Д. ЕГОШКИН, г. Рязань
Тепловой способ переноса рисунка проводников на заготовку печатной платы [1 ] принят "на вооружение" многими радиолюбителями. С другой стороны, чем сложнее плата, тем больше желание упростить процесс ее изготовления.
Обычно для того, чтобы удовлетворительно перевести рисунок большой сложной платы, требуется несколько попыток, поскольку контролировать "на глаз" тепловой режим на значительной площади заготовки крайне трудно. Из-за многократного прогрева заготовки не исключены местные отслоения фольги.

Авторы статей [1—4 ] попытались систематизировать процесс перевода рисунка на фольгу заготовки и предложить удачные варианты процесса. Основываясь на собственном опыте "пла-тостроения", я тоже хочу предложить некоторые усовершенствования технологии переноса рисунка.
Бумага, как и предлагают указанные авторы, — тонкая, глянцевая. Заготовку платы перед переносом на нее рисунка нужно прогреть утюгом с противоположной стороны, и уже после достижения температуры, близкой к температуре плавления тонера, перевернуть, наложить бумагу с рисунком и прогреть тонер обычным способом. Прогревание заготовки способствует лучшему плавлению тонера со стороны фольги, что улучшает их сцепление при меньшем проникновении в бумагу.
В отличие от описанного в [1—4 ], бумагу я снимаю не после того, как тонер остынет, а пока еще он расплавлен (постепенно, вслед за движением утюга). При этом бумага снимается намного легче и рисунок меньше повреждается. Особенно заметны преимущества горячего съема бумаги, когда лист дважды пропущен через лазерный принтер, в этом случае желательно использовать более толстую бумагу.
Конечно, возможно несовмещение рисунков при повторной печати, но если вручную ориентировать листы в лотке принтера, второй и даже третий проходы через принтер дают практически незаметные расхождения линий. К сожалению, не все принтеры позволяют юстировать лист в подающем лотке. Так как толщина тонера в этом случае удваивается, местные стравливания проводников отсутствуют и плата не требует последующей доработки.
Давление утюга на бумагу должно быть равномерным и меньшим, чем обычно, иначе "толстые" проводники могут быть раздавлены и четкость рисунка ухудшится. Если плата двусторонняя, изготовление второй стороны производится аналогично после травления первой. На время травления второй стороны платы первую защищают лаком (краской).

Второй способ переноса рисунка на заготовку печатной платы — не тепловой, а, скорее, "мокрый". Он состоит из нескольких операций. Лист бумаги с рисунком проводников, распечатанный на лазерном принтере, подвергают воздействию ацетона, бензина или любого другого быстро испаряющегося вещества, растворяющего тонер. Наносить растворитель следует равномерно (я использую для этого распылитель от духов), в небольшом количестве, чтобы тонер не потек, а лишь слегка размягчился по всему объему. В зависимости от качества бумаги может оказаться полезным нанести тонкий слой растворителя на поверхность заготовки, чтобы его хватило только на то, чтобы дополнительно растворить поверхностный слой тонера.
Затем, пока растворитель не испарился, бумагу стороной рисунка проводников прижимают к заготовке и прикатывают фотографическим резиновым валиком. Иногда одного прохода бывает достаточно, чтобы рисунок перешел на заготовку с качеством, достаточным для травления. Но может понадобиться несколько раз прокатать бумагу и даже дождаться полного испарения растворителя. Снимать бумагу в этом случае можно, распылив на нее немного растворителя (или же применить тепловой способ после мокрого и снять бумагу, пока тонер расплавлен).
Так как в мокром способе отсутствует нагревание заготовки, для отслоения фольги нет никаких причин. Адгезия же тонера к фольге получается даже более высокой по сравнению с тепловым способом, так как растворенный тонер имеет меньшую вязкость и лучше смачивает поверхность фольги. Поэтому даже с меньшей, чем при тепловом способе, толщиной защитного слоя рисунка стравливание проводников практически отсутствует.

