Изготовление плат в домашних условиях. Изготовление печатных плат в домашних условиях: пошаговое руководство

Как сделать качественную печатную плату своими руками. Какие материалы и инструменты нужны для изготовления печатных плат в домашних условиях. Какие этапы включает процесс создания печатной платы от разработки до готового изделия.

Необходимые материалы и инструменты для изготовления печатных плат

Для изготовления печатных плат в домашних условиях потребуются следующие основные материалы и инструменты:

• Фольгированный текстолит или стеклотекстолит
• Раствор хлорного железа для травления
• Резист (защитное покрытие) — специальная краска или маркер
• Емкость для травления платы
• Дрель и сверла диаметром 0,8-1,4 мм
• Наждачная бумага мелкой зернистости
• Ацетон для удаления резиста
• Кисточка или маркер для нанесения рисунка

Важно выбрать качественный фольгированный текстолит подходящей толщины. Для большинства любительских проектов оптимальна толщина 1-1,6 мм. Стеклотекстолит прочнее обычного текстолита, но и дороже.

Подготовка рисунка печатной платы

Первый этап изготовления печатной платы — это подготовка рисунка дорожек и контактных площадок. Как правильно подготовить рисунок платы.

1. Разработайте схему расположения компонентов и дорожек в специальной программе или на бумаге
2. Распечатайте рисунок в масштабе 1:1 на лазерном принтере
3. Проверьте соответствие размеров распечатки и заготовки платы
4. При необходимости откорректируйте и перепечатайте рисунок

Рисунок должен быть контрастным и четким. Для зеркального переноса на плату его нужно распечатать в зеркальном отображении.

Нанесение защитного рисунка на плату

Существует несколько способов нанесения защитного рисунка на медную поверхность платы:

• Рисование вручную маркером или краской
• Перенос тонером с распечатки утюгом
• Нанесение фоторезиста и засветка через фотошаблон
• Использование самоклеящейся пленки для вырезания трафарета

Самый простой способ для новичков — это ручное нанесение рисунка специальным маркером для печатных плат. Он обеспечивает хорошую защиту от травителя.

Травление печатной платы

Травление — это ключевой этап изготовления печатной платы. В домашних условиях чаще всего используют раствор хлорного железа. Как правильно протравить плату.

1. Приготовьте раствор хлорного железа по инструкции
2. Поместите плату в контейнер с раствором медью вниз
3. Слегка покачивайте контейнер для циркуляции раствора
4. Время от времени проверяйте состояние травления
5. Когда вся лишняя медь удалена, промойте плату водой

Травление обычно занимает 15-30 минут. Следите, чтобы не перетравить плату — это может привести к подтравливанию дорожек под резистом.

Сверление и обработка готовой платы

После травления плату нужно подготовить к монтажу компонентов:

• Удалите остатки резиста ацетоном
• Просверлите отверстия для выводов компонентов
• Обработайте края платы наждачной бумагой
• При необходимости покройте плату защитной маской

Для сверления используйте сверла диаметром 0,8-1 мм для большинства компонентов. Отверстия под более толстые выводы можно рассверлить до 1,2-1,4 мм.

Типичные ошибки при изготовлении печатных плат

При самостоятельном изготовлении печатных плат новички часто допускают следующие ошибки:

• Неправильная подготовка поверхности платы перед нанесением рисунка
• Использование некачественного резиста, не защищающего от травления
• Перетравливание платы из-за слишком долгого нахождения в растворе
• Подтравливание тонких дорожек под резистом
• Неаккуратное сверление, приводящее к отслаиванию площадок

Чтобы избежать этих проблем, тщательно выполняйте все этапы изготовления и не торопитесь. С опытом качество самодельных плат значительно улучшится.

Альтернативные методы изготовления печатных плат

Помимо химического травления существуют и другие способы изготовления печатных плат в домашних условиях:

• Механическое удаление меди фрезерованием
• Изготовление плат методом ЛУТ (лазерно-утюжная технология)
• 3D-печать корпуса с встроенными проводниками
• Рисование токопроводящими чернилами

Эти методы требуют специального оборудования, но позволяют добиться высокого качества плат. Для сложных многослойных плат лучше воспользоваться услугами профессионального производства.

Советы по разработке топологии печатных плат

При разработке рисунка печатной платы важно учитывать следующие рекомендации:

• Располагайте компоненты с учетом их функционального назначения
• Старайтесь делать дорожки как можно короче и толще
• Избегайте острых углов при разводке дорожек
• Оставляйте зазор между дорожками минимум 0,3-0,5 мм
• Используйте переходные отверстия для соединения слоев
• Размещайте крупные компоненты ближе к краям платы

Правильная разработка топологии обеспечит надежную работу устройства и упростит изготовление платы. Для сложных проектов рекомендуется использовать специальные САПР.

Электроизоляционные материалы — изготовление печатной платы из текстолита

Для изготовления печатных плат в электротехнике в основном используется гетинакс и текстолит, эти два вида электроизоляционных материалов являются отличными диэлектриками. Но гетинакс появился раньше, и он изготавливается на бумажной основе, а текстолит состоит их нескольких слоев ткани.

Текстолит или гетинакс

Многие радиолюбители собирают на печатных платах различные радиотехнические устройства, и поэтому у них часто возникает проблема выбора материала. Конечно, для изготовления может использоваться как текстолит, так и гетинакс, но практика показывает, что лучше всего применять стеклотекстолит марки FR-4 от китайского производителя. Несколько хуже по качеству будет текстолитовые листы отечественного производства СФ-1, ну, и если нет выбора, тогда можно воспользоваться гетинаксом.

Марка FR-4 зарекомендовала себя с хорошей стороны – у нее гораздо чище поверхностный фольгированный слой, печатная плата легко поддается травлению. Для работы с гетинаксом требуется некоторый опыт, с ним работать несколько сложнее.

Изготовление печатной платы дома

Для изготовления потребуется хлорное железо, каустическая сода, пленочный фоторезист и сам текстолит, последний может быть как односторонним, так и двухсторонним. Сначала текстолитовую плату промываем в теплой мыльной воде (можно использовать пищевую соду и губку), затем сушим.

