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DIY作品No.49  自作プリント基板
@ 構想開始&プリンター用紙

連動遅延コンセントの専用プリント基板を安価に自作したく、ネット仲間の「おかださん」に相談したら・・・ 「naoさん」のアイロンプリントがある事を教えて頂き、http://homepage2.nifty.com/NAO_TECHNOHUT/  の「自作プリント基板」の「熱転写方式パターン」のHP記事を何度も読み返しました。

レーザープリンターを使用して印刷用紙に付着しているトナーを生基板に熱転写する方法ですが、 成功するかどうかは印刷紙の選定がネックらしい事が書いてあり、 naoさんの成功情報3に記載されていた印刷用紙を購入してチャレンジを開始しました。

写真上
naoさんが成功されたFUJIFILMの「画采」マットタイプを本命として購入し、 念のためにと「フォト光沢紙」も・・・
デジカメのインクジェットプリンター印刷にも使えるし・・・と購入しました。

私の所有しているレーザープリンター(Canon LBP5200)取り説には、 インクジェットプリンター用紙は使用しない事と注意書きがありましたが・・・ 購入したのはいずれもインクジェットプリンター用紙で・・・ちょっと心配でしたが無事でした(笑)

写真下
「普通紙」「画采」「フォト光沢紙」の3種類で、転写着の強度と、紙離れも状況をテストした結果、 私の場合は「フォト光沢紙」が最も良い結果でした。

この結果は、使用するプリンターの違い、熱転写の温度・時間などによって左右された結果であり、 状況によってどれが最適であるかは違ってくるものだと思います。



A プリントパターン作図&印刷

プリントパターン作図には、フリーソフトの「PCBE」を使用しました。
このソフトは割と操作が簡単で、DIY No.42のプリント基板発注にも使用したソフトです。

写真上
PCBEでパターン作成して、A4用紙サイズに10個配置したパターン印刷です。

本来なら10個同時製作用のパターン図・・・と言いたい所ですが、 プリント基板は1個ずつアイロンプリントで手作りしますので、 鋏で1個ずつに切り離して使います(笑)



写真下
パターン印刷した用紙は裏から生基板に熱圧着しますので、 裏表逆のパターン作成(部品挿入面から見たパターン作図)をしておきます。

尚、レザープリンター設定は標準でなく、「トナー濃度:最大」「グレー補償:使わない」で行いました。

また、当初のパターンは写真左でしたが熱転写テストで失敗が多かったので、写真右のパターンに変更しました。
変更箇所は切り落とす基板外周線を太くして基板外周付近のトナー密着性を高めた事、 ランド剥がれを防ぐ為にランド面積は可能なかぎり大きくした事です。


B アイロンプリント

写真上
熱転写が不完全な生基板からトナーを剥離するのに、 クレンザーとスチールウールで擦って、生基板の再生をしましたが・・・
熱転写の好条件を探るテスト基板で生基板の再生を何度も行っていると、 銅箔面の擦り傷が原因の様で・・・トナーの密着度が悪くなってきました。

この様に銅箔面が荒れた場合は、最後に#8000のサンドペーパー(1ミクロン粒子)で 研磨してから熱圧着すると旨くいきました。


写真下
使用したアイロンは80Wの和裁用で温度設定は最高にして、 3〜5分間・・・満遍なくアイロンしました。

紙が焦げるほどの温度ではありませんが、 生基板は高温になりますので、1x4端材の上で熱転写しました。





C 用紙剥離

アイロン熱転写が終わったら印刷用紙の紙を剥離してトナーだけを残すのが理想ですが、 この作業が最も厄介です。

写真上
アイロンをかけ終わったら基板を水に浸けて、 濡れタオルの上からアイロンがけして基板を蒸し揚げます。

この作業を数回行うと紙が蒸されて転写したトナー(黒いパターン)が透けて見えてきますので、 紙が湿っている内に指の腹で丁寧に擦って紙だけを剥がします。

日焼けした皮膚の皮を剥がすような感じですが、 フォト光沢紙を使った場合のトナー周辺の紙剥離は強固ですので、 紙が濡れている時は綺麗に剥離できた様に思えても、 紙が乾燥すると写真のように紙が強固に付着している状態です。