В качестве варианта можно, наложив лист с рисунком проводников на заготовку, на тыльную сторону листа нанести тонкий слой клея "Момент". На клей нужно положить еще один лист бумаги и прикатать к фольге фотоваликом. Когда размягчившийся тонер прилипнет к плате, следует более тщательно прикатать бумагу валиком меньшей ширины для получения большего давления. Для этого процесса я применяю резиновый прижимной ролик от катушечного магнитофона.
Снимать бумагу с заготовки нужно до того, как клей окончательно засохнет. Качество адгезии очень хорошее, стравливания проводников не происходит. Автор отдает предпочтение именно этому варианту, так как он быстрый, надежный и позволяет после перевода рисунка травить одновременно обе стороны заготовки. Наилучшей для мокрого способа я считаю бумагу "Снегурочка ".

ЛИТЕРАТУРА
1. Черномырдин А. Тепловой способ перенесения рисунка на плату. — Радио, 2001, №9, с. 35.
2. Курилов А. Еще один способ изготовления печатной платы. — Радио, 2004, № 2, с. 37.
3. Радецкий Е. Варианты процесса перенесения рисунка проводников на плату. — Радио, 2006, № 3, с. 35.
4. Исаев А. Варианты процесса перенесения рисунка проводников на плату. — Радио, 2006, № 3, с. 35.

Нанесение пленок на поверхность подложки не является самоцелью, основная задача - создание требуемой топологии. Для этого необходимо преобразовать сплошную пленку в соответствующий рисунок или изображение. Технология получения тонких пленок позволяет выдерживать размер прибора в одном измерении с высокой точностью. Значительно сложнее с высокой точностью создавать на поверхности подложки двумерный рисунок с высокой точностью и воспроизводимостью. Размеры элементов микросхем беспрерывно уменьшаются, поэтому требования к методам получения рисунка (генерации изображения) растут в той же пропорции. Процесс создания или переноса геометрического рисунка на поверхность подложки называется литографией. Известен он с 1798 года, при этом рисунок или изображение переносили на бумагу или холст с поверхности камня (lithos по-гречески камень).

После моделирования будущей микросхемы формируют ее топологический рисунок. Весь процесс создания топологии разбивают на этапы - создание токоразводки, окон под диффузию, контактные площадки и т.д. Рисунок каждой топологии переносят на шаблоны - плоскопараллельные пластины из прозрачного материала, на которых создан рисунок, состоящий из сочетания прозрачных и непрозрачных для активного излучения участков, образующих топологию одного из слоев структуры прибора, многократно повторенных в пределах активного поля пластины.

Законченные ИС получают последовательным переносом топологического рисунка с каждого шаблона, уровень за уровнем на поверхность подложки. Для формирования изображения уже на поверхности подложки применяют специальные материалы, называемые резистами, чувствительные к активному излучению и наносимые тем или иным способом на поверхность подложки. После обработки активным излучением пленка резиста должна быть устойчива к воздействию агрессивной среды, под воздействием которой в пленке основного материала формируется рисунок. Такой рисунок иногда называют маской, а резистный слой - маскирующим.

Термин перенос рисунка относится к переводу рисунка, созданного маскирующим слоем на пленку или подложку с использованием химических или физических методов, обеспечивающих формирование поверхностного рельефа. Методы переноса рисунка делятся на субтрактивные и аддитивные. Субтрактивный метод заключается в осаждении пленки, литографическом покрытии ее маскирующим слоем с рисунком и удалении травлением немаскированных участков пленки. При аддитивном методе, или методе взрывной литографии (lift off) на подложку наносится сначала маскирующий слой, в котором создается рисунок соответствующей поверхностной конфигурации, после чего на маску и не защищенные ею участки подложки осаждается пленка, затем участки пленки, покрывающие маску удаляются путем селективного травления маскирующего слоя, так, что пленка, покрывающая маску, будет поднята и удалена с поверхности подложки.

Литографические резисты (материалы, которые используются для создания маскирующего слоя) в зависимости от вида применяемого активного излучения делятся на фото-, электроно-, рентгено-, и ионорезисты. В зависимости от результата взаимодействия с активным излучением резисты делятся на позитивные и негативные. Если в результате взаимодействия с активным излучением материал резиста разрушается - деструктирует - и после облучения может быть легко удален проявителем, то такой резист называется позитивным. Над иметь в виду, что необлученная и оставшаяся после проявления пленка резиста должна обладать стойкостью к последующему воздействию агрессивной среды (процессу травления, например).