С фоторезиста удаляем защитную пленку с одной стороны, и накладываем этой же стороной материал на текстолитовую плату. Разумеется, фоторезист ложится на фольгированную сторону печатной платы. Контакт между составными частями должен быть плотным, и пузырьки воздуха между ними быть не должны. Полученную заготовку помещаем под пресс на несколько часов, затем отрезаем кусок заготовки нужного размера.

Подготавливаем к работе напечатанный на лазерном принтере фотошаблон, его необходимо обработать парами дихлорэтана. Удаляем защитную пленку с поверхности заготовки (фоторезиста), обработанный шаблон при помощи капли воды наклеиваем отпечатанной стороной на плату.

Экспонирование

Экспонируем получившийся шаблон обычной энергосберегающей лампой в течение 5 минут, при солнечном свете экспонирование занимает не более одной минуты. Можно проверить, отпечатался рисунок на печатной плате или нет, приподняв край фотошаблона.

Проявка

В пластмассовом лотке приготавливаем раствор – ½ чайной ложки каустической соды на 0,5 л воды, затем туда помещаем заготовку. Плату следует держать пинцетом, передвигая ее в растворе. Чтобы процесс шел быстрее, дорожки на поверхности можно протирать ватным тампоном до полного растворения незасвеченных участков.

Травление

Следующий шаг – размещение печатной платы в растворе хлорного железа. Для удобства травления обвязываем заготовку медной проволокой и оставляем кончик, чтобы можно было за него браться и опускать плату в раствор. Травится заготовка минут 10-15, затем ее следует промыть в проточной воде. Теперь осталось только удалить фоторезист с медных дорожек на плате – лучше всего он удаляется растворителем. Самое последнее, что осталось – еще раз промыть готовое изделие водой.

Читайте также: Прокладываем кабель в земле на дачном участке

Изготовление печатных плат в домашних условиях

У большинства радиолюбителей есть свой способ изготовления печатных плат, отточенный временем, а возможно и годами. В данной статье хочу поделится своим «рецептом» с надеждой, что он будет интересен другим людям, сталкивающимся с изготовлением печатной платы дома из подручных средств. Сама по себе статья является краткой инструкцией как для самого себя, так и возможно другим людям и имеет вид некой пошаговой инструкции с иллюстрацией каждого этапа. Давайте начнем с необходимых компонентов.

• фоторезист — я использую купленный на aliexpress
• однокомпонентная паяльная маска — также купленная на aliexress
• кальцинированная сода — для растворения незасвеченного фоторезиста
• персульфат натрия — для травления печатной платы
• прозрачная пленка для печати на принтере — в случае лазерной печати, пленка должна быть термически устойчива
• графитовый стержень — лучше всего взять сердечник батарейки
• скальпель — невероятно удобный скальпель купил на aliexpress
• резиновый валик — достал его из старого картриджа лазерного принтера
• фольгированный текстолит — для изготовления печатных плат
• скотч — обычный тонкий скотч
• ультрафиолетовая люминесцентная лампа 40w — купленная мною на aliexpress
• стекло 3-4 мм — для прижима фотошаблонов
• лавсановая пленка — можно купить в сувенирных магазинах, это та самая пленка, в которую заворачивают цветы
• резервуары для растворов
• ватные палочки
• вата или ватные спонжики
• ацетон
• резиновые перчатки

Для начала необходимо изготовить фотошаблоны, я делаю это в программе KiCad c сохранением шаблонов в svg формат и последующей их печатью через InkScape. В свое время сохранял файл в pdf формат и просто их печатал, но пришлось отказаться от такого варианта из-за низкой точности данного подхода. Сами фотошаблоны необходимо сохранить в виде:

• фотошаблон печатных дорожек — зеркальный негатив
• фотошаблон паяльной маски — зеркальный позитив

Для печати я использую обычный лазерный принтер, без каких либо дополнительных настроек, печатаю на специальной прозрачной пленке для лазерных принтеров. В итоге получаем 2 фотошаблона

как видите делаю несколько копий шаблонов, чтобы потом выбрать лучший из них. Следующим этапом, в случае печати на лазерном принтере, является уплотнение тонера, из всех испробованных вариантов остановился на обычном порошке графита. Для этого нам нужен графитовый стержень, который лучше всего взять из сердечника батарейки, но у меня под рукой был карандаш, и с помощью скальпеля делаем очень мелкую графитовую стружку

берем ватку, и очень аккуратно, с минимальным нажимом, начинаем растирать графитовую стружку по поверхности тонера, в результате тонер должен покрыться блестящим налетом графита

фотошаблоны готовы, кладем их в сторону, и приступаем непосредственно к печатной плате. Все работы с печатной платой рекомендую делать в резиновых перчатках, для исключения попадания жира на поверхность платы. Вырезаем плату нужных размеров, с 2-х сторон оставляем примерно полсантиметра технологичной зоны, которая пригодится нам в дальнейшем для нанесения паяльной маски. Очень тщательно вымываем плату под водой, я мою с обычным мылом для рук. Также отрезаем с запасом нужный кусок фоторезиста.

