トナー熱転写による基板の作成 2009.11.6
改 2010.6.3
1作目、2作目です。 過程も色々かいてあります。
うまく出来た3作目(説明がシンプル)は、ここ。
(1) プリント基板作製
トナー熱転写による基板を作ってみました。
大まかな手順は
@ レーザープリンタ(又はコピー機)で、基板パターンを印刷する。
A アイロンで、生基板に転写する。
B エッチングでプリント基板を作製する。
参考サイト
http://homepage3.nifty.com/bitmechakoubou/bit/copy/copy.htm
http://yoshiokasyd.web.fc2.com/AVR/PCB2.htm
http://elegan-konya.at.webry.info/200904/article_1.html
熱転写 プリント基板 又は
熱転写 プリント基板 トナー で検索すると色々出てきます。
ここを良く読めば、私のは不要な気がするが.......。
メリットとして
・ 感光基板より、圧倒的にローコスト。又感光基板のような有効期限が存在しない。
・ エッチングより前工程なら、何度でもやり直しができる。
・ 専用のシート(結構高価)は、熱でパターンがつぶれ易いが、紙ではつぶれが殆ど無い。
http://www.pcb-materials.com/?pid=654442
(1) 準備 (主なもの)
・用紙 : FUJIFILM/画彩マット仕上げ(ファイングレード)用紙 ぶどうが目印
誰かが、「トナー熱転写専用用紙として売っても良いのでは?」 と言っていた。
(スーパーファイングレードは、不可 (りんごはダメ))
・ラッカー薄め液 (スチールウールで代用可)
・エッチング液(塩化第二鉄溶液) 画材屋の腐食液が代用になる。
その他
・家庭用アイロン
・プリンタ(インクジェット iP4100)
(2) 手順
@ 版下
レーザープリンタが家に無いので、一旦インクジェットプリンタ(Canon iP4100)
でFUJIFILM/画彩マット仕上げ(ファイングレード)用紙に印刷する。
インクは顔料インクタンクに無理やり入れた染料インクで印刷。
指定は、「スパーファイン用紙」 「きれい」 「グレースケール印刷」。
「FUJIFILM/画彩マット仕上げ」は、とても綺麗に印刷できる。
黒に白いスポットが出るのはダメ。 普通紙では、綺麗に印刷できない。
これを近所のスーパーのコピー機でコピーした。(KONICA
MINOLTA Di 2510)
用紙は、やはり「FUJIFILM/画彩マット仕上げ」を持ち込み。
用紙は実験した数人の先人によれば、これ以外選択肢は、なし。
A 生基板の銅箔を台所にあるフォーミング(クレンザー)と食器洗い洗剤を混ぜてで磨く。
B パターンを銅箔に合わせて、アイロンで熱転写する。
温度は、160℃が良いらしい。 ダイアルをコットン(綿)に。
私は、最高温度(麻)で。
( (注)この温度は高すぎた。 )
体重をかけて丁寧に。
温度が適温なら、爪で引っかいても取れないそうだ。
C 十分水で濡らして、紙をはがす。残った紙繊維を指の腹でこすりながら、剥がす。
D エッチング液でエッチング
エッチング液をジフロックに入れ、で湯煎しながらモミモミ。
残液は、決して排水として流してはいけません。
E エッチッグで残ったトナーをラッカー薄め液で剥がす。 ティッシュに含ませて、ゴシゴシ。
銅箔をクレンザーで磨き、基板用フラックスで坊錆。
即、穴を開ける場合は穴あけ後、銅箔をクレンザーで磨き、基板用フラックスで坊錆した方が良い。
穴空けで銅が削れ、そこが腐食すると、半田が載らない。
(3) 【結果】
・ 自己採点 55点
満足度30%。
パターンが美しくない。
電気的(電気が繋がると言う意味)には、問題ないと思う。
・先人に従わなかった点
紙を剥がす最、濡らした後、タオルを当ててアイロンで蒸す。
プラスチックけしゴムを使い、濡れた状態で、繊維を落とす
・ 反省点
パターン間は、必要なければあまり狭く無い方がよい。ここの繊維を落とそうとこすっているうちに
トナーまで剥げたようだ。
プラスチックけしゴムを使い、濡れた状態で、繊維を落とす方法をしなかった。(これが最大の失敗か?)
