистивного травлення. Недоліки Для виготовлення якісних плат з малими розмірами друкованих елементів потрібно чітко дотримуватись технології та експериментально підбирати матеріали та температуру термопереносу. Суцільні мідні полігони часто нерівномірно підтравлюються — тонер на великих площах утворює нерівномірне покриття. Це проявляється в тому, що гладка поверхня полігона після травлення стає шорсткою, з точковими підтравленнями. Щоб уникнути цього, полігони слід додатково замалювати кислотостійким маркером. По можливості краще використовувати сітчасте заповнення полігонів.

Див. також Друкована плата Фоторезист Склотекстоліт Наскрізний монтаж Поверхневий монтаж

Примітки

Посилання Національний банк стандартизованих науково-технічних термінів Князькин Н. Как сделать плату // Моделист-конструктор. — 1985. — № 11. — C. 41-42 Лурье Ю. Ю. Справочник по аналитической химии. — Москва : Химия, 1971. — 456 с. Печатные платы. Общие сведения, история, технологии — Переглянуто: 16 грудня 2015. Лазерно-утюжная технология — Переглянуто: 16 грудня 2015.