берем скотч, приклеиваем к внутреннему уголку фоторезиста и аккуратно снимаем тонкую пленку

далее кладем фоторезист на печатную плату и, придерживая одной рукой фоторезист, прикатываем его валиком, тут нужна небольшая сноровка, но в результате должны получить однородное покрытие без пузырьков воздуха. В случае если воздух все же попал, его можно проколоть тонкой иголкой, убрав таким образом, но все же лучше снять фоторезист полностью и попробовать заново

далее берем печатную плату с фоторезистом, кладем на нее наш фотошаблон с дорожками тонером вниз, позиционируем и прижимаем стеклом. Ставим УФ лампу на высоте 20 см и включаем на 5 мин. На картинке не показано, но дополнительно данную конструкцию накрываю картонной коробкой, поскольку УФ свет вреден для организма

через 5 мин получаем такой результат

потом нам нужно снять лавсановую пленку, для этого кладем нашу плату на 2-3 мин в морозилку, после чего достаем плату, скотчем приклеиваем уголок платы и снимаем пленку. Пленку оставляем, она нам пригодится в дальнейшем

готовим раствор кальцинированной соды, на данную плату я взял примерно пол чайной ложки соды и растворил примерно в 200 мл воды. Опускаем плату в раствор и ватной палочкой время от времени протираем поверхность. Примерно через 10 мин промываем под проточной водой и получаем плату где остался только засвеченный фоторезист

готовим раствор персульфата натрия, поскольку раствор практически одноразовый, то готовлю ровно столько сколько нужно на одно травление, в моем случае это опять же примерно пол чайной ложки на 200 мл теплой воды. Травление занимает примерно 20-30 мин, раствор время от времени нужно взбалтывать, также я протираю плату ватной палочкой в процессе травления

получаем такой результат

следущая задача — снять уже ненужный фоторезист, для этого капаем каплю ацетона на поверхность платы и накрываем лавсановой пленкой, которую мы сняли до травления платы, через 30 секунд фоторезист начнет отслаиваться

снимаем пленку и вытираем сухой ваткой, снимая при этом весь фоторезист.
Печатная плата готова

Перед нанесением паяльной маски плату необходимо хорошо обезжирить, промыть и просушить. Причем высушить ее нужно очень хорошо, сам текстолит может оставлять в себе небольшую часть влаги, поэтому сушке важно уделить особое внимание. В нашем случае будем использовать однокомпонентную зеленую паяльную маску, купленную на aliexpress. Примите, пожалуйста, во внимание, что время экспозиции маски другого цвета может отличаться, и его нужно подбирать отдельно.
Итак, отрезаем 2 одинаковых куска лавсановой пленки, размером больше чем ваша плата, кладем одну часть на ровную поверхность, сверху кладем печатную плату, и приклеиваем по краям скотч, залезая на плату примерно на 3-4 мм (помните техническую область о которой говорилось в начале статьи?). В данном случае скотч играет 2 роли

1. Фиксирует плату на лавсановой пленке
2. Играет роль бортика, регулирующего высоту нанесения паяльной маски, благодаря ему она получается однородной
   

наносим саму паяльную маску, ее нужно не много, но важно рассчитать, чтобы ее было достаточно для покрытия всей платы за один прижим стекла

далее сверху накрываем плату вторым куском лавсановой пленки и аккуратно прижимаем стеклом

постепенно увеличивая нажим на стекло, даем ей растечься по всей поверхности, данную процедуру важно сделать в один этап

когда маска растеклась по плате, снимаем стекло, кладем сверху фотошаблон и прижимаем стеклом обратно. Аккуратно двигая стеклом, выставляем фотошаблон в точном соответствии с контактами печатной платы

после чего весь этот «бутерброд» кладем под УФ лампу на 60 минут. Через нужное время достаем нашу плату, снимаем стекло, фотошаблон и лавсановую пленку, берем ватку и вытираем маску, не отвердевшую под УФ светом, снимаем скотч, и вытираем окончательно плату по бокам. Нужно заметить, что некоторые люди промывают плату под водой с моющим средством, но в моем случае, я просто беру сухую ватку и вытираю поверхность. Также необходимо дополнительно, без стекла, положить плату на 60 минут под УФ лампу для полного закрепления паяльной маски.
Через дополнительные 60 мин паяльная маска готова

Спасибо за внимание, всем хорошего настроения.

Как сделать печатную плату в домашних условиях (самый простой способ)

Любому энтузиасту электроники изготовление печатной платы для электронного проекта может доставить массу удовольствия. Печатная плата или печатная плата не только помогают создавать компактные схемные проекты, но также гарантируют надежную и точную работу схемы.

В этом посте мы всесторонне изучим пошаговый процесс изготовления небольших печатных плат своими руками в домашних условиях с минимальными усилиями и максимальной точностью.

Поэтапные процедуры своими руками

В основном это включает в себя следующие важные шаги:

1. Резка ламината с медным покрытием до нужного размера.
2. Пробивка углублений для сверления отверстий для выводов компонентов согласно схеме.
3. Нанесение площадок вокруг углублений с помощью травильной краски, устойчивой к травлению, и соединение площадок через дорожки с помощью травильной краски.
4. Погружение окрашенной платы в раствор хлорного железа до тех пор, пока химикат не разъест оголенную медь, оставив окрашенные участки макета нетронутыми.
5. Сушка доски и удаление травильной краски с дорожек и колодок.
6. Сверление отверстий в углублениях.
7. Полировка готовой доски мелкой наждачной бумагой.
8. Использование готовой платы для сборки и пайки деталей.

Теперь давайте подробно обсудим вышеуказанные шаги. Первым шагом в производстве печатных плат будет приобретение основных ресурсов и предметов. Мы собираемся сосредоточиться на всех тех вещах, которые являются фундаментальными.

Материалы, необходимые для изготовления печатной платы

Чтобы начать процесс, мы сначала соберем все жизненно важные ингредиенты или материалы, необходимые для изготовления печатной платы. Для производства потребуются следующие основные вещи:

• Медный ламинат
• Раствор хлорида железа
• Устойчивость к травлению Химикат или краска.
• Кисть или ручка для рисования
• Контейнер для травления печатной платы
• Дрель и сверло.
• Средство для удаления травителя
• Подушечка для мытья посуды, кухонная бумага

Медное покрытие Ламинат

Самым основным элементом будет медное покрытие для изготовления одной печатной платы, и вы найдете множество таких материалов.

Основой (изоляционным) материалом обычно является либо стекловолокно, либо SRBP (листовая бумага, проклеенная смолой), и последний обычно является более доступным вариантом.

Тем не менее, стекловолокно стало широко использоваться как коммерческими, так и рекреационными потребителями, поскольку оно имеет несколько положительных аспектов.

Во-первых, он более прочный и по этой причине менее подвержен изгибу и разрушению, чем SRBP. Повышенная прочность также очень полезна для плат, несущих тяжелые детали, например, трансформаторы.