紙繊維の除去が、不十分でパターン間のエッチングが一部進まず、
エッチングに時間をかけたためパターンにスポットが沢山出来た。
紙繊維が残り一部のエッチングが進まない部分がある場合、諦めてエッチングを切り上げ後からそこを
削ったほうが良かった。 エッチングに時間をかけると、全体が汚くなる。
次回は、紙繊維を取る方法として、爪楊枝でパターン間をなぞる方法を試してみたい。
コピー機でコピーしたパターン。 上記の紙を「持ち込み」でコピー。 |
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アイロンで転写した状態 | |||
濡らして、紙をはがした。 きれいにしたつもりが、乾くと繊維が現われて、 ガッカリ。 |
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パターン間に紙繊維が残っている | |||
拡大するとこんな感じ。 繊維が残っていると、エッチングが進まない。 |
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エッチング完了 | |||
上の拡大写真。 虫食い状態が、分かる。 |
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ラッカー薄め液でトナーを落とす。 磨いた後、フラックスを塗る。 |
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穴を開けました。 主に0.7mmと1mm。 再度クレンザーで磨きなおしたら、大分綺麗になりました。 |
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一部分拡大 写真で、あばたが見難いですが、結構あります。 クレンザー(フォーミング)では、やはり傷が付きますね。 |
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(4) 再度実験
トナーが剥がれ、基板が汚くなるのを防ぐための、実験しました。
・ 最初に無水アルコールで、基板に貼り付ける。(よく張り付く?)
・ アイロンで圧着後、濡らした布でジュッと蒸す。(紙が剥がれやすくなる?)
・ 紙を剥がし、濡れた状態で消しゴムでこすり、紙繊維を除去する。
効果は、認められませんでした。
トナーは、爪で引っかいても殆ど取れません。 トナーの張り付きは、問題なし。
しかし、パターンの繊維取るため、指の腹や、消しゴムでこすると、トナーが剥がれてきます。
私の結論としては、KONICA MINOLTA Di
2510では、トナーが薄いのではないかと思います。
でもコピー時に濃くすると、パターン間に トナーのスポットが沢山出てしまいます。
あと一点、あまり圧力かけずアイロン掛けする方法をためしてみたい。
(圧力で繊維の中にトナーが入り込んでしまうのを防げるかも)
(5) 爪楊枝作戦
紙を剥がすとき、極力擦らず爪楊枝でパターン間を擦り、紙繊維を取り除く方法試しました。
手間が掛かりましたが、結果は良好です。ベタの部分、パターンの部分も殆ど無傷です。
触らなければ、トナーは取れないので、当たり前といは当たり前ですが。
パターン間はとても綺麗になりました。
トナーの部分は、真っ白。
エッチング、穴あけしました。
一作目よりかなり綺麗です。 一部あばたがあります。 ベタの部分は、一作目よりずっと綺麗です。
傷に見えるのは、フラックスの斑です。
@やり方として
紙繊維の剥がし方
・ 十分水をつけてはがす時に、指の腹で大まかに剥がす。 そっとこするだけ。
・ この状態で、基板全体に用紙の薄皮と繊維が張り付いている。
・ 爪楊枝でトナーが付いていない所を擦り、繊維を取り除いてゆく。(濡れた状態で)
・ ランド(穴)の部分を爪楊枝で丁寧に取り除く。
・ トナー上の繊維は、なるべく残すように。
・ 乾くと、繊維の有無が良く分かります。
・ 不十分な部分は、爪楊枝に水をつけて綺麗にします。
エッチングしました。 パターン間を、十分綺麗にしたのでエッチングの遅れはありません。
残念ながらわずかではありますが、あばた(えくぼ?)が出来ました。 でも前回よりずっと綺麗。
qcamftのXYステージでは、これで十分だ。
A しかし!
パターン0.25mmの場合うまく行くだろうか?
