Metoda termotransferu, znana też jako „metoda żelazkowa”, to prosty, tani i skuteczny sposób na wykonanie płytek drukowanych (PCB) w warunkach domowych. Polega na wydrukowaniu schematu obwodu drukarką laserową, przeniesieniu tonera na laminat miedziany za pomocą gorącego żelazka, a następnie wytrawieniu niepotrzebnej miedzi. Jest idealna dla początkujących w robotyce i elektronice, bo nie wymaga specjalistycznego sprzętu jak naświetlarki, a przy odpowiedniej technice pozwala na precyzyjne ścieżki nawet poniżej 0,2 mm.
Ta technika jest szczególnie lubiana przez hobbystów budujących roboty, sterowniki i proste układy elektroniczne. W przeciwieństwie do ręcznego rysowania markerem sprawdza się w bardziej złożonych projektach z wieloma elementami. Poniżej znajdziesz szczegółowy przewodnik krok po kroku, praktyczne wskazówki, typowe błędy oraz porównanie z innymi metodami.
Zalety i wady metody termotransferu
Przed rozpoczęciem warto znać główne zalety tej metody:
- niski koszt: wystarczy drukarka laserowa, żelazko i podstawowe chemikalia,
- szybkość: pierwsza płytka może być gotowa w 1–2 godziny,
- precyzja: dobrze dobrany papier i równy docisk umożliwiają wąskie ścieżki.
Jednocześnie pamiętaj o kilku istotnych ograniczeniach:
- wymaga wprawy w prasowaniu – nierównomierne nagrzanie powoduje przerwy w ścieżkach,
- papier musi być odpowiedni (kredowy lub techniczny), inaczej toner nie przetransferuje się równomiernie,
- bezpieczeństwo: praca z wytrawiaczem wymaga ostrożności i właściwej wentylacji.
W porównaniu do metody fotochemicznej termotransfer jest prostszy i szybszy, ale może dawać nieco mniej ostre krawędzie ścieżek – fotochemia wygrywa klarownością, lecz wymaga naświetlarki i większego przygotowania.
Potrzebne materiały i narzędzia
Aby bezproblemowo rozpocząć, zgromadź poniższe elementy:
| Kategoria | Przedmioty | Uwagi |
|---|---|---|
| Podstawa | Laminat jednostronny miedziany (np. FR4, 5×7 cm) | Standardowa grubość miedzi ok. 35 µm. |
| Druk i transfer | Drukarka laserowa, papier kredowy lub kalka techniczna (cienka, gładka), żelazko z płaską stopką | Unikaj drukarek atramentowych – toner musi się topić. |
| Przygotowanie powierzchni | Papier ścierny (ziarnistość 800–1500), aceton lub alkohol izopropylowy, szmatka bezpyłowa | Dokładne odtłuszczenie to podstawa dobrego transferu. |
| Wytrawianie | Wytrawiacz (chlorek żelaza – FeCl3 lub chlorek miedzi), plastikowe korytko, ciepła woda (do 50°C) | Proces przyspiesza podwyższona temperatura i mieszanie. |
| Czyszczenie | Proszek do prania, zimna woda, rozpuszczalnik (aceton/rozcieńczalnik nitro), ręcznik papierowy | Do usuwania papieru i resztek tonera. |
| Wykończenie | Wiertarka z wiertłami PCB (0,8–1 mm), kalafonia w denaturacie, lutownica | Do wiercenia i ochrony ścieżek przed utlenianiem. |
Koszt startowy: około 50–100 zł na pierwsze próby.
Krok po kroku – jak wykonać PCB metodą termotransferu
1. Projektowanie schematu w programie CAD
Użyj darmowego EAGLE, KiCad lub Fritzing do zaprojektowania płytki. Drukuj warstwę miedzi w odbiciu lustrzanym, aby po transferze ścieżki miały prawidłowe ułożenie. Dodaj margines (ok. 1 cm) do cięcia. Eksportuj projekt jako czarno-białą bitmapę 600 dpi z widocznymi wyłącznie ścieżkami.
2. Przygotowanie laminatu
Przygotuj laminat zgodnie z poniższymi wskazówkami:
- przycięcie – dociąć laminat do wymiaru projektu z niewielkim zapasem;
- oczyszczenie – zmatowić i wyrównać powierzchnię papierem 1000–1500, aż miedź będzie równomiernie zwilżana przez wodę; następnie dokładnie odtłuścić acetonem lub IPA;
- higiena pracy – po odtłuszczeniu nie dotykać miedzi palcami; przenosić płytkę za krawędzie lub pęsetą.