Дополнительным преимуществом является то, что стекловолокно является полупрозрачным и, таким образом, обычно позволяет нам видеть медные дорожки через верхнюю (компонентную) область платы, что часто полезно при осмотре и поиске неисправностей.

При этом стандарт плат SRBP более чем удовлетворяет многим требованиям. В маркетинговых кампаниях обычно упоминается доска толщиной 1 мм, 1,6 мм и т. д., и на самом деле это относится к толщине основного материала.

Толщина платы

Естественно, более толстые (от 1,6 до 2 мм) платы имеют тенденцию быть более прочными по сравнению с более тонкими (около 1 мм) моделями, однако более тяжелые качественные платы имеют решающее значение только для больших печатных плат или там, где могут быть установлены тяжелые детали. на борту.

Для большинства применений толщина платы практически не имеет значения.

Иногда медные ламинированные плиты, вероятно, будут выбираться с качеством в одну унцию или, возможно, в две унции, что относится к весу меди на один квадратный фут плиты.

Большинство схем имеют дело только с довольно низкими токами, и обычная одноунционная плата — это почти все, что нужно. На самом деле платы весом в одну унцию часто бывает достаточно даже для цепей с огромными токами.

Краска, устойчивая к травлению

Основной метод изготовления печатной платы, как правило, состоит в том, чтобы покрыть области меди, которые необходимы на готовой плате, с помощью травильного резиста, а затем погрузить плату в травитель, который удаляет нежелательные (непокрытые) участки меди.

Затем травильный резист снимается, чтобы обнажить медные дорожки и контактные площадки.

В качестве резиста можно использовать любую краску, способную удерживать травитель вдали от медной разводки во время процесса травления.

Лично я предпочитаю использовать эмали для ногтей или лак для ногтей, можно использовать любую дешевую марку, и она отлично подойдет в качестве резиста для травления.

Свойства Etch Resist

Профессионально наиболее часто используемыми резистами являются водостойкие краски и чернила. Водорастворимые разновидности определенно не подходят для этой цели просто потому, что они растворяются и смываются в травильном растворе.

Краска или чернила, которые быстро сохнут, более выгодны, поскольку они избавляют от необходимости долго ждать, прежде чем можно будет травить доску.

Даже самые простые печатные схемы в настоящее время имеют большое количество тонких медных дорожек на относительно компактной площади платы, и становится необходимой кисть, способная создавать очень тонкие линии.

Рисование схемы дорожки

Простым решением было бы использовать изношенную ручку с волокнистым наконечником как кисть, что может помочь добиться выдающихся окончательных результатов, хотя это может показаться не очень изысканным средством решения проблемы. Более простой способ нанесения резиста — использовать одну из имеющихся в продаже ручек для травления резиста, которые можно легко купить у любого продавца электронных деталей.

Любая ручка, использующая чернила на спиртовой основе и острое острие, должна работать с этим приложением. Если вы не уверены в том, подходит ли ручка, вы можете легко провести несколько следов над выброшенной доской из медного ламината, а затем протравить доску, чтобы проверить, правильно ли чернила удерживают травитель.

Дополнительным типом резиста являются трансферы , устойчивые к истиранию и травлению , которые можно приобрести у нескольких продавцов компонентов и которые часто могут обеспечить действительно выдающиеся и специализированные результаты, как показано в следующем примере.

На самом деле вы можете обнаружить, что существует множество химикатов, которые можно использовать в качестве травителя, но большинство из них по той или иной причине опасны и вряд ли подходят для изготовления плат, изготовленных в домашних условиях.

Травитель

Травитель представляет собой химическое вещество, которое вступает в реакцию с открытым медным участком медного ламината и отделяет его от платы. Он используется для удаления медных областей на плате, которые не окрашены травильным резистом, и областей, которые не влияют на расположение дорожек и контактных площадок.

Травитель, обычно используемый для самодельных плат, представляет собой хлорид железа, и, хотя он менее опасен по сравнению с большинством вариантов, тем не менее, это химическое вещество, которое следует применять с осторожностью.

Поэтому его всегда следует быстро смыть проточной водопроводной водой на случай, если вы прольете его на кожу. Убедитесь, что вы не храните хлорид железа в металлических контейнерах, так как это химическое вещество вступает в реакцию с металлами, делает металл пористым и вызывает протечки.

Поскольку хлорид железа токсичен (и в ходе многих применений постепенно превращается в хлорид меди, который также чрезвычайно ядовит), очевидно, что его следует хранить вдали от пищевых продуктов, посуды и т. д.

Типы хлорида железа

Хлорид железа можно получить в различных формах. Вероятно, наиболее удобным типом является готовый к использованию раствор химического вещества. Многие поставщики компонентов продают его в такой жидкой форме; обычно в контейнерах по 250 мл и в концентрированной форме.

Перед использованием его необходимо немного разбавить в соответствии с указаниями на флаконе. Он может не требовать большого разбавления, а флакон объемом 250 мл обычно позволяет получить только 500 мл или литр после разбавления водой.

Некоторые компании могут поставлять хлорид железа в виде кристаллов, иногда также известных как «горная порода хлорида железа». Эта этикетка очень удобна, так как в такой форме она выглядит скорее как кусочки желтого камня, чем как крошечные красивые кристаллы, которые в значительной степени тверды как камень.

Хлорное железо этого типа обычно поставляется в упаковках по 500 г, что достаточно для получения одного литра травильного раствора.

Вы также можете получить это в больших упаковках, но поскольку 500 г достаточно для травления очень большого количества досок обычного размера и может легко выдержать даже прилежного конструктора очень долгое время, скорее всего, не стоит приобретать упаковку больше 500 г. вообще.

Как приготовить раствор хлорида железа

В кристаллическом состоянии хлорид железа не растворяется особенно легко, однако при постоянном перемешивании он может рано или поздно полностью разрушиться, а при постоянном перемешивании может довольно быстро расплавиться.

