Появление в широкой продаже специальной светочувствительной (далее СЧ) пленки позволило мастеру располагать в домашней мастерской доступным, простым, быстрым и недорогим процессом для точного переноса черно-белого штрихового рисунка на медь и ее сплавы. Это могут быть шкалы, шильдики, передние панели, таблички и т.д. Наибольшее распространение процесс получил у радиолюбителей – изготовление печатных плат. Точное повторение рисунка, здесь, кроме прочего, позволяет широко применять SMD компоненты со всеми их преимуществами. Для кустарных занятий это, прежде всего экономия на трудоемких операциях сверления, дешевизна компонентов, монтаж хорошо соответствующий требованиям ВЧ схем. В относительно низковольтных схемах, обратную незадействованную сторону стеклотекстолитовой платы можно применить как одну из стенок прибора, в том числе экранированную. На материале с двухсторонним фольгированием можно спроектировать более компактное устройство при разумной плотности монтажа – разместив части схемы на разных сторонах платы.
Словом, это еще одна степень свободы для мастера и радиолюбителя, не требующая особенных затрат. Кроме прочего, процесс не предполагает токсичных (как например фоточувствительный лак – старший брат пленке) и едких (сильная щелочь для проявки лаковой пленки) химикатов. Все работы могут быть выполнены в комнатных условиях без специального оборудования. Если принять во внимание существование травильных растворов для меди и сплавов, более культурных, чем скажем хлорное железо, например на основе перекиси водорода и лимонной кислоты, к выполнению работ можно, под присмотром, допустить и детей, барышень. Например, это может быть мастеркласс по выполнению декоративных работ по металлу, изготовление бижутерии. По сравнению с помянутым фоточувствительным лаком, опускается целый пласт работ по нанесению и сушке лака, а это возможная причина неудач.
По сравнению с широко распространенным ЛУТом, описанный процесс не требует иметь в своем распоряжении лазерный принтер, годятся и более дешевые и распространенные струйные. Кроме того, струйный принтер даже более предпочтителен – он не нагревает пленку при печати, точность изображения получается высокой без всякого шаманства с корректировкой и предварительным прогревом. Для печатных плат это ценное свойство.
Итак, рассмотрим последовательность работы на примере изготовления несложной печатной платы.
Что было использовано для работы
ПК со специализированной программой для трассировки печатных плат, принтер струйный, пленка прозрачная для печати на струйном принтере.
Фольгированный стеклотекстолит, пленка СЧ (искать в радиомагазинах, на АлиЭкспресс), кусок стекла (оргстекла) для прижима, ультрафиолетовая (УФ) лампа (мягкий УФ – черная «лампа Вуда» или УФ светодиодная), часы (таймер). Посуда для химикатов – кюветы или плоские емкости, лучше металлические эмалированные (нагрев). Химикаты – кальцинированная сода (искать в хозяйственном магазине), любой из травильных растворов для меди и её сплавов, мелочи.
Приступим
Фотошаблон. Печатную плату проектируем, используя специальное программное обеспечение. О, это волшебный процесс, вроде складывания головоломки – сплошное удовольствие. Приходится удерживать в уме и учитывать не один фактор. В сложных местах заставляет поскрипеть мозгами, но тем приятнее результат. Здесь использовалась простая программа Sprint-Layout. Зеленый слой М2 – как и положено, для нижних дорожек. Следует сказать, что при контактной печати – экспонировании заготовки текстолита с приклеенной пленкой, фотошаблон следует прикладывать напечатанной стороной. Это исключит муар вокруг дорожек, нечеткую границу изображения – даже ничтожная толщина пленки дополнительно рассеивает лучи света.
Пример экспонирования с неправильно напечатанным и приложенным фотошаблоном. Хорошо видны нечеткие, увеличенные границы рисунка – результат рассеивания лучей света в толще пленки фотошаблона. После травления многие дорожки и площадки будут замкнуты.
В случае «зеленого» слоя в Sprint-Layout, при печати не нужно задавать зеркальность — изображение на пленке придется перевернуть краской к СЧ пленке. В настройках печати следует только установить параметр «негатив» — наша пленка именно такая, негативная.
Забравшись в принтерные настройки печати, попросим его не жадничать с чернилами – фотошаблон нам нужен плотный, чтобы краска не просвечивала. Для не слишком тонких линий мне хорошо удавалась двукратная печать на одном и том же месте. Фотошаблон печатался как обычно, давал ему 5…10 минут высохнуть и печатал еще раз на этой же пленке с теми же настройками. Если аккуратно вставлять лист, принтер вполне попадает.
Фотошаблон сушим, вырезаем.
