Слава ЛУТ!

Есть не так уж много способов изготовить печатную плату, иначе говоря - превратить кусочек фольгированного стеклотекстолита в основу вашей электронной схемы. Думая о самостоятельном изготовлении печатной платы, я прикидывал в уме следующие способы:

1. Изготовление на заказ. Прототип будет стоить будь здоров сколько, если только вы не убедите производство, что закажете еще пару тысяч экземпляров, а это - пробные образцы. Основная проблема - разобраться в технических требованиях и подготовить сопроводительную документацию в нужном объеме и формате. У каждого изготовителя - свои правила, и чем больше он контролирует ваши исходные данные, тем дороже. Главное - не получить на руки минимальную партию плат и обнаружить, как глупо вы ошиблись, когда отдавали ее в производство. Оставим этот способ для тиражирования готовых изделий ;)

2. Изготовление механическим способом. Специальный станок с ЧПУ получает на вход кусочек стелотекстолита и сначала фрезерует фольгу, делая дорожки, а затем - сверлит дырки. Станок стоит ох как дорого, в одном месте мне назвали цифру 10 000 Евро. Самые дорогие, немецкого производства, способны давать неплохую точность, имеют камеру для совмещения слоев двусторонних вариантов и сами меняют инструмент (фрезы и сверла). Есть и подешевле, made in China, которые только хвастаются точностью, а на самом деле... не будем о грустном. Любой недорогой китайский станок надо сначала обработать напильником, а только потом использовать. Однако, CNC-станок можно собрать и самостоятельно, достаточно разжиться двумя-тремя моторами от старых принтеров - но это такая специфичная отрасль, что погружаться в нее у меня просто не хватило времени. Кстати, к станку еще потребуется программное обеспечение, которое будет принимать формат обработки (например, GERBER274X) и транслировать его в команды станку.

3. Изготовление химическим способом. Подразумевает травление в старом добром хлорном железе. Обычно на медный слой наносится рисунок из вещества, защищающего медь при травлении. После травления оно удаляется, сверлятся дырки и - готово. Как беловоротничкового программиста, меня всегда пугал этот способ, но поскольку бедному студенту только он и по карману, пришлось решиться.

3.1 Раньше применяли лак. Чертили линии рейсфедером, потом сушили и травили. Не всякую плату можно нарисовать от руки, по крайней мере - это аццкий труд, который можно и нужно доверить CAD-системе. Однако простые схемы наверное все-таки можно так делать, если очень хочется. Для этого продается специальный маркер. Я не пробовал, но думаю, что ничего сложного.

3.2 Фоторезист. Рисунок на прозрачной пленке экспонируется через материал, чувствительный к ультрафиолетовому излучению, затем он проявляется, закрепляется, и после этого можно травить. Фоторезист бывает жидкий (аэрозоль или раствор самостоятельного приготовления) или сухой (на лавсановой пленке). Сначала надо запереться в ванной и при желтом освещении, в полумраке, распылить флакончик на заготовку, причем ухитриться сделать это равномерно. Пленочный фоторезист решает проблему равномерности, но накатывать его надо тоже в темной ванной, при помощи утюга. Есть продвинутые варианты со специальной защитной пленкой, и это избавляет от необходимости сидеть в ванной. Я сдался на этапе экспонирования - не было лампы нужной мощности и я не смог выбрать время - раз за разом у меня ничего не травилось. Однако в промышленных масштабах именно он и используется, насколько  я могу судить.

3.3 ЛУТ (аббревиатура от "лазерно-утюжный", иногда говорят "лазерный утюг" - для краткости) Роль защитного материала играет тонер лазерного принтера. Сначала рисунок печатается на бумаге, затем прижимается к фольге и нагревается - тоже утюгом. Под действием высокой температуры тонер намертво пристает к фольге, и, после аккуратного удаления бумаги, можно травить. Снимается он ацетоном или любым другим ацетоносодержащим растворителем - я начал с лака для удаления ногтей, позаимствованного у жены, затем перешел на Р-646. Этим способом у меня все получилось.

Если сравнивать способ изготовления фоторезистом и ЛУТ-ом, то получаются одни сплошные плюсы. Судите сами: для ЛУТ-а вам потребуется обычный лазерный принтер (у меня стоит Xerox Phaser 3117 - подарок от любимого папы на день рождения), бумага, утюг, небольшая щеточка. А для фоторезиста потребуется собственно фоторезист (сначала побегайте и купите, или сделайте самостоятельно, но учтите - он имеет ограниченный срок годности!), лазерный принтер, прозрачная пленка (для печати фотошаблона, через который будет светить на заготовку УФ-лампочка), сама УФ-лампочка ;), утюг, кальцинированная сода для проявления. После травления надо снять тонер растворителем, а фоторезист - едким натром.

Фоторезисты бывают разные, химические реагенты варьируются, но твердо понятно одно: операций больше. Против ЛУТ меня останавливало одно-единственное замечание - бумага. Многие коллеги говорили, что используют толстую бумагу из журналов, что надо подбирать температуру утюга и время отглаживания, потому что иначе "дорожки потекут".

Так вот, все эти замечания сразу списываются в утиль, если брать глянцевую фотобумагу. Этим замечательным рецептом я обязан Di HALT-у:

Он же - ведущий easyelectronics.ru, популярного и весьма продвинутого ресурса по электронике, полюбившегося мне не только содержанием, но и стилем изложения  (дружественным к начинающим, типа меня ;)

Только после просмотра его видеоуроков я таки решился на изготовление. Соблюдая инструкции из этих уроков, у меня все получилось с первого раза (на фото - Arduino Severino):

Как видите - качество более, чем приличное. Но и это еще не всё! Тонер намертво пристает как к фольге, так и к самому стеклотекстолиту - поэтому тем же способом можно сделать "шелкографию" - silkscreen на противоположной стороне платы (это чтобы было понятно, куда паять элементы):

Время, потраченное на разбирательство с CAD-системой, с последующим рисованием и разводкой в ней печатной платы - полностью себя окупает, особенно если прототип можно изготовить таким простым способом. Постараюсь в следующих статьях кратко осветить приемы обращения с Eagle для использования в ЛУТ.