И последнее, но не менее важное: хлорид железа можно получить в безводной форме, что в основном означает, что это настоящий хлорид железа практически без воды. Он будет иметь небольшое количество воды в кристаллической форме.

Что на самом деле делает этот тип хлорида железа трудным для работы, так это эффект нагрева, возникающий при смешивании с водой. Даже если вы начнете с охлажденной воды, она может быстро стать довольно горячей до уровня, при котором контейнер становится очень теплым на ощупь, что создает опасность плавления пластиковых контейнеров.

Еще одна проблема заключается в том, чтобы химическое вещество растворялось должным образом и создавало приличный состав для травления. По какой-то причине вы можете столкнуться с большим количеством химиката, который никогда не разложится, а также с раствором, который выглядит как хлорид железа, но имеет очень небольшой травильный потенциал.

Поэтому необходимо использовать прохладную воду (в идеале охлажденную или со льдом). Кроме того, возможно, что может быть небольшое количество химиката, который не плавится, который можно либо процедить из жидкости, либо, поскольку он не препятствует травлению, его можно просто оставить в растворе.

Размер сверла

Следующим важным компонентом для изготовления печатных плат в домашних условиях является сверло, которое требуется для сверления отверстий на печатной плате для выводов компонентов.

Типичный диаметр отверстий для выводов компонентов составляет 1 мм, хотя для ряда компонентов, таких как предустановленные резисторы, большие электролитические конденсаторы и т. д., требуется немного больший диаметр. Для таких компонентов подходит диаметр отверстия около 1,4 мм.

Обычно рекомендуется использовать диаметр менее 1 мм для полупроводников и ряда других компонентов с более тонкими выводами. 0,7 мм или 0,8 мм кажутся приемлемым диаметром для этих компонентов.

Если у вас есть доступ к высококачественным сверлам, они должны быть довольно крепкими.

Однако сверла диаметром от 0,7 мм до 1,4 мм могут быть довольно слабыми, и с ними следует обращаться относительно осторожно.

Если они удерживаются с прямым вертикальным давлением вниз, это может быть хорошо, но если ориентация не поддерживается под прямым углом к ​​доске, надлежащее отверстие не будет создано, что вполне возможно, что сверло сломается надвое.

По этой причине вы должны быть очень осторожны при сверлении отверстий с использованием таких сверл, и желательно, чтобы машина использовалась с регулируемой стойкой, как показано ниже.

До сих пор мы обсуждали ключевые вещи, которые необходимы при изготовлении печатной платы, и могут быть некоторые другие вероятности и цели, которые могут быть существенными.

Это, как правило, основные предметы домашнего обихода, и они будут раскрыты по мере того, как мы продвигаемся по пути травления. Вы найдете множество различных методов изготовления печатной платы.

Несмотря на то, что все они в основе своей идентичны, а основные различия заключаются лишь в последовательности, посредством которой выполняются различные мероприятия по пути.

Итак, мы начнем с рассмотрения одного подхода к изготовлению доски, после чего будет объяснено несколько альтернативных методов.

Приступая к изготовлению печатных плат

Самым первым шагом будет свериться с книгой или журналом, где представлена ​​печатная плата, чтобы получить правильные размеры платы.

Обычно у вас может быть принципиальная схема , схема наложения компонентов и схема дорожек печатной платы воспроизведен в реальном размере, как показано на следующих трех рисунках соответственно.

Размер печатной платы должен быть указан в тексте или на схеме, однако во многих случаях потребуется учитывать пропорции с помощью рисунка медных дорожек реального размера.

Отметьте границу готовой платы на медной стороне ламинированной платы, затем протяните дополнительный набор линий примерно на 2 мм или около того на внешней стороне предыдущей маркировки.

Осторожно разрезая эти контуры, вы сможете создать секцию доски с достаточной точностью и прямыми краями с минимальными проблемами.

Стороны доски можно сгладить с помощью небольшого плоского напильника и стекловолоконной доски, которая устраняет абразивные края, которые могут быть нежелательными.

Имейте в виду, что маркировка должна быть сделана на медной стороне платы и выпилена с той же стороны, чтобы предотвратить отслаивание меди при резке платы. Поэтому обязательно режьте или сверлите плату всегда со стороны меди, а не со стороны ламината. для крепления платы.

Быстрый способ сделать это — закрепить схематический рисунок над платой на медной дорожке, точно совместив рисунок и края платы.

Затем с помощью шпателя или аналогичного остроконечного инструмента аккуратно и аккуратно проведите сквозную разметку схемы на плате, пробив небольшие углубления в меди.

Необязательно маркировать доску, пробивая ее остроконечным инструментом. Альтернативный способ — просто выровнять и приклеить рисунок к доске с помощью виолончели, а затем просверлить рисунок, который теперь действует как сверление. маркеры.

Покраска дорожек травлением

После того, как плата обрезана по размеру и просверлены все отверстия, следующая задача — покрасить плату травлением. Это в основном включает в себя очистку доски настолько широко, насколько это возможно.

Специальные чистящие блоки можно приобрести на рынке, и они, по-видимому, работают очень хорошо. Платы из ламината с медью обычно могут иметь некоторое количество оксидов и коррозии на поверхности меди, и очень важно удалить их, иначе это может помешать правильному травлению платы.

Следовательно, рекомендуется использовать достаточно сильное чистящее средство, которое полностью удалит все окислы, грязь и коррозию с медной поверхности.

После тщательной промывки платы и появления блестящего слоя меди, промойте плату теплой водой, чтобы избавиться от остатков чистящего средства или маслянистых ингредиентов. На этом этапе убедитесь, что вы не касаетесь медной поверхности, так как в противном случае могут остаться жирные следы от пальцев и замедлиться процесс травления.

Затем возьмите краску, устойчивую к травлению, и натяните медные прокладки вокруг отверстий, просверленных для выводов компонентов.

После того, как контактные площадки нарисованы травлением, пришло время покрасить медные дорожки, чтобы они соединяли контактные площадки в соответствии со схемой. При этом всегда следите за тем, чтобы ваши руки не касались медной поверхности. Начните с одного края доски и систематически продвигайтесь к другому краю, а не хаотично (что может привести к ошибкам) ​​

Для сложных конструкций печатных плат

Некоторые современные конструкции печатных плат могут быть чрезвычайно сложными и сложными для воспроизведения.