写真中
「フォト光沢紙」の場合の紙剥離クローズアップ写真で、紙離れが不完全な状態です。

マウスを重ねると「画采マット紙」の場合の紙剥離クローズアップ写真で、 紙剥離はスムーズでしたがトナー密着力が弱くて転写が不完全な状態でした。




写真下
本命を「フォト光沢紙」に決めて、水で濡らしながら紙剥離を更に丁寧に行いました。

トナー密着力が強いので指の腹だけでなく歯ブラシも使って擦りますが、 あまり強く擦るとトナーまで剥離しますので注意が必要です。

紙が乾燥しても写真の様に・・・僅かの薄紙が残っている程度であればエッチング液が浸透しますのでOKです。




簡易動画・・・・「画采」マット紙の場合は・・・

D エッチング

後は塩化第二鉄の溶液に浸けて、トナー付着部分以外の銅をエッチング除去します。

写真上
エッチングに用意した物は塩化第二鉄溶液(エッチング液)、100均ガラスコップ、 薄いゴム手袋など。

ガラスコップに基板を5〜6枚入れて、常温放置では30分程でエッチングが出来ました。 時々基板を割り箸で掴んでパターンランド穴の銅箔が抜けているかどうかチェックして・・・ いいタイミングで基板を取り出して水洗いします。


写真中
エッチングが終わって水洗いした基板写真です。

トナーを熱圧着した部分以外は銅箔は除去されて、乳白色の基板表面が現れました。








写真下
トナーの除去には、クレンザーとスチールウールで擦って水洗いしました。

マウスを重ねると「画采マット紙」の場合のトナー除去写真ですが、 やはりトナー転写が不完全だとピンホールや欠けが発生したNG基板になります。





簡易動画・・・・常温放置でエッチング中




簡易動画・・・・「画采」マット紙の場合は・・・
E 基板の穴あけ&切断

エッチングOKの基板は穴あけと外形切断します。

写真上
プリント基板の外形切断治具 

連動遅延コンセント用の専用基板のエッチングが終わったので、 0.8Φ、1.0Φ、3.2Φのドリルで穴あけ後に、 外形切断の為の治具を作ってテーブルソーで切断しました。







写真下
専用基板の完成

10枚程度の専用基板が完成しました。
この写真は・・・出来の良い基板ですが・・・2枚ほど出来の良くない基板(エッチングし過ぎ)もあります。

早速この基板をつかって、連動遅延コンセントの第4回作ろう会の参加した方へ 電子回路基板を作って全数動作チェックして送付します。
この製作過程はDIY No.39に追記しますが、 出来の良くない基板も捨てないで活用しますので、 その基板に当たった場合は御勘弁を・・・(笑)





簡易動画・・・・基板四隅の3.2Φ穴をガイドにして・・・


簡易動画・・・・半田フラックスを塗って完成です。
F おまけ(ネームプレート作り)

小さな文字もエッチング成功したので、キーホルダーのネームプレートを作りました。

写真上
同じ生基板を使って、同じ要領で文字を熱転写して紙剥離した写真。
小さい文字なので指の腹と歯ブラシで慎重に擦ります。

マウスを重ねると・・・エッチング後の写真です






写真下
チェーン穴を開けて2枚をボンドで張り合わせ後に外形加工して・・・ オリジナルのネームプレートが完成しました。

その後、金フラッシュの化粧をしました。
友人にお願いした無電解のNi-Auメッキです、村田さんありがとうございました。

簡易動画・・・・エッチング終了


簡易動画・・・・金フラッシュメッキ