消しゴムだけで綺麗に取れる人、羨ましい。
爪楊枝ではなく、針でどうだろう。
B 鉄砲串(竹製)で
針はダメですね。 すべりが悪い。
鉄砲串の先を平らに削り(表皮を残す)パターンの紙繊維を除きました。(真中0.25mmと、右側0.3mm)
とても時間がかかり、どうしても、パターン(トナー)を削ってしまいます。
左は消しゴムで(一晩おかずに)こすったものです。
0.65mmピッチのパーツ実装してみました。ピッチが少しずれますが。
0.5mmピッチ(右側)のパターンも実用になると思います。
C 消しゴムで
アイロン転写後、水で濡らし紙を剥がすと薄皮が残ります。
この状態で、一晩水につけたままにして、消しゴムで擦ったものです。
トナーのダメージは、あまり認められません。 0.25mmのパターン、バッチリです。
コピー機でのコピーですので、線は少しギザギザですが綺麗にトナーが残ります。
その後のテスト
残った繊維(薄皮)の取れやすさは、アイロンで転写した時点(アイロン温度、圧力、とプレス時間)温度で決まるようです。
取れにくい場合は、一晩水に漬けても変わりません。
取れやすい場合は、水にぬらしてすぐ擦っても取れます。
一晩水に漬ける方法は、無意味です。
線幅 左から
0.2mm 0.25mm 0.3mm
パターン間隔 左から
0.4mm 0.5mm 0.6mm
いちばん左は少し怪しいですが、真中、右は、十分使えます。
(6) その後の実験で分かったこと (2010.6.3 追記)
トナーが薄いコピー機や印刷機は、アイロン温度と時間に出来栄えが大きく影響を受けるようです。(ストライクゾーンが狭い)
トナーが厚いコピー機や印刷機はストライクゾーンが広く、いい加減にやっても大きな失敗がない印象です。
トナーの成分は、カーボン粉末と樹脂などで構成されているようです。
熱を加えると、樹脂が溶けてカーボンどうしが固着します。
アイロンの温度が高いと、トナーが再度解けて紙繊維に入り込んでしまいます。
この場合、紙繊維を指先(消しゴム)で除去すると、紙繊維と一緒にトナーまではがれてしまいます。
トナーが薄いコピー機(印刷)の場合、これが顕著です。
プレス時に温度が高くプレス時間が長いと、樹脂成分が変質(可塑性分が蒸発?)し、もろくなるようです。
この場合は、プラスチック消しゴムで擦ると、消しゴムカスが黒くなります。これはトナーがはがれた証拠です。
プレスの温度が低い場合、プラスチック消しゴムで擦った際、消しゴムカスは、あまり黒くなりません。
ただし、温度が低い場合、パターンが大きく欠けるようにはがれる傾向にあります。
(7) アイロン
@ アイロンで、古いものは温度センサーの反応が鈍く(バイメタルか?) トナーの転写にばらつきが激しく、使いものに
ならなかった。
A アイロン底は、平らな方が良い。 スチームアイロンの溝がある場合は、同じ場所でプレスしていると、転写が不十分に
なることがある。
B 基板より転写する画版が小さい場合、基板の端でアイロンの底にキズが付くので、注意。
このような場合、紙を間1枚あてればアイロンの底にキズが付かない。
C 小さな基板を転写する場合、アイロンの圧力が均等にかかっているかの感覚が無くなり、失敗しやすい。
小型のアイロンを使用した方が、この感覚が得やすい。
普通サイズのアイロンで小型の基板を転写する場合は、転写前に生基板を切断せず、転写した後に基板を切断すればよい。
(8) 細かいこと
(6)、(7) で細かいことを書いたがXYステージの基板の場合、パターンが精密でないから神経質になる必要はない。
よほど出来が悪くない限り、回路が動作しないことは、ないはず。
ただし、パターンの紙繊維の除去十分除去すること。ルーぺでチェックする。
明るい窓側で銅箔を反射させると、繊維の有無が良く分かる。
エッチング途中で一旦溶液から引き上げると、エッチングが部分的に進んでいない場所が分かる。
銅の色が光っているからだ。この場合、一旦水洗いしてその部分の紙繊維を除去し、再度エッチングすると良い。