Если после облучения материал резиста полимеризуется - в нем образуется сетчатая трехмерная структура, устойчивая к последующему воздействию агрессивной среды - а необлученный материал может быть легко удален проявителем, то такие резисты называются негативными. Вообще в зависимости от параметров облучения (экспонирования) резисты могут менять знак.

В зависимости от той среды, в которой происходит проявление резиста (удаление ненужного материала после воздействия активного излучения) они делятся на мокрые и сухие. Мокрые резисты проявляются в водных и органических растворах различных соединений и композиций, а сухие резисты проявляются под воздействием чисто физических процессов - термической обработки или реактивной плазмы. По составу резисты делятся на органические и неорганические.

Наносятся резисты на подложку поливом, экструзией (поливом под давлением через специальные форсунки), пульверизацией, пульверизацией в электрическом поле, центрифугированием (раствор резиста требуемой вязкости наносится каплями на раскрученную на центрифуге подложку). Сухие резисты наносятся преимущественно методами ТВН.

Основные характеристики резистов:

1. Чувствительность - доза активного излучения (Дж/см 2 для электромагнитного излучения и К/см 2 для потока электронов или ионов), необходимая для полной полимеризации или деструкции нанесенного слоя резиста по всей его толщине. Необходимо отметить, что методически было бы гораздо более правильно определять чувствительность как удельную критическую энергию, выделяющуюся в единичном объеме резиста и приводящую к его полной полимеризации или деструкции и измеряемую в эВ/см 3 для всех видов активного излучения. Но трудности, возникающие при практическом определении удельной критической энергии, препятствуют этому.

2. Контрастно-чувствительная характеристика (КЧХ) - зависимость толщины облученного и проявленного слоя резиста от дозы облучения. Качественный вид КЧХ для негативного резиста показан на рис.3.1. Получают ее следующим образом. Наносят пленку резиста определенной толщины, облучают активным излучением и проявляют. При небольшой дозе после проявления резист смывается. При увеличении дозы облучения при той же толщине первоначально нанесенной пленки резиста h 0 (изображена пунктиром) в какой то момент после проявления на подложке остается тончайший слой резиста, называемый вуалью. Доза облучения, соответствующая этому моменту, называется пороговой (Q пор). При дальнейшем увеличении дозы облучения на подложке после проявления будет оставаться пленка резиста все большей толщины, пока при достижении критической дозы облучения Q кр толщина оставшейся после проявления пленки не сравняется с первоначально нанесенной.

Дальнейшее увеличение дозы облучения не приводит к улучшению качества полученной пленки, а ухудшить его при переоблучении может, поэтому оно бессмысленно. Мечтой всех технологов является идеальная КЧХ, при которой пороговая и критическая дозы облучения равны. Для позитивного резиста ход кривой КЧХ будет обратным по сравнению с рис.3.1.

3. Контраст - обратный десятичный логарифм отношения значений критической и пороговой дозы.

При идеальной КЧХ энерговыделение в зоне обработки достаточно для процессов полной полимеризации или деструкции резиста, а энерговыделение вне зоны обработки, возникающее за счет процессов рассеяния и отражения первичного активного излучения недостаточно. Поэтому получаемый на резисте рисунок полностью соответствует рисунку шаблона. При неидеальной, но реальной КЧХ вторичные процессы приводят к энерговыделению вне зоны действия первичного активного излучения и соответственно искажению первоначального рисунка.

В случае негативных резистов вне зоны обработки энерговыделение на некотором расстоянии от границы первичного активного излучения будет недостаточным для полимеризации резиста на всю толщину, но достаточным для образования пленки меньшей толщины, причем чем дальше от границы - тем тоньше эта пленка. При неидеальной КЧХ зона обработки расширяется за счет образования защитной маски в зоне геометрической тени, но толщина пленки будет уменьшаться по мере удаления от границы зоны обработки.

Практически в реальном эксперименте КЧХ получают на одном исследуемом образце путем облучения нанесенной резистной пленки активным излучением через подвижную заслонку, которую сдвигают под потоком излучения дискретно, с контролируемым шагом. После проявления измеряют толщину образовавшихся ступенек, сопоставляют их с соответствующей дозой облучения и получают искомую КЧХ.