Заготовка фольгированного материала. Подбираем подходящий кусок материала, вырезаем заготовку с припуском 3…5 мм. Чем больше нравится, хоть ножовкой по металлу, хоть специальным резаком с зубом из ножовочного полотна, хоть ножницами по металлу. Выравниваем края, притупляем острые кромки. Сторона с фольгой тщательно зачищается. Если текстолит свежий, розовый, можно обойтись канцелярской резинкой – ластиком. В его состав входит толченое стекло. Если материал старый, лежалый, с зеленью, применяем мелкую шлифовальную шкурку. Чуть крупнее «нулёвки» или ей родимой. Несколько раз сменяем направление движений – вдоль и поперек. Отдраивая фольгу не допускать прикосновения пальцев, держать заготовку только за торцы, как глянцевое фото. Можно воспользоваться и свежими ХБ рабочими перчатками. Удобно держать в перчатке левую нерабочую руку. Обезжиривать заготовку растворителями не нужно, это может даже снизить адгезию (прилипание) пленки.
Наклеивание СЧ пленки. Наша пленка чувствительна к УФ свету, недолго работать с ней в неярком естественном или искусственном свете можно. Ножницами отрезаем от рулона кусочек плёнки, несколько превышающий размер фольгированной заготовки, прячем рулон со света.
СЧ пленка с двух сторон покрыта тонкой защитной пленкой. Для наклеивания на подготовленный медный слой, защитную пленку с одной из сторон нужно снять. Удобно это делать в процессе наклеивания. Примерно так.
Иглой поддеваем защитную пленку на краю кусочка и поровнее пришлепываем освобожденную часть на медь. Остальное очевидно. На небольших заготовках разглаживать можно подушечками пальцев. Как при поклейке обоев – от середины к краю, выгоняя вероятные пузырьки воздуха. Быть их под пленкой не должно. Добиться этого нетрудно. Такое наклеивание минимизирует количество мусора и отпечатков пальцев попавших внутрь.
Ножницами обрезаем выступающие части пленки.
Экспонирование. Для экспонирования подготовленной заготовки собираем бутерброд – на медную с наклеенной СЧ пленкой сторону заготовки кладем (краской вниз, к пленке) фотошаблон и прижимаем его кусочком стекла.
Здесь, нужно сказать пару слов.
О стекле. Стекло обычное, оконное, так сказать стеклянное, УФ пропускает не очень охотно. Этой пропущенной части, тем не менее, вполне хватает для обработки СЧ пленки или лака. Чем стекло толще, тем меньше УФ пропускает. Стекла толщиной 1…4 мм вполне работают. Время экспозиции – от единиц минут до полутора десятков, в зависимости от мощности ламп и расстояния до них. Стекло органическое пропускает УФ значительно лучше, работать будет значительно быстрее.
Прижим фотошаблона – важный момент. При неплотном его прилегании к заготовке обязательно будут дефекты описанные выше – муар, нечеткие границы, низкое разрешение. Заготовки из фольгированного слоистого пластика (текстолит, стеклотекстолит) тем более ровные, чем они толще. Заготовки тонкие, даже свежие, часто слегка изогнутые. Дефект усугубляется при сколь ни будь значительных размерах заготовки. Ровное стекло в таком случае прижимает фотошаблон неудовлетворительно.
Для равномерного и плотного прилегания гибкого фотошаблона при контактной печати с успехом используют разрежение. Вроде ламинирования или вакуумной упаковки. Давление внешнего воздуха надежно прижимает рисунок. Существуют самодельные приспособления для быстрого вакуумного прижима, например [1]. Остроумная радиолюбительская идея позволяет сделать равномерный и вполне надежный прижим очень простыми средствами – проложив между стеклом и фотошаблоном полиэтиленовый матрасик наполненный воздухом.
Обычный прижим фотошаблона стеклом.
Прижим с использованием матрасика.
Матрасик легко спаять из куска полиэтиленовой пленки жалом паяльника через слой бумаги. Хорошо работают и пакетики подходящего размера с вживленной герметичной застежкой-молнией. Стекло для прижима лучше выбрать более толстое, тяжелое. «Оконной» толщины 4мм вполне хватает.
Собираем в стопочку — заготовку с наклеенной СЧ пленкой накрываем фотошаблоном. Поверх него кладем наш матрасик из пакетика с молнией слегка заполненный воздухом и прижимаем все это стеклом.