При проектировании платы такого типа рекомендуется работать с резистивным пером для печатных схем (или соответствующей альтернативой) с еще более тонким наконечником. В местах, где может быть много узких, плотно расположенных параллельных дорожек, вы должны воспользоваться помощью линейки, чтобы начертить тонкие прямые линии.

Если вы видите, что дорожки или площадки сливаются друг с другом, подождите, пока резист высохнет, а затем воспользуйтесь циркулем или другим острым концом, чтобы соскоблить излишки перекрывающегося резиста.

Как только резист высохнет и печатная плата осмотрена, следующая задача — погрузить плату в травильный раствор, пока не будет удалена вся оголенная медь.

Как происходит травление печатных плат

По сути, в процессе травления медь занимает место железа в хлориде железа, образуя хлорид меди, а железо осаждается.

В начале процесс травления происходит довольно быстро и может занять всего несколько минут, но по мере того, как хлорид железа постепенно превращается в хлорид меди, действие травления постоянно становится вялым, и после травления нескольких плат можно наблюдать, что время травления либо затягивается, либо вообще не выполняется.

В этом случае травитель необходимо заменить новой порцией раствора хлорида железа. Поскольку вы заметите, что хлорид железа имеет красно-желтый цвет, а хлорид меди — синий цвет, поэтому, когда вы обнаружите, что раствор для травления медленно становится более зеленоватым, это будет означать, что химическое вещество приближается к концу своего срока службы.

При травлении платы в домашних условиях в небольшой посуде убедитесь, что медная сторона платы обращена вверх, и процесс выполняется в неметаллической посуде подходящего размера.

Вы можете добавить приличную крышку сверху и периодически снимать крышку, чтобы проверить результат, пока травление не закончится. Основная проблема этого метода заключается в том, что на поверхности платы образуется слой железа и хлорида меди, что может значительно увеличить время травления. Этому можно противодействовать, осторожно покачивая чашку время от времени, чтобы сместить этот слой, чтобы травление ускорилось.

Использование специальных контейнеров для травления

На самом деле вам может показаться довольно простым установить контейнер, чтобы позволить печатной плате находиться близко к вертикальному положению с медной стороной платы, обращенной вниз.

В этом случае процесс травления происходит очень быстро, так как осадок железа не может образовать слой и стремится отпасть вниз от платы. Это гарантирует, что травление не будет затруднено. Тем не менее, периодическое встряхивание платы и травителя может помочь сбить любой небольшой подавляющий слой, который может образоваться, что позволит еще быстрее травить.

На приведенном выше рисунке показано несколько простых вариантов выполнения этой задачи. На рисунке (а) используется изогнутая тарелка, которая гарантирует, что доска удерживается на месте через четыре угла и не соприкасается с тарелкой в ​​каких-либо других точках.

Метод, продемонстрированный в (b), является хорошим выбором для больших печатных плат, для которых может потребоваться довольно большая чаша для проведения процедуры. Емкость должна быть довольно большой, подойдет любая, похожая на классическую банку для растворимого кофе.

Вероятно, потребуется много травителя, чтобы практически заполнить банку. Поначалу это может показаться немного дорогим, однако травитель, безусловно, прослужит пропорционально больше времени по сравнению с меньшим количеством.

В качестве альтернативы можно разбавить меньшее количество травителя большим количеством воды, но это может значительно замедлить травление и не рекомендуется.

Для существенно больших плат единственным функциональным методом травления платы может быть использование большой плоской тарелки (например, фототарелки) медной стороной вверх. Частое перемешивание может быть приучено к ускорению времени травления.

Травление будет происходить быстрее на участках с небольшими участками открытой меди и займет намного больше времени на участках платы, где есть относительно более широкие участки открытой меди. Травление также происходит быстрее по периметру платы.

Метод, который обычно работает более эффективно и намного проще на практике, показан выше. Здесь пара деревянных или пластиковых стержней кладется по всей длине тарелки с противоположных сторон. Они относительно длиннее тарелки, чтобы можно было положить их сверху. Затем доску подвешивают к стержням, поддерживаемым парой отрезков проволоки, по одному на каждом конце доски.

Для лучшего понимания на рисунке показан только один провод. Если используется медный провод, убедитесь, что это медный провод с суперэмалевым покрытием толщиной 18 SWG. Проволока крепится к стержням простым поворотом концов вокруг диаметра стержня один или два раза.

После окончания травления

Когда травление кажется завершенным, необходимо тщательно осмотреть плату, чтобы убедиться, что на ней не осталось открытых участков меди, и найти участки платы, где медные дорожки и контактные площадки плотно прорисованы (например, группы контактных площадок IC).

После того, как вы убедились, что травление полностью завершено, подержите плату вертикально над раствором для травления в течение нескольких секунд, чтобы капающий травитель стекал на плату, а затем протрите плату кусочком папиросной бумаги или тряпкой.

Кроме того, это мудрое решение держать рядом кусок кухонной бумаги на протяжении всего процесса травления, чтобы при необходимости можно было стереть остатки травильного раствора с пинцета или перчаток. Затем плату необходимо тщательно промыть водой, чтобы смыть последние остатки травильного раствора.

Удаление резиста

Наконец, в конце необходимо удалить резист, прилипший к меди, который в противном случае мог бы серьезно затруднить процесс пайки медных контактных площадок. Вы можете приобрести любое стандартное средство для удаления резиста, например, в виде легкого спирта, который разрушит большинство красок и чернил.

Также возможно приобрести полировальные блоки для печатных плат, которые также хорошо подходят для очистки резиста. Еще один метод — попробовать использовать губку для мытья посуды или порошок, и это, по сути, одна из самых простых операций по производству печатных плат, которая, безусловно, не должна представлять каких-либо проблем.

Чтобы обеспечить окончательную сборку компонентов на готовой печатной плате с идеальной пайкой и абсолютно без «сухих» соединений, медные дорожки и контактные площадки должны быть отполированы до зеркального блеска, прежде чем можно будет приступить к пайке компонентов.

Приветствую вас

Как объяснялось выше, изготовление печатных плат в домашних условиях выглядит довольно просто, и создание выдающихся печатных плат профессионального уровня с использованием готовых материалов, доступных на рынке, занимает всего несколько часов. Тем не менее, процесс может потребовать некоторой осторожности и точности для достижения желаемых результатов, чтобы намеченный проект схемы был успешно выполнен.

Если у вас есть какие-либо сомнения по теме, сообщите нам об этом в комментариях ниже, мы будем очень рады помочь!

Как напечатать свои собственные печатные платы

Отношения большинства людей с технологиями далеки или неясны. Средний потребитель не имеет прямого контроля над своими технологиями — обычно они закрыты для них, им дается маленькая коробочка, которая время от времени ломается и в конце концов умирает.

Но любители самоделок, клавишники и синтезаторы уже давно знают, что это тривиально и, на самом деле, очень весело — просто получить стопку печатных плат собственного дизайна, отправленную к вам домой. Более того, имея небольшое ноу-хау в KiCad, вы можете настраивать свои печатные платы и превращать их в личный холст для забавного творчества, и ни черта Бог, Папа или Человек не смогут вам помешать. . Давайте углубимся.

Ха-ха, да! Фото Амелии Холовати Кралес / The Verge

Зачем мне это делать?

Вы можете спросить: «Крис, зачем мне производить печатные платы?» Это отличный вопрос! Мое первоначальное желание сделать это возникло из моего опыта общения с сообществом механических клавиатур. Большинство проектов в сообществе имеют открытый исходный код, а это означает, что если у вас есть желание, вы можете получить стойку клавиатурных печатных плат, сделанных для вас и ваших друзей, практически бесплатно. Это очень дешево. Просто закажите некоторые детали на AliExpress или у поставщика деталей для клавиатуры в вашей стране, соберите (возможно, с вашим новым карандашом), и вы в золоте.

Более того, во многих конструкциях клавиатур часто используются пластины из стекловолокна печатных плат в качестве корпусов типа «сэндвич» для клавиатуры (представьте, что три части печатной платы уложены вместе так, что верхняя и нижняя части образуют корпус). Это великолепный холст для трафаретной печати всевозможных странных рисунков. Проявите немного творчества с помощью Photoshop и редактора посадочных мест в KiCad, и вы сможете создать уникальное устройство, которое есть только у вас. Если у вас есть природный талант к искусству, вы используете свое собственное искусство. Я плохо рисую, поэтому вместо этого я решил создать Bootleg Bart, на котором я мог бы печатать. Однако не делайте этого, чтобы зарабатывать на жизнь искусством, которое вам не принадлежит; это банально и зло, и вы здесь, чтобы повеселиться с компьютерами.

Тецуо, Клавиатура ман. Фото Амелии Холовати Кралес / The Verge

Конечно, клавиатурами дело не ограничивается. Синтезаторы, старинные игровые моды и многое другое доступны бесплатно и с открытым исходным кодом, и вы можете распечатать их и, возможно, набросать. Покопайтесь немного в GitHub, и вы будете шокированы количеством странных небольших проектов, которые вы можете найти. Базовое знакомство с процессом заказа печатных плат может иметь большое значение для начинающего любителя снаряжения. Черт возьми, вам даже не нужно рисовать, если вы этого не хотите, умение делать доски — это просто полезный навык.

Хорошо, вы меня продали. Как мне это сделать?

Чтобы изготовить печатные платы, вам нужно выбрать проект, обычно репозиторий GitHub для выбранной вами печатной платы. Затем вам нужно будет найти файлы Gerber. Настройте свою учетную запись и клонируйте репозиторий, или, если вам неудобно использовать GitHub (понятно), вы можете использовать такие инструменты, как DownGit, чтобы просто загрузить его вручную.

Тематика Попуко Ниджуни корпус. Photo by Amelia Holowaty Krales / The Verge

Поскольку я слабак, вот несколько клавиатур (преимущественно эргономичных раздельных клавиатур), для начала с печатными платами, которые можно просто скачать, распечатать и рисовать. Для них не требуется слишком много крошечных деталей для поверхностного монтажа, и их легко паять в вашем собственном доме, хотя многие компании, такие как JLCPCB, продадут вам детали и произведут сборку, если у вас есть файлы, но это выходит за рамки этого поста.

Вот некоторые классические доски:

• Corne от Foostan
• Sofle от Josef Adamcik
• Nijuni от krikun98
• Sweep (на основе Ferris) от David Barr
Palaciostor от Can ЛМН-3 (а DAW в коробке) по основной частоте

Вам захочется скачать KiCad. Это бесплатный пакет для проектирования электроники с открытым исходным кодом, и огромный процент людей, которые делают печатные платы в Интернете, используют его. Возьмите проект из репозитория по вашему выбору. Нарисуйте или выберите свое изображение. Вам нужно что-то, что визуально выделяется в черно-белом цвете, поэтому высококонтрастное изображение или что-то с действительно красивыми узорами. Обычно я пытаюсь сгладить и изменить размер своих изображений в чем-то вроде Photoshop, прежде чем использовать их в своем проекте, чтобы шелкография не была слишком сложной и не требовала изменения размера в KiCad.

Привыкание к конвертеру растровых изображений в компоненты в KiCad занимает секунду. Фото Криса Персона / The Verge

Теперь, когда у вас есть изображение, откройте KiCad и выберите «Image Converter» справа. Оттуда вы захотите выбрать «загрузить растровое изображение» и загрузить любое изображение, которое хотите напечатать на своей печатной плате. Вам нужно будет принять во внимание максимальное значение DPI, которое может выдержать производитель вашей печатной платы (обычно хорошим правилом является 300 dpi). Для меня этот процесс всегда состоит из множества проб и ошибок, но не расстраивайтесь, если программа вылетает.