Вконтакте

Одноклассники

Сублимационный принтер превращает электронные изображения в отпечатки высокого качества. Он работает на уникальных твёрдых чернилах, которые в процессе печати превращаются в газ, минуя жидкую фазу. Переход чернил из твёрдого состояния в газообразное становится возможным благодаря тысячам микроскопических нагревателей, встроенными в печатающую головку принтера. Серьёзный химический процесс возгонки чернил получил название «сублимации», он используется для получения высококачественных фотографических отпечатков.

Как устроен сублимационный принтер с технологией прямого переноса изображений? Его главными составляющими являются микропроцессор, печатающая головка, нагреватели (термоэлементы), картриджи с чернилами.

Микропроцессор

Микропроцессор выполняет функцию «мозга» сублимационного принтера. Он контролирует всё и вся, начиная от подачи бумаги в печатающее устройство, и заканчивая выводом готового изображения в приёмный лоток.

Когда принтер получает задание печати, микропроцессор разбивает его на три основных цвета: голубой, пурпурный и жёлтый, в соответствии с цветами сублимационной ленты, которая находится в картридже.

Кроме того, микропроцессор сообщает нагревателям, в какой момент и с какой силой нужно разогревать чернила, а в какой момент уменьшать или прекращать нагрев.

Печатающая головка

Прежде, чем перенести цветные чернила на бумагу, печатающей головке предстоит проделать сложную работу, и перевести твёрдые чернила в газообразное состояние.

Печатающая головка сублимационного принтера

Сублимационная печатающая головка состоит из нескольких тысяч микроскопических термоэлементов, которые по указанию микропроцессора разогревают сублимационную ленту с чернилами.

Нагреватели

Нагреватели, расположенные на печатающей головке сублимационного принтера, имеют поистине микроскопические размеры. По сигналу микропроцессора они включают один из 256 режимов разогрева для каждого из цветов.

Нагреватели сублимационного принтера

Чем сильнее разогревается термоэлемент, тем сильнее он нагревает чернила, и тем больше красителей испаряется с цветной сублимационной ленты и переходит на носитель. Следовательно, от температуры нагрева термоэлементов зависит насыщенность изображения и плотность заливки.

Чернила

В сублимационной печати используются уникальные твёрдые чернила , которые при разогреве не превращаются в жидкость, как большинство твёрдых чернил, а приобретают газообразную форму. Чтобы с сублимационной ленты отделилось цветное облачко красителей, её необходимо разогреть до температуры 200оС.

Как и все молекулы, молекулы сублимационных чернил взаимодействуют друг с другом. При этом сила их отталкивания друг от друга уравновешивается силой притяжения, за счёт которой сохраняется твёрдая структура красителей. В момент, когда чернилам передаётся тепловая энергия термоэлементов, их молекулы начинают колебаться активнее, нарушаются межмолекулярные связи, и молекулы начинают вырываться из общей массы, формируя лёгкое цветное облачко красителей. Чем сильнее разогреваются чернила, тем активнее колеблются их молекулы, и тем насыщеннее чернильное облачко, выделяемое сублимационной лентой.

Сублимационная лента

Чернильное облачко просачивается на бумагу, поверхность которой не нагревается и имеет комнатную температуру. Когда разогретые газообразные чернила попадают на поверхность бумаги, они отдают ей своё тепло. Теряя тепло, молекулы возвращаются в первоначальное состояние, обретая новые межмолекулярные связи. Только на этот раз они твердеют не на сублимационной ленте, а на бумаге, формируя красочное изображение.

Картриджи

Ленты сублимационных чернил помещаются в пластиковые картриджи с двумя встроенными бобинами: подающей и принимающей. В монохромные принтеры устанавливаются картриджи с чёрными сублимационными лентами, а в полноцветные картриджи – ленты с цветными сегментами, соединёнными между собой в длинную полосу. На рисунке отчётливо видно, как внутри сублимационного картриджа располагается цветная красящая лента.

Сублимационный картридж с цветной лентой

Сублимационные картриджи изготавливаются из плотного пластика. По своим физико-химическим свойствам они схожи с лазерными и струйными картриджами, отличает их только уникальная конструкция.