3. Wydruk i transfer tonera
Wykonaj transfer w następujący sposób:
- wydruk – wydrukować schemat w lustrzanym odbiciu na papierze kredowym ustawiając maksymalną czerń i najwyższą rozdzielczość;
- temperatura – rozgrzać żelazko do ok. 150–160°C (ok. 3/4 mocy);
- prasowanie – przyłożyć papier do laminatu od rogu i dociskać równomiernie przez 2–5 minut, nie przesuwać gwałtownie, kontrolować docisk;
- wariant precyzyjny – prasować na odwróconej stopie żelazka (papier na wierzchu) dla bardziej równomiernego podparcia.
4. Usuwanie papieru
Od razu po prasowaniu zanurz gorący laminat w korytku z zimną wodą i odrobiną proszku do prania. Po 5–7 minutach papier powinien sam zacząć odchodzić.
Delikatnie usuń pozostałości papieru pod bieżącą wodą. Toner powinien pozostać na miedzi jako maska trawienna.
5. Wytrawianie
Przed trawieniem przygotuj roztwór i prowadź proces tak, by zminimalizować podtrawienia:
- roztwór – rozpuścić wytrawiacz w ciepłej wodzie (do 50°C); nie używać wrzątku;
- proces – zanurzyć płytkę i delikatnie mieszać lub lekko podgrzewać kąpiel; zwykle trwa to 10–30 minut – miedź pod tonerem pozostaje nienaruszona;
- wiercenie otworów – przy małych padach można wstępnie nawiercić przed trawieniem, by nie uszkodzić oczek.
6. Czyszczenie i wykończenie
Po zakończeniu trawienia dokończ płytkę zgodnie z poniższymi krokami:
- usuwanie tonera – przetrzeć powierzchnię acetonem lub rozcieńczalnikiem nitro do pełnego odsłonięcia miedzi;
- ochrona ścieżek – pokryć płytkę roztworem kalafonii w denaturacie w celu ochrony przed utlenianiem i poprawy lutowalności;
- wiercenie i montaż – wywiercić otwory (typowo 0,8–1 mm), następnie przystąpić do lutowania elementów.
Czas całkowity wykonania pierwszej płytki to zwykle 1–2 godziny.
Typowe błędy początkujących i jak ich unikać
Najczęściej spotykane problemy oraz szybkie sposoby ich rozwiązania:
- przerwy w ścieżkach – zbyt słaby lub nierówny docisk; wydłuż czas prasowania i zadbaj o równomierną temperaturę;
- papier nie odchodzi – za krótka kąpiel; odczekaj minimum 5–7 minut i pomagaj delikatnym ruchem palców pod wodą;
- zanieczyszczony laminat – niewystarczające odtłuszczenie; szlifuj do równomiernego zwilżania wodą i dokładnie odtłuść IPA/acetone;
- rozmazany toner – zbyt wysoka temperatura lub nieodpowiedni papier; użyj świeżego papieru kredowego i ogranicz ruchy podczas prasowania;
- wolne trawienie – zimny, zużyty lub nieruchomy roztwór; podgrzej kąpiel i mieszaj dla przyspieszenia reakcji.
Z praktyki: najlepsze rezultaty daje żelazko z idealnie płaską stopą oraz FeCl3 z łagodnym podgrzewaniem i mieszaniem.
Porównanie z innymi metodami
Poniższa tabela zestawia najważniejsze różnice między popularnymi metodami wykonywania PCB:
| Metoda | Prostota | Precyzja | Koszt sprzętu | Dla kogo? |
|---|---|---|---|---|
| Termotransfer | Wysoka | Dobra (wąskie ścieżki) | Niski (żelazko) | Początkujący |
| Fotochemiczna | Średnia | Bardzo dobra (mały raster) | Średni (naświetlarka) | Zaawansowani |
| Marker | Najwyższa | Niska (proste układy) | Minimalny | Początkujący |
| CNC frezowanie | Niska | Doskonała | Wysoki | Profesjonaliści |
Termotransfer świetnie sprawdza się przy szybkich prototypach – jest tani, dostępny i wystarczająco dokładny dla większości projektów hobbystycznych.
Bezpieczeństwo i ekologia
Pracując z chemikaliami i wysoką temperaturą, zachowaj poniższe środki ostrożności:
- rękawice i wentylacja – stosuj rękawice ochronne oraz pracuj w dobrze wentylowanym miejscu lub przy pochłaniaczu oparów;
- ochrona oczu i skóry – unikaj kontaktu ze skórą i oczami; w razie zachlapania przemyj dużą ilością wody;
- neutralizacja i utylizacja – zużyty roztwór wytrawiacza neutralizuj wodorowęglanem sodu i oddawaj do punktu zbiórki odpadów niebezpiecznych;
- przechowywanie – przechowuj chemikalia w szczelnych, opisanych pojemnikach, z dala od dzieci i zwierząt;
- higiena pracy – nie jedz, nie pij i nie pal podczas pracy; po zakończeniu dokładnie umyj ręce.