Вы можете свободно использовать различные вкладки, чтобы увидеть, как изображение будет выглядеть в черно-белом режиме, и инвертировать изображение, если оно не работает с шелкографией. Большую часть времени вы будете работать с белой шелкографией, если только вы не работаете с белой FR4, и в этом случае шелк будет черным, так что имейте это в виду, создавая негативное пространство на своем рисунке. Вы можете даже увеличить контрастность в KiCad, чтобы сделать файл более разборчивым. Когда он выглядит хорошо, вы можете сохранить его в библиотеке посадочных мест KiCad. Вы всегда можете вернуться сюда, если шелкография не будет идеальной, когда вы уроните ее на доску, и вы, вероятно, так и сделаете.

Загрузите свой проект. В этом случае я выберу Cantor, замечательную печатную плату для начала по ряду причин: она использует очень дешевые контроллеры STM32 «blackpill», которые почти ничего не стоят на AliExpress, она не использует горячую замену. розетки, чтобы вы могли четко видеть свое искусство, и не требует футляра, который уменьшает количество деталей, которые вам нужно заказать или изготовить.

Добавление вашего логотипа. В этом случае я отключил некоторые шелкографии, которые уже были на плате. Фото Криса Персона / The Verge

После того, как ваша печатная плата загружена, вы должны нажать «O» или нажать кнопку «загрузить посадочное место» в правой части панели инструментов. Это вызовет все «отпечатки» в вашей библиотеке, включая любые шелкографии, которые вы, возможно, создали ранее. Вы можете использовать фильтр вверху, чтобы быстро сузить свой выбор до только что созданного изображения. Если шелкография слишком велика или мала для выбранной вами области, уточните ее на одном из предыдущих шагов и повторите попытку. Если вы видите что-то похожее на «G***», дважды щелкните шелкографию и выберите свойства, затем снимите флажок «видимый», чтобы сделать эту часть посадочного места невидимой. Слои, которые вы собираетесь редактировать, обычно называются «F.Silkscreen» и «B.Silkscreen» для передней и задней сторон соответственно. Если вы хотите шелкографию на другом слое, нажмите «F», и она перевернет шелк на другую сторону доски. Это удобно, если вы хотите, чтобы изображение было на обеих сторонах доски. Поместите свой шелк на относительно чистую и пустую часть доски или проявите фантазию — это дизайн! Чтобы просмотреть, как будет выглядеть плата, вы можете открыть средство 3D-просмотра в KiCad и повернуть плату.

A Cantor Печатная плата с нашим логотипом. Фото Криса Персона / The Verge

Теперь, когда у вас есть рисунок на доске, вам нужно найти компанию, которая производит печатные платы. Мне повезло с PCBWay и JLCPCB, но их существует множество, например OSH Park, а также онлайн-инструменты, которые можно использовать для сравнения цен.

Когда вы закончите, вы захотите сгенерировать файлы gerber, используя параметры изготовления KiCad. Если вы заказываете именно у JLCPCB, на самом деле есть удобные плагины для JLCPCB и PCBway, которые вы можете использовать для упрощения всего процесса. Когда вы закончите, просто заархивируйте файлы и загрузите сжатый архив выбранному вами производителю. В зависимости от того, у кого вы покупаете, он должен создать предварительный просмотр, где он покажет вам, как выглядит доска, и предложит вам несколько вариантов материалов, количества слоев, цветов и многого другого. Мне нравятся доски, которые выделяются, поэтому я предпочитаю Blue FR4 с белой шелкографией или White FR4 с черной шелкографией, но варианты варьируются от производителя к производителю. OSH Park, например, предлагает красивую черную печатную плату «After Dark» с прозрачной паяльной маской (полимер нанесен на верхнюю часть медных дорожек — это означает, что вы сможете увидеть медь под ней). Это определенно премиум-класс, но он очень красивый, и вы можете делать с ним очень аккуратные вещи.

Пример вашего стандартного заказа на печатную плату. Фото Криса Персона / The Verge

Итак, в моем примере я получаю 20 печатных плат в фиолетовом цвете FR4 с бессвинцовым HASL от JLCPCB, чего достаточно, чтобы изготовить около 10 плат, прежде чем вы разберете детали. Как и в большинстве случаев, чем больше вы покупаете, тем больше скидка, поэтому подумайте о том, чтобы сделать несколько таких подарков для себя и своих друзей. Ориентировочная стоимость здесь около 25 баксов плюс доставка. Если вам это действительно нужно сейчас, вы можете заплатить больше за что-то вроде DHL. Лично я склоняюсь к мега-дешевой доставке, потому что я делаю это просто для удовольствия, и меня не волнует, что доставка сюда займет несколько месяцев. Ваш пробег, конечно, может отличаться!

Когда он прибудет, он будет упакован в маленькую коробку и готов к пайке и сборке. Если у вас есть клавиатура, вам понадобятся детали клавиатуры, поэтому имеет смысл заказывать их на AliExpress одновременно, чтобы они были там в любое время. Кроме того, вы можете поддержать одного из многих поставщиков отличных клавиатур. Но, конечно, это выходит за рамки простого изготовления дешевых клавиатур. Я получил дубликаторы судного дня, сделанные вместе с несколькими аркадными джойстиками и печатными платами для трекбола (для сложных плат вам может потребоваться пайка и сборка на заводе). Примеры, которые я привел, довольно просты. Мне просто нравится помещать персонажей Pop Team Epic на свои гаджеты, но если вы освоите такие инструменты, как KiCad, вы сможете не только печатать шелкографию, но и создавать сложное искусство, которое интегрирует существующие медные слои в само искусство. (Хорошими примерами этого являются Сметатель, Еж, Кузнец и Дракулад). А если тебе на самом деле хорош в рисовании и дизайне? Вы можете стать силой, с которой нужно считаться.

Что дальше?

Итак, у вас есть печатная плата с красивой трафаретной печатью. Но если подумать, вы на самом деле , всего лишь прыжок, скачок и прыжок от того, чтобы начать делать свои собственные печатные платы.