Установка картриджа с сублимационной лентой в принтер

В настоящее время в сублимационные картриджи заправляется не только четырёхцветная лента CMYK (голубая, пурпурная, жёлтая и чёрная), но и зелёная, красная, белая, синяя, золотая, серебряная и т.д. В некоторых сублимационных картриджах можно встретить ленту с дополнительным тонким ламинирующим слоем, предназначенным для защиты изображения, и даже ленту со стирающим покрытием.

Картридж с красящей лентой отдаёт носителю свои чернила последовательно: сначала на бумагу наносятся жёлтые красители, затем пурпурные и, наконец, голубые. В результате за три прохода носителя по печатному тракту формируется полноцветное изображение.

Необходимо определиться с текстом и видом Вашей «рекламы», ведь цена на сувенирную продукцию во многом зависит от типа печати, тиража продукции, основного носителя.


Шелкография и темпопечать подходит для печати крупного тиража (свыше 1000 шт.), нанесения одинакового рисунка на кружки или футболки. Если использовать эти технологии на тираж 50 шт, то стоимость одной единицы продукции будет слишком высокой. Для выпуска единичной сувенирной продукции и продукции небольшого тиража мы советуем использовать термоперенос.


Термоперенос - это термический способ переноса изображения. Эта технология, которая получила большое развитие в последнее время, позволяет наносить изображение практически на любую поверхность: на тканевую основу, кожаную, на изделия из глины и фарфора. На сегодняшний день эта технология является наиболее доступной и простой. Кроме того, стоимость изготовления сувенирной продукции по данной технологии является доступной в денежном эквиваленте.


Для нанесения разноцветного изображения необходимо повторить процедуру столько раз, сколько используется в макете цветов. Плоттер подключают к компьютеру, и он распознает изображение, готовое к нанесению. Затем плоттер режет изображение на материале-основе по заданным в компьютере линиям. Материалом-основой служит пленка, состоящая из двух слоев: основы из полимера и непосредственно термопленки. Плоттер прорезает только толщину термопленки, что позволяет изображению не отрываться от основы, а быть «в сборе» вплоть до термического переноса изображения.


Технология термопереноса:


1. Макет изображения может быть создан в любой программе;


2. Необходимое изображение из компьютера передается на плоттер, который вырезает макет на материале-основе.


3. Затем отделяются и снимаются лишние участки пленки;


4. В результате обработки и очистки получаем готовый трансфер;


5. Трансфер (трафарет) накладывается на ткань и прогревается в термопрессе;


6. Изображение остается на ткани, а подложка удаляется.


Основные преимущества термопереноса:


  • После термопереноса изображение нельзя отделить от ткани.

  • Изображение термоустойчиво: не смывается при стирке до 80 С.

  • Термопереносу подвластны и единичные тиражи, и тысячные заказы.

  • Четкое качество изображения на ткани достигается благодаря высокой точности резки.

  • Время, которое затрачивается на 1 сеанс термопереноса, занимает всего 8 секунд. Весь процесс резки и размещения макета на ткани занимает около минуты.

Две технологии применимы при процессе термопереноса:


1. The Magic Touch (волшебное прикосновение) – печать на специальной бумага с помощью лазерного принтера. Затем с бумажной основы изображение передают на материал-основу с помощью термопереноса.


2. Второй технологией является также печать на спецбумаге с помощью струйного принтера, но с использованием сублимационных чернил. Затем также идет процесс термопереноса.


Термоперенос считается наилучшей методикой современности. Хотя в последнее время разрабатываются альтернативные технологии, но они являются более дорогостоящими. Термоперенос позволяет получать надежные и долговечные изображения высокого качества.

Метод сублимационной печати относится к цифровым способам переноса изображения на материал. В современной полиграфии он стоит в первых рядах по производительности, так как позволяет в короткие сроки получать оттиски практически на любых поверхностях и при этом гарантирует отменное качество.

Кратко о сублимационной печати

Суть метода состоит в переносе краски на запечатываемый материал путем ее сильного нагревания. Во время технологического процесса температура чернил достигает 180-200 °C, вследствие чего они начинают быстро испаряться и в газообразном виде проникать в структуру обрабатываемого изделия. Сублимационная печать - непрямой вид печати, так как перенос красящего вещества происходит через промежуточный носитель. В основном в качестве такового используется бумага. Термоперенос сублимационной краски на запечатываемую поверхность происходит под воздействием давления пресса.

Область применения

Как правило, данный способ получения оттисков применяется для размещения рекламы и декоративного оформления сувенирных изделий. В качестве носителей отпечатанного изображения могут выступать:

  • Домашний текстиль.
  • Предметы одежды.
  • Посуда.
  • Пазлы.
  • Плакаты, баннеры и стенды.

Благодаря тому, что сублимационная печать отличается высоким качеством, особую популярность она получила в области рекламы. Данный способ переноса краски позволяет довольно быстро изготавливать большие тиражи продукции, при этом сохраняя насыщенность и яркость оттисков.

Что касается сувенирных изделий, то они пользуются неменьшим спросом. Стоит лишь отметить, что наиболее распространена печать сублимационным способом на плоских тканевых материалах. Это обусловлено тем, что для объемных изделий требуется приобретение дополнительного оборудования. Например, сублимационная печать на кружках выполняется в термопрессе округлой формы.

Печать сублимационным методом: за и против

Не говоря уже обо всех положительных сторонах цифровой печати, метод сублимации можно назвать заслуженным лидером в области современной полиграфии. В первую очередь, он позволяет сделать технологический процесс максимально рентабельным. Во-вторых, он дает возможность потребителю получить продукцию, обладающую такими преимуществами, как:

  • Стойкость к истиранию и воздействию УФ-лучей.
  • Высокое качество изображений.
  • Термостойкость.

Сублимационная печать обладает еще одной положительной особенностью: она позволяет свободно регулировать объемы тиража. С ее помощью можно изготовить как одну единицу продукции, так и несколько тысяч.

Недостатков у сублимационного метода всего два. Во-первых, печать должна происходить только на материалах белого цвета. Это необходимо для точности цветопередачи. Ко второму недостатку можно отнести то, что краска хорошо закрепляется только на синтетических волокнах.

Сублимационное оборудование: принтеры и термопрессы

Для термопереноса краски на промежуточный носитель используется принтер для сублимационной печати. Его выбирают в соответствии с требованиями, предъявляемыми к конечной продукции. Характеристики сублимационного принтера должны соответствовать трем параметрам:

  • Типу изображений, которые будут печататься (растровые или штриховые).
  • Предполагаемым тиражам продукции.
  • Желаемому формату отпечатываемых листов бумаги.

Перенос изображения на промежуточный материал может производиться абсолютно любым способом: струйным, офсетным, тампонным и т.д. Однако стоит учитывать, что краску нельзя подвергать нагреву до ее взаимодействия с конечным изделием. Поэтому термоструйный принтер для сублимационной печати не используется. Как правило, отдается предпочтение пьезоэлектрическим моделям.

Полученный на бумаге оттиск переносится на изделие при помощи термопресса. Существуют конструкции со стационарными и каландровыми прижимами. Выбор той или иной технологии должен обосновываться особенностями изготавливаемых тиражей. Для выпуска широкоформатной рекламы на баннерах и плакатах используются каландровые термопрессы. Если же печать ограничивается малотиражным изготовлением сувенирных изделий, то отдается предпочтение стационарным моделям.

Материалы для печати сублимационным способом

Технология сублимационной печати позволяет переносить краску практически на любые поверхности. В качестве материала-основы может использоваться ткань, дерево, пластик, стекло, керамика и даже металл. Однако главная особенность процесса состоит в том, что сублимационная краска адгезирует только с полимерными соединениями. Поэтому перед нанесением изображения материал обязательно покрывается специальным лаком на акриловой основе. Если же печать производится на ткани, то она должна не менее чем на 60 % состоять из синтетических волокон. Самые качественные оттиски получаются на чистом полимерном текстиле, полностью изготовленном из полиэфира или полиэстера.

По сравнению с классическими способами переноса краски сублимационная печать - это просто вершина современности. Она не ограничивает пользователя ни в объеме тиража, ни в материалах, ни даже в форме изготавливаемых изделий.