Время экспонирования зависит, в том числе и от расположения и мощности УФ лампы. Очень простой способ его определения – эмпирическим путем. Делаем фотошаблон с циферками 1…10 в ряд и засвечиваем их в рабочем положении столько минут сколько подписано. То есть – закрываем непрозрачным материалом всё кроме цифры «10» и экспонируем 1 минуту, передвигаем шторку дальше, открывая и цифру «9». Засвечиваем минуту, открываем еще цифру и.т.д. После проявки наиболее четкие отпечатки считать нужным временем. Их запомнить, а лучше записать в рабочей тетради.
На экспериментальном отпечатке видно, что диапазон времени для хорошего результата значителен, берем середину – 6…7 мин оставляя себе возможность некоторой неточности.
После экспонирования, облученные места на голубоватого цвета пленке обесцвечиваются. Рисунок хорошо видно.
Экспонированная заготовка. Черные пятна – краска с фотошаблона. Она легко удаляется вместе с оставшейся защитной пленкой.
Проявка. Заранее готовим проявитель – слабый раствор кальцинированной соды (Na2CO3, карбоната натрия). Он продается в хозяйственных магазинах как средство для мытья, чистки и смягчения воды.
Удобной посудиной для частых некрупных работ (проявка и травление) – герметичные пищевые контейнеры. Следует только подобрать с хорошей герметичной, но открывающейся без особенных усилий крышкой иначе не избежать аварий. Приготовление – чайная ложка соды на 0,5 л воды. Растворы можно использовать многократно, хранить прямо в контейнерах, при необходимости обрабатывая в них некрупные заготовки. Контейнеры можно ставить на не очень горячую поверхность для подогрева. В зимнее время использую чугунную варочную поверхность недавно протопленной дровяной плиты в мастерской, в летнее – старый фотоглянцеватель положенный набок.
Кальцинированная сода гигроскопична, длительное ее хранение требует герметичной посуды. Удобно ее сразу после приобретения пересыпать из картонной коробки или полиэтиленового пакета в пластиковую банку с герметичной крышкой, например ведерко из под клея ПВА, водоэмульсионной краски и т.д.
Экспонированная заготовка из под УФ лампы немедленно помещается в корыто с проявителем. В отличие от аналогичного процесса с фотолаком, выдерживать засвеченную заготовку в темноте не нужно.
Важно не забыть удалить вторую защитную пленку с СЧ пленки – подцепить край иглой и пинцетиком ее. Иначе проявитель просто не доберется до чувствительного слоя.
Заготовку удобно подержать в растворе пяток минут и после набухания незасвеченных областей пленки, помочь им раствориться мягкой кистью. Процесс не мгновенный.
Проявление в растворе кальцинированной соды. Остатки.
Травление. Делалось старым добрым хлорным железом. В таком же корытце. В углу платки просверлил маленькое отверстие для проволочной ручки. Провод медный обмоточный в лаковой изоляции. Проволочка должна торчать из раствора за край банки. За нее удобно вытягивать заготовку для осмотра. Этой же проволочкой приподнял один край платки в толще раствора, заготовка при этом расположена лицом вниз. Продукты химической реакции при этом свободно удаляются с поверхности травления восходящими потоками (при подогреве), не мешая поступлению свежего раствора. Травление быстрое и почти без всяких ухищрений.
Удаление пленки с медных дорожек делается ацетоном. Это единственный пахучий момент во всем процессе. Тряпочкой пропитанной ацетоном нужно пропитать пленку, чтобы она разбухла. Через минутку-другую она начнет стираться. Вариант для работы с детьми – иметь такую же емкость (плоскую герметичную, как и для проявителя и травильного раствора) с ацетоном. Собрав заготовки, погружают их в растворитель на заведомо избыточное время. Вымачивание происходит в закрытой емкости. Для активации процесса, посудину можно периодически покачивать. Пленка должна набухнуть и отвалиться самостоятельно. Загрузку заготовок в растворитель и их извлечение (сушку) можно делать вне рабочего помещения. В конце концов, затвердевшую в УФ пленку можно снять мелкой шкуркой.
Дальнейшие эволюции. Наш рисунок вытравлен. Если речь идет о печатных платах, за этим следует еще несколько этапов – сверление отверстий (если есть элементы с проволочными выводами; возможно, предварительно придется накернить центры), удаление мелкой шкуркой заусенцев, покрытие жидким флюсом, лужение.
При декоративных работах или получении технических изображений (шильдики, шкалы) невыразительный вытравленный рисунок следует сделать контрастным, заполнив темным цветом углубления. Эффектно выглядит искусственная патина, наведенная простыми реактивами.
Список используемой литературы
1. В.А. Бастанов 300 практических советов. Московский рабочий, 1993 г. Совет №80 Малогабаритная светокопировальная установка с вакуумным устройством.
Babay Mazay, декабрь, 2019 г.
Источник: