Как протравить плату в домашних условиях. Как вытравить печатную плату в домашних условиях: пошаговая инструкция

Как изготовить печатную плату своими руками. Какие материалы и инструменты понадобятся для травления. Какой способ нанесения рисунка выбрать. Как правильно приготовить травильный раствор. На что обратить внимание при травлении платы.

Что такое печатная плата и для чего она нужна

Печатная плата — это основа любого электронного устройства. Она представляет собой пластину из диэлектрика (чаще всего стеклотекстолита), на поверхности которой сформированы токопроводящие дорожки. Печатная плата выполняет две основные функции:

• Механическое крепление электронных компонентов
• Электрическое соединение выводов компонентов согласно принципиальной схеме

Изготовление печатных плат в домашних условиях позволяет радиолюбителям создавать прототипы устройств и реализовывать свои проекты. Рассмотрим основные способы и этапы изготовления печатных плат в домашних условиях.

Необходимые материалы и инструменты для изготовления печатной платы

Для травления печатной платы в домашних условиях потребуются:

• Фольгированный стеклотекстолит
• Защитная маска (краска, маркер или тонер)
• Травильный раствор
• Емкость для травления
• Защитные перчатки и очки
• Инструменты для сверления и обработки платы

Дополнительно могут понадобиться утюг, лазерный принтер, бумага для переноса рисунка и другие вспомогательные материалы в зависимости от выбранного метода.

Способы нанесения защитного рисунка на печатную плату

Существует несколько основных способов нанесения рисунка токопроводящих дорожек на фольгированный стеклотекстолит:

1. Ручной способ рисования

При этом методе дорожки и контактные площадки рисуются вручную специальным маркером или краской. Преимущества: простота, не требует специального оборудования. Недостатки: трудоемкость, сложно добиться высокой точности.

2. Фоторезистивный метод

Используется фоточувствительный лак и ультрафиолетовое облучение. Преимущества: высокая точность. Недостатки: нужны специальные материалы и оборудование.

3. Метод лазерно-утюжной технологии

Рисунок печатается на лазерном принтере и переносится на плату с помощью утюга. Преимущества: доступность, приемлемая точность. Недостатки: требует навыка для качественного переноса.

Для домашнего изготовления чаще всего используются ручной и лазерно-утюжный методы как наиболее простые и доступные.

Пошаговая инструкция по изготовлению печатной платы методом лазерно-утюжной технологии

1. Подготовьте рисунок платы в графическом редакторе
2. Распечатайте рисунок на лазерном принтере (в зеркальном отображении)
3. Вырежьте заготовку из фольгированного стеклотекстолита
4. Обезжирьте поверхность фольги
5. Наложите распечатку тонером к фольге
6. Прогладьте утюгом для переноса тонера
7. Удалите бумагу, оставив рисунок на плате

Теперь плата готова к травлению. Рассмотрим этот процесс подробнее.

Травление печатной платы: выбор раствора и процесс травления

Для травления в домашних условиях чаще всего используются следующие растворы:

• Хлорное железо
• Перекись водорода + лимонная кислота
• Медный купорос + поваренная соль

Наиболее популярен раствор хлорного железа из-за доступности и простоты использования. Процесс травления включает следующие этапы:

1. Приготовление раствора согласно инструкции
2. Помещение платы в раствор
3. Периодическое покачивание емкости для равномерного травления
4. Контроль процесса до полного вытравливания незащищенной меди
5. Промывка платы водой после завершения травления

Время травления зависит от концентрации раствора и может составлять от 15 минут до нескольких часов.

Финальная обработка готовой печатной платы

После травления необходимо выполнить следующие операции:

1. Удалить защитную маску (тонер) с помощью ацетона
2. Промыть и высушить плату
3. Проверить качество травления и отсутствие замыканий
4. При необходимости подкорректировать дорожки острым ножом
5. Просверлить монтажные отверстия
6. Залудить контактные площадки

Теперь печатная плата готова к монтажу компонентов и использованию в вашем устройстве.

Меры безопасности при работе с химическими реактивами

При травлении печатных плат необходимо соблюдать следующие меры предосторожности:

• Работать в хорошо проветриваемом помещении
• Использовать защитные перчатки и очки
• Не допускать попадания реактивов на кожу и в глаза
• Хранить химикаты в недоступном для детей месте
• Утилизировать отработанные растворы согласно правилам

Соблюдение этих простых правил позволит безопасно изготавливать печатные платы в домашних условиях.

Типичные ошибки при изготовлении печатных плат и как их избежать

При самостоятельном изготовлении печатных плат новички часто допускают следующие ошибки:

• Некачественное нанесение защитной маски
• Неправильная концентрация травильного раствора
• Передержка платы в растворе
• Неравномерное травление
• Повреждение дорожек при сверлении

Чтобы избежать этих проблем, внимательно следуйте инструкциям, используйте качественные материалы и не торопитесь на каждом этапе изготовления. С опытом качество ваших самодельных печатных плат будет улучшаться.

Вытравить плату в домашних условиях. Травление печатных плат. Травление и обработка платы

Чем вытравить печатную плату.

Для тех, кто только начинает заниматься радиолюбительским конструированием, или просто не знает каким образом можно изготовить печатную плату, в этой статье мы приведем несколько вариантов травления при помощи химических реактивов.

Сразу хотим отметить, что большинство радиолюбителей для травления плат используют хлорное железо, рассмотрим этот вариант, а так же несколько альтернатив, но при этом мы не будем останавливаться на травлении с применением соляной и азотной кислот, и многих других небезопасных или замороченных методах. Рассмотрим только те варианты, которые реально можно применить в домашних условиях, и быстро. И так, давайте по порядку.

Вариант травления плат 1.
Хлорное железо.

Обычно на упаковке производитель пишет, в каком соотношении готовится раствор хлорного железа. Как правило, это 1: 3 (один к трем), то есть в 100 граммах воды растворяется 30…40 грамм кристаллов хлорного железа. Время травления платы зависит от концентрации раствора, а так же от температуры раствора, в подогретом растворе (градусов до 60-ти) травление протекает гораздо быстрее. Травить необходимо в пластмассовой или стеклянной ванночке, да и для приготовления раствора лучше использовать пластиковую ложку.

На просторах интернета нам попалась информация, как приготовить раствор хлорного железа самостоятельно. Для этого 15 грамм мелких железных опилок засыпают в 250 мл 10% соляной кислоты (стакан), настаивают раствор в течение нескольких дней, пока он не приобретет коричневую окраску. Когда настоится — можно приступать к травлению.

Плата в ванночку для травления помещается травящейся стороной вниз. Для того чтобы плата не погружалась на самое дно, многие радиолюбители приклеивают на двухсторонний скотч к верхней стороне платы кусочек пенопласта. Если необходимо вытравить двустороннюю плату, поместите ее в ванночку или банку вертикально. Таким образом, растворяемая медь будет легче оседать на дно емкости, и процесс травления будет быстрее.

Не допускайте попадания раствора хлорного железа на одежду, она будет испорчена, а пятна, скорее всего, не отчистятся.

Вариант травления плат 2.
Медный купорос + поваренная соль.

Как вы, наверно, знаете, медный купорос представляет собой кристаллы голубоватого цвета, приобрести можно в хозяйственных магазинах, или магазинах для садоводов, в общем, не дефицит. Соль — обычная крупная из продуктового магазина.

Кроме соли и купороса нам понадобится еще какой-нибудь небольшой железный предмет (пластинка из железа, гвоздь, или что-нибудь еще), который при травлении мы поместим в раствор рядом с платой. В тонкости химических процессов мы вдаваться не будем, отметим только то, что этот процесс протекает с образованием множества комплексных солей, а железный предмет, помещенный в раствор во время травления, вступает в эту реакцию и при этом расходуется. Раствор готовится из одной части медного купороса и двух частей поваренной соли.

То есть на две столовые ложки с горкой медного купороса кладем четыре столовых ложки с горкой поваренной соли, заливаем полтора стакана горячей воды (градусов 70), перемешиваем до полного растворения кристаллов, и раствор для травления готов. Заранее не делайте смесь кристаллов купороса и соли, сначала растворяйте один компонент, а потом другой.

Время травления примерно минут 40.
Даже если не использовать железный предмет при травлении, плата тоже вытравится.
Если после травления на плате остались синеватые пятна, их можно легко убрать уксусом.

Вариант травления плат 3.
Перекись водорода + лимонная кислота + поваренная соль.

Рецепт этого раствора для травления плат простой, в 100 граммах обычной аптечной 3% перекиси водорода растворяем примерно 30 грамм лимонной кислоты и 5 грамм поваренной соли. Перемешиваем до полного растворения всех сыпучих ингредиентов, и раствор готов к применению.

Заостряем ваше внимание — воду в раствор лить не нужно. И последнее, данный раствор не хранится и повторно не используется. Приготовленного таким образом количества хватит вытравить примерно 100 кв. см медной фольги с толщиной 35 мкм. Для дальнейшего травления готовится раствор заново.

Надеемся из этих трех вариантов вы наверняка выберете наиболее вам подходящий, исходя из того, что у вас на данный момент времени есть под руками.

Условиях на конкретном примере. Например, нужно изготовить две платы. Одна — переходник с одного типа корпуса на другой. Вторая — замена большой микросхемы с корпусом BGA на две поменьше, с корпусами TO-252, с тремя резисторами. Размеры плат: 10×10 и 15×15 мм. Есть 2 варианта изготовления печатных плат в : с помощью фоторезиста и методом «лазерного утюга». Воспользуемся методом «лазерного утюга».

Процесс изготовления печатных плат в домашних условиях

1. Готовим проект печатной платы. Я пользуюсь программой DipTrace: удобно, быстро, качественно. Разработана нашими соотечественниками. Очень удобный и приятный пользовательский интерфейс, в отличие от общепризнанного PCAD. Есть конвертация в формат PCAD PCB. Хотя многие отечественные фирмы уже начали принимать в формате DipTrace.

В DipTrace есть возможность узреть своё будущее творение в объёме, что весьма удобно и наглядно. Вот что должно получиться у меня (платы показаны в разных масштабах):

2. Сначала размечаем текстолит, выпиливаем заготовку для печатных плат.

3. Выводим наш проект на в зеркально отражённом виде в максимально возможном качестве, не скупясь на тонер. Путём долгих экспериментов была выбрана бумага для этого — плотная матовая фотобумага для принтеров.

4. Не забудем почистить и обезжирить заготовку платы. Если нет обезжиривателя, можно пройтись по меди стеклотекстолита ластиком. Далее с помощью обыкновенного утюга «привариваем» тонер с бумаги к будущей печатной плате. Я держу 3-4 минуты под небольшим нажимом, до лёгкого пожелтения бумаги. Нагрев ставлю максимальный. Сверху кладу ещё один лист бумаги для более равномерного прогрева, иначе изображение может «поплыть». Важный момент здесь — равномерность прогрева и нажима.

5. После этого, дав плате немного остыть, кладём заготовку с прилипшей к ней бумагой в воду, желательно горячую. Фотобумага быстро намокает, и через минуту-две можно аккуратно снять верхний слой.

В местах, где большое скопление наших будущих токопроводящих дорожек, бумага прилипает к плате особенно сильно. Её пока не трогаем.

6. Даём плате ещё пару минут отмокнуть. Остатки бумаги аккуратно снимаем с помощью ластика или трения пальцем.

7. Вынимаем заготовку. Просушиваем. Если где-то дорожки получились не очень чёткими, можно сделать их ярче тонким маркером для CD. Хотя лучше добиться того, чтобы все дорожки вышли одинаково чёткими и яркими. Это зависит от 1) равномерности и достаточности прогрева заготовки утюгом, 2) аккуратности при снятии бумаги, 3) качества поверхности текстолита и 4) удачного подбора бумаги. С последним пунктом можно поэкспериментировать, чтобы найти наиболее подходящий вариант.

8. Кладём получившуюся заготовку с отпечатанными на ней будущими дорожками-проводниками в раствор хлорного железа. Травим часа 1,5 или 2. Пока ждём, накроем нашу «ванночку» крышкой: испарения достаточно едкие и токсичные.

9. Достаём из раствора готовые платы, промываем, сушим. Тонер от лазерного принтера замечательно смывается с платы с помощью ацетона. Как видно, даже самые тонкие проводники шириной 0,2 мм вышли вполне хорошо. Осталось совсем немного.

10. Лудим изготовленные методом «лазерного утюга» печатные платы. Смываем бензином или спиртом остатки флюса.

11. Осталось только выпилить наши платы и смонтировать радиоэлементы!

Выводы

При определённой сноровке метод «лазерного утюга» подходит для изготовления несложных печатных плат в домашних условиях. Вполне чётко получаются короткие проводники от 0,2 мм и шире. Более толстые проводники получаются совсем хорошо. Времени на подготовку, эксперименты с подбором типа бумаги и температуры утюга, травление и лужение уходит примерно 3-5 часов. Но это гораздо быстрее, чем если заказывать платы в фирме. Денежные затраты также минимальны. В общем, для простых бюджетных радиолюбительских проектов метод рекомендуется к использованию.

Печатная плата – это диэлектрическое основание, на поверхности и в объеме которого нанесены токопроводящие дорожки в соответствии с электрической схемой. Печатная плата предназначена для механического крепления и электрического соединения между собой методом пайки выводов, установленных на нее электронных и электротехнических изделий.

Операции по вырезанию заготовки из стеклотекстолита, сверлению отверстий и травление печатной платы для получения токоведущих дорожек в независимости от способа нанесения рисунка на печатную плату выполняются по одинаковой технологии.

Технология ручного способа нанесения

дорожек печатной платы

Подготовка шаблона

Бумага, на которой рисуется разводка печатной платы обычно тонкая и для более точного сверления отверстий, особенно в случае использования ручной самодельной дрели, чтобы сверло не вело в сторону, требуется сделать ее более плотной. Для этого нужно приклеить рисунок печатной платы на более плотную бумагу или тонкий плотный картон с помощью любого клея, например ПВА или Момент.

Вырезание заготовки

Подбирается заготовка фольгированного стеклотекстолита подходящего размера, шаблон печатной платы прикладывается к заготовке и обрисовывается по периметру маркером, мягким простым карандашом или нанесением риски острым предметом.

Далее стеклотекстолит режется по нанесенным линиям с помощью ножниц по металлу или выпиливается ножовкой по металлу. Ножницами отрезать быстрее, и нет пыли. Но надо учесть, что при резке ножницами стеклотекстолит сильно изгибается, что несколько ухудшает прочность приклейки медной фольги и если потребуется перепайка элементов, то дорожки могут отслоиться. Поэтому если плата большая и с очень тонкими дорожками, то лучше отрезать с помощью ножовки по металлу.

Приклеивается шаблон рисунка печатной платы на вырезанную заготовку с помощью клея Момент, четыре капли которого наносятся по углам заготовки.

Так как клей схватывается всего за несколько минут, то сразу можно приступать к сверлению отверстий под радиодетали.

Сверление отверстий

Сверлить отверстия лучше всего с помощью специального мини сверлильного станка твердосплавным сверлом диаметром 0,7-0,8 мм. Если мини сверлильного станка в наличии нет, то можно просверлить отверстия маломощной дрелью простым сверлом. Но при работе универсальной ручной дрелью количество переломанных сверл будет зависеть от твердости Вашей руки. Одним сверлом точно не обойдетесь.

Если сверло зажать не удается, то можно его хвостовик обернуть несколькими слоями бумаги или одним слоем наждачной шкурки. Можно на хвостовик намотать плотно виток к витку тонкой металлической проволочки.

После окончания сверления проверяется, все ли просверлены отверстия. Это хорошо видно, если посмотреть на печатную плату на просвет. Как видно, пропущенных отверстий нет.

Нанесение топографического рисунка

Для того, чтобы места фольги на стеклотекстолите, которые будут токопроводящими дорожками, защитить при травлении от разрушения, их необходимо покрыть маской, устойчивой к растворению в водном растворе. Для удобства рисования дорожек, их лучше предварительно наметить с помощью мягкого простого карандаша или маркера.

Перед нанесением разметки нужно обязательно удалить следы клея Момент, которым приклеивался шаблон печатной платы. Так как клей не сильно затвердел, то его легко можно удалить, скатав пальцем. Поверхность фольги также нужно обязательно обезжирить с помощью ветоши любым средством, например ацетоном или уайт-спиртом (так называется очищенный бензин), можно и любым моющим средством для мытья посуды, например Ферри.

После разметки дорожек печатной платы можно приступать к нанесению их рисунка. Для рисования дорожек хорошо подходит любая водостойкая эмаль, например алкидная эмаль серии ПФ, разведенная до подходящей консистенции растворителем уайт-спиртом. Рисовать дорожки можно разными инструментами – стеклянным или металлическим рейсфедером, медицинской иглой и даже зубочисткой. В этой статье я расскажу, как рисовать дорожки печатных плат с помощью чертежного рейсфедера и балеринки, которые предназначены для черчения на бумаге тушью.

Раньше компьютеров не было и все чертежи чертили простыми карандашами на ватмане и затем переводили тушью на кальку, с которой с помощью копировальных аппаратов делали копии.

Нанесение рисунка начинают с контактных площадок, которые рисуют балеринкой. Для этого нужно отрегулировать зазор раздвижных губок рейсфедера балеринки до требуемой ширины линии и для установки диаметра круга выполнить регулировку вторым винтом отодвинув рейсфедер от оси вращения.

Далее рейсфедер балеринки на длину 5-10 мм наполняется с помощью кисточки краской. Для нанесения защитного слоя на печатную плату лучше всего подходит краска марки ПФ или ГФ, так как она медленно высыхает и позволяет спокойно работать. Краску марки НЦ тоже можно применять, но работать с ней сложно, так как она быстро сохнет. Краска должна хорошо ложиться и не растекаться. Перед рисованием краску нужно развести до жидкой консистенции, добавляя в нее понемногу при интенсивном перемешивании подходящий растворитель и пробуя рисовать на обрезках стеклотекстолита. Для работы с краской удобнее всего ее налить во флакон от маникюрного лака, в закрутке которого установлена кисточка, устойчивая к растворителям.

После регулировки рейсфедера балеринки и получения требуемых параметров линий можно приступить к нанесению контактных площадок. Для этого острая часть оси вставляется в отверстие и основание балеринки проворачивается по кругу.

При правильной настройке рейсфедера и нужной консистенции краски вокруг отверстий на печатной плате получаются окружности идеально круглой формы. Когда балеринка начинает плохо рисовать, из зазора рейсфедера тканью удаляются остатки подсохшей краски и рейсфедер заполняется свежей. чтобы обрисовать все отверстия на этой печатной плате окружностями понадобилось всего две заправки рейсфедера и не более двух минут времени.

Когда круглые контактные площадки на плате нарисованы, можно приступать к рисованию токопроводящих дорожек с помощью ручного рейсфедера. Подготовка и регулировка ручного рейсфедера не отличается от подготовки балеринки.

Единственное, что дополнительно понадобится, так это плоская линейка, с приклеенными на одной из ее сторон по краям кусочками резины, толщиной 2,5-3 мм, чтобы линейка при работе не скользила и стеклотекстолит, не касаясь линейки, мог свободно проходить под ней. Лучше всего подходит в качестве линейки деревянный треугольник, он устойчив и одновременно может служить при рисовании печатной платы опорой для руки.

Чтобы печатная плата при рисовании дорожек не скользила, желательно ее разместить на лист наждачной бумаги, представляющий собой два склепных между собой бумажными сторонами наждачных листа.

Если при рисовании дорожек и окружностей они соприкоснулись, то не стоит принимать никаких мер. Нужно дать краске на печатной плате подсохнуть до состояния, когда она не будет пачкать при прикосновении и с помощью острия ножа удалить лишнюю часть рисунка. Чтобы краска быстрее высохла плату нужно расположить в теплом месте, например в зимнее время на батарею отопления. В летнее время года — под лучи солнца.

Когда рисунок на печатной плате полностью нанесен и исправлены все дефекты можно переходить к ее травлению.

Технология нанесения рисунка печатной платы

с помощью лазерного принтера

При печати на лазерном принтере происходит перенос за счет электростатики образованного тонером изображения с фото барабана, на котором лазерный луч нарисовал изображение, на бумажный носитель. Тонер удерживается на бумаге, сохраняя изображение, только за счет электростатики. Для закрепления тонера бумага прокатывается между валиками, один из которых является термопечкой, разогретой до температуры 180-220°C. Тонер расплавляется и проникает в текстуру бумаги. После остывания тонер отвердевает и прочно удерживается на бумаге. Если бумагу опять нагреть до 180-220°C, то тонер опять станет жидким. Это свойство тонера и используется для переноса изображения токоведущих дорожек на печатную плату в домашних условиях.

После того, как файл с рисунком печатной платы готов, необходимо его распечатать с помощью лазерного принтера на бумажный носитель. Обратите внимание, изображение рисунка печатной платы для данной технологии должно иметь вид со стороны установки деталей! Струйный принтер для этих целей не подходит, так как работает на другом принципе.

Подготовка бумажного шаблона для переноса рисунка на печатную плату

Если напечатать рисунок печатной платы на обыкновенной бумаге для офисной техники, то из-за пористой ее структуры, тонер глубоко проникнет в тело бумаги и при переносе тонера на печатную плату, большая часть его останется в бумаге. В дополнение будут сложности с удалением бумаги с печатной платы. Придется ее долго размачивать в воде. Поэтому для подготовки фотошаблона необходима бумага, не имеющая пористую структуру, например фотобумага, подложка от самоклеящихся пленок и этикеток, калька, страницы от глянцевых журналов.

В качестве бумаги для печати рисунка печатной платы я использую кальку из старых запасов. Калька очень тонкая и печатать шаблон непосредственно на ней невозможно, она в принтере заминается. Для решения этой проблемы, нужно перед печатью на кусок кальки требуемого размера по углам нанести по капельке любого клея и приклеить на лист офисной бумаги А4.

Такой прием позволяет распечатывать рисунок печатной платы даже на самой тонкой бумаге или пленке. Для того, чтобы толщина тонера рисунка была максимальной, перед печатью, нужно выполнить настройку «Свойств принтера», отключив режим экономной печати, а если такая функция не доступна, то выбрать самый грубый тип бумаги, например картон или что то подобное. Вполне возможно с первого раза хороший отпечаток не получится, и придется немного поэкспериментировать, подобрав наилучший режим печати лазерного принтера. В полученном отпечатке рисунка дорожки и контактные площадки печатной платы должны быть плотными без пропусков и смазывания, так как ретушь на данном технологическом этапе бесполезна.

Осталось обрезать кальку по контуру и шаблон для изготовления печатной платы будет готов и можно приступать к следующему шагу, переносу изображения на стеклотекстолит.

Перенос рисунка с бумаги на стеклотекстолит

Перенос рисунка печатной платы является самым ответственным этапом. Суть технологии проста, бумага, стороной напечатанного рисунка дорожек печатной платы прикладывается к медной фольге стеклотекстолита и с большим усилием прижимается. Далее этот бутерброд разогревается до температуры 180-220°C и затем охлаждается до комнатной. Бумага отдирается, а рисунок остается на печатной плате.

Некоторые умельцы предлагают переносить рисунок с бумаги на печатную плату, используя электроутюг. Я пробовал такой способ, но результат получался нестабильным. Сложно обеспечить одновременно нагрев тонера до нужной температуры и равномерный прижим бумаги ко всей поверхности печатной платы при затвердевании тонера. В результате рисунок переносится не полностью и остаются пробелы в рисунке дорожек печатной платы. Возможно, утюг недостаточно нагревался, хотя регулятор был выставлен на максимальный нагрев утюга. Вскрывать утюг и перенастраивать терморегулятор не хотелось. Поэтому я воспользовался другой технологией, менее трудоемкой и обеспечивающей стопроцентный результат.

На вырезанную в размер печатной платы и обезжиренную ацетоном заготовку фольгированного стеклотекстолита приклеил по углам кальку с напечатанным на ней рисунком. На кальку сверху положил, для более равномерного прижима, пяток листиков офисной бумаги. Полученный пакет положил на лист фанеры и сверху накрыл листом такого же размера. Весь этот бутерброд зажал с максимальной силой в струбцинах.

Осталось нагреть сделанный бутерброд до температуры 200°C и остудить. Для нагрева идеально подходит электродуховка с регулятором температуры. Достаточно поместить сотворенную конструкцию в шкаф, дождаться набора заданной температуры и через полчаса извлечь плату для остывания.

Если электродуховки в распоряжении нет, то можно воспользоваться и газовой духовкой, отрегулировав температуру ручкой подачи газа по встроенному термометру. Если термометра нет или он неисправен, то могут помочь женщины, подойдет положение ручки регулятора, при котором пекут пироги.

Так как концы фанеры покоробило, на всякий случай зажал их дополнительными струбцинами. чтобы избежать подобного явления, лучше печатную плату зажимать между металлическими листами толщиной 5-6 мм. Можно просверлить в их углах отверстия и зажимать печатные платы, стягивать пластины с помощью винтов с гайками. М10 будет достаточно.

Через полчаса конструкция остыла достаточно, чтобы тонер затвердел, плату можно извлекать. При первом же взгляде на извлеченную печатную плату становится понятно, что тонер перешел с кальки на плату отлично. Калька плотно и равномерно прилегала по линиям печатных дорожек, кольцам контактных площадок и буквам маркировки.

Калька легко оторвалась практически от всех дорожек печатной платы, остатки кальки были удалены с помощью влажной ткани. Но все, же не обошлось без пробелов в нескольких местах на печатных дорожках. Такое может случиться в результате неравномерности печати принтера или оставшейся грязи или коррозии на фольге стеклотекстолита. Пробелы можно закрасить любой водостойкой краской, маникюрным лаком или заретушировать маркером.

Для проверки пригодности маркера для ретуши печатной платы, нужно нарисовать ним на бумаге линии и бумагу смочить водой. Если линии не расплывутся, значит, маркер для ретуши подходит.

Травить печатную плату в домашних условиях лучше всего в растворе хлорного железа или перекиси водорода с лимонной кислотой. После травления тонер с печатных дорожек легко удаляется тампоном, смоченным в ацетоне.

Затем сверлятся отверстия, лудятся токопроводящие дорожки и контактные площадки, запаиваются радиоэлементы.

Такой вид приняла печатная плата с установленными на ней радиодеталями. Получился блок питания и коммутации для электронной системы, дополняющий обыкновенный унитаз функцией биде .

Травление печатной платы

Для удаления медной фольги с незащищенных участков фольгированного стеклотекстолита при изготовлении печатных плат в домашних условиях радиолюбители обычно используют химический способ. Печатная плата помещается в травильный раствор и за счет химической реакции медь, незащищенная маской, растворяется.

Рецепты травильных растворов

В зависимости от доступности компонентов радиолюбители применяют один из растворов, приведенных в таблице ниже. Травильные растворы расположены в порядке популярности их применения радиолюбителями в домашних условиях.

Наименование раствора	Состав	Количество	Технология приготовления	Достоинства	Недостатки
Перекись водорода плюс лимонная кислота	Перекись водорода (H 2 O 2)	100 мл	В 3% растворе перекиси водорода растворить лимонную кислоту и поваренную соль	Доступность компонентов, высокая скорость травления, безопасность	Не хранится
	Лимонная кислота (C 6 H 8 O 7)	30 г
	Поваренная соль (NaCl)	5 г
Водный раствор хлорного железа	Вода (H 2 O)	300 мл	В теплой воде растворить хлорное железо	Достаточная скорость травления, повторное использование	Невысокая доступность хлорного железа
	Хлорное железо (FeCl 3)	100 г
Перекись водорода плюс соляная кислота	Перекись водорода (H 2 O 2)	200 мл	В 3% раствор перекиси водорода влить 10% соляную кислоту	Высокая скорость травления, повторное использование	Требуется высокая аккуратность
	Соляная кислота (HCl)	200 мл
Водный раствор медного купороса	Вода (H 2 O)	500 мл	В горячей воде (50-80°С) растворить поваренную соль, а затем медный купорос	Доступность компонентов	Ядовитость медного купороса и медленное травление, до 4 часов
	Медный купорос (CuSO 4)	50 г
	Поваренная соль (NaCl)	100 г

Травить печатные платы в металлической посуде не допускается . Для этого нужно использовать емкость из стекла, керамики или пластика. Утилизировать отработанный травильный раствор допускается в канализацию.

Травильный раствор из перекиси водорода и лимонной кислоты

Раствор на основе перекиси водорода с растворенной в ней лимонной кислотой является самым безопасным, доступным и быстро работающим. Из всех перечисленных растворов по всем критериям это лучший.

Перекись водорода можно приобрести в любой аптеке. Продается в виде жидкого 3% раствора или таблеток под названием гидроперит. Для получения жидкого 3% раствора перекиси водорода из гидроперита нужно в 100 мл воды растворить 6 таблеток весом 1,5 грамма.

Лимонная кислота в виде кристаллов продается в любом продуктовом магазине, расфасованная в пакетиках весом 30 или 50 грамм. Поваренная соль найдется в любом доме. 100 мл травильного раствора хватит на удаление медной фольги толщиной 35 мкм с печатной платы площадью 100 см 2 . Отработанный раствор не хранится и повторному использованию не подлежит. Кстати, лимонную кислоту можно заменить уксусной, но из-за ее едкого запаха травить печатную плату придется на открытом воздухе.

Травильный раствор на основе хлорного железа

Вторым по популярности травильным раствором является водный раствор хлорного железа. Ранее он был самым популярным, так как на любом промышленном предприятии хлорное железо было легко достать.

Травильный раствор не требователен к температуре, травит достаточно быстро, но скорость травления снижается по мере расходования хлорного железа в растворе.

Хлорное железо очень гигроскопично и поэтому из воздуха быстро впитывает воду. В результате на дне банки появляется желтая жидкость. Это не влияет на качество компонента и такое хлорное железо пригодно для приготовления травильного раствора.

Если использованный раствор хлорного железа хранить в герметичной таре, то его можно использовать многократно. Подлежит регенерации, достаточно в раствор насыпать железных гвоздей (они сразу покроются рыхлым слоем меди). При попадании на любые поверхности оставляет трудноудаляемые желтые пятна. В настоящее время раствор хлорного железа для изготовления печатных плат применяют реже в связи с его дороговизной.

Травильный раствор на основе перекиси водорода и соляной кислоты

Отличный травильный раствор, обеспечивает высокую скорость травления. Соляную кислоту при интенсивном помешивании вливают в 3% водный раствор перекиси водорода тоненькой струйкой. Вливать перекись водорода в кислоту недопустимо! Но из-за наличия в травильном растворе соляной кислоты при травлении платы нужно соблюдать большую осторожность, так как раствор разъедает кожу рук и портит все, на что попадает. По этой причине травильный раствор с соляной кислотой в домашних условиях использовать не рекомендуется.

Травильный раствор на основе медного купороса

Метод изготовления печатных плат с применение медного купороса обычно используют в случае невозможности изготовления травильного раствора на основе других компонентов из-за их недоступности. Медный купорос является ядохимикатом и широко применяется для борьбы с вредителями в сельском хозяйстве. В дополнение время травления печатной платы составляет до 4 часов, при этом необходимо поддерживать температуру раствора 50-80°С и обеспечить постоянную смену раствора у стравливаемой поверхности.

Технология травления печатных плат

Для травления платы в любом из вышеперечисленных травильных растворов подойдет стеклянная, керамическая или пластиковая посуда, например от молочных продуктов питания. Если под рукой подходящего размера емкости не оказалось, то можно взять любую коробку из плотной бумаги или картона подходящего размера и выстелить ее внутренность полиэтиленовой пленкой. В емкость наливается травильный раствор и на его поверхность аккуратно рисунком вниз кладется печатная плата. За счет сил поверхностного натяжения жидкости и небольшого веса плата будет плавать.

Для удобства к центру платы клеем момент можно приклеить пробку от пластиковой бутылки. Пробка одновременно будет служить ручкой и поплавком. Но тут есть опасность, что на плате образуются пузырьки воздуха и в этих местах медь не вытравится.

Чтобы обеспечить равномерное вытравливание меди можно положить печатную плату на дно емкости вверх рисунком и периодически покачивать ванночку рукой. Через некоторое время, в зависимости от травильного раствора, начнут появляться участки без меди, а затем медь растворится полностью на всей поверхности печатной платы.

После окончательного растворения меди в травильном растворе печатную плату извлекают из ванночки и тщательно промывают под струей проточной воды. Тонер удаляется с дорожек ветошью, смоченной в ацетоне, а краска хорошо удаляется ветошью, смоченной в растворителе, который добавлялся в краску для получения нужной ее консистенции.

Подготовка печатной платы к монтажу радиодеталей

Следующий шаг, это подготовка печатной платы к монтажу радиоэлементов. После снятия с платы краски, дорожки нужно обработать круговыми движениями мелкой наждачной бумагой. Увлекаться не нужно, потому что медные дорожки тонкие и можно легко их сточить. Достаточно всего нескольких проходов абразивом со слабым прижимом.

Далее токоведущие дорожки и контактные площадки печатной платы покрываются спирто-канифольным флюсом и лудятся мягким припоем эклектрическим паяльником. чтобы отверстия на печатной плате, не затягивались припоем, его на жало паяльника нужно брать немного.

После завершения изготовления печатной платы, останется только вставить в предназначенные позиции радиодетали и запаять их выводы к площадкам. Перед пайкой ножки деталей нужно обязательно смочить спирто-канифольным флюсом. Если ножки радиодеталей длинные, то их нужно перед пайкой обрезать бокорезами до длины выступания над поверхностью печатной платы 1-1,5 мм. После окончания монтажа деталей нужно удалить остатки канифоли с помощью любого растворителя — спирта, уайт-спирта или ацетона. Они все успешно растворяют канифоль.

На воплощение этой простой схемы емкостного реле от разводки дорожек для изготовления печатной платы до создания действующего образца ушло не более пяти часов, гораздо меньше, чем на верстку этой страницы.

Печатная плата – это диэлектрическое основание, на поверхности и в объеме которого нанесены токопроводящие дорожки в соответствии с электрической схемой. Печатная плата предназначена для механического крепления и электрического соединения между собой методом пайки выводов, установленных на нее электронных и электротехнических изделий.

Операции по вырезанию заготовки из стеклотекстолита, сверлению отверстий и травление печатной платы для получения токоведущих дорожек в независимости от способа нанесения рисунка на печатную плату выполняются по одинаковой технологии.

Технология ручного способа нанесения

дорожек печатной платы

Подготовка шаблона

Бумага, на которой рисуется разводка печатной платы обычно тонкая и для более точного сверления отверстий, особенно в случае использования ручной самодельной дрели, чтобы сверло не вело в сторону, требуется сделать ее более плотной. Для этого нужно приклеить рисунок печатной платы на более плотную бумагу или тонкий плотный картон с помощью любого клея, например ПВА или Момент.

Вырезание заготовки

Подбирается заготовка фольгированного стеклотекстолита подходящего размера, шаблон печатной платы прикладывается к заготовке и обрисовывается по периметру маркером, мягким простым карандашом или нанесением риски острым предметом.

Далее стеклотекстолит режется по нанесенным линиям с помощью ножниц по металлу или выпиливается ножовкой по металлу. Ножницами отрезать быстрее, и нет пыли. Но надо учесть, что при резке ножницами стеклотекстолит сильно изгибается, что несколько ухудшает прочность приклейки медной фольги и если потребуется перепайка элементов, то дорожки могут отслоиться. Поэтому если плата большая и с очень тонкими дорожками, то лучше отрезать с помощью ножовки по металлу.

Приклеивается шаблон рисунка печатной платы на вырезанную заготовку с помощью клея Момент, четыре капли которого наносятся по углам заготовки.

Так как клей схватывается всего за несколько минут, то сразу можно приступать к сверлению отверстий под радиодетали.

Сверление отверстий

Сверлить отверстия лучше всего с помощью специального мини сверлильного станка твердосплавным сверлом диаметром 0,7-0,8 мм. Если мини сверлильного станка в наличии нет, то можно просверлить отверстия маломощной дрелью простым сверлом. Но при работе универсальной ручной дрелью количество переломанных сверл будет зависеть от твердости Вашей руки. Одним сверлом точно не обойдетесь.

Если сверло зажать не удается, то можно его хвостовик обернуть несколькими слоями бумаги или одним слоем наждачной шкурки. Можно на хвостовик намотать плотно виток к витку тонкой металлической проволочки.

После окончания сверления проверяется, все ли просверлены отверстия. Это хорошо видно, если посмотреть на печатную плату на просвет. Как видно, пропущенных отверстий нет.

Нанесение топографического рисунка

Для того, чтобы места фольги на стеклотекстолите, которые будут токопроводящими дорожками, защитить при травлении от разрушения, их необходимо покрыть маской, устойчивой к растворению в водном растворе. Для удобства рисования дорожек, их лучше предварительно наметить с помощью мягкого простого карандаша или маркера.

Перед нанесением разметки нужно обязательно удалить следы клея Момент, которым приклеивался шаблон печатной платы. Так как клей не сильно затвердел, то его легко можно удалить, скатав пальцем. Поверхность фольги также нужно обязательно обезжирить с помощью ветоши любым средством, например ацетоном или уайт-спиртом (так называется очищенный бензин), можно и любым моющим средством для мытья посуды, например Ферри.

После разметки дорожек печатной платы можно приступать к нанесению их рисунка. Для рисования дорожек хорошо подходит любая водостойкая эмаль, например алкидная эмаль серии ПФ, разведенная до подходящей консистенции растворителем уайт-спиртом. Рисовать дорожки можно разными инструментами – стеклянным или металлическим рейсфедером, медицинской иглой и даже зубочисткой. В этой статье я расскажу, как рисовать дорожки печатных плат с помощью чертежного рейсфедера и балеринки, которые предназначены для черчения на бумаге тушью.

Раньше компьютеров не было и все чертежи чертили простыми карандашами на ватмане и затем переводили тушью на кальку, с которой с помощью копировальных аппаратов делали копии.

Нанесение рисунка начинают с контактных площадок, которые рисуют балеринкой. Для этого нужно отрегулировать зазор раздвижных губок рейсфедера балеринки до требуемой ширины линии и для установки диаметра круга выполнить регулировку вторым винтом отодвинув рейсфедер от оси вращения.

Далее рейсфедер балеринки на длину 5-10 мм наполняется с помощью кисточки краской. Для нанесения защитного слоя на печатную плату лучше всего подходит краска марки ПФ или ГФ, так как она медленно высыхает и позволяет спокойно работать. Краску марки НЦ тоже можно применять, но работать с ней сложно, так как она быстро сохнет. Краска должна хорошо ложиться и не растекаться. Перед рисованием краску нужно развести до жидкой консистенции, добавляя в нее понемногу при интенсивном перемешивании подходящий растворитель и пробуя рисовать на обрезках стеклотекстолита. Для работы с краской удобнее всего ее налить во флакон от маникюрного лака, в закрутке которого установлена кисточка, устойчивая к растворителям.

После регулировки рейсфедера балеринки и получения требуемых параметров линий можно приступить к нанесению контактных площадок. Для этого острая часть оси вставляется в отверстие и основание балеринки проворачивается по кругу.

При правильной настройке рейсфедера и нужной консистенции краски вокруг отверстий на печатной плате получаются окружности идеально круглой формы. Когда балеринка начинает плохо рисовать, из зазора рейсфедера тканью удаляются остатки подсохшей краски и рейсфедер заполняется свежей. чтобы обрисовать все отверстия на этой печатной плате окружностями понадобилось всего две заправки рейсфедера и не более двух минут времени.

Когда круглые контактные площадки на плате нарисованы, можно приступать к рисованию токопроводящих дорожек с помощью ручного рейсфедера. Подготовка и регулировка ручного рейсфедера не отличается от подготовки балеринки.

Единственное, что дополнительно понадобится, так это плоская линейка, с приклеенными на одной из ее сторон по краям кусочками резины, толщиной 2,5-3 мм, чтобы линейка при работе не скользила и стеклотекстолит, не касаясь линейки, мог свободно проходить под ней. Лучше всего подходит в качестве линейки деревянный треугольник, он устойчив и одновременно может служить при рисовании печатной платы опорой для руки.

Чтобы печатная плата при рисовании дорожек не скользила, желательно ее разместить на лист наждачной бумаги, представляющий собой два склепных между собой бумажными сторонами наждачных листа.

Если при рисовании дорожек и окружностей они соприкоснулись, то не стоит принимать никаких мер. Нужно дать краске на печатной плате подсохнуть до состояния, когда она не будет пачкать при прикосновении и с помощью острия ножа удалить лишнюю часть рисунка. Чтобы краска быстрее высохла плату нужно расположить в теплом месте, например в зимнее время на батарею отопления. В летнее время года — под лучи солнца.

Когда рисунок на печатной плате полностью нанесен и исправлены все дефекты можно переходить к ее травлению.

Технология нанесения рисунка печатной платы

с помощью лазерного принтера

При печати на лазерном принтере происходит перенос за счет электростатики образованного тонером изображения с фото барабана, на котором лазерный луч нарисовал изображение, на бумажный носитель. Тонер удерживается на бумаге, сохраняя изображение, только за счет электростатики. Для закрепления тонера бумага прокатывается между валиками, один из которых является термопечкой, разогретой до температуры 180-220°C. Тонер расплавляется и проникает в текстуру бумаги. После остывания тонер отвердевает и прочно удерживается на бумаге. Если бумагу опять нагреть до 180-220°C, то тонер опять станет жидким. Это свойство тонера и используется для переноса изображения токоведущих дорожек на печатную плату в домашних условиях.

После того, как файл с рисунком печатной платы готов, необходимо его распечатать с помощью лазерного принтера на бумажный носитель. Обратите внимание, изображение рисунка печатной платы для данной технологии должно иметь вид со стороны установки деталей! Струйный принтер для этих целей не подходит, так как работает на другом принципе.

Подготовка бумажного шаблона для переноса рисунка на печатную плату

Если напечатать рисунок печатной платы на обыкновенной бумаге для офисной техники, то из-за пористой ее структуры, тонер глубоко проникнет в тело бумаги и при переносе тонера на печатную плату, большая часть его останется в бумаге. В дополнение будут сложности с удалением бумаги с печатной платы. Придется ее долго размачивать в воде. Поэтому для подготовки фотошаблона необходима бумага, не имеющая пористую структуру, например фотобумага, подложка от самоклеящихся пленок и этикеток, калька, страницы от глянцевых журналов.

В качестве бумаги для печати рисунка печатной платы я использую кальку из старых запасов. Калька очень тонкая и печатать шаблон непосредственно на ней невозможно, она в принтере заминается. Для решения этой проблемы, нужно перед печатью на кусок кальки требуемого размера по углам нанести по капельке любого клея и приклеить на лист офисной бумаги А4.

Такой прием позволяет распечатывать рисунок печатной платы даже на самой тонкой бумаге или пленке. Для того, чтобы толщина тонера рисунка была максимальной, перед печатью, нужно выполнить настройку «Свойств принтера», отключив режим экономной печати, а если такая функция не доступна, то выбрать самый грубый тип бумаги, например картон или что то подобное. Вполне возможно с первого раза хороший отпечаток не получится, и придется немного поэкспериментировать, подобрав наилучший режим печати лазерного принтера. В полученном отпечатке рисунка дорожки и контактные площадки печатной платы должны быть плотными без пропусков и смазывания, так как ретушь на данном технологическом этапе бесполезна.

Осталось обрезать кальку по контуру и шаблон для изготовления печатной платы будет готов и можно приступать к следующему шагу, переносу изображения на стеклотекстолит.

Перенос рисунка с бумаги на стеклотекстолит

Перенос рисунка печатной платы является самым ответственным этапом. Суть технологии проста, бумага, стороной напечатанного рисунка дорожек печатной платы прикладывается к медной фольге стеклотекстолита и с большим усилием прижимается. Далее этот бутерброд разогревается до температуры 180-220°C и затем охлаждается до комнатной. Бумага отдирается, а рисунок остается на печатной плате.

Некоторые умельцы предлагают переносить рисунок с бумаги на печатную плату, используя электроутюг. Я пробовал такой способ, но результат получался нестабильным. Сложно обеспечить одновременно нагрев тонера до нужной температуры и равномерный прижим бумаги ко всей поверхности печатной платы при затвердевании тонера. В результате рисунок переносится не полностью и остаются пробелы в рисунке дорожек печатной платы. Возможно, утюг недостаточно нагревался, хотя регулятор был выставлен на максимальный нагрев утюга. Вскрывать утюг и перенастраивать терморегулятор не хотелось. Поэтому я воспользовался другой технологией, менее трудоемкой и обеспечивающей стопроцентный результат.

На вырезанную в размер печатной платы и обезжиренную ацетоном заготовку фольгированного стеклотекстолита приклеил по углам кальку с напечатанным на ней рисунком. На кальку сверху положил, для более равномерного прижима, пяток листиков офисной бумаги. Полученный пакет положил на лист фанеры и сверху накрыл листом такого же размера. Весь этот бутерброд зажал с максимальной силой в струбцинах.

Осталось нагреть сделанный бутерброд до температуры 200°C и остудить. Для нагрева идеально подходит электродуховка с регулятором температуры. Достаточно поместить сотворенную конструкцию в шкаф, дождаться набора заданной температуры и через полчаса извлечь плату для остывания.

Если электродуховки в распоряжении нет, то можно воспользоваться и газовой духовкой, отрегулировав температуру ручкой подачи газа по встроенному термометру. Если термометра нет или он неисправен, то могут помочь женщины, подойдет положение ручки регулятора, при котором пекут пироги.

Так как концы фанеры покоробило, на всякий случай зажал их дополнительными струбцинами. чтобы избежать подобного явления, лучше печатную плату зажимать между металлическими листами толщиной 5-6 мм. Можно просверлить в их углах отверстия и зажимать печатные платы, стягивать пластины с помощью винтов с гайками. М10 будет достаточно.

Через полчаса конструкция остыла достаточно, чтобы тонер затвердел, плату можно извлекать. При первом же взгляде на извлеченную печатную плату становится понятно, что тонер перешел с кальки на плату отлично. Калька плотно и равномерно прилегала по линиям печатных дорожек, кольцам контактных площадок и буквам маркировки.

Калька легко оторвалась практически от всех дорожек печатной платы, остатки кальки были удалены с помощью влажной ткани. Но все, же не обошлось без пробелов в нескольких местах на печатных дорожках. Такое может случиться в результате неравномерности печати принтера или оставшейся грязи или коррозии на фольге стеклотекстолита. Пробелы можно закрасить любой водостойкой краской, маникюрным лаком или заретушировать маркером.

Для проверки пригодности маркера для ретуши печатной платы, нужно нарисовать ним на бумаге линии и бумагу смочить водой. Если линии не расплывутся, значит, маркер для ретуши подходит.

Травить печатную плату в домашних условиях лучше всего в растворе хлорного железа или перекиси водорода с лимонной кислотой. После травления тонер с печатных дорожек легко удаляется тампоном, смоченным в ацетоне.

Затем сверлятся отверстия, лудятся токопроводящие дорожки и контактные площадки, запаиваются радиоэлементы.

Такой вид приняла печатная плата с установленными на ней радиодеталями. Получился блок питания и коммутации для электронной системы, дополняющий обыкновенный унитаз функцией биде .

Травление печатной платы

Для удаления медной фольги с незащищенных участков фольгированного стеклотекстолита при изготовлении печатных плат в домашних условиях радиолюбители обычно используют химический способ. Печатная плата помещается в травильный раствор и за счет химической реакции медь, незащищенная маской, растворяется.

Рецепты травильных растворов

В зависимости от доступности компонентов радиолюбители применяют один из растворов, приведенных в таблице ниже. Травильные растворы расположены в порядке популярности их применения радиолюбителями в домашних условиях.

Наименование раствора	Состав	Количество	Технология приготовления	Достоинства	Недостатки
Перекись водорода плюс лимонная кислота	Перекись водорода (H 2 O 2)	100 мл	В 3% растворе перекиси водорода растворить лимонную кислоту и поваренную соль	Доступность компонентов, высокая скорость травления, безопасность	Не хранится
	Лимонная кислота (C 6 H 8 O 7)	30 г
	Поваренная соль (NaCl)	5 г
Водный раствор хлорного железа	Вода (H 2 O)	300 мл	В теплой воде растворить хлорное железо	Достаточная скорость травления, повторное использование	Невысокая доступность хлорного железа
	Хлорное железо (FeCl 3)	100 г
Перекись водорода плюс соляная кислота	Перекись водорода (H 2 O 2)	200 мл	В 3% раствор перекиси водорода влить 10% соляную кислоту	Высокая скорость травления, повторное использование	Требуется высокая аккуратность
	Соляная кислота (HCl)	200 мл
Водный раствор медного купороса	Вода (H 2 O)	500 мл	В горячей воде (50-80°С) растворить поваренную соль, а затем медный купорос	Доступность компонентов	Ядовитость медного купороса и медленное травление, до 4 часов
	Медный купорос (CuSO 4)	50 г
	Поваренная соль (NaCl)	100 г

Травить печатные платы в металлической посуде не допускается . Для этого нужно использовать емкость из стекла, керамики или пластика. Утилизировать отработанный травильный раствор допускается в канализацию.

Травильный раствор из перекиси водорода и лимонной кислоты

Раствор на основе перекиси водорода с растворенной в ней лимонной кислотой является самым безопасным, доступным и быстро работающим. Из всех перечисленных растворов по всем критериям это лучший.

Перекись водорода можно приобрести в любой аптеке. Продается в виде жидкого 3% раствора или таблеток под названием гидроперит. Для получения жидкого 3% раствора перекиси водорода из гидроперита нужно в 100 мл воды растворить 6 таблеток весом 1,5 грамма.

Лимонная кислота в виде кристаллов продается в любом продуктовом магазине, расфасованная в пакетиках весом 30 или 50 грамм. Поваренная соль найдется в любом доме. 100 мл травильного раствора хватит на удаление медной фольги толщиной 35 мкм с печатной платы площадью 100 см 2 . Отработанный раствор не хранится и повторному использованию не подлежит. Кстати, лимонную кислоту можно заменить уксусной, но из-за ее едкого запаха травить печатную плату придется на открытом воздухе.

Травильный раствор на основе хлорного железа

Вторым по популярности травильным раствором является водный раствор хлорного железа. Ранее он был самым популярным, так как на любом промышленном предприятии хлорное железо было легко достать.

Травильный раствор не требователен к температуре, травит достаточно быстро, но скорость травления снижается по мере расходования хлорного железа в растворе.

Хлорное железо очень гигроскопично и поэтому из воздуха быстро впитывает воду. В результате на дне банки появляется желтая жидкость. Это не влияет на качество компонента и такое хлорное железо пригодно для приготовления травильного раствора.

Если использованный раствор хлорного железа хранить в герметичной таре, то его можно использовать многократно. Подлежит регенерации, достаточно в раствор насыпать железных гвоздей (они сразу покроются рыхлым слоем меди). При попадании на любые поверхности оставляет трудноудаляемые желтые пятна. В настоящее время раствор хлорного железа для изготовления печатных плат применяют реже в связи с его дороговизной.

Травильный раствор на основе перекиси водорода и соляной кислоты

Отличный травильный раствор, обеспечивает высокую скорость травления. Соляную кислоту при интенсивном помешивании вливают в 3% водный раствор перекиси водорода тоненькой струйкой. Вливать перекись водорода в кислоту недопустимо! Но из-за наличия в травильном растворе соляной кислоты при травлении платы нужно соблюдать большую осторожность, так как раствор разъедает кожу рук и портит все, на что попадает. По этой причине травильный раствор с соляной кислотой в домашних условиях использовать не рекомендуется.

Травильный раствор на основе медного купороса

Метод изготовления печатных плат с применение медного купороса обычно используют в случае невозможности изготовления травильного раствора на основе других компонентов из-за их недоступности. Медный купорос является ядохимикатом и широко применяется для борьбы с вредителями в сельском хозяйстве. В дополнение время травления печатной платы составляет до 4 часов, при этом необходимо поддерживать температуру раствора 50-80°С и обеспечить постоянную смену раствора у стравливаемой поверхности.

Технология травления печатных плат

Для травления платы в любом из вышеперечисленных травильных растворов подойдет стеклянная, керамическая или пластиковая посуда, например от молочных продуктов питания. Если под рукой подходящего размера емкости не оказалось, то можно взять любую коробку из плотной бумаги или картона подходящего размера и выстелить ее внутренность полиэтиленовой пленкой. В емкость наливается травильный раствор и на его поверхность аккуратно рисунком вниз кладется печатная плата. За счет сил поверхностного натяжения жидкости и небольшого веса плата будет плавать.

Для удобства к центру платы клеем момент можно приклеить пробку от пластиковой бутылки. Пробка одновременно будет служить ручкой и поплавком. Но тут есть опасность, что на плате образуются пузырьки воздуха и в этих местах медь не вытравится.

Чтобы обеспечить равномерное вытравливание меди можно положить печатную плату на дно емкости вверх рисунком и периодически покачивать ванночку рукой. Через некоторое время, в зависимости от травильного раствора, начнут появляться участки без меди, а затем медь растворится полностью на всей поверхности печатной платы.

После окончательного растворения меди в травильном растворе печатную плату извлекают из ванночки и тщательно промывают под струей проточной воды. Тонер удаляется с дорожек ветошью, смоченной в ацетоне, а краска хорошо удаляется ветошью, смоченной в растворителе, который добавлялся в краску для получения нужной ее консистенции.

Подготовка печатной платы к монтажу радиодеталей

Следующий шаг, это подготовка печатной платы к монтажу радиоэлементов. После снятия с платы краски, дорожки нужно обработать круговыми движениями мелкой наждачной бумагой. Увлекаться не нужно, потому что медные дорожки тонкие и можно легко их сточить. Достаточно всего нескольких проходов абразивом со слабым прижимом.

Далее токоведущие дорожки и контактные площадки печатной платы покрываются спирто-канифольным флюсом и лудятся мягким припоем эклектрическим паяльником. чтобы отверстия на печатной плате, не затягивались припоем, его на жало паяльника нужно брать немного.

После завершения изготовления печатной платы, останется только вставить в предназначенные позиции радиодетали и запаять их выводы к площадкам. Перед пайкой ножки деталей нужно обязательно смочить спирто-канифольным флюсом. Если ножки радиодеталей длинные, то их нужно перед пайкой обрезать бокорезами до длины выступания над поверхностью печатной платы 1-1,5 мм. После окончания монтажа деталей нужно удалить остатки канифоли с помощью любого растворителя — спирта, уайт-спирта или ацетона. Они все успешно растворяют канифоль.

На воплощение этой простой схемы емкостного реле от разводки дорожек для изготовления печатной платы до создания действующего образца ушло не более пяти часов, гораздо меньше, чем на верстку этой страницы.

Качественный монтаж – залог надежной и долгой работы того или иного устройство. В этой статье постараюсь кратко и детально пояснить весь процесс создания печатных плат. Метод ЛУТ – самый доступный из всех существующих, многие наверное слышали название, а многим оно хорошо знакомо, поскольку больше половины людей, увлеченные электроникой используют именно эту технологию для создания печатных плат в домашних условиях.

Все, что вам нужно для создания довольно качественных печатных плат в домашних условиях, это – лазерный принтер, утюг – желательно именно отечественный и разумеется кусочек фольгированного стеклотекстолита. Шаблон с точными размерами нужно распечатать на лазерном принтере (именно лазерном), обязательно максимально темный оттенок, затем аккуратно вырезаем шаблон.

При этом многие советуют печатать шаблон на фотобумаге, но лично никогда фотобумагу не использовал (да и лазерного принтера у меня нет, приходится в каждый раз бегать до ближайшего интернет клуба), в моем случае обычная бумага формата А4.

После этой операции нужно подготовить плату, а для этого первым делом нужно подрезать стеклотекстолит под размеры своей платы, затем тщательно очистить поверхность фольги мелкой шкуркой до блеска, затем промыть фольгу растворителем или ацетоном. После этого сразу же приступаем к процессу.

Разогреваем наш утюг. Изначально я посоветовал применить именно отечественные, причина довольно проста – у фирменных утюгов дно не гладкое, да и вес у них не очень, а отечественный – то, что надо. Шаблон ровно укладываем на плату так, чтобы тонер смотрел на сторону фольги, затем аккуратно начинаем утюжить плату. Те, кто делают процесс впервые, советую зафиксировать шаблон относительно платы, чтобы в итоге не вышла кривая плата.

Утюжить нужно в течении 90 секунд (лично так делаю), после чего вырубаем утюг и даем плате остыть в течении одной-двух минут, затем подносим сосуд с водой и бросаем туда плату на несколько минут, после чего аккуратно НЕ ЦАРАПАЯ НОГТЯМИ с помощью пальцев снимаем бумагу.

В итоге получается почти готовый полуфабрикат, в местах, где тонер прилип нехорошо или вообще отсутствует – можно покрыть обычным лаком для ногтей или маникюром. Для этого берем лак, зубочистку и дорисовываем плату. Даем маникюру или лаку выдохнуть в течении 15-30 минут (зависит от конкретного лака). Дальше нужно готовиться к последнему этапу – травлению, об этом и поговорим далее…

После того, как шаблон нанесен на поверхность фольгированного стеклотекстолита, пора приступить к процессу травления платы – этот этап самый легкий. Кто-то для травления использует медный купорос, другие хлорное железо, в моих краях это все роскошь, поэтому приходиться использовать альтернативный метод травления печатных плат.
Для начала немного про ингредиенты. Все, что нам нужно, это чайная ложка поваренной соли, лимонная кислота (2 пакета по 40Гр), и перекись водорода – 3% раствор.

Где все это достать? Поваренная соль может быть украдена с собственной кухни, перекись водорода продается в бутылках по 100мг в любой аптеке (нам нужны 2 бутылки), ну а лимонная кислота может быть приобретена в любом продуктовом магазине.

Дальше нужно поискать подходящий сосуд – пластиковый, стеклянный или эмалированный. В этом сосуде перемешиваем все наши составные и добавляем к раствору 20-50мл обыкновенной воды из под крана. В конце остается бросить нашу плату в раствор.

Спустя 40-60 минут плата будет протравлена. Недостаток данного раствора в том, что его хватит на 2-3 платы с размером в пачку сигарет, по сути почти одноразовый раствор, но зато доступный всем.

Все, что остается дальше – сами знаете лучше меня – высверливание отверстий под компоненты, лудение дорожек (если есть желание, но советую, слой олово спасает медные дорожки от окисления) и конечный монтаж электронных компонентов.

Метод ЛУТ позволяет получить довольно качественные дорожки с толщиной до 0,3-0,5мм, следовательно, с его помощью можно создавать печатные монтажные платы почти промышленного качества, но если делаете плату скажем для поверхностного монтажа (в случае сборки цифровых устройств того или иного рода), где задействованы процессоры и интегральные микросхемы с многочисленными мелкими выводами, то метод ЛУТ не самый лучший вариант, тогда приходит на помощь более современный и высококачественный метод создания печатных плат – фоторезист.

РадиоЛудитель\Печатные платы в домашних условиях

Навигация по сайту Выбор раздела:ГлавнаяО себеАрхивы схемПолезная информацияДостойные местаОтправить сообщение

Радиолюбительская технология изготовления печатных плат в домашних условиях состоит из нескольких этапов. Подготовка чертежей печатной платы. Подготовка стеклотекстолита и сверление. Нанесение рисунка. Раствор для травления. Травление. Лужение. Нанесение рисунка при помощи лазерного принтера. Еще один способ нанесения рисунка на п/п при помощи лазерного принтера. Вручную удобнее всего выполнять чертеж печатной платы в масштабе 1:1 на бумаге от самописцев ( имеет клетку со стороной 2.5 мм, в «шаге» микросхем), если таковой нет, то можно «отксерить» школьную бумагу «в клеточку» с уменьшением в 2 раза, в самом крайнем случае можно использовать обычную миллиметровку. Дорожки со стороны пайки нужно рисовать сплошными линиями, а дорожки со стороны деталей ( в случае двухстороннего монтажа) рисовать пунктирными линиями. Необходимо отметить, что располагаемые элементы должны быть в зеркальном отражении. Центры ножек элементов отмечаются точками, вокруг которых необходимо нарисовать паечную площадку. Для последующих действий, очень важно, какого размера Вы выбираете установочные площадки для элементов (обидно, когда при рисовании платы «в живую» или дорожка между площадками не проходит, или после пайки элементы выпадают вместе с площадками). Ширину дорожек следует выбирать исходя из того, чем вы будете рисовать плату, при использовании стеклянных рейсфедеров примерно 1.5 мм. После того как рисунок готов, нужно приложить чертеж к светящейся поверхости ( например стекло окна) обратной стороной к себе и обвести пунктирные линии. Так Вы получите рисунок со стороны установки деталей. Далее необходимо вырезать чертеж листа бумаги, но с учетом «крылышек» для крепежа с каждой стороны (около 15 мм). Вырезать по размеру чертежа кусок стеклотекстолита. Снять заусеницы напильником. Наложите чертеж на плату, загните края бумаги и закрепите их на обратной стороне скотчем или ( предпочтительнее) изоляционной лентой. Далее производится процесс сверления. Да-да, прямо по чертежу и без кернения. Важным условием того, чтобы сверло не повело, является его «свежесть». Впрочем чего ждать от конкретного сверла, можно понять, просверлив пробное отверстие на каком-нибудь обрезке стеклотекстолита. Лучшее решение этой проблемы — наличие соответствующего сверлильного станка, пусть даже и самодельного. Если применяется «моторчик со сверлом», как правило, лучше будущие отверстия «накернить». Все отверстия, включая и крепежные, сверлятся одним (наименьшим) диаметром. Далее необходимо проверить сверление на «просвет» так как обязательно найдутся непросверленные отверстия. Досверлить. После этого со стеклотекстолита очень аккуратно снимается чертеж платы (опасность представляют заусеницы от сверления). Далее производится рассверливание крепежных и остальных, больших по диаметру, отверстий. После произведенных операций, производится зачистка поверхности платы мелкой шкуркой. Этот процесс необходим для удаления заусениц от сверления и для лучшего сцепления краски рисунка с поверхностью. По возможности не касайтесь зачищенной поверхности пальцами, чтобы не оставались жировые отпечатки. После зачистки необходимо произвести обезжиривание платы при помощи спирта ( в крайнем случае ацетоном, но следить за тем чтобы не оставались белые порошкообразные разводы). После этого касаться пальцами можно только торцевых поверхностей. По поводу применяемой краски и технологии нанесения дорожек в своих кругах мы, конечно, немало спорили, но остановился я на описанном ниже. Вычерчивание производится нитрокраской, с растворенным в ней порошком канифоли ( обеспечавает на какое-то время после высыхания пластичность для корректировки и не дает краске «отстать» в случае травления горячими растворами). Рисование производится стеклянными рейсфедерами ( которые в наше время найти весьма проблематично). Кроме того, возможно применение в качестве краски, асфальтобитумного лака, растворенного до нужной кондиции ксилолом. Бутылки хватит очень надолго. Возможно изготовление рейсфедеров самому, при соответствующей тренировке, конечно. Для этого можно взять тонкостенную стеклянную трубку и растянув на пламени ( над газовой плитой) сломать её посередине. Затем обломанный кончик «довести» на мелкой шлифовальной шкурке. Далее, разогрев над тем же пламенем, согнуть кончик до нужного угла. Сложно!? На самом деле не более 5 минут. Так же можно использовать для рисования и одноразовые шприцы. Лак набирается в одноразовый шприц (1-2 мл) и ставится тонкая игла. Иглу перед установкой необходимо обработать надфилем, так, чтобы края были ровные (убрать острый конец). Со стороны поршня можно вставить еще одну иглу для прохода воздуха внутрь шприца. Перед тем как начать рисовать дорожки печатного монтажа, необходимо вычертить монтажные площадки для пайки элементов. Наносятся они при помощи стеклянного рейсфедера или остро заточенной спички вокруг каждого отверстия, диаметром примерно 3 мм. Далее необходимо дать им высохнуть. После этого нужно обрезать их при помощи циркуля до нужного диаметра ( я применяю маленький циркуль-измеритель с резьбовым фиксатором расстояния (да простят мне это выражения чертежники-профессианалы, никогда не знал его настоящее название), одна из иголок которого обточена под плоский резец). Далее обрезанные излишки подчищаются шилом или скальпелем. На самом деле, я использую для этих процедур переработанную школьную готовальню. В результате получаются ровные круглые площадки одного диаметра, которые остается только соединить дорожками, согласно начерченному ранее чертежу печатной платы. Далее, после просушивания, рисуется вторая сторона. После чего производится корректировка дорожек и ошибок при помощи скальпеля. Причем следует отметить, чтобы выровнять край дорожки, нужно сначала обрезать кромку по линейке (лучше металлической), а затем удалить излишки выцарапыванием. Если подчищать дорожку сразу, то в зависимости от степени пересушенности краски, можно получить «сколы» еще хуже первоначальных. Проверьте соответствие рисунка на плате с рисунком на чертеже. Существуют различные составы для травления, фольгированного материала при изготовлении печатных плат. Рецепт №1. Для форсированного (в течение 4—6 мин) травления можно использовать следующий состав (в массовых частях): 38 %-ная соляная кислота плотностью 1,19 г/см3, 30 %-ный пероксид (перекись) водорода—пергидроль. Если перекись водорода будет иметь концентрацию 16—18%, то на 20 массовых частей кислоты берут 40 частей пер оксида и столько же воды. Сначала смешивают с водой перекись, а затем добавляют кислоту. Печатные проводники и контактные площадки следует защищать кислотостойкой краской, например нитроэмалью НЦ-11. Рецепт №2. В стакане холодной воды растворяют 4—6 таблеток перекиси водорода и осторожно добавляют 15—25 мл концентрированной серной кислоты. Для нанесения рисунка печатной платы на фольгированный материал можно пользоваться клеем БФ-2. Время травления в данном растворе приблизительно 1 ч. Рецепт №3. В 500 мл горячей (примерно 80 °С) воды растворяют четыре столовые ложки поваренной соли к две ложки растолченного в порошок медного купороса. Раствор приобретает темно-зеленую окраску. Готов к применению сразу после остывания (при термостойкой краске, см. выше, необязательно). Раствора хватает для снятия 200 см3 фольги. Время травления около 8 ч. Если рисунок печатной платы выполнен достаточно теплостойкой краской или лаком, температуру раствора можно довести примерно до 50 °С, и тогда интенсивность травления увеличится. Рецепт №4. Растворяют 350 г хромового ангидрида в 1л горячей воды (60—70 °С), затем добавляют 50 г поваренной соли *. После того как раствор остынет, приступают к травлению. Время травления 20—60 мин. Если в раствор добавить 50 г концентрированной серной кислоты, то травление будет более интенсивным. Рецепт №5. В 200 мл теплой воды растворяют 150 г хлорного железа в порошке. Приготовление хлорного железа. Если нет хлорного железа в готовом виде (в порошке), то его можно приготовить самому. Для этого необходимо иметь 9%-ную соляную кислоту и мелкие железные опилки. На 25 объемных частей кислоты берут одну часть железных опилок. Опилки засыпают в открытый сосуд с кислотой и оставляют на несколько дней. По окончании реакции раствор становится светло-зеленого цвета, а через 5—6 дней Окраска меняется на желто-бурую—раствор хлорного железа готов к применению. Для приготовления хлорного железа можно использовать порошкообразный железный сурик. При этом на одну объемную часть концентрированной соляной кислоты требуется 1,5—2 части сурика. Компоненты смешивают в стеклянной посуде, добавляя сурик небольшими порциями. После прекращения химической реакции на дно выпадает осадок и раствор хлорного железа. Готов к применению Травление надо производить в пластмассовой (фото кювета) или фарфоровой (тарелка) посуде. Если плата небольших размеров, её удобно травить в тарелке. Глубокая тарелка выбирается так, чтобы плата не ложилась полностью на дно, а углами опиралась на стенки тарелки. Тогда между платой и дном будет пространство, заполненное раствором. Во время травления плату необходимо переворачивать и помешивать раствор. Если вам надо быстро протравить плату, подогрейте раствор до 50-70 градусов. Если плата больших размеров, то в крепёжные отверстия (по углам) вставьте спички так, чтобы они выступали на 5-10 мм с обеих сторон. Можно вставлять медную проволоку, но тогда будет большее насыщение раствора медью. Травите в фото кювете, помешивая и переворачивая плату. Работая с раствором хлорного железа необходимо соблюдать осторожность. Раствор практически невозможно смыть с одежды и предметов. При попадании на кожу, промойте содовым раствором. Фарфоровая тарелка легко отмывается от раствора и может применяться в дальнейшем по прямому назначению. По окончании травления слейте раствор в пластмассовую бутылку, он вам еще пригодится. Плату промойте в холодной проточной воде. Под тонкой струей воды снимите лак при помощи безопасного лезвия (счищать). Высушенную плату необходимо подчистить скальпелем от лишних соединений и расплывшегося лака. Если дорожки близко друг к другу, то можно расширить просвет скальпелем. После этого плата еще раз обрабатывается мелкой шкуркой. О полезности данной процедуры можно и не писать. В противном случае можно остановиться и на предыдущей. Далее поверхности платы покрываются кисточкой жидким канифольным флюсом. Лужение производится очищенной от проводов луженой экранной оплеткой (белого цвета). Предварительно оплетка пропитывается канифолью и в небольшом количестве припоем ( можно конечно и сплавом Розе, но это уже экзотика). Далее оплетка прижимается к поверхности дорожки паяльником и медленно равномерно (подбирается экспериментально) проводится по длине дорожки. Если все условия выполнены правильно, то в результате Вы получите ровную белую луженую дорожку. После того как все дорожки на всех сторонах обработаны, производится промывка платы спиртом. Промывка ацетоном нежелательна, так как припой с ацетоном дает со временем токопроводящее химическое соединение в виде белого налета по краям площадок и дорожек, а при достаточной плотности монтажа есть опасность ненужных гальванических связей. После промывки проводится сверление (очистка) отверстий для установки р/компонентов. Плата готова к монтажу. Всё большую популярность у радиолюбителей приобретает способ изготовления единичных печатных плат с переносом рисунка с распечатки на лазерном принтере. Печатать лучше всего на тонкую мелованную бумагу — в ней меньше ворс, хороший результат получается на листах журнала «Стерео&Video», а также подложках «самоклеек» и термобумаге для факсов (сторону подобрать экспериментально). В лазерных принтерах следует включить режим максимальной подачи тонера (отключить «экономичный» режим, если он был включен, контраст — на максимум и т.д.), а также использовать тракт с минимальным изгибом бумаги (такая опция есть в старых моделях HP LJ 2, LJ4 и др.). Рисунок платы должен быть «отзеркален», такая опция имеется в меню печати многих графических программ, например Corel Draw, Corel Photo Paint, а при печати из программ, не умеющих «зеркалить», необходимо применять вывод на Postscript принтеры, опция отзеркаливания у которых имеется в драйвере. Вместо вывода на лазерном принтере можно использовать ксерокопирование, но также в режиме с максимальной контрастностью и на термобумагу от факсов. При изготовлении двухслойных печатных плат для уменьшения термоусадки бумаги последнюю рекомендуется перед печатью изображения «прогнать» через принтер вхолостую (без печати рисунка). Кроме того, обе стороны должны быть на одном листе во избежание сильного рассогласования из-за разной термоусадки бумаги. Обезжиренная плата ложится медью вверх на ровную поверхность, сверху полученный отпечаток тонером вниз. Этот «бутерброд» со стороны бумаги прижимается утюгом (секунд на 20 — 30), разогретым до температуры глажения крепдешина (спросите у дам). Утюг должен расплавлять изображение, сделанное лазерным принтером, не сразу. То есть тонер при такой температуре должен стать из твердого вязким, но не жидким. Когда плата остынет, её нужно опустить в теплую воду, подержать там несколько минут. Как бумага раскиснет (будет видно), всё легко сдерется, остальное просто скатать пальцем. Вместо воды удалить бумагу можно серной кислотой. Если дорожки смазанные, вы неаккуратно снимали утюг или ставили холодный груз. Если дорожки где-то отсутствуют, утюг слишком холодный. Если дорожки стали широкими, утюг слишком горячий, или слишком долго грели плату. Если плата двухсторонняя, то сначала на просвет совмещаются бумажные распечатки обеих сторон, в любых свободных противоположных местах иголкой прокалываются два технологических отверстия, первая сторона платы «гладится» как обычно, потом сверлится по технологическим отверстиям тонким сверлом, а с другой стороны по ним же на просвет совмещается с бумажной распечаткой другой стороны. Травить можно и хлорным железом (для ускорения немного подогреть), и солянкой с гидропиритом. Всё это применялось даже на гетинаксе, никаких отслоений дорожек нет, нормально выполняются дорожки шириной до 0,8 мм, а при некотором опыте и до 0,5 мм. После травления тонер удаляется ацетоном, смывкой лака для ногтей или аэрозолем Flux Off. Сверлится, обрезается и так далее, как обычно… Изготовление п/п с помощью лазерного принтера и утюга процесс довольно утомительный, но даёт довольно хороший результат если немного потренироваться. 1. Аккуратно клеим лист факсовой бумаги (глянцевой стороной вверх) на лист обычной (для компенсации недостатка жесткости факсовки). Зачем? Необходимо предварительно прогнать бумагу ч/з печку принтера/лазера — для усадки. Для спокойного протаскивания ч/з тракт достаточно термобумагу просто прогладить утюгом с чувствительной стороны. 2. Бумага — взять основу от самоклейки, или термобумагу для факса однозначно термобумагу, причем подготовленную — сперва листы выгладить горячим утюгом до плоского состояния (при этом они станут тёмно-коричневым, затем синевато-серым), в таком виде сложить их для будущего употребления. перед выводом платы прогнать лист ч/з принтер — н-р, отпечатав пустую страницу. минимальный размер листа — ~6*12 см для HP 5/6L. 3. Печатать — на максимуме жирности, зеркально. печать и перевод на заготовку могут быть с разницей до недели, больше не пробовал (это для тех у кого дома лазера нет). 4. Заготовку взять с запасом по 3-5 мм с каждой стороны. фольгу — слегка зашкурить нулевкой и протереть. не должно быть всяких вредных налётов типа белого осадка от денатурата. Использую изопропиловый спирт или бензин «калоша» (aka «для зажигалок»). 5. Утюг — с нормальной, гладкой поверхностью. разогреть заранее. Температуру — для восковки надо тщательнее подбирать (у меня показометр на «иск.шелк»), иначе начнёт пропитка переноситься. для термобумаги — можно и выше. 6. Пыли и всякой мелочи — быть не должно, ни на фольге, ни на бумаге. 7. Сделать бутерброд — на ровную толстую фанеру (правда, у меня 3-хмиллиметровка) положить кусок плотного картона, заготовку платы, сдуть пыль, рисунок, для термобумаги (она ж тонкая) — ещё и кусок в меру плотной бумаги, горячий утюг. 8. Начинаешь елозить утюгом, прижимая с силой ~5..10 кг/кв.дм. елозижь минуты две, чтобы прихватилось. 9. Очень слегка наклонив утюг, пару минут прикатываешь отдельные дорожки. Тут очень важно и не раздавить дорожки, и при том приварить их. Время от времени надо опускать утюг на всю плоскость, чтобы остальная часть не остывала. На термобумаге отчётливо видно разницу в приваренных и дефектных кусках. 10. Ну ещё минуту гладишь для очистки совести и убираешь утюг. Бутерброд остывает и вспучиваются участки бумаги между дорожками. Остывания не дожидаемся, плату сразу под струю крутого кипятка. 11. Теперь плату — под струю воды и кусочком мокрого поролона начинаешь стирать бумагу. Большими кусками или с сухой фольги сдирать её нельзя. С поролона надо почаще убирать комки бумаги. Берём бумагу за уголок и срываем. Уж затем пальцем / тряпкой / поролоном снимаем остатки. 12. Новым кусочком губки стираешь ворс (насколько получится), смотришь влажный рисунок под лупой. если дефектов много, или они расположены в неудобных местах — см п.1, с вариацией параметров. 13. Обратную сторону заклеить полосами широкого скотча, травим. Можно даже в кипящем FeCl3

Изготовление печатных плат ЛУТ’ом от А до Я / Хабр

Доброго времени суток! Среди моих знакомых бытует мнение, что самостоятельно изготавливать печатные платы (ПП) бесполезно. Учитывая, что современные компоненты далеко ушли от DIP корпусов, то кустарно травить платы под них даже и не стоит пытаться. Тем не менее необходимость в быстрой оценке того или иного компонента всегда есть, и ждать несколько суток заказанной платы времени нет. И это учитывая, что заказ за «несколько суток» дорог, для одноразовой задачи.

В данной статье я хочу изложить порядок действий, которые позволят быстро изготавливать ПП под компоненты в корпусах подобных TQFP-100, то есть с ногами 0,2мм и таким же зазором, и при этом сводить брак к минимуму.

Конечно это способ изготовления плат только для прототипов, но он снижает риски ошибиться при создании конечного устройства.

В сети много статей и роликов с подобными советами, но как правило там не охвачены все нюансы тех или иных действий. Здесь же хочу показать весь процесс, который в домашних условиях позволит за час-полтора изготовить приемлемый экземпляр ПП.

Под катом подробности и трафик.

Минимальный набор материалов:

1. Правильная бумага (ниже остановлюсь на понятии «правильная»)
2. Персульфат аммония
3. Ёмкость для травления
4. Шкурка «нулевка»
5. Кисточка (натуральная или из стекловолокна)
6. Зубочистка

И, конечно, лазерный принтер и утюг.

Весть процесс покажу на изготовлении ПП под оценочную плату микросхемы ATxmega128A1U-AU (оценка заявленного аппаратного крипто модуля, EBI и вообще), и платы для подключения 7 дюймового дисплея к STM32F407VE

Для оценочных плат стараюсь делать разводку только на одной стороне, там где пересечений не избежать, ставлю резистор с сопротивлением=0 и корпусе 0805, пропуская дорогу под ним. Если пересечений много и точно нужно два слоя, то травлю каждый слой на отдельном текстолите (соединяю потом по VIA).

Первый этап

Подготовка текстолита.

Односторонний текстолит с толщиной меди 17-35мкм отмывается от грязи средством для посуды под теплой водой, потом капля моечного средства наносится на шкурку с зерном P800 или меньше и будущая плата шлифуется до образования шероховатостей по всей площади. Момент со шкуркой обязателен! Таким способом медь до дыр не затрем, но обеспечим хорошее прилипание тонера. После шлифовки поверхность промывается чистой водой, вытирается насухо и откладывается досыхать.

К моменту переноса макета, текстолит должен быть сухой, без окислов, жирных пятен и заметными шероховатостями.

В одной из статей видел рекомендацию, что медный слой надо подержать на солнце, до появления сизой оксидной пленки, в нашем случае это не нужно.

Второй этап

Подготовка макета.

Для ATxmega128 сделал такую вот разводку:

если нужно, то есть PDF.

На плате сама xmega, преобразователь интерфейса ft232 и стабилизатор lp2985, а так же мелочёвка- разъем PDI, USB, светодиодики на весь порт «B». Рисунок платы несколько отличается от того, что буду травить. Перед печатью добавил надписей и мелочей для усложнения.

Все дороги на верхнем слое (TOP), поэтому печатаем макет в отзеркаленном виде.

Наличие в принтере «неэкономного» режима для жирной печати необязательно. Я печатал на разных принтерах с печатью «по дефолту» и проблем не было, за исключением одного момента: Принтеры Brother (а конкретно HL-l2340 и HL-l2250) очень непочтительно относятся к переводу DPI в реальный размер, поэтому рисунок может поплыть по размерам, а это критично, когда на 1мм две дороги должны уместиться.

Теперь бумага.

Никаких глянцевых журналов и подложек от самоклейки!

И даже от китайской бумаги для ЛУТа я тоже отказался (слишком тонкая и мнется при печати)
Бумага должна быть плотной — минимум 150гр на квадратный сантиметр, должна быстро прилипать при нагревании и не ёрзать под утюгом, хорошо набухать в воде.

Лучший вариант- глянцевая фотобумага, не слишком хорошего качества. Не «слишком хорошего качества» это значит не премиум и не LOMOND. То есть дешевая глянцевая фотобумага. На фото выше, одна из таких и показана, есть еще «Фотобумага глянцевая», выпускаемая под брендом крупного магазина компьютерной техники, это клон той, что на фото (складывается впечатление, что они с одного завода, но в разных упаковках).

Данная бумага сразу прилипает к меди под утюгом и не сдвигается при проглаживании (матовая бумага не содержит глянцевого слоя и поэтому не липнет, а горячий тонер легко смазать), она легко отходит в теплой воде (в отличии от LOMOND и бумаги с приставкой «премиум»).

Итак пора печатать. Печатаем макет, потом, не касаясь лицевой стороны пальцами, обрезаем края. и готовим утюг.

Третий этап

Перевод макета.

Необходимо сначала подготовить емкость с водой, в которой будет замачиваться плата. У меня роль этой емкость выполняет обычный тазик. Наливается горячая вода ( градусов 50, то есть чтобы рука уже не терпела), литров пять, и в ней растворяется немного моющего средства (немного, это столовая ложка).

И идем к утюгу.

Подготовленный текстолит кладем на ровную поверхность и накрываем распечатанным макетом, утюгом прогретым до максимальной температуры проглаживаем по центральной линии, а потом от центра к бокам. При первом проглаживании распечатку лучше придерживать, чтобы не сдвинулась. После первого проглаживания лист фотобумаги прилипает к меди и сдвинуть его утюгом уже можно не бояться. Теперь можно носиком утюга пройтись по всем краям и местам, где на вид бумага отходит. Потом секунд тридцать просто прогреваем по всему объему.

Не смог удержаться чтобы в статье про ЛУТ не показать главное действующее лицо:

После проглаживания, не остужая кидаем плату воду. То есть не удаляя бумагу, подхватываем горячую пинцетом и кладем в подготовленную емкость с водой. 10 минут перерыв на отмачивание.

Четвертый этап

Очистка от бумаги.

По истечении 10 минут достаем плату из воды и удаляем бумагу. Как бы долго плата не лежала в воде, вся бумага не отстанет. Точнее сама то бумага без проблем, а вот глянцевый слой, который нам обеспечивал хорошее прилипание останется в узких местах.

как-то так:

Вообще тонер держится очень надежно, тереть можно пальцами, ластиком или губкой для мытья посуды, но между дорожками вытащить глянец сложно, достаточно дать плате высохнуть, как такие места будут видны.

Есть три пути.

1. Замочить плату в спирте еще на 10-15 минут, глянцевый слой набухнет и смоется мягкой тряпочкой. Это не наш способ, в виду его кощунственности.
2. Замочить плату в растворителе «анти-силикон», который продается в строительных магазинах. Не знаю что там в качестве активного вещества (на бутылке не написано), но глянцевый слой тоже разбухает и удаляется, тонер при этом остается. Это способ на любителя, средство довольно вонючее.
3. И третий способ — удалить механически, что не очень долго.

Для этого надо обратно намочить плату и острым предметом удалить лишнее. Лучше всего использовать острую зубочистку. Мокрый глянец удаляется без проблем, а дерево зубочистки не сносит тонер. Особо замечу, что нельзя использовать иголки! Не потому, что можно снять тонер (он то прилеплен хорошо), а потому, что железо оставляет на меди следы. Да! сам в шоке, знаю что медь мягче железа, тем более нержавейки. Но факт имеет место быть. Там где водил иглой медь травится очень медленно.

Пример из практики:

После удаления остатков глянцевого слоя, промываем плату с моющим средством, удаляя «пальчики». Оставляем высыхать.

Почти специально оставил несколько мест, где глянец не удален (потом увидим, что не так все страшно).

Пятый этап

Травление.

Травлю персульфатом аммония, не скажу, что он лучше хлорного железа, просто от железа больше грязи (ну да, персульфат аммония это же отбеливатель, какая тут грязь) и хлорное железо труднее хранить — гигроскопичен и как следствие сплавляется в большие куски, которые надо дробить.

Травлю при температуре 40 градусов. На плату с медью 35мкм — 15 минут, С медью 17мкм — 5 тире 7 минут. Можно и при комнатной температуре 17мкм травится порядка 20 минут, 35мкм в теории 40 минут, но это уже и не помню.

В домашних условиях можно травить в любой емкости, для этой статьи специально травил в обычной пластиковой емкости, что накладывает определенные дополнительные действия от исполнителя. Но если ПП делаются часто, то можно заделать себе ванночку для травления:

главным дополнением которой — насос для перемешивания раствора, он освобождает от «определенных дополнительных действий». Насос нужен мембранный, с пластиковой мембраной.
Тот что на рисунке, купил в интернет магазине для робокрафтеров.

Внутри емкости перегородки, для размещения нескольких ПП.

На фото травятся две стороны платы под STM32F407VE подключаемую к семи дюймовому дисплею.
Под xmega вытравлю в открытой пластиковой.

Делаем раствор — пол литра воды плюс 100-150г персульфата аммония. Вообще рекомендуется 250 грамм на пол литра, но в кустарных условиях при остывании раствора и испарении воды, выпадают кристаллы и намертво прилепляются на медь, как итог непротравленные точки.
Как писал выше — температура 40 градусов.

Кидаем в раствор плату и начинаем кисточкой перемешивать раствор, чтобы травление шло равномерно. Также кисточкой можно удалять с платы хлопья глянцевого покрытия, если при подготовке не все удалились.

У меня плата с медью 35мкм, через 10 минут уже видно текстолит:

Жду еще 5 минут и все готово.

Надо сказать, что в процессе травления лучше передержать плату, чем недодержать. И дополнительное время может быть довольно большим. Один раз я увидев недотравленный полигон закинул платку обратно и забыл про нее часа на три, когда вспомнил, думал что ее разъело насквозь. Однако ни одного подтравливания не заметил:

вот этот передержанец (уже облуженный):

Итак, вытащили нашу плату, помыли и посмотрели на свет:

Если нашли лишнюю медь, то можно кинуть обратно в раствор.

Если все хорошо, то ЛУТ окончен!

Смываем ацетоном тонер и облуживаем, если в ближайшее время облуживание не предусмотрено, то хранить плату можно не смывая тонер, он будет защитной оболочкой.

Итог:

Выше я помечал места на плате, где глянцевое покрытие осталось. Те места, которые глянец закрывал герметично (уголок на плате), там не протравилось, там где небольшие перекрытия между дорожками — все нормально, раствор туда пробрался. Если использовать емкость с насосом, то глянцевое покрытие можно вообще до конца не оттирать, просто время травления увеличивается в два раза.

Пара фраз о лужении. Поскольку ЛУТом делаются платы временные или для себя, то особо возиться с облуживанием не стоит (ИМХО), можно просто пройтись паяльником по тем местам где будет пайка, а потом все покрыть лаком.

Но если компоненты на плате будут перепаиваться или плата будет долгое время эксплуатироваться, то лучше залудить. Либо паяльником пройти по всей меди, либо если есть фен, то паяльной пастой.

Я мешаю пасту с флюсом примерно 1 часть пасты и 5 частей флюса, покрываю всю плату и прогреваю феном:

во время прогрева, текстолитовой кисточкой (известная как «вечная кисточка») сгоняю припой к краям платы, Лишнего припоя на дорожках при таком способе не остается, а там где его не хватает, можно пригнать с краев. Не воздушный нож, конечно, но тоже довольно аккуратно.

Главная проблема при использовании паяльной пасты, это лишние шарики, присохшие к плате. Вот на фото их хорошо видно:

Поэтому после лужения, плату надо хорошенько промыть и оттереть тряпочкой, смоченной в ацетоне.

Плату облудили, теперь точно все. Монтаж. Проверка:

Задача выполнена. На данную плату ушло не больше часа (с учетом фотографирования этапов).

Параллельно у меня травилась вторая плата, точнее две стороны одной платы. И если первая платка была скорее для демонстрации (можно было и на DIP переходнике выполнить, а не подобие ардуины делать), то вторая нужна была для конкретной цели и плести косы проводов на переходнике не вариант (да еще не факт, что помех не нахватает при подключении через fsmc)

Две стороны:

Как видно, я не стал травить двухсторонний текстолит, проходя убийственную процедуру совмещения двух шаблонов на этапе работы утюгом. Лучше это сделать сейчас.

Сверлим отверстия на VIA у всех плат, берем ножки от резисторов и штук 5 припаиваем к одной стороне, потом нанизываем на них вторую сторону, пропаиваем с двух сторон. Все платы совмещены! Теперь можно пропаять все отверстия.

Как-то так:

Все готово!

Вы, должно быть заметили сильный брак на одной из сторон:

Бумага после принтера наэлектролизована и собирает на себя все подряд. Особенно волосы, особенно кошачьи! Так что я не досмотрел.

А вот и виновник:

Контролирует все выполняемые процессы.

После восстановления дорожки, ПП готова и устройство собралось:

Правда, это была плата как раз временная — проверить правильность подключений, чтобы потом развести по-человечески и заказать.

Вот и все. Удачи в ваших начинаниях!

Изготовление платы в домашних условиях. Изготовление печатных плат с помощью лазерного принтера. Снимаем бумагу с заготовки

Печатная плата – это диэлектрическое основание, на поверхности и в объеме которого нанесены токопроводящие дорожки в соответствии с электрической схемой. Печатная плата предназначена для механического крепления и электрического соединения между собой методом пайки выводов, установленных на нее электронных и электротехнических изделий.

Операции по вырезанию заготовки из стеклотекстолита, сверлению отверстий и травление печатной платы для получения токоведущих дорожек в независимости от способа нанесения рисунка на печатную плату выполняются по одинаковой технологии.

Технология ручного способа нанесения

дорожек печатной платы

Подготовка шаблона

Бумага, на которой рисуется разводка печатной платы обычно тонкая и для более точного сверления отверстий, особенно в случае использования ручной самодельной дрели, чтобы сверло не вело в сторону, требуется сделать ее более плотной. Для этого нужно приклеить рисунок печатной платы на более плотную бумагу или тонкий плотный картон с помощью любого клея, например ПВА или Момент.

Вырезание заготовки

Подбирается заготовка фольгированного стеклотекстолита подходящего размера, шаблон печатной платы прикладывается к заготовке и обрисовывается по периметру маркером, мягким простым карандашом или нанесением риски острым предметом.

Далее стеклотекстолит режется по нанесенным линиям с помощью ножниц по металлу или выпиливается ножовкой по металлу. Ножницами отрезать быстрее, и нет пыли. Но надо учесть, что при резке ножницами стеклотекстолит сильно изгибается, что несколько ухудшает прочность приклейки медной фольги и если потребуется перепайка элементов, то дорожки могут отслоиться. Поэтому если плата большая и с очень тонкими дорожками, то лучше отрезать с помощью ножовки по металлу.

Приклеивается шаблон рисунка печатной платы на вырезанную заготовку с помощью клея Момент, четыре капли которого наносятся по углам заготовки.

Так как клей схватывается всего за несколько минут, то сразу можно приступать к сверлению отверстий под радиодетали.

Сверление отверстий

Сверлить отверстия лучше всего с помощью специального мини сверлильного станка твердосплавным сверлом диаметром 0,7-0,8 мм. Если мини сверлильного станка в наличии нет, то можно просверлить отверстия маломощной дрелью простым сверлом. Но при работе универсальной ручной дрелью количество переломанных сверл будет зависеть от твердости Вашей руки. Одним сверлом точно не обойдетесь.

Если сверло зажать не удается, то можно его хвостовик обернуть несколькими слоями бумаги или одним слоем наждачной шкурки. Можно на хвостовик намотать плотно виток к витку тонкой металлической проволочки.

После окончания сверления проверяется, все ли просверлены отверстия. Это хорошо видно, если посмотреть на печатную плату на просвет. Как видно, пропущенных отверстий нет.

Нанесение топографического рисунка

Для того, чтобы места фольги на стеклотекстолите, которые будут токопроводящими дорожками, защитить при травлении от разрушения, их необходимо покрыть маской, устойчивой к растворению в водном растворе. Для удобства рисования дорожек, их лучше предварительно наметить с помощью мягкого простого карандаша или маркера.

Перед нанесением разметки нужно обязательно удалить следы клея Момент, которым приклеивался шаблон печатной платы. Так как клей не сильно затвердел, то его легко можно удалить, скатав пальцем. Поверхность фольги также нужно обязательно обезжирить с помощью ветоши любым средством, например ацетоном или уайт-спиртом (так называется очищенный бензин), можно и любым моющим средством для мытья посуды, например Ферри.

После разметки дорожек печатной платы можно приступать к нанесению их рисунка. Для рисования дорожек хорошо подходит любая водостойкая эмаль, например алкидная эмаль серии ПФ, разведенная до подходящей консистенции растворителем уайт-спиртом. Рисовать дорожки можно разными инструментами – стеклянным или металлическим рейсфедером, медицинской иглой и даже зубочисткой. В этой статье я расскажу, как рисовать дорожки печатных плат с помощью чертежного рейсфедера и балеринки, которые предназначены для черчения на бумаге тушью.

Раньше компьютеров не было и все чертежи чертили простыми карандашами на ватмане и затем переводили тушью на кальку, с которой с помощью копировальных аппаратов делали копии.

Нанесение рисунка начинают с контактных площадок, которые рисуют балеринкой. Для этого нужно отрегулировать зазор раздвижных губок рейсфедера балеринки до требуемой ширины линии и для установки диаметра круга выполнить регулировку вторым винтом отодвинув рейсфедер от оси вращения.

Далее рейсфедер балеринки на длину 5-10 мм наполняется с помощью кисточки краской. Для нанесения защитного слоя на печатную плату лучше всего подходит краска марки ПФ или ГФ, так как она медленно высыхает и позволяет спокойно работать. Краску марки НЦ тоже можно применять, но работать с ней сложно, так как она быстро сохнет. Краска должна хорошо ложиться и не растекаться. Перед рисованием краску нужно развести до жидкой консистенции, добавляя в нее понемногу при интенсивном перемешивании подходящий растворитель и пробуя рисовать на обрезках стеклотекстолита. Для работы с краской удобнее всего ее налить во флакон от маникюрного лака, в закрутке которого установлена кисточка, устойчивая к растворителям.

После регулировки рейсфедера балеринки и получения требуемых параметров линий можно приступить к нанесению контактных площадок. Для этого острая часть оси вставляется в отверстие и основание балеринки проворачивается по кругу.

При правильной настройке рейсфедера и нужной консистенции краски вокруг отверстий на печатной плате получаются окружности идеально круглой формы. Когда балеринка начинает плохо рисовать, из зазора рейсфедера тканью удаляются остатки подсохшей краски и рейсфедер заполняется свежей. чтобы обрисовать все отверстия на этой печатной плате окружностями понадобилось всего две заправки рейсфедера и не более двух минут времени.

Когда круглые контактные площадки на плате нарисованы, можно приступать к рисованию токопроводящих дорожек с помощью ручного рейсфедера. Подготовка и регулировка ручного рейсфедера не отличается от подготовки балеринки.

Единственное, что дополнительно понадобится, так это плоская линейка, с приклеенными на одной из ее сторон по краям кусочками резины, толщиной 2,5-3 мм, чтобы линейка при работе не скользила и стеклотекстолит, не касаясь линейки, мог свободно проходить под ней. Лучше всего подходит в качестве линейки деревянный треугольник, он устойчив и одновременно может служить при рисовании печатной платы опорой для руки.

Чтобы печатная плата при рисовании дорожек не скользила, желательно ее разместить на лист наждачной бумаги, представляющий собой два склепных между собой бумажными сторонами наждачных листа.

Если при рисовании дорожек и окружностей они соприкоснулись, то не стоит принимать никаких мер. Нужно дать краске на печатной плате подсохнуть до состояния, когда она не будет пачкать при прикосновении и с помощью острия ножа удалить лишнюю часть рисунка. Чтобы краска быстрее высохла плату нужно расположить в теплом месте, например в зимнее время на батарею отопления. В летнее время года — под лучи солнца.

Когда рисунок на печатной плате полностью нанесен и исправлены все дефекты можно переходить к ее травлению.

Технология нанесения рисунка печатной платы

с помощью лазерного принтера

При печати на лазерном принтере происходит перенос за счет электростатики образованного тонером изображения с фото барабана, на котором лазерный луч нарисовал изображение, на бумажный носитель. Тонер удерживается на бумаге, сохраняя изображение, только за счет электростатики. Для закрепления тонера бумага прокатывается между валиками, один из которых является термопечкой, разогретой до температуры 180-220°C. Тонер расплавляется и проникает в текстуру бумаги. После остывания тонер отвердевает и прочно удерживается на бумаге. Если бумагу опять нагреть до 180-220°C, то тонер опять станет жидким. Это свойство тонера и используется для переноса изображения токоведущих дорожек на печатную плату в домашних условиях.

После того, как файл с рисунком печатной платы готов, необходимо его распечатать с помощью лазерного принтера на бумажный носитель. Обратите внимание, изображение рисунка печатной платы для данной технологии должно иметь вид со стороны установки деталей! Струйный принтер для этих целей не подходит, так как работает на другом принципе.

Подготовка бумажного шаблона для переноса рисунка на печатную плату

Если напечатать рисунок печатной платы на обыкновенной бумаге для офисной техники, то из-за пористой ее структуры, тонер глубоко проникнет в тело бумаги и при переносе тонера на печатную плату, большая часть его останется в бумаге. В дополнение будут сложности с удалением бумаги с печатной платы. Придется ее долго размачивать в воде. Поэтому для подготовки фотошаблона необходима бумага, не имеющая пористую структуру, например фотобумага, подложка от самоклеящихся пленок и этикеток, калька, страницы от глянцевых журналов.

В качестве бумаги для печати рисунка печатной платы я использую кальку из старых запасов. Калька очень тонкая и печатать шаблон непосредственно на ней невозможно, она в принтере заминается. Для решения этой проблемы, нужно перед печатью на кусок кальки требуемого размера по углам нанести по капельке любого клея и приклеить на лист офисной бумаги А4.

Такой прием позволяет распечатывать рисунок печатной платы даже на самой тонкой бумаге или пленке. Для того, чтобы толщина тонера рисунка была максимальной, перед печатью, нужно выполнить настройку «Свойств принтера», отключив режим экономной печати, а если такая функция не доступна, то выбрать самый грубый тип бумаги, например картон или что то подобное. Вполне возможно с первого раза хороший отпечаток не получится, и придется немного поэкспериментировать, подобрав наилучший режим печати лазерного принтера. В полученном отпечатке рисунка дорожки и контактные площадки печатной платы должны быть плотными без пропусков и смазывания, так как ретушь на данном технологическом этапе бесполезна.

Осталось обрезать кальку по контуру и шаблон для изготовления печатной платы будет готов и можно приступать к следующему шагу, переносу изображения на стеклотекстолит.

Перенос рисунка с бумаги на стеклотекстолит

Перенос рисунка печатной платы является самым ответственным этапом. Суть технологии проста, бумага, стороной напечатанного рисунка дорожек печатной платы прикладывается к медной фольге стеклотекстолита и с большим усилием прижимается. Далее этот бутерброд разогревается до температуры 180-220°C и затем охлаждается до комнатной. Бумага отдирается, а рисунок остается на печатной плате.

Некоторые умельцы предлагают переносить рисунок с бумаги на печатную плату, используя электроутюг. Я пробовал такой способ, но результат получался нестабильным. Сложно обеспечить одновременно нагрев тонера до нужной температуры и равномерный прижим бумаги ко всей поверхности печатной платы при затвердевании тонера. В результате рисунок переносится не полностью и остаются пробелы в рисунке дорожек печатной платы. Возможно, утюг недостаточно нагревался, хотя регулятор был выставлен на максимальный нагрев утюга. Вскрывать утюг и перенастраивать терморегулятор не хотелось. Поэтому я воспользовался другой технологией, менее трудоемкой и обеспечивающей стопроцентный результат.

На вырезанную в размер печатной платы и обезжиренную ацетоном заготовку фольгированного стеклотекстолита приклеил по углам кальку с напечатанным на ней рисунком. На кальку сверху положил, для более равномерного прижима, пяток листиков офисной бумаги. Полученный пакет положил на лист фанеры и сверху накрыл листом такого же размера. Весь этот бутерброд зажал с максимальной силой в струбцинах.

Осталось нагреть сделанный бутерброд до температуры 200°C и остудить. Для нагрева идеально подходит электродуховка с регулятором температуры. Достаточно поместить сотворенную конструкцию в шкаф, дождаться набора заданной температуры и через полчаса извлечь плату для остывания.

Если электродуховки в распоряжении нет, то можно воспользоваться и газовой духовкой, отрегулировав температуру ручкой подачи газа по встроенному термометру. Если термометра нет или он неисправен, то могут помочь женщины, подойдет положение ручки регулятора, при котором пекут пироги.

Так как концы фанеры покоробило, на всякий случай зажал их дополнительными струбцинами. чтобы избежать подобного явления, лучше печатную плату зажимать между металлическими листами толщиной 5-6 мм. Можно просверлить в их углах отверстия и зажимать печатные платы, стягивать пластины с помощью винтов с гайками. М10 будет достаточно.

Через полчаса конструкция остыла достаточно, чтобы тонер затвердел, плату можно извлекать. При первом же взгляде на извлеченную печатную плату становится понятно, что тонер перешел с кальки на плату отлично. Калька плотно и равномерно прилегала по линиям печатных дорожек, кольцам контактных площадок и буквам маркировки.

Калька легко оторвалась практически от всех дорожек печатной платы, остатки кальки были удалены с помощью влажной ткани. Но все, же не обошлось без пробелов в нескольких местах на печатных дорожках. Такое может случиться в результате неравномерности печати принтера или оставшейся грязи или коррозии на фольге стеклотекстолита. Пробелы можно закрасить любой водостойкой краской, маникюрным лаком или заретушировать маркером.

Для проверки пригодности маркера для ретуши печатной платы, нужно нарисовать ним на бумаге линии и бумагу смочить водой. Если линии не расплывутся, значит, маркер для ретуши подходит.

Травить печатную плату в домашних условиях лучше всего в растворе хлорного железа или перекиси водорода с лимонной кислотой. После травления тонер с печатных дорожек легко удаляется тампоном, смоченным в ацетоне.

Затем сверлятся отверстия, лудятся токопроводящие дорожки и контактные площадки, запаиваются радиоэлементы.

Такой вид приняла печатная плата с установленными на ней радиодеталями. Получился блок питания и коммутации для электронной системы, дополняющий обыкновенный унитаз функцией биде .

Травление печатной платы

Для удаления медной фольги с незащищенных участков фольгированного стеклотекстолита при изготовлении печатных плат в домашних условиях радиолюбители обычно используют химический способ. Печатная плата помещается в травильный раствор и за счет химической реакции медь, незащищенная маской, растворяется.

Рецепты травильных растворов

В зависимости от доступности компонентов радиолюбители применяют один из растворов, приведенных в таблице ниже. Травильные растворы расположены в порядке популярности их применения радиолюбителями в домашних условиях.

Наименование раствора	Состав	Количество	Технология приготовления	Достоинства	Недостатки
Перекись водорода плюс лимонная кислота	Перекись водорода (H 2 O 2)	100 мл	В 3% растворе перекиси водорода растворить лимонную кислоту и поваренную соль	Доступность компонентов, высокая скорость травления, безопасность	Не хранится
	Лимонная кислота (C 6 H 8 O 7)	30 г
	Поваренная соль (NaCl)	5 г
Водный раствор хлорного железа	Вода (H 2 O)	300 мл	В теплой воде растворить хлорное железо	Достаточная скорость травления, повторное использование	Невысокая доступность хлорного железа
	Хлорное железо (FeCl 3)	100 г
Перекись водорода плюс соляная кислота	Перекись водорода (H 2 O 2)	200 мл	В 3% раствор перекиси водорода влить 10% соляную кислоту	Высокая скорость травления, повторное использование	Требуется высокая аккуратность
	Соляная кислота (HCl)	200 мл
Водный раствор медного купороса	Вода (H 2 O)	500 мл	В горячей воде (50-80°С) растворить поваренную соль, а затем медный купорос	Доступность компонентов	Ядовитость медного купороса и медленное травление, до 4 часов
	Медный купорос (CuSO 4)	50 г
	Поваренная соль (NaCl)	100 г

Травить печатные платы в металлической посуде не допускается . Для этого нужно использовать емкость из стекла, керамики или пластика. Утилизировать отработанный травильный раствор допускается в канализацию.

Травильный раствор из перекиси водорода и лимонной кислоты

Раствор на основе перекиси водорода с растворенной в ней лимонной кислотой является самым безопасным, доступным и быстро работающим. Из всех перечисленных растворов по всем критериям это лучший.

Перекись водорода можно приобрести в любой аптеке. Продается в виде жидкого 3% раствора или таблеток под названием гидроперит. Для получения жидкого 3% раствора перекиси водорода из гидроперита нужно в 100 мл воды растворить 6 таблеток весом 1,5 грамма.

Лимонная кислота в виде кристаллов продается в любом продуктовом магазине, расфасованная в пакетиках весом 30 или 50 грамм. Поваренная соль найдется в любом доме. 100 мл травильного раствора хватит на удаление медной фольги толщиной 35 мкм с печатной платы площадью 100 см 2 . Отработанный раствор не хранится и повторному использованию не подлежит. Кстати, лимонную кислоту можно заменить уксусной, но из-за ее едкого запаха травить печатную плату придется на открытом воздухе.

Травильный раствор на основе хлорного железа

Вторым по популярности травильным раствором является водный раствор хлорного железа. Ранее он был самым популярным, так как на любом промышленном предприятии хлорное железо было легко достать.

Травильный раствор не требователен к температуре, травит достаточно быстро, но скорость травления снижается по мере расходования хлорного железа в растворе.

Хлорное железо очень гигроскопично и поэтому из воздуха быстро впитывает воду. В результате на дне банки появляется желтая жидкость. Это не влияет на качество компонента и такое хлорное железо пригодно для приготовления травильного раствора.

Если использованный раствор хлорного железа хранить в герметичной таре, то его можно использовать многократно. Подлежит регенерации, достаточно в раствор насыпать железных гвоздей (они сразу покроются рыхлым слоем меди). При попадании на любые поверхности оставляет трудноудаляемые желтые пятна. В настоящее время раствор хлорного железа для изготовления печатных плат применяют реже в связи с его дороговизной.

Травильный раствор на основе перекиси водорода и соляной кислоты

Отличный травильный раствор, обеспечивает высокую скорость травления. Соляную кислоту при интенсивном помешивании вливают в 3% водный раствор перекиси водорода тоненькой струйкой. Вливать перекись водорода в кислоту недопустимо! Но из-за наличия в травильном растворе соляной кислоты при травлении платы нужно соблюдать большую осторожность, так как раствор разъедает кожу рук и портит все, на что попадает. По этой причине травильный раствор с соляной кислотой в домашних условиях использовать не рекомендуется.

Травильный раствор на основе медного купороса

Метод изготовления печатных плат с применение медного купороса обычно используют в случае невозможности изготовления травильного раствора на основе других компонентов из-за их недоступности. Медный купорос является ядохимикатом и широко применяется для борьбы с вредителями в сельском хозяйстве. В дополнение время травления печатной платы составляет до 4 часов, при этом необходимо поддерживать температуру раствора 50-80°С и обеспечить постоянную смену раствора у стравливаемой поверхности.

Технология травления печатных плат

Для травления платы в любом из вышеперечисленных травильных растворов подойдет стеклянная, керамическая или пластиковая посуда, например от молочных продуктов питания. Если под рукой подходящего размера емкости не оказалось, то можно взять любую коробку из плотной бумаги или картона подходящего размера и выстелить ее внутренность полиэтиленовой пленкой. В емкость наливается травильный раствор и на его поверхность аккуратно рисунком вниз кладется печатная плата. За счет сил поверхностного натяжения жидкости и небольшого веса плата будет плавать.

Для удобства к центру платы клеем момент можно приклеить пробку от пластиковой бутылки. Пробка одновременно будет служить ручкой и поплавком. Но тут есть опасность, что на плате образуются пузырьки воздуха и в этих местах медь не вытравится.

Чтобы обеспечить равномерное вытравливание меди можно положить печатную плату на дно емкости вверх рисунком и периодически покачивать ванночку рукой. Через некоторое время, в зависимости от травильного раствора, начнут появляться участки без меди, а затем медь растворится полностью на всей поверхности печатной платы.

После окончательного растворения меди в травильном растворе печатную плату извлекают из ванночки и тщательно промывают под струей проточной воды. Тонер удаляется с дорожек ветошью, смоченной в ацетоне, а краска хорошо удаляется ветошью, смоченной в растворителе, который добавлялся в краску для получения нужной ее консистенции.

Подготовка печатной платы к монтажу радиодеталей

Следующий шаг, это подготовка печатной платы к монтажу радиоэлементов. После снятия с платы краски, дорожки нужно обработать круговыми движениями мелкой наждачной бумагой. Увлекаться не нужно, потому что медные дорожки тонкие и можно легко их сточить. Достаточно всего нескольких проходов абразивом со слабым прижимом.

Далее токоведущие дорожки и контактные площадки печатной платы покрываются спирто-канифольным флюсом и лудятся мягким припоем эклектрическим паяльником. чтобы отверстия на печатной плате, не затягивались припоем, его на жало паяльника нужно брать немного.

После завершения изготовления печатной платы, останется только вставить в предназначенные позиции радиодетали и запаять их выводы к площадкам. Перед пайкой ножки деталей нужно обязательно смочить спирто-канифольным флюсом. Если ножки радиодеталей длинные, то их нужно перед пайкой обрезать бокорезами до длины выступания над поверхностью печатной платы 1-1,5 мм. После окончания монтажа деталей нужно удалить остатки канифоли с помощью любого растворителя — спирта, уайт-спирта или ацетона. Они все успешно растворяют канифоль.

На воплощение этой простой схемы емкостного реле от разводки дорожек для изготовления печатной платы до создания действующего образца ушло не более пяти часов, гораздо меньше, чем на верстку этой страницы.

В распоряжении имеется заводская макетная плата вот такого типа:

Она не нравится мне по двум причинам:

1) При монтаже деталей приходится постоянно вертеть туда-сюда, чтоб сначала поставить радиодеталь, а потом припаять проводник. На столе ведёт себя неустойчиво.

2) После демонтажа отверстия остаются залиты припоем, перед следующим использованием платы приходится их прочищать.

Поискав в интернете различные виды макетных плат, которые можно сделать своими руками и из доступных материалов, наткнулся на несколько интересных вариантов, один из которых решил повторить.

Вариант №1

Цитата с форума: «Я, например многие годы, использую вот такие самодельные макетные платы. Собраны из куска стеклотекстолита, в который наклёпаны медные штырьки. Такие штырьки можно либо купить на радиорынке, либо изготовить самому из медной проволоки диаметром 1,2-1,3 мм. Более тонкие штырьки слишком сильно гнутся, а более толстые забирают слишком много тепла при пайке. Эта «макетка» позволяет многократно использовать самые затрапезные радиоэлементы. Соединения лучше делать проводом во фторопластовой изоляции МГТФ. Тогда однажды изготовленных концов хватит на всю жизнь.»

Думаю, что такой вариант подойдёт мне больше всего. Но стеклотекстолита и готовых медных штырьков в наличии не имеется, так что сделаю немного по-другому.

Медную проволоку добыл из провода:

Зачистил изоляцию и при помощи нехитрого ограничителя наделал штырьков одинаковой длины:

Диаметр штырьков — 1 мм .

За основу платы взял фанеру толщиной 4 мм (чем толще, тем крепче будут держаться штырьки ):

Чтобы не мучиться с разметкой, скотчем наклеил на фанеру разлинованную бумагу:

И просверлил отверстия с шагом 10 мм сверлом диаметром 0.9 мм :

Получаем ровные ряды отверстий:

Теперь нужно забить штырьки в отверстия. Так как диаметр отверстия меньше диаметра штырька, соединение получится внатяг и штырь будет плотно зафиксирован в фанере.

При забивании штырьков под низ фанеры нужно подложить металлический лист. Штырьки забиваются лёгкими движениями, и когда звук изменится, значит, штырь достиг листа.

Чтобы плата не ёрзала, делаем ножки:

Приклеиваем:

Макетная плата готова!

Таким же методом можно сделать плату для поверхностного монтажа (фото из интернета, радиоприёмник):

Ниже для полноты картины я приведу несколько годных конструкций, найденных в интернете.

Вариант №2

В отрезок доски забиваются канцелярские кнопки с металлической головкой:

Осталось только залудить их. Омеднёные кнопки лудятся без проблем, а вот со стальными .

Когда в распоряжении есть лазерный принтер, радиолюбителями применяется технология изготовления печатных плат, которая называется ЛУТ. Однако такой прибор имеется далеко не в каждом доме, поскольку даже в наше время стоит он достаточно дорого. Еще есть технология изготовления с применением фоторезистивной пленки. Однако для работы с ней тоже нужен принтер, но уже струйный. Уже проще, но сама пленка стоит достаточно дорого, а начинающему радиолюбителю на первых порах лучше потратить имеющиеся средства на хорошую паяльную станцию и прочие принадлежности.
Можно ли изготовить печатную плату приемлемого качества в домашних условиях, не имея принтера? Да. Можно. Причем, если все сделать, как описано в материале, понадобится совсем немного денег и времени, а качество будет на очень высоком уровне. Во всяком случае электрический ток «побежит» по таким дорожкам с большим удовольствием.

Перечень необходимых инструментов и расходников

Начать стоит с подготовки инструментов, приспособлений и расходных материалов, без которых просто нельзя обойтись. Для реализации самого бюджетного способа изготовления печатных плат в домашних условиях понадобится следующее:

1. Программное обеспечение для разработки рисунка.
2. Прозрачная полиэтиленовая пленка.
3. Узкий скотч.
4. Маркер.
5. Фольгированный стеклотекстолит.
6. Наждачная бумага.
7. Спирт.
8. Ненужная зубная щетка.
9. Инструмент для сверления отверстий диаметром от 0,7 до 1,2 мм.
10. Хлорное железо.
11. Пластиковая емкость для травления.
12. Кисточка для рисования красками.
13. Паяльник.
14. Припой.
15. Жидкий флюс.

Пройдемся кратенько по каждому пункту, так как есть некоторые нюансы, дойти до которых возможно только опытным путем.
Программ для разработки печатных плат существует сегодня огромное количество, но для начинающего радиолюбителя самым простым вариантом будет Sprint Layout. Несложно освоить интерфейс, пользоваться можно бесплатно, присутствует огромная библиотека, включающая распространенные радиокомпоненты.
Полиэтилен нужен для переноса рисунка с монитора. Лучше взять пленку пожестче, например, от старых обложек для школьных книг. Для ее крепления к монитору подойдет любой скотч. Лучше взять узкий – проще будет отклеивать (монитору эта процедура не вредит).
На маркерах стоит остановиться более подробно, так как это больная тема. Для переноса рисунка на полиэтилен, в принципе, подойдет любой вариант. А вот для рисования по фольгированному стеклотекстолиту нужен специальный маркер. Но тут есть маленькая хитрость, как сэкономить, и не покупать достаточно дорогие «специальные» маркеры для рисования печатных плат. Дело в том, что эти изделия по своим свойствам абсолютно ни чем не отличаются от обычных перманентных маркеров, которые продаются в 5-6 раз дешевле в любом канцелярском магазине. Но маркер должен обязательно иметь надпись «Permanent». Иначе ничего не получится.

Фольгированный стеклотекстолит можно брать любой. Лучше, если он будет потолще. Начинающим с таким материалом работать куда проще. Для его очистки понадобится наждачная бумага зернистостью около 1000 единиц, а также спирт (есть в любой аптеке). Последний расходник можно заменить жидкостью для сведения лака для ногтей, которая есть в любом доме, где живет женщина. Однако это средство довольно противно пахнет и долго выветривается.
Для сверления платы лучше иметь специальную мини-дрель или гравер. Однако можно пойти и более дешевым путем. Достаточно купить цанговый или кулачковый патрон под маленькие сверла и приспособить его к обычной бытовой дрели.
Хлорное железо можно заменить другими химическими средствами, включая те, которые уже наверняка есть в вашем доме. Например, подойдет раствор лимонной кислоты в перекиси водорода. Информацию о том, как готовятся альтернативные хлорному железу составы для травления плат, без проблем можно найти в Сети. Единственное, на что стоит обратить внимание, это на емкость для такой химии – она должна быть пластиковой, акриловой, стеклянной, но никак не металлической.
Про паяльник, припой и жидкий флюс подробнее говорить не стоит. Если радиолюбитель дошел до вопроса изготовления печатной платы, то с этими вещами он уже наверняка знаком.

Разработка и перенос рисунка платы на шаблон

Когда все вышеперечисленные инструменты, приспособления и расходные материалы подготовлены, можно браться за разработку платы. Если изготавливаемое устройство не уникальное, то гораздо проще будет скачать его проект из Сети. Подойдет даже обычный рисунок в формате JPEG.

Хотите пойти более сложным путем – рисуйте плату самостоятельно. Этот вариант часто бывает неизбежным, например, в ситуациях, когда у вас нет в наличии точно таких же радиодеталей, которые нужны для сборки оригинальной платы. Соответственно, заменяя компоненты аналогами, под них приходится выделять место на стеклотекстолите, подгонять отверстия и дорожки. Если проект уникальный, то плату придется разрабатывать с нуля. Для этого и нужно вышеупомянутое программное обеспечение.
Когда макет платы готов, его остается только перенести на прозрачный шаблон. Полиэтилен фиксируется прямо на мониторе при помощи скотча. Далее просто переводим имеющийся рисунок – дорожки, контактные пятачки и так далее. Для этих целей лучше всего использовать все тот же перманентный маркер. Он не стирается, не размазывается, и его хорошо видно.

Подготовка фольгированного стеклотекстолита

Следующим этапом идет подготовка стеклотекстолита. Для начала нужно отрезать его по размерам будущей платы. Делать это лучше с небольшим запасом. Для раскройки фольгированного стеклотекстолита можно использовать одни из нескольких способов.
Во-первых, материал отлично режется при помощи ножовки по металлу. Во-вторых, если у вас есть гравер с отрезными кругами, то удобно будет использовать его. В-третьих, стеклотекстолит можно отрезать по размеру канцелярским ножом. Принцип раскройки такой же, как и при работе со стеклорезом – в несколько проходов наносится линия отреза, затем материал просто отламывается.

Теперь обязательно нужно очистить медный слой стеклотекстолита от защитного покрытия и окисла. Лучшего способа, чем обработка наждачной бумагой, для решения этой задачи нет. Зернистость берется от 1000 до 1500 единиц. Цель – получить чистую блестящую поверхность. До зеркального блеска зачищать медный слой не стоит, так как мелкие царапины от наждачной бумаги увеличивают адгезию поверхности, что понадобится дальше.
В завершение остается только очистить фольгу от пыли и следов ваших пальцев. Для этого используется спирт или ацетон (жидкость для снятия лака). После обработки к медной поверхности руками не прикасаемся. Для последующих манипуляций захватываем стеклотекстолит за грани.

Совмещение шаблона и стеклотекстолита

Теперь нашей задачей является совмещения полученного на полиэтилене рисунка с подготовленным стеклотекстолитом. Для этого пленка накладывается на нужное место и позиционируется. Остатки заворачиваются на обратную сторону и крепятся при помощи все того же скотча.

Сверление отверстий

Перед сверлением рекомендуется каким-либо способом закрепить стеклотекстолит с шаблоном на поверхности. Это позволит добиться большей точности, а также исключит внезапное проворачивание материала во время прохода сверла насквозь. Если у вас есть сверлильный станок для такой работы, то описанная проблема вообще не возникнет.

Сверлить отверстия в стеклотекстолите можно на любой скорости. Кто-то работает на малых оборотах, кто-то на больших. Опыт показывает, что сами сверла служат намного дольше, если их эксплуатировать на низких скоростях. Так их сложнее сломать, погнуть и повредить заточку.
Отверстия сверлятся прямо через полиэтилен. Ориентирами будут служить будущие контактные пятачки, нарисованные на шаблоне. Если того требует проект, то своевременно меняем сверла под нужный диаметр.

Рисование дорожек

Далее шаблон снимается, но не выбрасывается. К медному покрытию по-прежнему стараемся не прикасаться руками. Для рисования дорожек используем маркер, обязательно перманентный. Его хорошо видно по следу, который он оставляет. Рисовать лучше за один проход, так как после застывания лака, который есть в составе перманентного маркера, правки делать будет весьма затруднительно.

В качестве ориентира используем все тот же шаблон из полиэтилена. Можно рисовать также перед компьютером, сверяясь с оригинальным макетом, где есть маркировка и прочие пометки. Если есть возможность, то лучше использовать несколько маркеров с наконечниками разной толщины. Это позволит более качественно прорисовать и тонкие дорожки, и обширные полигоны.

После нанесения рисунка обязательно ждем некоторое время, необходимое для окончательного отвердевания лака. Можно даже подсушить феном. От этого будет зависеть качество будущих дорожек.

Травление и очистка дорожек от маркера

Теперь самое интересное – травление платы. Тут есть несколько нюансов, о которых мало кто упоминает, но они существенно влияют на качество результата. В первую очередь готовим раствор хлорного железа согласно рекомендациям на упаковке. Обычно порошок разбавляется водой в соотношении 1:3. И тут первый совет. Сделайте раствор более насыщенным. Это поможет ускорить процесс, и нарисованные дорожки не отвалятся прежде, чем вытравится все необходимое.

Сразу же совет второй. Ванночку с раствором рекомендуется погрузить в горячую воду. Можно нагреть ее в металлической посуде. Повышение температуры, как известно еще со школьной программы, значительно ускоряет химическую реакцию, которой травление нашей платы и является. Сокращение времени процедуры нам на руку. Нанесенные маркером дорожки достаточно нестабильны, и чем меньше они будут киснуть в жидкости, тем лучше. Если при комнатной температуре плата в хлорном железе травится около часа, то в теплой воде этот процесс сокращается до 10 минут.
В завершение еще один совет. В процессе травления, хоть он и так ускорен за счет подогрева, рекомендуется постоянно двигать плату, а также счищать продукты реакции щеточкой для рисования. Совмещая все вышеописанные манипуляции вполне возможно вытравить лишнюю медь всего за 5-7 минут, что является просто отличным результатом для этой технологии.

В конце процедуры плату нужно тщательно промыть под проточной водой. Затем просушиваем ее. Остается только смыть следы от маркера, все еще закрывающие наши дорожки и пятачки. Делается это все тем же спиртом или ацетоном.

Лужение печатных плат

Перед лужением еще раз обязательно проходимся по медному слою наждачной бумагой. Но теперь делаем это предельно осторожно, чтобы не повредить дорожки. Самый простой и доступный способ лужения – традиционный, с помощью паяльника, флюса и припоя. Можно также использовать сплавы Розе или Вуда. Также существует на рынке так называемое жидкое олово, которое значительно может упростить задачу.
Но все эти новые технологии требуют дополнительных затрат и некоторого опыта, потому для первого раза подойдет и классический метод лужения. На очищенные дорожки наносится жидкий флюс. Далее набирается припой на жало паяльника и распределяется по оставшейся после травления меди. Здесь важно прогреть дорожки, иначе припой может не «приклеиться».

Если у вас все же есть сплавы Розе или Вуда, то их можно использовать и не по технологии. Они просто замечательно плавятся паяльником, легко распределяются по дорожкам, не сбиваются в комки, что для начинающего радиолюбителя будет только плюсом.

Заключение

Как видно из вышеописанного, бюджетная технология изготовления печатных плат в домашних условиях действительно доступная и недорогая. Не нужен ни принтер, ни утюг, ни дорогущая фоторезистивная пленка. Используя все вышеописанные советы вы легко сможете изготавливать простейшие электронные , не вкладывая в это больших денег, что очень важно на первых этапах занятия радиолюбительством.

Условиях на конкретном примере. Например, нужно изготовить две платы. Одна — переходник с одного типа корпуса на другой. Вторая — замена большой микросхемы с корпусом BGA на две поменьше, с корпусами TO-252, с тремя резисторами. Размеры плат: 10×10 и 15×15 мм. Есть 2 варианта изготовления печатных плат в : с помощью фоторезиста и методом «лазерного утюга». Воспользуемся методом «лазерного утюга».

Процесс изготовления печатных плат в домашних условиях

1. Готовим проект печатной платы. Я пользуюсь программой DipTrace: удобно, быстро, качественно. Разработана нашими соотечественниками. Очень удобный и приятный пользовательский интерфейс, в отличие от общепризнанного PCAD. Есть конвертация в формат PCAD PCB. Хотя многие отечественные фирмы уже начали принимать в формате DipTrace.

В DipTrace есть возможность узреть своё будущее творение в объёме, что весьма удобно и наглядно. Вот что должно получиться у меня (платы показаны в разных масштабах):

2. Сначала размечаем текстолит, выпиливаем заготовку для печатных плат.

3. Выводим наш проект на в зеркально отражённом виде в максимально возможном качестве, не скупясь на тонер. Путём долгих экспериментов была выбрана бумага для этого — плотная матовая фотобумага для принтеров.

4. Не забудем почистить и обезжирить заготовку платы. Если нет обезжиривателя, можно пройтись по меди стеклотекстолита ластиком. Далее с помощью обыкновенного утюга «привариваем» тонер с бумаги к будущей печатной плате. Я держу 3-4 минуты под небольшим нажимом, до лёгкого пожелтения бумаги. Нагрев ставлю максимальный. Сверху кладу ещё один лист бумаги для более равномерного прогрева, иначе изображение может «поплыть». Важный момент здесь — равномерность прогрева и нажима.

5. После этого, дав плате немного остыть, кладём заготовку с прилипшей к ней бумагой в воду, желательно горячую. Фотобумага быстро намокает, и через минуту-две можно аккуратно снять верхний слой.

В местах, где большое скопление наших будущих токопроводящих дорожек, бумага прилипает к плате особенно сильно. Её пока не трогаем.

6. Даём плате ещё пару минут отмокнуть. Остатки бумаги аккуратно снимаем с помощью ластика или трения пальцем.

7. Вынимаем заготовку. Просушиваем. Если где-то дорожки получились не очень чёткими, можно сделать их ярче тонким маркером для CD. Хотя лучше добиться того, чтобы все дорожки вышли одинаково чёткими и яркими. Это зависит от 1) равномерности и достаточности прогрева заготовки утюгом, 2) аккуратности при снятии бумаги, 3) качества поверхности текстолита и 4) удачного подбора бумаги. С последним пунктом можно поэкспериментировать, чтобы найти наиболее подходящий вариант.

8. Кладём получившуюся заготовку с отпечатанными на ней будущими дорожками-проводниками в раствор хлорного железа. Травим часа 1,5 или 2. Пока ждём, накроем нашу «ванночку» крышкой: испарения достаточно едкие и токсичные.

9. Достаём из раствора готовые платы, промываем, сушим. Тонер от лазерного принтера замечательно смывается с платы с помощью ацетона. Как видно, даже самые тонкие проводники шириной 0,2 мм вышли вполне хорошо. Осталось совсем немного.

10. Лудим изготовленные методом «лазерного утюга» печатные платы. Смываем бензином или спиртом остатки флюса.

11. Осталось только выпилить наши платы и смонтировать радиоэлементы!

Выводы

При определённой сноровке метод «лазерного утюга» подходит для изготовления несложных печатных плат в домашних условиях. Вполне чётко получаются короткие проводники от 0,2 мм и шире. Более толстые проводники получаются совсем хорошо. Времени на подготовку, эксперименты с подбором типа бумаги и температуры утюга, травление и лужение уходит примерно 3-5 часов. Но это гораздо быстрее, чем если заказывать платы в фирме. Денежные затраты также минимальны. В общем, для простых бюджетных радиолюбительских проектов метод рекомендуется к использованию.

Что представляет из себя

печатная плат а ?

Печатная плат а или плат а , представляет собой пластину или панель состоящее из одного или двух проводящих рисунков, расположенных на поверхности диэлектрического основания, или из системы проводящих рисунков, расположенных в объеме и на поверхности диэлектрического основания, соединенных между собой в соответствии с принципиальной электрической схемой, предназначенное для электрического соединения и механического крепления устанавливаемых на нем изделий электронной техники, квантовой электроники и электротехнических изделий — пассивных и активных электронных компонентов.

Самый простой печатной плат ой является плат а , которая содержит медные проводники на одной из сторон печатной плат ы и связывает элементы проводящего рисунка только на одной из ее поверхностей. Такие плат ы известны как однослойные печатной плат ы или односторонние печатные плат ы (сокращенно — ОПП ).

На сегодняшний день, самые популярные в производстве и наиболее распространенные печатные плат ы , которые содержат два слоя, то есть, содержащие проводящий рисунок с обеих сторон плат ы – двухсторонни (двухслойные) печатные плат ы (сокращённо ДПП ). Для соединения проводников между слоями используются сквозные монтаж ные и переходные металлизированные отверстия. Тем не менее, в зависимости от физической сложности конструкции печатной плат ы , когда разводка проводников на двусторонней плат е становится слишком сложной, на производстве заказ ывается многослойные печатные плат ы (сокращённо МПП ), где проводящий рисунок формируется не только на двух внешних сторонах плат ы , но и во внутренних слоях диэлектрика. В зависимости от сложности, многослойные печатные плат ы могут быть изготовлены из 4,6, ….24 или более слоев.

>
Рис 1. Пример двухслойной печатной плат ы с защитной паяльной маской и маркировкой.

Для монтаж а электронных компонентов на печатные плат ы , необходима технологическая операция — пайка, применяемая для получения неразъёмного соединения деталей из различных металлов путём введения между контактами деталей расплавленного металла — припоя, имеющего более низкую температуру плавления, чем материалы соединяемых деталей. Спаиваемые контакты деталей, а также припой и флюс вводятся в соприкосновение и подвергаются нагреву с температурой выше температуры плавления припоя, но ниже температуры плавления спаиваемых деталей. В результате, припой переходит в жидкое состояние и смачивает поверхности деталей. После этого нагрев прекращается, и припой переходит в твёрдую фазу, образуя соединение. Этот процесс можно сделать вручную или с помощью специализированной техники.

Перед пайкой, компоненты размещаются на печатной плат е выводами компонентов в сквозные отверстия плат ы и припаиваются к контактным площадкам и/или металлизированной внутренней поверхности отверстия – т.н. технология монтаж а в отверстия (THT Through Hole Technology — технология монтаж а в отверстия или др. словами — штыревой монтаж или DIP-монтаж ). Так же, все большее распространение, в особенности, в массовом и крупносерийном производстве, получила более прогрессивная технология поверхностного монтаж а — также называемая ТМП (технология монтаж а на поверхность) или SMT (surface mount technology) или SMD-технология (от surface mount device – прибор, монтируемый на поверхность). Основным ее отличием от «традиционной» технологии монтаж а в отверстия является то, что компоненты монтируются и паяются на контактные площадки (англ. land), являющиеся частью проводящего рисунка на поверхности печатной плат ы . В технологии поверхностного монтаж а , как правило, применяются два метода пайки: пайка оплавлением припойной пасты и пайка волной. Основное преимущество метода пайки волной – возможность одновременной пайки компонентов, монтируемых как на поверхность плат ы , так и в отверстия. При этом пайка волной является самым производительным методом пайки при монтаж е в отверстия. Пайка оплавлением основана на применении специального технологического материала – паяльной пасты. Она содержит три основных составляющих: припой, флюс (активаторы) и органические наполнители. Паяльная паста наносится на контактные площадки либо с помощью дозатора, либо через трафарет , затем устанавливаются электронные компоненты выводами на паяльную пасту и далее, процесс оплавления припоя, содержащегося в паяльной пасте, выполняется в специальных печах путем нагрева печатной плат ы с компонентами.

Для избежания и/или предотвращения случайного короткого замыкания проводников из разных цепей в процессе пайки, производители печатных плат применяют защитную паяльную маску (англ. solder mask; она же «зеленка») – слой прочного полимерного материала, предназначенного для защиты проводников от попадания припоя и флюса при пайке, а также от перегрева. Паяльная маска закрывает проводники и оставляет открытыми контактные площадки и ножевые разъемы. Наиболее распространенные цвета паяльной маски, используемые в печатных плат а х — зеленый, затем красный и синий. Следует иметь в виду, что паяльная маска не защищает плат у от влаги в процессе эксплуатации плат ы и для влагозащиты используются специальные органические покрытия.

В наиболее популярных программах систем автоматизированного проектирования печатных плат и электронных приборов (сокращённо САПР — CAM350, P-CAD, Protel DXP, SPECCTRA, OrCAD, Allegro , Expedition PCB, Genesis), как правило, существуют правила, связанные с паяльной маской. Эти правила определяют расстояние/отступ, которое необходимо соблюсти, между краем паяемой площадки и границей паяльной маски. Эта концепция иллюстрируется на рисунке 2 (а).

Шелкография или маркировка.

Маркировка (англ. Silkscreen, legend) является процессом, в котором производитель наносит информацию о электронных компонентах и которая способствует облегчить процесс сборки, проверки и ремонта. Как правило, маркировка наносится для обозначения контрольных точек, а также положения, ориентации и номинала электронных компонентов. Также она может быть использована для любых целей конструктора печатных плат , например, указать название компании, инструкцию по настройке (это широко используется в старых материнских плат а х персональных компьютеров) и др. Маркировку можно наносить на обе стороны плат ы и ее, как правило, наносят методом сеткографии(шелкография) специальной краской (с термическим или УФ отверждением) белого, желтого или черного цвета. На рисунке 2 (b) показаны обозначение и область расположения компонентов, выполненные маркировкой белого цвета.

>
Рис 2. Расстояние от площадки до маски (а) и маркировка (b)

Структура слоев в САПР

Как уже отмечалось в начале этой статьи, печатные плат ы могут быть сделаны из нескольких слоев. Когда печатная плат а разработана с помощью САПР, часто можно увидеть в структуре печатной плат ы несколько слоев, которые не соответствуют необходимым слоям с разводкой из проводящего материала (меди). Например, слои с маркировкой и паяльной маской являются непроводящими слоями. Наличие проводящих и непроводящих слоев может привести к путанице, так как производители используют термин слой, когда они имеют в виду только токопроводящие слои. С этого момента, мы будем использовать термин «слои» без «САПР», только когда речь идет о проводящих слоях. Если мы используем термин «слои САПР» мы имеем в виду все виды слоев, то есть проводящие и непроводящие слои.

Структура слоев в САПР:

слои САПР (проводящие и непроводящие)	описание
	Top silkscreen — верхний слой маркировки (непроводящий)
	Top soldermask – верхний слой паяльной маски (непроводящий)
	Top paste mask – верхний слой паяльной пасты (непроводящий)
	Top Layer 1 – первый/верхний слой (проводящий)
	Int Layer 2 – второй/внутренний слой (проводящий)
	Substrate — базовый диэлектрик (непроводящий)
	Bottom Layer n — нижний слой(проводящие)
	Bottom paste mask — Нижний слой паяльной пасты (непроводящий)
	Bottom soldermask Нижний слой паяльной маски (непроводящий)
	Bottom silkscreen Нижний слой маркировки (непроводящий)

На рисунке 3. показаны три различных структур слоев. Оранжевый цвет подчеркивает проводящие слои в каждой структуре. Высота структуры или толщина печатной плат ы может варьироваться в зависимости от назначения, однако наиболее часто используется толщина 1,5мм.

>
Рис 3. Пример 3 различных структур печатных плат : 2-х слойная(а), 4-х слойная (b) и 6-и слойная(с)

Типы корпусов электронных компонентов

Сегодня на рынке присутствует большое разнообразие типов корпусов электронных компонентов. Обычно, для одного пассивного или активного элемента существует несколько типов корпусов. Например, вы можете найти одну и ту же микросхему и в корпусе QFP (от англ. Quad Flat Package — семейство корпусов микросхем, имеющих планарные выводы, расположенные по всем четырём сторонам) и в корпусе LCC (от англ. Leadless Chip Carrier — представляет собой низкопрофильный квадратный керамический корпус с расположенными на его нижней части контактами).

В основном существует 3 больших семейств электронных корпусов:

		Описание
		корпуса для монтаж а в отверстия, которые имеют контакты, предназначенные для сквозной установки через монтаж ные отверстие в печатной плат е. Такие компоненты паяются на противоположной стороне плат ы , где был вставлен компонент. Как правило, эти компоненты смонтированы только на одной стороне печатной плат ы .
	SMD / SMT	корпуса для поверхностного монтаж а , которые паяются на одну сторону плат ы , где помещен компонент. Преимущество этого вида компоновки корпуса является то, что он может быть установлен на обе стороны печатной плат ы и кроме того, эти компоненты меньше чем корпуса для монтаж а в отверстия и позволяют проектировать плат ы меньших габаритов и с более плотной разводкой проводников на печатных плат а х.
		(Ball Grid Array- массив шариков -тип корпуса поверхностно-монтируемых интегральных микросхем). BGA выводы представляют собой, шарики из припоя, нанесённые на контактные площадки с обратной стороны микросхемы. Микросхему располагают на печатной плат е и нагревают с помощью паяльной станции или инфракрасного источника, так что шарики начинают плавиться. Поверхностное натяжение заставляет расплавленный припой зафиксировать микросхему ровно над тем местом, где она должна находиться на плат е. У BGA длина проводника очень мала, и определяется расстоянием между плат ой и микросхемой, таким образом, применение BGA позволяет увеличить диапазон рабочих частот и увеличить скорость обработки информации. Так же технология BGA имеет лучший тепловой контакт между микросхемой и плат ой, что в большинстве случаев избавляет от установки теплоотводов, поскольку тепло уходит от кристалла на плат у более эффективно. Чаще всего BGA используется в компьютерных мобильных процессорах, чипсетах и современных графических процессорах.

Контактная площадка

печатной плат ы (англ. land)

Контактная площадка печатной плат ы — часть проводящего рисунка печатной плат ы , используемая для электрического подсоединения устанавливаемых изделий электронной техники. Контактная площадка печатной плат ы представляет собой открытые от паяльной маски части медного проводника, куда и припаиваются выводы компонентов. Есть два типа площадок – контактные площадки монтаж ных отверстий для монтаж а в отверстия и планарные площадки для поверхностного монтаж а — SMD площадки. Иногда, SMD площадки с переходным отверстием очень похожи на площадки для монтаж а в отверстия.

На рисунке 4 представлены контактные площадки для 4х разных электронных компонентов. Восемь для IC1 и две для R1 SMD площадки, соответственно, а так же три площадки с отверстиями для Q1 и PW электронных компонентов.

>
Рис 4. Площадки для поверхностного монтаж а (IC1, R1) и контактные площадки для монтаж а в отверстия (Q1, PW).

Медные проводники

Медные проводники используется для подключения двух точек на печатной плат е -например, для подключения между двумя SMD площадками (рисунок 5.), или для подключения SMD площадки к площадке монтаж ного отверстия или для соединения двух переходных отверстия.

Проводники могут иметь разную, рассчитанную ширину в зависимости от токов, протекающих через них. Так же, на высоких частотах, необходимо рассчитывать ширину проводников и зазоры между ними, так как сопротивление, емкость и индуктивность системы проводников зависит от их длинны, ширины и их взаимного расположения.

>
Рисунок 5. Соединение двумя проводниками двух SMD микросхем.

Сквозные металлизированные переходные отверстие

печатной плат ы

Когда надо соединить компонент, который находится на верхнем слое печатной плат ы с компонентом, который находится на нижнем слое, применяются сквозные металлизированные переходные отверстия, которые соединяют элементы проводящего рисунка на разных слоях печатной плат ы . Эти отверстия, позволяют току проходить сквозь печатную плат у. На рисунке 6 показаны два проводника, которые начинаются на площадках компонентов на верхнем слое и заканчивается на площадках другого компонента на нижнем слое. Для каждого проводника установлено свое переходное отверстие, проводящее ток из верхнего слоя на нижний слой.

>

Рисунок 6. Соединение двух микросхем через проводники и переходные металлизированные отверстия на разных сторонах печатной плат ы

На рисунке 7 более детально дано представление о поперечном сечении 4-слойных печатных плат . Здесь цветами обозначены следующие слои:

На модели печатной плат ы , на рисунке 7 показан проводник (красный), который принадлежит к верхнему проводящему слою, и который проходит сквозь плат у с помощью сквозного переходного отверстия, а затем продолжает свой путь по нижнему слою(синий).

>

Рисунок 7. Проводник из верхнего слоя, проходящий через печатную плат у и продолжающий свой путь на нижнем слое.

«Глухое» металлизированное отверстие

печатной плат ы

В HDI (High Density Interconnect — высокая плотность соединений) печатных плат а х, необходимо использовать более чем два слоя, как это показано на рисунке 7. Как правило, в многослойных конструкциях печатной плат ы , на которых устанавливаются много интегральных микросхем, используются отдельные слои для питания и земли (Vcc или GND), и таким образом, наружные сигнальные слои освобождаются от шин питания, что облегчает разводку сигнальных проводников. Также бывают случаи, что сигнальные проводники должны переходить от внешнего слоя (сверху или снизу) по наименьшему пути, что бы обеспечить необходимое волновое сопротивление, требования по гальванической развязке и заканчивая требованиями на устойчивость к электростатическому разряду. Для таких видов соединений используются глухие металлизированные отверстие (Blind via — «глухие» или «слепые»). Имеются в виду отверстия, соединяющие наружный слой с одним или несколькими внутренними, что позволяет сделать подключение минимальным по высоте. Глухое отверстие начинается на внешнем слое и заканчивается на внутреннем слое, поэтому оно имеет префикс «глухое».

Чтобы узнать, какое отверстие присутствует на плат е, вы можете поместить печатную плат у над источником света и посмотреть — если вы видите свет, идущий от источника через отверстие, то это переходное отверстие, в противном случае глухое.

Глухие переходные отверстия полезно использовать в конструкции плат ы , когда вы ограничены в размерах и имеете слишком мало места для размещения компонентов и разводки сигнальных проводников. Вы можете разместить электронные компоненты с обеих сторон и максимально увеличить пространство под разводку и другие компоненты. Если переходы сделаны через сквозные отверстие, а не глухие, понадобиться дополнительное пространство для отверстий т.к. отверстие занимает место с обеих сторон. В то же время глухие отверстия могут находиться под корпусом микросхемы – например для разводки больших и сложных BGA компонентов.

На рисунке 8 показаны три отверстия, которые являются частью четырехслойной печатной плат ы . Если смотреть слева направо, то первое мы увидим сквозное отверстие через все слои. Второе отверстие начинается в верхнем слое и заканчивается на втором внутреннем слое — глухое переходное отверстия L1-L2. Наконец, третье отверстие, начинается в нижнем слое и заканчивается в третьем слое, поэтому мы говорим, что это глухое переходное отверстия L3-L4.

Основным недостатком этого типа отверстия, является более высокая цена изготовления печатной плат ы с глухими отверстиями, по сравнению с альтернативными сквозными отверстиями.

>
Рис 8. Сравнение переходного сквозного отверстие и глухих переходных отверстий.

Скрытые переходные отверстия

Англ. Buried via — «скрытые», «погребенные», «встроенные». Эти переходные отверстия похожи на глухие, с той разницей, что они начинаются и заканчиваются на внутренних слоях. Если мы посмотрим на рисунок 9 слева направо, мы увидим, что первое отверстие сквозное через все слои. Второе представляет собой глухое переходное отверстия L1-L2, а последнее является, скрытое переходное отверстие L2-L3, которое начинается на втором слое и заканчивается на третьем слое.

>

Рисунок 9. Сравнение переходного сквозного отверстие, глухого отверстия и скрытого отверстия.

Технология изготовления глухих и скрытых переходных отверстий

Технология изготовления таких отверстий может быть различной, в зависимости от той конструкции, которую заложил разработчик, и в зависимости от возможностей завод а-изготовителя. Мы будем выделять два основных вида:

Отверстие сверлится в двусторонней заготовке ДПП , металлизируется, травиться и затем эта заготовка, по сути готовая двухслойная печатная плат а , прессуется через препрег в составе многослойной заготовки печатной плат ы . Если эта заготовка находиться сверху «пирога» МПП , то мы получаем глухие отверстия, если в середине, то — скрытые переходные отверстия.

1. Отверстие сверлится в спрессованной заготовке МПП , глубина сверления контролируется, что бы точно попасть в площадки внутренних слоев, и затем происходит металлизация отверстия. Таким образом мы получаем только глухие отверстия.

В сложных конструкциях МПП могут применяться комбинации вышеперечисленных видов отверстий – рисунок 10.

>

Рисунок 10. Пример типовой комбинации видов переходных отверстий.

Заметим, что применение глухих отверстий иногда может привести к удешевлению проекта в целом, за счет экономии на общем количестве слоев, лучшей трассируемости, уменьшения размера печатной плат ы , а также возможности применить компоненты с более мелким шагом. Однако в каждом конкретном случае решение об их применении следует принимать индивидуально и обоснованно. Однако не следует злоупотреблять сложностью и многообразием видов глухих и скрытых отверстий. Опыт показывает, что при выборе между добавлением в проект еще одного вида несквозных отверстий и добавлением еще одной пары слоев правильнее будет добавить пару слоев. В любом случае, конструкция МПП должна быть спроектирована с учетом того, как именно она будет реализована в производстве.

Финишные металлические защитные покрытия

Получение правильных и надежных паяных соединений в электронном оборудовании зависит от многих конструктивных и технологических факторов, включая должный уровень паяемости соединяемых элементов, таких как компоненты и печатные проводники. Для сохранения паяемости печатных плат до монтаж а электронных компонентов, обеспечения плоскостности покрытия и для надежного монтаж а паяных соединений необходимо защищать медную поверхность контактных площадок печатной плат ы от окисления, так называемым финишным металлическим защитным покрытием.

При взгляде на разные печатные плат ы , можно заметить, что контактные площадки почти не когда не имеют цвет меди, зачастую и в основном это серебристые цвета, блестящий золотой или матовый серый. Эти цвета и определяют типы финишных металлических защитных покрытий.

Наиболее распространенным методом защиты паяемых поверхностей печатных плат является покрытие медных контактных площадок слоем серебристого сплава олово-свинеца (ПОС-63) — HASL. Большинство изготавливаемых печатных плат защищены методом HASL. Горячее лужение HASL — процесс горячего облуживания плат ы , методом погружения на ограниченное время в ванну с расплавленным припоем и при быстрой выемке обдувкой струей горячего воздуха, убирающей излишки припоя и выравнивающей покрытие. Это покрытие доминирует в течение нескольких последних лет, несмотря на его серьезные технические ограничения. Плат ы , выпущенные таким способом, хотя и хорошо сохраняют паяемость в течение всего периода хранения, непригодны для некоторых применений. Высокоинтегрированные элементы, используемые в SMT технологиях монтаж а , требуют идеальной планарности (плоскостности) контактных площадок печатных плат . Традиционные покрытия HASL не соответствуют требованиям планарности.

Технологии нанесения покрытий, соответствующие требованиям планарности, это наносимое химическими методами покрытия:

Иммерсионное золочение (Electroless Nickel / Immersion Gold — ENIG), представляющее собой тонкую золотую пленку, наносимую поверх подслоя никеля. Функция золота — обеспечивать хорошую паяемость и защищать никель от окисления, а сам никель служит барьером, предотвращающим взаимную диффузию золота и меди. Это покрытие гарантирует превосходную планарность контактных площадок без повреждения печатных плат , обеспечивает достаточную прочность паяных соединений, выполненных припоями на основе олова. Их главный недостаток — высокая себестоимость производства.

Иммерсионное олово (Immersion Tin — ISn) – серое матовое химическое покрытие, обеспечивающее высокую плоскостность печатных площадок плат ы и совместимое со всеми способами пайки, нежели ENIG. Процесс нанесения иммерсионного олова, схож с процессом нанесения иммерсионного золота. Иммерсионное олово обеспечивает хорошую паяемость после длительного хранения, которое обеспечивается введением подслоя органометалла в качестве барьера между медью контактных площадок и непосредственно оловом. Однако, плат ы , покрытые иммерсионным оловом, требуют осторожного обращения, должны хранится в вакуумной упаковке в шкафах сухого хранения и плат ы с этим покрытием не пригодны для производства клавиатур/сенсорных панелей.

При эксплуатации компьютеров, устройств с ножевыми разъемами, контакты ножевых разъемов, подвергаются трению при эксплуатации плат ы , поэтому, концевые контакты, гальваническим способом покрывают более толстым и более жестким слоем золота. Гальваническое золочение ножевых разъёмов (Gold Fingers) — покрытие семейства Ni/Au, толщина покрытия: 5 -6 Ni; 1,5 – 3 мкм Au. Покрытие наносится электрохимическим осаждением (гальваника) и используется в основном для нанесения на концевые контакты и ламели. Толстое, золотое покрытие имеет высокую механическую прочность, стойкость к истиранию и неблагоприятному воздействию окружающей среды. Незаменимо там, где важно обеспечить надежный и долговечный электрический контакт.

>
Рисунок 11. Примеры металлических защитных покрытий — олово-свинец, иммерсионное золочение, иммерсионное олово, гальваническое золочение ножевых разъёмов.

Травление печатных плат подручными средствами

Описан процесс быстрого, дешёвого и безопасного способа травления печатных плат, используя легкодоступные подручные средства – соль, перекись водорода и лимонную кислоту.

Инструкция по травлению печатных плат с помощью подручных средств

Для травления платы в домашних условиях нам понадобится:

• лимонная кислота – 1 пакет
• перекись водорода 3% – 1 флакон 100 мл;
• соль поваренная – 2 чайные ложки.

1Приготовление растворадля травления платы

Возьмём подходящую ёмкость для травления платы, чтобы плата входила туда полностью. Засыпаем 1 чайную ложку соли, 30 гр. лимонной кислоты, полфлакона перекиси водорода. Тщательно перемешиваем до полного растворения соли и кислоты в перекиси. Этот раствор относительно безопасен для человека – он не разъедает кожу и одежду, а вот медь травит прекрасно.

Ингредиенты для приготовления раствора для травления

Тем не менее, не допускайте попадания этого раствора на кожу, и особенно в глаза. При попадании кислоты в глаза незамедлительно промойте их большим количеством воды.

2 Погружение заготовкив раствор кислоты

Кладём в ёмкость заготовку печатной платы с нанесёнными, например, «лазерно-утюжным» методом дорожками. Мы уже подробно рассматривали этот метод изготовления печатной платы.

Приготовление раствора для травления

3 Процесс травленияпечатной платы

Теперь ждём, пока кислота не протравит незащищённые участки меди. В зависимости от толщины слоя меди, это может занять от получаса до 1,5 часов. Процессу лучше не мешать, а только присматривать, что всё идёт как надо. Через пару минут вы увидите бурление и активное образование пузырьков газа на поверхности платы, а минут через 10 раствор начнёт становиться синевато-зелёным: значит химическая реакция идёт хорошо.

Печатная плата в процессе травления

4 Очистка и лужениепечатной платы

Когда травление закончено, сливаем отработавший раствор и вынимаем плату. Плату желательно сполоснуть слабым раствором уксуса, а затем тёплой водой. Дорожки от тонера отлично смываются ацетоном.

Промытая, очищенная и пролуженная печатная плата

Осталось только пролудить контактные площадки и печатной платой можно пользоваться!

Полезные советы

• Пропорционально варьируйте объём приготовляемого раствора в зависимости от размера платы.
• Для ускорения процесса травления подогревайте раствор на водяной бане или иным способом.
• При создании проекта закрывайте свободные участки платы сплошными заливками – это существенно снизит расход раствора и увеличит скорость травления.

Как изготовить печатную плату в домашних условиях – печать схем

Технология ручного способа нанесения

дорожек печатной платы

Подготовка шаблона

Бумага, на которой рисуется разводка печатной платы обычно тонкая и для более точного сверления отверстий, особенно в случае использования ручной самодельной дрели, чтобы сверло не вело в сторону, требуется сделать ее более плотной. Для этого нужно приклеить рисунок печатной платы на более плотную бумагу или тонкий плотный картон с помощь любого клея, например ПВА или Момент.

Далее плотная бумага вырезается по контуру приклеенного рисунка и шаблон для сверления готов.

Вырезание заготовки

Подбирается заготовка фольгированного стеклотекстолита подходящего размера, шаблон печатной платы прикладывается к заготовке и обрисовывается по периметру маркером, мягким простым карандашом или нанесением риски острым предметом.

Далее стеклотекстолит режется по нанесенным линиям с помощью ножниц по металлу или выпиливается ножовкой по металлу. Ножницами отрезать быстрее, и нет пыли. Но надо учесть, что при резке ножницами стеклотекстолит сильно изгибается, что несколько ухудшает прочность приклейки медной фольги и если потребуется перепайка элементов, то дорожки могут отслоиться. Поэтому если плата большая и с очень тонкими дорожками, то лучше отрезать с помощью ножовки по металлу.

Приклеивается шаблон рисунка печатной платы на вырезанную заготовку с помощью клея Момент, четыре капли которого наносятся по углам заготовки.

Так как клей схватывается всего за несколько минут, то сразу можно приступать к сверлению отверстий под радиодетали.

Сверление отверстий

Сверлить отверстия лучше всего с помощью специального мини сверлильного станка твердосплавным сверлом диаметром 0,7-0,8 мм. Если мини сверлильного станка в наличии нет, то можно просверлить отверстия маломощной дрелью простым сверлом. Но при работе универсальной ручной дрелью количество переломанных сверл будет зависеть от твердости Вашей руки. Одним сверлом точно не обойдетесь.

Если сверло зажать не удается, то можно его хвостовик обернуть несколькими слоями бумаги или одним слоем наждачной шкурки. Можно на хвостовик намотать плотно виток к витку тонкой металлической проволочки.

После окончания сверления проверяется, все ли просверлены отверстия. Это хорошо видно, если посмотреть на печатную плату на просвет. Как видно, пропущенных отверстий нет.

Нанесение топографического рисунка

Для того, чтобы места фольги на стеклотекстолите, которые будут токопроводящими дорожками, защитить при травлении от разрушения, их необходимо покрыть маской, устойчивой к растворению в водном растворе. Для удобства рисования дорожек, их лучше предварительно наметить с помощью мягкого простого карандаша или маркера.

Перед нанесением разметки нужно обязательно удалить следы клея Момент, которым приклеивался шаблон печатной платы. Так как клей не сильно затвердел, то его легко можно удалить, скатав пальцем. Поверхность фольги так же нужно обязательно обезжирить с помощью ветоши любым средством, например ацетоном или уайт-спиртом (так называется очищенный бензин), можно и любым моющим средством для мытья посуды, например Ферри.

После разметки дорожек печатной платы можно приступать к нанесению их рисунка. Для рисования дорожек хорошо подходит любая водостойкая эмаль, например алкидная эмаль серии ПФ, разведенная до подходящей консистенции растворителем уайт-спиртом. Рисовать дорожки можно разными инструментами – стеклянным или металлическим рейсфедером, медицинской иглой и даже зубочисткой. В этой статье я расскажу, как рисовать дорожки печатных плат с помощью чертежного рейсфедера и балеринки, которые предназначены для черчения на бумаге тушью.

Раньше компьютеров не было и все чертежи чертили простыми карандашами на ватмане и затем переводили тушью на кальку, с которой с помощью копировальных аппаратов делали копии.

Нанесение рисунка начинают с контактных площадок, которые рисуют балеринкой. Для этого нужно отрегулировать зазор раздвижных губок рейсфедера балеринки до требуемой ширины линии и для установки диаметра круга выполнить регулировку вторым винтом отодвинув рейсфедер от оси вращения.

Далее рейсфедер балеринки на длину 5-10 мм наполняется с помощью кисточки краской. Для нанесения защитного слоя на печатную плату лучше всего подходит краска марки ПФ или ГФ, так как она медленно высыхает и позволяет спокойно работать. Краску марки НЦ тоже можно применять, но работать с ней сложно, так как она быстро сохнет. Краска должна хорошо ложиться и не растекаться. Перед рисованием красу нужно развести до жидкой консистенции, добавляя в нее понемногу при интенсивном перемешивании подходящий растворитель и пробуя рисовать на обрезках стеклотекстолита. Для работы с краской удобнее всего ее налить во флакон от маникюрного лака, в закрутке которого установлена кисточка, устойчивая к растворителям.

После регулировки рейсфедера балеринки и получения требуемых параметров линий можно приступить к нанесению контактных площадок. Для этого острая часть оси вставляется в отверстие и основание балеринки проворачивается по кругу.

При правильной настройке рейсфедера и нужной консистенции краски вокруг отверстий на печатной плате получаются окружности идеально круглой формы. Когда балеринка начинает плохо рисовать, из зазора рейсфедера тканью удаляются остатки подсохшей краски и рейсфедер заполняется свежей. чтобы обрисовать все отверстия на этой печатной плате окружностями понадобилось всего две заправки рейсфедера и не более двух минут времени.

Когда круглые контактные площадки на плате нарисованы, можно приступать к рисованию токопроводящих дорожек с помощью ручного рейсфедера. Подготовка и регулировка ручного рейсфедера не отличается от подготовки балеринки.

Единственное, что дополнительно понадобится, так это плоская линейка, с приклеенными на одной из ее сторон по краям кусочками резины, толщиной 2,5-3 мм, чтобы линейка при работе не скользила и стеклотекстолит, не касаясь линейки, мог свободно проходить под ней. Лучше всего подходит в качестве линейки деревянный треугольник, он устойчив и одновременно может служить при рисовании печатной платы опорой для руки.

Чтобы печатная плата при рисовании дорожек не скользила, желательно ее разместить на лист наждачной бумаги, представляющий собой два склепных между собой бумажными сторонами наждачных листа.

Если при рисовании дорожек и окружностей они соприкоснулись, то не стоит принимать никаких мер. Нужно дать краске на печатной плате подсохнуть до состояния, когда она не будет пачкать при прикосновении и с помощью острия ножа удалить лишнюю часть рисунка. Чтобы краска быстрее высохла плату нужно расположить в теплом месте, например в зимнее время на батарею отопления. В летнее время года — под лучи солнца.

Когда рисунок на печатной плате полностью нанесен и исправлены все дефекты можно переходить к ее травлению.

Технология нанесения рисунка печатной платы

с помощью лазерного принтера

При печати на лазерном принтере происходит перенос за счет электростатики образованного тонером изображения с фото барабана, на котором лазерный луч нарисовал изображение, на бумажный носитель. Тонер удерживается на бумаге, сохраняя изображение, только за счет электростатики. Для закрепления тонера бумага прокатывается между валиками, один из которых является термопечкой, разогретой до температуры 180-220°C. Тонер расплавляется и проникает в текстуру бумаги. После остывания тонер отвердевает и прочно удерживается на бумаге. Если бумагу опять нагреть до 180-220°C, то тонер опять станет жидким. Это свойство тонера и используется для переноса изображения токоведущих дорожек на печатную плату в домашних условиях.

После того, как файл с рисуночком печатной платы готов, необходимо его распечатать с помощью лазерного принтера на бумажный носитель. Обратите внимание, изображение рисунка печатной платы для данной технологии должно иметь вид со стороны установки деталей! Струйный принтер для этих целей не подходит, так как работает на другом принципе.

Подготовка бумажного шаблона для переноса рисунка на печатную плату

Если напечатать рисунок печатной платы на обыкновенной бумаге для офисной техники, то из-за пористой ее структуры, тонер глубоко проникнет в тело бумаги и при переносе тонера на печатную плату, большая часть его останется в бумаге. В дополнение будут сложности с удалением бумаги с печатной платы. Придется ее долго размачивать в воде. Поэтому для подготовки фотошаблона необходима бумага, не имеющая пористую структуру, например фотобумага, подложка от самоклеящихся пленок и этикеток, калька, страницы от глянцевых журналов.

В качестве бумаги для печати рисунка печатной платы я использую кальку из старых запасов. Калька очень тонкая и печатать шаблон непосредственно на ней невозможно, она в принтере заминается. Для решения этой проблемы, нужно перед печатью на кусок кальки требуемого размера по углам нанести по капельке любого клея и приклеить на лист офисной бумаги А4.

Такой прием позволяет распечатывать рисунок печатной платы даже на самой тонкой бумаге или пленке. Для того, чтобы толщина тонера рисунка была максимальной, перед печатью, нужно выполнить настройку «Свойств принтера», отключив режим экономной печати, а если такая функция не доступна, то выбрать самый грубый тип бумаги, например картон или что то подобное. Вполне возможно с первого раза хороший отпечаток не получится, и придется немного поэкспериментировать, подобрав наилучший режим печати лазерного принтера. В полученном отпечатке рисунка дорожки и контактные площадки печатной платы должны быть плотными без пропусков и смазывания, так как ретушь на данном технологическом этапе бесполезна.

Осталось обрезать кальку по контуру и шаблон для изготовления печатной платы будет готов и можно приступать к следующему шагу, переносу изображения на стеклотекстолит.

Перенос рисунка с бумаги на стеклотекстолит

Перенос рисунка печатной платы является самым ответственным этапом. Суть технологии проста, бумага, стороной напечатанного рисунка дорожек печатной платы прикладывается к медной фольге стеклотекстолита и с большим усилием прижимается. Далее этот бутерброд разогревается до температуры 180-220°C и затем охлаждается до комнатной. Бумага отдирается, а рисунок остается на печатной плате.

Некоторые умельцы предлагают переносить рисунок с бумаги на печатную плату, используя электроутюг. Я пробовал такой способ, но результат получался нестабильным. Сложно обеспечить одновременно нагрев тонера до нужной температуры и равномерный прижим бумаги ко всей поверхности печатной платы при затвердевании тонера. В результате рисунок переносится не полностью и остаются пробелы в рисунке дорожек печатной платы. Возможно, утюг не достаточно нагревался, хотя регулятор был выставлен на максимальный нагрев утюга. Вскрывать утюг и перенастраивать терморегулятор не хотелось. Поэтому я воспользовался другой технологией, менее трудоемкой и обеспечивающей сто процентный результат.

На вырезанную в размер печатной платы и обезжиренную ацетоном заготовку фольгированного стеклотекстолита приклеил по углам кальку с напечатанным на ней рисунком. На кальку сверху положил, для более равномерного прижима, пяток листиков офисной бумаги. Полученный пакет положил на лист фанеры и сверху накрыл листом такого же размера. Весь этот бутерброд зажал с максимальной силой в струбцинах.

Осталось нагреть сделанный бутерброд до температуры 200°C и остудить. Для нагрева идеально подходит электродуховка с регулятором температуры. Достаточно поместить сотворенную конструкцию в шкаф, дождаться набора заданной температуры и через полчаса извлечь плату для остывания.

Если электродуховки в распоряжении нет, то можно воспользоваться и газовой духовкой, отрегулировав температуру ручкой подачи газа по встроенному термометру. Если термометра нет или он неисправен, то могут помочь женщины, подойдет положение ручки регулятора, при котором пекут пироги.

Так как концы фанеры покоробило, на всякий случай зажал их дополнительными струбцинами. чтобы избежать подобного явления, лучше печатную плату зажимать между металлическими листами толщиной 5-6 мм. Можно просверлить в их углах отверстия и зажимать печатные платы, стягивать пластины с помощью винтов с гайками. М10 будет достаточно.

Через полчаса конструкция остыла достаточно, чтобы тонер затвердел, плату можно извлекать. При первом же взгляде на извлеченную печатную плату становится понятно, что тонер перешел с кальки на плату отлично. Калька плотно и равномерно прилегала по линиям печатных дорожек, кольцам контактных площадок и буквам маркировки.

Калька легко оторвалась практически от всех дорожек печатной платы, остатки кальки были удалены с помощью влажной ткани. Но все, же не обошлось без пробелов в нескольких местах на печатных дорожках. Такое может случиться в результате неравномерности печати принтера или оставшейся грязи или коррозии на фольге стеклотекстолита. Пробелы можно закрасить любой водостойкой краской, маникюрным лаком или заретушировать маркером.

Для проверки пригодности маркера для ретуши печатной платы, нужно нарисовать ним на бумаге линии и бумагу смочить водой. Если линии не расплывутся, значит, маркер для ретуши подходит.

Травить печатную плату в домашних условиях лучше всего в растворе хлорного железа или перекиси водорода с лимонной кислотой. После травления тонер с печатных дорожек легко удаляется тампоном, смоченным в ацетоне.

Затем сверлятся отверстия, лудятся токопроводящие дорожки и контактные площадки, запаиваются радиоэлементы.

Такой вид приняла печатная плата с установленными на ней радиодеталями. Получился блок питания и коммутации для электронной системы, дополняющий обыкновенный унитаз функцией биде.

Травление печатной платы

Для удаления медной фольги с незащищенных участков фольгированного стеклотекстолита при изготовлении печатных плат в домашних условиях радиолюбители обычно используют химический способ. Печатная плата помещается в травильный раствор и за счет химической реакции медь, незащищенная маской, растворяется.

Рецепты травильных растворов

В зависимости от доступности компонентов радиолюбители применяют один из растворов, приведенных в таблице ниже. Травильные растворы расположены в порядке популярности их применения радиолюбителями в домашних условиях.

Наименование раствора	Состав	Количество	Технология приготовления	Достоинства	Недостатки
Перекись водорода плюс лимонная кислота	Перекись водорода (h3O2)	100 мл	В 3% растворе перекиси водорода растворить лимонную кислоту и поваренную соль	Доступность компонентов, высокая скорость травления, безопасность	Не хранится
	Лимонная кислота (C6H8O7)	30 г
	Поваренная соль (NaCl)	5 г
Водный раствор хлорного железа	Вода (h3O)	300 мл	В теплой воде растворить хлорное железо	Достаточная скорость травления, повторное использование	Невысокая доступность хлорного железа
	Хлорное железо (FeCl3)	100 г
Перекись водорода плюс соляная кислота	Перекись водорода (h3O2)	200 мл	В 3% раствор перекиси водорода влить 10% соляную кислоту	Высокая скорость травления, повторное использование	Требуется высокая аккуратность
	Соляная кислота (HCl)	200 мл
Водный раствор медного купороса	Вода (h3O)	500 мл	В горячей воде (50-80°С) растворить поваренную соль, а затем медный купорос	Доступность компонентов	Ядовитость медного купороса и медленное травление, до 4 часов
	Медный купорос (CuSO4)	50 г
	Поваренная соль (NaCl)	100 г

Травить печатные платы в металлической посуде не допускается. Для этого нужно использовать емкость из стекла, керамики или пластика. Утилизировать отработанный травильный раствор допускается в канализацию.

Травильный раствор из перекиси водорода и лимонной кислоты

Раствор на основе перекиси водорода с растворенной в ней лимонной кислотой является самым безопасным, доступным и быстро работающим. Из всех перечисленных растворов по всем критериям это лучший.

Перекись водорода можно приобрести в любой аптеке. Продается в виде жидкого 3% раствора или таблеток под названием гидроперит. Для получения жидкого 3% раствора перекиси водорода из гидроперита нужно в 100 мл воды растворить 6 таблеток весом 1,5 грамма.

Лимонная кислота в виде кристаллов продается в любом продуктовом магазине, расфасованная в пакетиках весом 30 или 50 грамм. Поваренная соль найдется в любом доме. 100 мл травильного раствора хватит на удаление медной фольги толщиной 35 мкм с печатной платы площадью 100 см2. Отработанный раствор не хранится и повторному использованию не подлежит. Кстати, лимонную кислоту можно заменить уксусной, но из-за ее едкого запаха травить печатную плату придется на открытом воздухе.

Травильный раствор на основе хлорного железа

Вторым по популярности травильным раствором является водный раствор хлорного железа. Ранее он был самым популярным, так как на любом промышленном предприятии хлорное железо было легко достать.

Травильный раствор не требователен к температуре, травит достаточно быстро, но скорость травления снижается по мере расходования хлорного железа в растворе.

Хлорное железо очень гигроскопично и поэтому из воздуха быстро впитывает воду. В результате на дне банки появляется желтая жидкость. Это не влияет на качество компонента и такое хлорное железо пригодно для приготовления травильного раствора.

Если использованный раствор хлорного железа хранить в герметичной таре, то его можно использовать многократно. Подлежит регенерации, достаточно в раствор насыпать железных гвоздей (они сразу покроются рыхлым слоем меди). При попадании на любые поверхности оставляет трудноудаляемые желтые пятна. В настоящее время раствор хлорного железа для изготовления печатных плат применяют реже в связи с его дороговизной.

Травильный раствор на основе перекиси водорода и соляной кислоты

Отличный травильный раствор, обеспечивает высокую скорость травления. Соляную кислоту при интенсивном помешивании вливают в 3% водный раствор перекиси водорода тоненькой струйкой. Вливать перекись водорода в кислоту недопустимо! Но из-за наличия в травильном растворе соляной кислоты при травлении платы нужно соблюдать большую осторожность, так как раствор разъедает кожу рук и портит все, на что попадает. По этой причине травильный раствор с соляной кислотой в домашних условиях использовать не рекомендуется.

Травильный раствор на основе медного купороса

Метод изготовления печатных плат с применение медного купороса обычно используют в случае невозможности изготовления травильного растворов на основе других компонентов из-за их недоступности. Медный купорос является ядохимикатом и широко применяется для борьбы с вредителями в сельском хозяйстве. В дополнение время травления печатной платы составляет до 4 часов, при этом необходимо поддерживать температуру раствора 50-80°С и обеспечить постоянную смену раствора у стравливаемой поверхности.

Технология травления печатных плат

Для травления платы в любом из вышеперечисленных травильных растворов подойдет стеклянная, керамическая или пластиковая посуда, например от молочных продуктов питания. Если под рукой подходящего размера емкости не оказалось, то можно взять любую коробку из плотной бумаги или картона подходящего размера и выстелить ее внутренность полиэтиленовой пленкой. В емкость наливается травильный раствор и на его поверхность аккуратно рисунком вниз кладется печатная плата. За счет сил поверхностного натяжения жидкости и небольшого веса плата будет плавать.

Для удобства к центру платы клеем момент можно приклеить пробку от пластиковой бутылки. Пробка одновременно будет служить ручкой и поплавком. Но тут есть опасность, что на плате образуются пузырьки воздуха и в этих местах медь не вытравится.

Чтобы обеспечить равномерное вытравливание меди можно положить печатную плату на дно емкости вверх рисунком и периодически покачивать ванночку рукой. Через некоторое время, в зависимости от травильного раствора, начнут появляться участки без меди, а затем медь растворится полностью на всей поверхности печатной платы.

После окончательного растворения меди в травильном растворе печатную плату извлекают из ванночки и тщательно промывают под струей проточной воды. Тонер удаляется с дорожек ветошью, смоченной в ацетоне, а краска хорошо удаляется ветошью, смоченной в растворителе, который добавлялся в краску для получения нужной ее консистенции.

Подготовка печатной платы к монтажу радиодеталей

Следующий шаг, это подготовка печатной платы к монтажу радиоэлементов. После снятия с платы краски, дорожки нужно обработать круговыми движениями мелкой наждачной бумагой. Увлекаться не нужно, потому что медные дорожки тонкие и можно легко их сточить. Достаточно всего нескольких проходов абразивом со слабым прижимом.

Далее токоведущие дорожки и контактные площадки печатной платы покрываются спирто-канифольным флюсом и лудятся мягким припоем эклектическим паяльником. чтобы отверстия на печатной плате, не затягивались припоем, его на жало паяльника нужно брать немного.

После завершения изготовления печатной платы, останется только вставить в предназначенные позиции радиодетали и запаять их выводы к площадкам. Перед пайкой ножки деталей нужно обязательно смочить спирто-канифольным флюсом. Если ножки радиодеталей длинные, то их нужно перед пайкой обрезать бокорезами до длины выступания над поверхностью печатной платы 1-1,5 мм. После окончания монтажа деталей нужно удалить остатки канифоли с помощью любого растворителя — спирта, уайт-спирта или ацетона. Они все успешно растворяю канифоль.

Подробно о технологии пайки на примерах пайки деталей, о марках припоев и флюсов, устройстве и ремонте паяльников Вы можете узнать из цикла статей раздела «Как паять паяльником».

На воплощение этой простой схемы емкостного реле от разводки дорожек для изготовления печатной платы до создания действующего образца ушло не более пяти часов, гораздо меньше, чем на верстку этой страницы.

Для чего нужны печатные платы?

Многие люди при виде печатных плат задумывались, а для чего они нужны, сложны ли они в производстве? И сегодня мы хотим ответить на один из самых распространенных вопросов. И помогут нам в этом специалисты из https://necompany.ru/, которые уже не один год занимаются производством печатных плат.

Зачем они нужны?

На сегодня создание печатных плат и их применение обусловлено рядом преимуществ в работе с электроникой.
Они используются в большинстве бытовых приборов, которые являются частью нашей повседневной жизни:

1. В электронике авто.
2. В цифровых камерах.
3. В медицинской аппаратуре.
4. В военной технике.

Назначение печатных плат – установление контакта межсоединений между собой. Благодаря платам можно добиться уменьшения габаритов устройства.
Разновидностей печатных плат много. В частности, если говорить о гибких типах, то они активно используются в космической отрасли, вытеснив другие соединения для электроники.

К тому же, использование плат позволяет сделать устройство в разы дешевле и сократить время его сборки. Во-первых, это вызвано тем, что создание данного соединения — это дешевая процедура. Во-вторых, сбор устройства ускоряется за счет того, что не нужно использовать большое количества проводки.
Обратите внимание: любая ручная сборка включает в себя человеческий фактор. Поэтому при таком типе сборки значительно возрастает количество ошибок. При использовании печатных плат удается снизить количество ошибок, вызванных человеческой халатностью до минимума. При использовании схемы не получится создать элемент, который не будет отвечать заданному проекту.

Также стоит отметить, что такой тип соединений сокращает количество контактов в электронной системе устройства. Любой электротехник подтвердит тот факт, что чем меньше в гаджете соединений, тем он более надежный. В этом случае платы могут полностью заменить проводной монтаж, если площадь покрытия позволяет это выполнить.
С точки зрения рентабельности, проводной монтаж намного сложнее и дороже, чем использование печатных плат.

Требования к платам

По ГОСТ к ним выдвигается два требования:

1. Они должны иметь однородную, монолитную диэлектрическую основу.
2. Рисунок должен быть четким, без вздутий, лишних линий, разрывов. Не допускается наличие царапин длинной более 6 мм.

Печатная плата

Печатная плата со смонтированными на ней электронными компонентами.Гибкая печатная плата с установленными деталями объёмного и поверхностного монтажа.Чертеж платы в CAD-программе и готовая платаДве макетных платы для микроконтроллера ATmega8. На левой плате: сверху место для силовых транзисторов, под ним разъём программатора. В центре место для микросхемы, слева от неё — место для кварца. По кромке платы проведены дорожки питания и «земли».Разрез многослойной печатной платы с микросхемой в корпусе BGA. Сверху видно кремниевый кристалл. Коричневые полоски — медь дорожек и переходного отверстия (англ.)русск.. Зелёные участки — паяльная маска.

Печа́тная пла́та (англ. printed circuit board, PCB, или printed wiring board, PWB) — пластина из диэлектрика, на поверхности и/или в объёме которой сформированы электропроводящие цепи электронной схемы. Печатная плата предназначена для электрического и механического соединения различных электронных компонентов. Электронные компоненты на печатной плате соединяются своими выводами с элементами проводящего рисунка обычно пайкой.

Устройство

В отличие от навесного монтажа, на печатной плате электропроводящий рисунок выполнен из фольги, целиком расположенной на твердой изолирующей основе. Печатная плата содержит монтажные отверстия и контактные площадки для монтажа выводных или планарных компонентов. Кроме того, в печатных платах имеются переходные отверстия для электрического соединения участков фольги, расположенных на разных слоях платы. С внешних сторон на плату обычно нанесены защитное покрытие («паяльная маска») и маркировка (вспомогательный рисунок и текст согласно конструкторской документации).

Виды печатных плат

В зависимости от количества слоёв с электропроводящим рисунком печатные платы подразделяют на:

• односторонние (ОПП): имеется только один слой фольги, наклеенной на одну сторону листа диэлектрика.
• двухсторонние (ДПП): два слоя фольги.
• многослойные (МПП): фольга не только на двух сторонах платы, но и во внутренних слоях диэлектрика. Многослойные печатные платы получаются склеиванием нескольких односторонних или двухсторонних плат

По мере роста сложности проектируемых устройств и плотности монтажа увеличивается количество слоёв на платах.

По свойствам материала основы:

• Жёсткие
  • Теплопроводные
• Гибкие

Печатные платы могут иметь свои особенности в связи с их назначением и требованиями к особым условиям эксплуатации (например, расширенный диапазон температур) или особенности применения (например, платы для приборов, работающих на высоких частотах).

Материалы

Основой печатной платы служит диэлектрик, наиболее часто используются такие материалы, как стеклотекстолит, гетинакс.

Также основой печатных плат может служить металлическое основание, покрытое диэлектриком (например, анодированный алюминий), поверх диэлектрика наносится медная фольга дорожек. Такие печатные платы применяются в силовой электронике для эффективного теплоотвода от электронных компонентов. При этом металлическое основание платы крепится к радиатору.

В качестве материала для печатных плат, работающих в диапазоне СВЧ и при температурах до 260 °C, применяется фторопласт, армированный стеклотканью (например, ФАФ-4Д), и керамика. Такие платы имеют следующие ограничения:

• в керамике обычно невозможно выполнение отверстий, а в ФАФ-4Д — металлизация отверстий;
• сами по себе такие платы не могут быть несущей конструкцией, поэтому используются совместно с подложкой (основанием).

Существуют современные материалы и технологии, позволяющие преодолеть первое ограничение, но не второе.

Гибкие платы делают из полиимидных материалов, таких как каптон.

Конструирование

Конструирование плат происходит в специализированных программах автоматизированного проектирования. Наиболее известны P-CAD, OrCAD, TopoR, Altium Designer, Specctra, Proteus, gEDA, KiCad и др. Сам процесс конструирования в русском языке часто именуют сленговым словом разводка, подразумевая процесс прокладки проводников.

Стандарты

В России существуют стандарты на конструкторскую документацию печатных плат в рамках Единой системы конструкторской документации:

• ГОСТ 2.123-93 «Единая система конструкторской документации. Комплектность конструкторской документации на печатные платы при автоматизированном проектировании»;
• ГОСТ 2.417-91 «Единая система конструкторской документации. Платы печатные. Правила выполнения чертежей».

Другие стандарты на печатные платы:

• ГОСТ Р 53386-2009 «Платы печатные. Термины и определения»;
• ГОСТ Р 53429-2009 «Платы печатные. Основные параметры конструкции». В России данный национальный стандарт задаёт классы точности печатных плат и соответствующие геометрические параметры. Также нормируются основные электрические параметры проводников и диэлектриков. Данный стандарт является переработкой регионального стандарта ГОСТ 23751-86;
• ГОСТ 23752-79 «Платы печатные. Общие технические условия». Стандарт регламентирует технические требования к изготовленным печатным платам, правила приёмки, методы испытаний и др.

Типовой процесс

Рассмотрим типовой процесс проектирования печатной платы по готовой принципиальной электрической схеме:

• Подготовка к проектированию:
  • Импорт принципиальной электрической схемы в базу данных САПР печатной платы. Как правило, подготовка схемы выполняется в отдельной схемотехнической САПР. Некоторые пакеты САПР содержат компоненты как схемотехники, так и конструирования. Другие САПР печатных плат не имеют схемотехнического редактора в своём составе, только импортируя электрическую схему популярных форматов.
  • Ввод в САПР компонентов (чертежей каждого компонента, расположения и назначения выводов и др). Обычно при этом используются готовые библиотеки компонентов, поставляемые разработчиками САПР.
  • Уточнение у будущего изготовителя печатной платы его технологических возможностей (имеющиеся материалы, количество слоёв, класс точности, допустимые диаметры отверстий, возможность покрытий и т. п.). На основании этих данных производится предварительный выбор материала платы, количества слоев металлизации, толщины материала и фольги, класс точности и они же являются исходными данными для конфигурирования DRC (см. ниже) используемыми как для автоматической разводки так и для проверки разведённой платы. Чаще всего оптимален фольгированный стеклотекстолит толщиной 1,5 мм с толщиной фольги 18 или 35 мкм.
• Конструирование платы:
  • Определение конструкции печатной платы (контур и габаритные размеры, крепёжные отверстия, максимально допустимая высота компонентов). Вычерчивание габаритов (краёв) платы, вырезов и крепежных отверстий, областей запрета размещения компонентов. Размещение конструктивно-привязанных деталей: разъёмов, индикаторов, кнопок и др. Определение правил расположения критичных проводников: выделение областей прокладки сильноточных проводников и шин питания; компоновка высокочастотных и дифференциальных линий, определение методов прокладки и экранировки чувствительных к помехам цепей и цепей — источников помех.
  • Выполнение автоматического или ручного размещения компонентов. Обычно стремятся разместить все компоненты на одной стороне платы, поскольку двусторонний монтаж деталей заметно дороже в производстве.
  • Запуск автоматического трассировщика. При неудовлетворительном результате — переразмещение компонентов. Эти два шага зачастую выполняются десятки или сотни раз подряд. В некоторых случаях трассировка печатных плат (отрисовка дорожек) производится вручную полностью или частично.
  • Проверка платы на ошибки (DRC, Design Rules Check): проверка на зазоры, замыкания, наложения компонентов и др.
  • В некоторых случаях требуется расчёт механических свойств полученной печатной платы: частоты собственного механического резонанса и ударной прочности. При необходимости изменяют опорные точки платы или размещение тяжелых компонентов.
• Создание выходной конструкторской документации:
  • Экспорт файла в формат, принимаемый изготовителем печатных плат, например, Gerber;
  • Оформление конструкторской документации, согласно действующим стандартам, в которой указаны технические требования для изготовления печатной платы: наименование материала фольгированного основания, диаметры сверления всех типов отверстий, вид переходных отверстий (закрытые паяльной маской или открытые, лужёные), области гальванических покрытий и их тип, цвет паяльной маски и её тип, необходимость маркировки, способ обработки контура плат (фрезеровка или скрайбирование) и т. п. По согласованию с изготовителем требования могут указываться в сопроводительной записке.

Типичные ошибки конструирования

Производители печатных плат часто сталкиваются с неочевидными ошибками конструирования начинающими инженерами. Наиболее типичные ошибки:

• Неверный выбор диаметра сверления отверстий для монтажа компонентов. В процессе изготовления платы часть просвета отверстия уйдет на металлизацию, что может приводить к невозможности нормального монтажа компонента.
• Ошибки в согласовании требуемого размера контура печатной платы с методом его обработки. Разные методы обработки контура требуют соответствующего припуска.
• Ошибки при выборе отдельных размеров проводников, зазоров, отверстий, окантовки отверстий и т. п. Эти размеры определяют класс точности, а, значит, цену и сроки изготовления плат. Даже один элемент с ошибочно малым размером может переквалифицировать класс точности всей платы.
• Неравномерное распределение дорожек, полигонов и точек пайки на крупногабаритных печатных платах может приводить к короблению плат после пайки в печах.
• Отсутствие термозазора вокруг точек монтажа компонентов при подключении к крупным заливкам фольгой (полигонам или широким дорожкам) приводит к затруднениям и браку при пайке: медь является эффективным теплоотводом и затрудняет прогрев места пайки.
• Для плат, подлежащих лакированию, следует учитывать требования к расположению разъемов и других не подлежащих лакированию компонентов. В противном случае растет процент брака при попадании лака на контакты разъемов.

Изготовление

Изготовление ПП возможно аддитивным или субтрактивным методом. В аддитивном методе проводящий рисунок формируется на нефольгированном материале путём химического меднения через предварительно нанесённую на материал защитную маску. В субтрактивном методе проводящий рисунок формируется на фольгированном материале путём удаления ненужных участков фольги. В современной промышленности применяется исключительно субтрактивный метод.

Весь процесс изготовления печатных плат можно разделить на четыре этапа:

• Изготовление заготовки (фольгированного материала).
• Обработка заготовки с целью получения нужных электрического и механического вида.
• Монтаж компонентов.
• Тестирование.

Часто под изготовлением печатных плат понимают только обработку заготовки (фольгированного материала). Типовой процесс обработки фольгированного материала состоит из нескольких этапов: сверловка переходных отверстий, получение рисунка проводников путём удаления излишков медной фольги, металлизация отверстий, нанесение защитных покрытий и лужение, нанесение маркировки. Для многослойных печатных плат добавляется прессование конечной платы из нескольких заготовок.

Изготовление фольгированного материала

Фольгированный материал — плоский лист диэлектрика с наклеенной на него медной фольгой. Как правило, в качестве диэлектрика используют стеклотекстолит. В старой или очень дешёвой аппаратуре используют текстолит на тканевой или бумажной основе, иногда именуемый гетинаксом. В СВЧ-устройствах используют фторсодержащие полимеры (фторопласты). Толщина диэлектрика определяется требуемой механической и электрической прочностью, наибольшее распространение получила толщина 1,5 мм.

На диэлектрик с одной или двух сторон наклеивают сплошной лист медной фольги. Толщина фольги определяется токами, под которые проектируется плата. Наибольшее распространение получила фольга толщиной 18 и 35 мкм, гораздо реже встречаются 70, 105 и 140 мкм. Такие значения исходят из стандартных толщин меди в импортных материалах, в которых толщина слоя медной фольги исчисляется в унциях (oz) на квадратный фут. 18 мкм соответствует ½ oz и 35 мкм — 1 oz.

Алюминиевые печатные платы

Светодиод на алюминиевой печатной плате

Отдельную группу материалов составляют алюминиевые металлические печатные платы. Алюминиевые платы часто используются, когда требуется отводить тепло через поверхность платы, например — в светодиодных светильниках. Их можно разделить на две группы.

Первая группа — решения в виде листа алюминия с качественно оксидированной поверхностью, на которую наклеена медная фольга. Такие платы нельзя сверлить, поэтому обычно их делают только односторонними. Обработка таких фольгированных материалов выполняется по традиционным технологиям химического нанесения рисунка. Иногда вместо алюминия применяют медь или сталь, ламинированные тонким изолятором и фольгой. Медь имеет бо́льшую теплопроводность, нержавеющая сталь платы обеспечивает коррозионную стойкость.

Вторая группа подразумевает создание токопроводящего рисунка непосредственно в алюминии основы. Для этой цели алюминиевый лист оксидируют не только по поверхности, но и на всю глубину основы согласно рисунку токопроводящих областей, заданному фотошаблоном.

Обработка заготовки

Получение рисунка проводников

При изготовлении плат используются химические, электролитические или механические методы воспроизведения требуемого токопроводящего рисунка, а также их комбинации.

Химический способ

Химический способ изготовления печатных плат из готового фольгированного материала состоит из двух основных этапов: нанесение защитного слоя на фольгу и травление незащищенных участков химическими методами.

В промышленности защитный слой наносится фотолитографическим способом с использованием ультрафиолетово-чувствительного фоторезиста, фотошаблона и источника ультрафиолетового света. Фоторезистом сплошь покрывают медь фольги, после чего рисунок дорожек с фотошаблона переносят на фоторезист засветкой. Засвеченный фоторезист смывается, обнажая медную фольгу для травления, незасвеченный фоторезист фиксируется на фольге, защищая её от травления.

Фоторезист бывает жидким или пленочным. Жидкий фоторезист наносят в промышленных условиях, так как он чувствителен к несоблюдению технологии нанесения. Пленочный фоторезист популярен при ручном изготовлении плат, однако он дороже. Фотошаблон представляет собой УФ-прозрачный материал с распечатанным на нём рисунком дорожек. После экспозиции фоторезист проявляется и закрепляется как и в обычном фотохимическом процессе.

В любительских условиях защитный слой в виде лака или краски может быть нанесен шелкотрафаретным способом или вручную. Радиолюбители для формирования на фольге травильной маски применяют перенос тонера с изображения, отпечатанного на лазерном принтере («лазерно-утюжная технология»).

Под травлением фольги понимают химический процесс перевода меди в растворимые соединения. Незащищенная фольга травится, чаще всего, в растворе хлорного железа или в растворе других химикатов, например медного купороса, персульфата аммония, аммиачного медно-хлоридного, аммиачного медно-сульфатного, на основе хлоритов, на основе хромового ангидрида. При использовании хлорного железа процесс травления платы идет следующим образом: FeCl3+Cu → FeCl2+CuCl. Типовая концентрация раствора 400 г/л, температура до 35 °C. При использовании персульфата аммония процесс травления платы идет следующим образом: (Nh5)2S2O8+Cu → (Nh5)2SO4+CuSO4.

После травления защитный рисунок с фольги смывается.

Механический способ

Механический способ изготовления предполагает использование фрезерно-гравировальных станков или других инструментов для механического удаления слоя фольги с заданных участков.

Лазерная гравировка

До недавнего времени лазерная гравировка печатных плат была слабо распространена в связи с хорошими отражающими свойствами меди на длине волны наиболее распространённых мощных газовых СО лазеров. В связи с прогрессом в области лазеростроения сейчас начали появляться промышленные установки прототипирования на базе лазеров.

Металлизация отверстий

Переходные и монтажные отверстия могут сверлиться, пробиваться механически (в мягких материалах типа гетинакса) или прожигаться лазером (очень тонкие переходные отверстия). Металлизация отверстий обычно выполняется химическим или, реже, механическим способом.

Механическая металлизация отверстий выполняется специальными заклепками, пропаянными отрезками провода или заливкой отверстия токопроводящим клеем (отверждаемой пастой). Механический способ дорог в производстве и потому применяется крайне редко, обычно — в высоконадежных штучных решениях, специальной сильноточной технике или радиолюбительских условиях при штучном исполнении.

При химической металлизации в фольгированной заготовке сначала сверлятся отверстия, затем они металлизируются осаждением меди и только потом производится травление фольги для получения рисунка печати. Химическая металлизация отверстий — многостадийный сложный процесс, чувствительный к качеству реактивов и соблюдению технологии. Поэтому в радиолюбительских условиях практически не применяется. Упрощенно состоит из таких этапов:

• Нанесение на диэлектрик стенок отверстия проводящей подложки. Эта подложка очень тонкая, непрочная. Наносится химическим осаждением металла из нестабильных соединений, таких как хлорид палладия.
• На полученную основу производится электролитическое или химическое осаждение меди.
• В конце производственного цикла для защиты довольно рыхлой осаждённой меди применяется либо горячее лужение, либо отверстие защищается лаком (паяльной маской). Нелуженые переходные отверстия низкого качества являются одной из самых частых причин отказа электронной техники.

Прессование многослойных плат

Многослойные платы (с числом слоев проводников более 2) собираются из стопки тонких двух- или однослойных печатных плат, изготовленных традиционным способом (кроме наружных слоев пакета — их на этом этапе оставляют с нетронутой фольгой). Их собирают «бутербродом» со специальными прокладками (препреги). Далее выполняется прессование в печи, сверление и металлизация переходных отверстий. В последнюю очередь делают травление фольги внешних слоев. Поскольку толщина меди во внешних слоях увеличивается на величину гальванически осаждённой меди при металлизации переходных отверстий, это накладывает дополнительные ограничения на ширину дорожек и зазоров между ними.

Переходные отверстия в таких многослойных платах могут также делаться до прессования. Если отверстия делаются до прессования, то можно получать платы с так называемыми «глухими» и «слепыми» отверстиями (когда отверстие есть только в одном слое «бутерброда»), что позволяет уплотнить компоновку для сложных плат. Себестоимость производства в этих случаях ощутимо возрастает, что требует разумного компромисса в проектировании такого рода плат.

Нанесение покрытий

Возможны такие покрытия, как:

• Защитно-декоративные лаковые покрытия («паяльная маска»). Обычно имеет характерный зелёный цвет. При выборе паяльной маски следует учитывать, что некоторые из них непрозрачны и под ними не видно проводников.
• Декоративно-информационные покрытия (маркировка). Обычно наносится с помощью шелкографии, реже — струйным методом или лазером.
• Лужение проводников. Защищает поверхность меди, увеличивает толщину проводника, облегчает монтаж компонентов. Обычно выполняется погружением в ванну с припоем или волной припоя. Основной недостаток — значительная толщина покрытия, затрудняющая монтаж компонентов высокой плотности. Для уменьшения толщины излишек припоя при лужении сдувают потоком воздуха.
• Химические, иммерсионные или гальванические покрытия фольги проводников инертными металлами (золотом, серебром, палладием, оловом и т. п.). Некоторые виды таких покрытий наносятся до этапа травления меди.
• Покрытие токопроводящими лаками для улучшения контактных свойств разъемов и мембранных клавиатур или создания дополнительного слоя проводников.

После монтажа печатных плат возможно нанесение дополнительных защитных покрытий, защищающих как саму плату, так и пайку и компоненты.

Механическая обработка

На одном листе заготовки зачастую помещается множество отдельных плат. Весь процесс обработки фольгированной заготовки они проходят как одна плата, и только в конце их готовят к разделению. Если платы прямоугольные, то фрезеруют несквозные канавки, облегчающие последующее разламывание плат (скрайбирование, от англ. scribe царапать). Если платы сложной формы, то делают сквозную фрезеровку, оставляя узкие мостики, чтобы платы не рассыпались. Для плат без металлизации вместо фрезеровки иногда сверлят ряд отверстий с маленьким шагом. Сверление крепежных (неметаллизированных) отверстий также происходит на этом этапе.

См. также: ГОСТ 23665-79 Платы печатные. Обработка контура. Требования к типовым технологическим процессам.

По типовому техпроцессу отделение плат от заготовки происходит уже после монтажа компонентов.

Монтаж компонентов

Пайка является основным методом монтажа компонентов на печатные платы. Пайка может выполняться как вручную паяльником, так и с помощью специально разработанных технологий групповой пайки.

Установка компонентов

Установка компонентов может выполняться как вручную, так и на специальных автоматах-установщиках. Автоматическая установка уменьшает вероятность ошибки и значительно ускоряет процесс (лучшие автоматы устанавливают несколько компонентов в секунду).

Пайка волной

Основные статьи: Пайка волной, Монтаж в отверстия

Основной метод автоматизированной групповой пайки для выводных компонентов. С помощью механических активаторов создается длинная волна расплавленного припоя. Плату проводят над волной так, чтобы волна едва коснулась нижней поверхности платы. При этом выводы заранее установленных выводных компонентов смачиваются волной и припаиваются к плате. Флюс наносится на плату губчатым штемпелем.

Пайка в печах

Основная статья: Поверхностный монтаж

Основной метод групповой пайки планарных компонентов. На контактные площадки печатной платы через трафарет наносится специальная паяльная паста (порошок припоя в пастообразном флюсе). Затем устанавливаются планарные компоненты. Затем плату с установленными компонентами подают в специальную печь, где флюс паяльной пасты активизируется, а порошок припоя плавится, припаивая компонент.

Если такой монтаж компонентов выполняется с двух сторон, то плата подвергается этой процедуре дважды — отдельно для каждой стороны монтажа. Тяжелые планарные компоненты устанавливаются на капельки клея, которые не позволяют им упасть с перевернутой платы во время второй пайки. Легкие компоненты удерживаются на плате за счёт поверхностного натяжения припоя.

После пайки плату обрабатывают растворителями с целью удаления остатков флюса и других загрязнений, либо, при использовании безотмывочной паяльной пасты, плата готова сразу для некоторых условий эксплуатации.

Финишные покрытия

После пайки печатную плату с компонентами покрывают защитными составами: гидрофобизаторами, лаками (например, УР-231), средствами защиты открытых контактов. В отдельных случаях для работы платы в условиях сильных вибраций плата может быть целиком залита в резиноподобный компаунд.

Испытания и контроль

Для массового промышленного производства печатных плат разработаны автоматизированные методы контроля качества.

При контроле правильности монтажных соединений, осуществляют проверку электрических соединений на отсутствие обрывов или замыканий между ними.

При контроле качества монтажа электронных компонентов применяют оптические методы контроля. Оптический контроль качества монтажа выполняется с помощью специализированных стендов с видеокамерами высокого разрешения. Стенды встраиваются в технологическую линию на этапах:

• контроля рисунка проводников, контура печатной платы и диаметров отверстий.
• контроля равномерности и дозировки нанесения паяльной пасты.
• контроля точности установки компонентов.
• контроля результатов пайки (оплавления припоя или пайки волной). Типовые дефекты пайки, выявляемые оптическими системами:
  • Смещение компонентов в процессе пайки.
  • Короткие замыкания.
  • Недостаток и избыток припоя.
  • Коробление печатных плат.

Как изготовить плату в домашних условиях. Печатная плата в домашних условиях

Печатная плата — это диэлектрическая пластина, на поверхность которой нанесены токопроводящие дорожки и подготовлены места для монтажа электронных компонентов. Электрорадиодетали устанавливают на плату обычно с помощью пайки.

Устройство печатной платы

Электропроводящие дорожки платы выполнены из фольги. Толщина проводников составляет, как правило, 18 или 35 мкм, реже 70, 105, 140 мкм. На плате имеются отверстия и контактные площадки для монтажа радиоэлементов.

Отдельные отверстия служат для соединения проводников, расположенных на разных сторонах платы. На внешние стороны платы нанесено специальное защитное покрытие и маркировка.

Этапы создания печатной платы

В радиолюбительской практике часто приходится иметь дело с разработкой, созданием и изготовлением различных электронных устройств. Причем любой прибор можно построить на печатной или обычной плате с навесным монтажом. Печатная плата работает гораздо лучше, надежнее и выглядит привлекательнее. Создание ее предполагает выполнение ряда операций:

Подготовка макета;

Нанесение рисунка на текстолит;

Травление;

Лужение;

Установка радиоэлементов.

Изготовление печатных плат — сложный, трудоемкий, интересный процесс.

Разработка и изготовление макета

Чертеж платы можно выполнить вручную или на компьютере с помощью одной из специальных программ.

Вручную лучше всего выполнять рисунок платы на бумаге от самописцев в масштабе 1:1. Подходит также миллиметровая бумага. Устанавливаемые электронные компоненты должны изображаться в зеркальном отражении. Дорожки одной стороны платы изображаются сплошными линиями, а другой — пунктирными. Точками отмечаются места крепления радиоэлементов. Вокруг этих мест рисуют паечные площадки. Все чертежи обычно выполняют рейсфедером. Вручную, как правило, делают простые рисунки, более сложные схемы печатных плат разрабатывают на компьютере в специальных приложениях.

Чаще всего используют простую программу Sprint Layout. Для печати годится только лазерный принтер. Бумага должна быть глянцевая. Главное, чтобы тонер не въедался, а оставался сверху. Принтер нужно настроить так, чтобы толщина тонера чертежа была максимальной.

Промышленное производство печатных плат начинается с ввода принципиальной схемы прибора в систему автоматизированного проектирования, которая создает чертеж будущей платы.

Подготовка заготовки и сверление отверстий

Прежде всего необходимо вырезать кусок текстолита с заданными размерами. Обработать края напильником. Закрепить чертеж на плате. Подготовить инструмент для сверления. Сверлить прямо по чертежу. Сверло должно быть хорошего качества и соответствовать диаметру наименьшего отверстия. Если есть возможность, нужно использовать сверлильный станок.

Сделав все необходимые отверстия, снять чертеж и рассверлить каждое отверстие до заданного диаметра. Зачистить мелкой шкуркой поверхность платы. Это необходимо для устранения заусениц и для улучшения сцепления краски с платой. Для удаления следов жира провести обработку платы спиртом.

Нанесение рисунка на стеклотекстолит

Чертеж платы на текстолит можно нанести вручную или с помощью одной из многих технологий. Наибольшей популярностью пользуется лазерно-утюжная технология.

Нанесение рисунка вручную начинают с обозначения монтажных площадок вокруг отверстий. Их наносят с помощью рейсфедера или спички. Отверстия соединяют дорожками в соответствии с чертежом. Чертить лучше нитрокраской, в которой растворена канифоль. Такой раствор обеспечивает прочное сцепление с платой и хорошую устойчивость при травлении с высокой температурой. В качестве краски можно использовать асфальтобитумный лак.

Изготовление печатных плат с помощью лазерно-утюжной технологии дает неплохие результаты. Важно правильно и аккуратно выполнять все операции. Обезжиренную плату нужно положить на ровную поверхность медью вверх. Сверху аккуратно разместить рисунок тонером вниз. Дополнительно положить еще несколько листов бумаги. Полученную конструкцию прогладить горячим утюгом примерно 30-40 секунд. Под воздействием температуры тонер должен перейти из твердого состояния в вязкое, но не в жидкое. Дать плате остыть и поместить ее на несколько минут в теплую воду.

Бумага раскиснет и легко сдерется. Следует внимательно осмотреть полученный рисунок. Отсутствие отдельных дорожек свидетельствует о недостаточной температуре утюга, широкие дорожки получаются при слишком горячем утюге или чрезмерно длительном нагреве платы.

Небольшие дефекты можно подправить маркером, краской или лаком для ногтей. Если заготовка не понравилась, то надо смыть все растворителем, зачистить наждачной бумагой и повторить процесс заново.

Травление

В пластмассовую емкость с раствором помещается обезжиренная печатная плата. В домашних условиях в качестве раствора обычно применяется хлорное железо. Ванночку с ним нужно периодически покачивать. Через 25-30 минут медь полностью растворится. Травление можно ускорить, если использовать подогретый раствор хлорного железа. По окончании процесса печатная плата извлекается из ванночки, тщательно промывается водой. Затем удаляется краска с токопроводящих дорожек.

Лужение

Существует много способов лужения. У нас есть подготовленная печатная плата. В домашних условиях, как правило, отсутствуют специальные приборы и сплавы. Поэтому пользуются простым надежным способом. Плата покрывается флюсом и лудится паяльником с обычным припоем с помощью медной оплетки.

Установка радиоэлементов

На завершающем этапе радиодетали поочередно вставляются в предназначенные для них места и припаиваются. Ножки деталей перед пайкой нужно обязательно обработать флюсом и при необходимости укоротить.

Паяльником пользоваться следует осторожно: при избытке тепла медная фольга может начать отслаиваться, печатная плата будет испорчена. Остатки канифоли удалить спиртом или ацетоном. Готовую плату можно покрыть лаком.

Промышленная разработка

В домашних условиях разработать и изготовить печатную плату для аппаратуры высокого класса невозможно. Например, печатная плата усилителя для High-End-аппаратуры многослойная, использовано покрытие медных проводников золотом и палладием, токопроводящие дорожки имеют разную толщину и т.д. Добиться такого уровня технологии непросто даже на промышленном предприятии. Поэтому в ряде случаев целесообразно приобрести готовую качественную плату или сделать заказ на выполнение работы по своей схеме. В настоящее время производство печатных плат налажено на многих отечественных предприятиях и за рубежом.

Условиях с помощью перекиси водорода. Все очень просто и не требует особых усилий.

Для работы нам потребуется следующий перечень инструментов:
— Программа- layout 6.0.exe (можно и другую модификацию)
— Фоторезист негативный (это пленка специальная)
— Лазерный принтер
— Прозрачная пленка для печати
— Маркер для печатных плат (если нет, можно использовать нитролак или лак для ногтей)
— Фольгированый текстолит
— УФ лампа(если нет лампы, ждем солнечную погоду и пользуемся солнечными лучами, я много раз так делал все получается)
— Два кусочка оргстекла(можно и один но я себе сделал два) так же можно использовать коробку от CD-дисков
— Канцелярский нож
— Перекись водорода 100 мл
— Лимонная кислота
— Сода
— Соль
— Ровные руки (это обязательно)

В программе layout делаем разводку платы

Тщательно проверяем ее, что бы ничего не перепутать и ставим на печать

Обязательно слева выставляем все галочки так как на фото. На фото видно, что рисунок у нас в негативном изображении, так как фоторезист у нас негативный, те участки на которые попадет УФ лучи и будут дорожками, а остальное смоется, но об этом немного позже.

Далее берем прозрачную пленку для печати на лазерном принтере (находится в свободной продаже) одна ее сторона немного матовая а другая глянцевая, так вот ставим пленку так, что бы рисунок был на матовой стороне.

Берем текстолит и вырезаем его по размеру требуемой платы

Отрезаем по размеру фоторезист (при работе с фоторезистом избегайте прямых солнечных лучей, так как они испортят фоторезист)

Зачищаем текстолит ластиком и протираем что бы не осталось ни какого мусора

Далее на фоторезисте отрываем защитную прозрачную пленку

И аккуратно приклеиваем к текстолиту, важно что бы не было никаких пузырьков. Хорошо проглаживаем чтобы все хорошо приклеилось

Далее нам потребуется два куска оргстекла и две прищепки можно использовать коробку от CD-дисков

На плату кладем наш распечатанный шаблон, обязательно нужно класть шаблон напечатанной стороной на текстолит и зажимаем между двух половинок оргстекла так чтобы все плотно прилегало

После нам потребуется УФ лампа (или простое солнце в солнечный день)

Вкручиваем лампочку в любой светильник и выставляем над нашей платой на высоте где то 10-20 см. И включаем, время засветки от такой лампы как на фото на высоте 15 см у меня составляет 2,5 минуты. Дольше не советую, можете испортить фоторезист

Спустя 2 минуты выключаем лампу и смотрим что получилось. Дорожки должны хорошо просматриваться

Если все хорошо видно приступаем к следующему шагу.

Берем перечисленные ингредиенты
— Перекись
— Лимонная кислота
— Соль
— Сода

Теперь нам нужно удалить с платы не засвеченный фоторезист, его нужно удалять в растворе кальцинированной соды. Если ее нет то нужно ее сделать. Кипятим воду в чайнике и наливаем в тару

Насыпаем туда простую соду. Много не нужно на 100-200 мл 1-2 ложки соды и хорошо перемешиваем, должна начаться реакция

Даем раствору остыть до 20-35 градусам(сразу в горячий раствор класть плату нельзя, слезет весь фоторезист)
Берем нашу плату и снимаем вторую защитную пленку ОБЯЗАТЕЛЬНО

И ложем плату в ОСТЫВШИЙ раствор на 1-1,5 минуты

Периодически достаем плату и промываем ее под струей воды счищая с нее аккуратно пальцем или мягкой кухонной губкой. Когда все лишнее смоется должна остаться вот такая плата

На фото видно что смылось немного больше чем нужно, наверное передержал в растворе (что не рекомендуется)

Но ничего страшного. просто берем маркер для печатных плат или лак для ногтей и замазываем им все оплошности

Далее наливаем в другую тару Перекись 100 мл,3-4 ложки лимонной кислоты и 2 ложки соли.

Самодельная печатная плата

Как изготовить печатную плату в домашних условиях с помощью лазерно-утюжнаой технологии. Имеется в виду термоперенос тонера с бумаги на поверхность металлизации будущей печатной платы.

Много раз пытался изготовить печатную плату с использованием лазерно-утюжнаой технологии, но мне так ни разу не удалось получить надёжный легко повторяемый результат. Кроме того, при изготовлении платы мне необходимы протравленные отверстия в контактных площадках размером не более 0,5мм. Впоследствии, я их использую при сверлении, для того, чтобы отцентровать сверло диаметром 0,75мм.

Брак проявляется в виде смещения или изменения ширины дорожек, а так же в неодинаковой толщине тонера оставшегося на медной фольге после удаления бумаги. Кроме того, при удалении бумаги перед травлением, проблематично очистить каждое отверстие в тонере от остатков целлюлозы. В результате, при травлении печатной платы появляются дополнительные трудности, которых удалось избежать, только сделав всё наоборот. http://oldoctober.com/ru/

Предполагаю, что причина, вызывающая брак следующая.

Бумага, нагреваясь до высокой температуры начинает коробиться. В то время как температура фольгированного стеклотекстолита всегда немного ниже. Тонер частично закрепляется на фольге, но остаётся расплавленным со стороны бумаги. При короблении, бумага сдвигается и изменяет первоначальную форму проводников.

В самом начале хочу предупредить, что технология не лишена определённых недостатков.

Первый, это отсутствие специальной бумаги для термопереноса, вместо которой я предлагаю подобрать подходящую бумагу для самоклеящихся этикеток. К сожалению, не всякая бумага годится. Нужно выбрать ту, у которой этикетки плотнее, а подложка имеет хорошую, ровную поверхность.

Второй недостаток состоит в том, что размер печатной платы ограничен размерами подошвы утюга. Кроме того, не каждый утюг может достаточно равномерно разогреть фольгированный стеклотекстолит, поэтому лучше выбрать самый массивный.

Однако, при всех этих недостатках, описываемая ниже технология позволила мне получить стабильный, легко повторяемый результат, при мелкосерийном производстве.

Суть изменения традиционного процесса состоит в том, что предлагается нагревать не бумагу с тонером, а сам фольгированный стеклотекстолит.

Основное преимущество состоит в том, что при этом способе легко контролировать температуру в зоне плавления тонера. Кроме того, резиновый валик позволяет равномерно распределить давление и предотвратить раздавливание тонера.(Я везде пишу именно про фольгированный стеклотекстолит, так как другие материалы не испытывал).

Технология одинаково хорошо подходит для фольгированного стеклотекстолита разной толщины, но лучше использовать материал не толще одного миллиметра, так как его легко резать ножницами.

Итак, берём кусок, самого что ни на есть, затрапезного фольгированного стеклотекстолита и обрабатываем его шкуркой. Очень крупную шкурку использовать не стоит, так как можно повредить будущие дорожки. Однако можно не шкурить, если вы располагаете куском нового стеклотекстолита. Поверхность меди требуется тщательно очистить и обезжирить в любом случае.

Делаем трафарет для термопереноса. Для чего отрезаем необходимый кусок от листа бумаги для этикеток отделяем от подложки сами этикетки. В начале листа нужно оставить кусочек этикетки, чтобы предотвратить застревание подложки в механизме принтера.

Не следует прикасаться руками тех мест на подложке, куда впоследствии будет нанесён тонер.

Если толщина фольгированного стеклотекстолита один и менее миллиметра, то расстояние между краями отдельных плат можно выбрать 0,2мм, если больше и вы собираетесь разрезать заготовку ножовкой, то — 1,5-2,0мм в зависимости от толщины полотна и допуска на обработку.

Слой тонера я использую тот, что заложен по-умолчанию в дрйвере принтера, а вот «B & W Halftones:» (Ч/Б Полутон) следует выбрать «Solid» (Сплошной). Иными словами, нужно предотвратить появление растра. Вы его можете не увидеть на трафарете, однако это может сказаться на толщине тонера.

Закрепляем трафарет на отрезке фольгированного стеклотекстолита канцелярскими скрепками. Ещё одну скрепку цепляем на свободный край трафарета, чтобы он не соприкоснулся с утюгом.

Температура плавления тонера разных марок составляет примерно 160-180С. Поэтому, температура утюга должна быть чуть выше на 10-20С. Если ваш утюг не нагревается до температуры 180С, то придётся его подрегулировать.

Перед нагревом, подошву утюга следует тщательно очистить от жира и других загрязнений!

Разогреваем утюг до температуры 180-190 градусов и плотно прижимаем к фольгированному стеклотекстолиту так, как показано на рисунке. Если расположить утюг иначе, плата может разогреться слишком неравномерно, так как обычно утюг разогревается на 20-30С сильнее в широкой части. Выдерживаем две минуты.

После этого, снимаем утюг и одним движением, с усилием прикатываем трафарет к фольгированному стеклотекстолиту используя резиновый валик для накатки фотографий.

Если во время прикатывания происходит раздавливание тонера, то есть, дорожки съёзжают в сторону или меняют свои очертания, то следует уменьшить количество тонера в драйвере принтера.

Нужно, чтобы центр валика всегда двигался вдоль центра платы. Ручку валика нужно держать так, чтобы не допустить появления вектора силы направленного “вокруг” ручки.

Ещё несколько раз сильно прикатываем трафарет и прижимаем полученный «бутерброд» чем-нибудь тяжёлым, предварительно проложив сложенную в несколько раз газету для того, чтобы равномерно распределить вес.

Прикатывать трафарет следует всякий раз в одну и ту же сторону. Валик начинает движение от места крепления трафарета.

Минут через десять можно снять пресс и удалить трафарет. Вот что получилось.

Теперь нужно к обратной стороне платы приклеить любым способом что-то такое, за что впоследствии можно будет эту плату удерживать при травлении. (Я использую термоклей.)

Травим плату в растворе хлорного железа.

Как приготовить раствор?

Если банка с хлорным железом разгерметизирована, то там, скорее всего, уже есть сверхконцентрированный раствор. Его можно слить в посуду для травления и добавить немного воды.

Если хлорное железо ещё не покрылось водой, то это можно сделать самому. Наверное, можно достать и сами кристаллы из банки, но не используйте для этого фамильное серебро.

Имейте в виду, в сверконцентрированном растворе процесс травления не пойдёт, поэтому, получив такой раствор, нужно добавить немного воды.

В качестве посуды лучше всего использовать фото ванночку из винипласта, но можно и любую другую.

На снимке видно, что плата плавает на поверхности раствора за счёт его поверхностного натяжения. Этот метод хорош тем, что продукты травления не задерживаются на поверхности платы, а сразу опускаются на дно ванночки.

В самом начале травления нужно убедиться, что под платой не осталось воздушных пузырей. В процессе травления желательно проверять, чтобы травление протекало равномерно на всей поверхности платы.

Если есть какая-то неоднородность, то нужно активировать процесс старой зубной щёткой или чем-то подобным. Но делать это нужно осторожно, чтобы не разрушить слой тонера.

Особое внимание следует уделить отверстиям в контактных площадках. Места, на которых процесс травления не пошёл сразу — более светлые. В принципе, достаточно в самом начале процесса добиться потемнения всей поверхности и всех отверстий и тогда успех предрешён.

Если основная часть платы вытравилась за 15 минут, то не стоит увеличивать общее время травления больше, чем в два раза, то есть более 30 минут. Дальнейшее травление не только уменьшит ширину проводников, но и может частично разрушить тонер.

Обычно за удвоенное время вытравляются все отверстия 0,5мм в контактных площадках.

Моторчик крутит небольшой эксцентрик, который создаёт вибрации в растворе (не обязательно, если периодически приподнимать и шевелить плату).

Смываем тонер тампоном смоченным в ацетоне.

Вот, что получилось. Слева плата ещё покрыта тонером. Ширина дорожек 0,4мм.

Теперь можно удалить заусенцы, образовавшиеся на меди при сверлении. Для этого, сначала закатываем их при помощи шарикоподшипника закреплённого в какой-нибудь удобной оправке. При этом плату лучше разместить на твёрдой ровной поверхности. Затем, мелкой шкуркой удаляем окисел с поверхности меди, если он образовался.

Лудим заготовку, для чего предварительно покрываем её слоем флюса.

Сходил в магазин канцтоваров и сфотографировал упаковку с Самоклеящимися этикетками. Именно эта бумага плохо подходит для термопереноса. Хотя, если нет другой, то можно использовать и эту после некоторой доработки.

Бумага, которая оказалась самой удобной для термопереноса, оказалась производства финской компании «Campas». А так как на мелкой упаковке нет никаких опознавательных знаков, то вряд ли удастся её идентифицировать без тестирования.

Печатная плата – это диэлектрическое основание, на поверхности и в объеме которого нанесены токопроводящие дорожки в соответствии с электрической схемой. Печатная плата предназначена для механического крепления и электрического соединения между собой методом пайки выводов, установленных на нее электронных и электротехнических изделий.

Операции по вырезанию заготовки из стеклотекстолита, сверлению отверстий и травление печатной платы для получения токоведущих дорожек в независимости от способа нанесения рисунка на печатную плату выполняются по одинаковой технологии.

Технология ручного способа нанесения

дорожек печатной платы

Подготовка шаблона

Бумага, на которой рисуется разводка печатной платы обычно тонкая и для более точного сверления отверстий, особенно в случае использования ручной самодельной дрели, чтобы сверло не вело в сторону, требуется сделать ее более плотной. Для этого нужно приклеить рисунок печатной платы на более плотную бумагу или тонкий плотный картон с помощью любого клея, например ПВА или Момент.

Вырезание заготовки

Подбирается заготовка фольгированного стеклотекстолита подходящего размера, шаблон печатной платы прикладывается к заготовке и обрисовывается по периметру маркером, мягким простым карандашом или нанесением риски острым предметом.

Далее стеклотекстолит режется по нанесенным линиям с помощью ножниц по металлу или выпиливается ножовкой по металлу. Ножницами отрезать быстрее, и нет пыли. Но надо учесть, что при резке ножницами стеклотекстолит сильно изгибается, что несколько ухудшает прочность приклейки медной фольги и если потребуется перепайка элементов, то дорожки могут отслоиться. Поэтому если плата большая и с очень тонкими дорожками, то лучше отрезать с помощью ножовки по металлу.

Приклеивается шаблон рисунка печатной платы на вырезанную заготовку с помощью клея Момент, четыре капли которого наносятся по углам заготовки.

Так как клей схватывается всего за несколько минут, то сразу можно приступать к сверлению отверстий под радиодетали.

Сверление отверстий

Сверлить отверстия лучше всего с помощью специального мини сверлильного станка твердосплавным сверлом диаметром 0,7-0,8 мм. Если мини сверлильного станка в наличии нет, то можно просверлить отверстия маломощной дрелью простым сверлом. Но при работе универсальной ручной дрелью количество переломанных сверл будет зависеть от твердости Вашей руки. Одним сверлом точно не обойдетесь.

Если сверло зажать не удается, то можно его хвостовик обернуть несколькими слоями бумаги или одним слоем наждачной шкурки. Можно на хвостовик намотать плотно виток к витку тонкой металлической проволочки.

После окончания сверления проверяется, все ли просверлены отверстия. Это хорошо видно, если посмотреть на печатную плату на просвет. Как видно, пропущенных отверстий нет.

Нанесение топографического рисунка

Для того, чтобы места фольги на стеклотекстолите, которые будут токопроводящими дорожками, защитить при травлении от разрушения, их необходимо покрыть маской, устойчивой к растворению в водном растворе. Для удобства рисования дорожек, их лучше предварительно наметить с помощью мягкого простого карандаша или маркера.

Перед нанесением разметки нужно обязательно удалить следы клея Момент, которым приклеивался шаблон печатной платы. Так как клей не сильно затвердел, то его легко можно удалить, скатав пальцем. Поверхность фольги также нужно обязательно обезжирить с помощью ветоши любым средством, например ацетоном или уайт-спиртом (так называется очищенный бензин), можно и любым моющим средством для мытья посуды, например Ферри.

После разметки дорожек печатной платы можно приступать к нанесению их рисунка. Для рисования дорожек хорошо подходит любая водостойкая эмаль, например алкидная эмаль серии ПФ, разведенная до подходящей консистенции растворителем уайт-спиртом. Рисовать дорожки можно разными инструментами – стеклянным или металлическим рейсфедером, медицинской иглой и даже зубочисткой. В этой статье я расскажу, как рисовать дорожки печатных плат с помощью чертежного рейсфедера и балеринки, которые предназначены для черчения на бумаге тушью.

Раньше компьютеров не было и все чертежи чертили простыми карандашами на ватмане и затем переводили тушью на кальку, с которой с помощью копировальных аппаратов делали копии.

Нанесение рисунка начинают с контактных площадок, которые рисуют балеринкой. Для этого нужно отрегулировать зазор раздвижных губок рейсфедера балеринки до требуемой ширины линии и для установки диаметра круга выполнить регулировку вторым винтом отодвинув рейсфедер от оси вращения.

Далее рейсфедер балеринки на длину 5-10 мм наполняется с помощью кисточки краской. Для нанесения защитного слоя на печатную плату лучше всего подходит краска марки ПФ или ГФ, так как она медленно высыхает и позволяет спокойно работать. Краску марки НЦ тоже можно применять, но работать с ней сложно, так как она быстро сохнет. Краска должна хорошо ложиться и не растекаться. Перед рисованием краску нужно развести до жидкой консистенции, добавляя в нее понемногу при интенсивном перемешивании подходящий растворитель и пробуя рисовать на обрезках стеклотекстолита. Для работы с краской удобнее всего ее налить во флакон от маникюрного лака, в закрутке которого установлена кисточка, устойчивая к растворителям.

После регулировки рейсфедера балеринки и получения требуемых параметров линий можно приступить к нанесению контактных площадок. Для этого острая часть оси вставляется в отверстие и основание балеринки проворачивается по кругу.

При правильной настройке рейсфедера и нужной консистенции краски вокруг отверстий на печатной плате получаются окружности идеально круглой формы. Когда балеринка начинает плохо рисовать, из зазора рейсфедера тканью удаляются остатки подсохшей краски и рейсфедер заполняется свежей. чтобы обрисовать все отверстия на этой печатной плате окружностями понадобилось всего две заправки рейсфедера и не более двух минут времени.

Когда круглые контактные площадки на плате нарисованы, можно приступать к рисованию токопроводящих дорожек с помощью ручного рейсфедера. Подготовка и регулировка ручного рейсфедера не отличается от подготовки балеринки.

Единственное, что дополнительно понадобится, так это плоская линейка, с приклеенными на одной из ее сторон по краям кусочками резины, толщиной 2,5-3 мм, чтобы линейка при работе не скользила и стеклотекстолит, не касаясь линейки, мог свободно проходить под ней. Лучше всего подходит в качестве линейки деревянный треугольник, он устойчив и одновременно может служить при рисовании печатной платы опорой для руки.

Чтобы печатная плата при рисовании дорожек не скользила, желательно ее разместить на лист наждачной бумаги, представляющий собой два склепных между собой бумажными сторонами наждачных листа.

Если при рисовании дорожек и окружностей они соприкоснулись, то не стоит принимать никаких мер. Нужно дать краске на печатной плате подсохнуть до состояния, когда она не будет пачкать при прикосновении и с помощью острия ножа удалить лишнюю часть рисунка. Чтобы краска быстрее высохла плату нужно расположить в теплом месте, например в зимнее время на батарею отопления. В летнее время года — под лучи солнца.

Когда рисунок на печатной плате полностью нанесен и исправлены все дефекты можно переходить к ее травлению.

Технология нанесения рисунка печатной платы

с помощью лазерного принтера

При печати на лазерном принтере происходит перенос за счет электростатики образованного тонером изображения с фото барабана, на котором лазерный луч нарисовал изображение, на бумажный носитель. Тонер удерживается на бумаге, сохраняя изображение, только за счет электростатики. Для закрепления тонера бумага прокатывается между валиками, один из которых является термопечкой, разогретой до температуры 180-220°C. Тонер расплавляется и проникает в текстуру бумаги. После остывания тонер отвердевает и прочно удерживается на бумаге. Если бумагу опять нагреть до 180-220°C, то тонер опять станет жидким. Это свойство тонера и используется для переноса изображения токоведущих дорожек на печатную плату в домашних условиях.

После того, как файл с рисунком печатной платы готов, необходимо его распечатать с помощью лазерного принтера на бумажный носитель. Обратите внимание, изображение рисунка печатной платы для данной технологии должно иметь вид со стороны установки деталей! Струйный принтер для этих целей не подходит, так как работает на другом принципе.

Подготовка бумажного шаблона для переноса рисунка на печатную плату

Если напечатать рисунок печатной платы на обыкновенной бумаге для офисной техники, то из-за пористой ее структуры, тонер глубоко проникнет в тело бумаги и при переносе тонера на печатную плату, большая часть его останется в бумаге. В дополнение будут сложности с удалением бумаги с печатной платы. Придется ее долго размачивать в воде. Поэтому для подготовки фотошаблона необходима бумага, не имеющая пористую структуру, например фотобумага, подложка от самоклеящихся пленок и этикеток, калька, страницы от глянцевых журналов.

В качестве бумаги для печати рисунка печатной платы я использую кальку из старых запасов. Калька очень тонкая и печатать шаблон непосредственно на ней невозможно, она в принтере заминается. Для решения этой проблемы, нужно перед печатью на кусок кальки требуемого размера по углам нанести по капельке любого клея и приклеить на лист офисной бумаги А4.

Такой прием позволяет распечатывать рисунок печатной платы даже на самой тонкой бумаге или пленке. Для того, чтобы толщина тонера рисунка была максимальной, перед печатью, нужно выполнить настройку «Свойств принтера», отключив режим экономной печати, а если такая функция не доступна, то выбрать самый грубый тип бумаги, например картон или что то подобное. Вполне возможно с первого раза хороший отпечаток не получится, и придется немного поэкспериментировать, подобрав наилучший режим печати лазерного принтера. В полученном отпечатке рисунка дорожки и контактные площадки печатной платы должны быть плотными без пропусков и смазывания, так как ретушь на данном технологическом этапе бесполезна.

Осталось обрезать кальку по контуру и шаблон для изготовления печатной платы будет готов и можно приступать к следующему шагу, переносу изображения на стеклотекстолит.

Перенос рисунка с бумаги на стеклотекстолит

Перенос рисунка печатной платы является самым ответственным этапом. Суть технологии проста, бумага, стороной напечатанного рисунка дорожек печатной платы прикладывается к медной фольге стеклотекстолита и с большим усилием прижимается. Далее этот бутерброд разогревается до температуры 180-220°C и затем охлаждается до комнатной. Бумага отдирается, а рисунок остается на печатной плате.

Некоторые умельцы предлагают переносить рисунок с бумаги на печатную плату, используя электроутюг. Я пробовал такой способ, но результат получался нестабильным. Сложно обеспечить одновременно нагрев тонера до нужной температуры и равномерный прижим бумаги ко всей поверхности печатной платы при затвердевании тонера. В результате рисунок переносится не полностью и остаются пробелы в рисунке дорожек печатной платы. Возможно, утюг недостаточно нагревался, хотя регулятор был выставлен на максимальный нагрев утюга. Вскрывать утюг и перенастраивать терморегулятор не хотелось. Поэтому я воспользовался другой технологией, менее трудоемкой и обеспечивающей стопроцентный результат.

На вырезанную в размер печатной платы и обезжиренную ацетоном заготовку фольгированного стеклотекстолита приклеил по углам кальку с напечатанным на ней рисунком. На кальку сверху положил, для более равномерного прижима, пяток листиков офисной бумаги. Полученный пакет положил на лист фанеры и сверху накрыл листом такого же размера. Весь этот бутерброд зажал с максимальной силой в струбцинах.

Осталось нагреть сделанный бутерброд до температуры 200°C и остудить. Для нагрева идеально подходит электродуховка с регулятором температуры. Достаточно поместить сотворенную конструкцию в шкаф, дождаться набора заданной температуры и через полчаса извлечь плату для остывания.

Если электродуховки в распоряжении нет, то можно воспользоваться и газовой духовкой, отрегулировав температуру ручкой подачи газа по встроенному термометру. Если термометра нет или он неисправен, то могут помочь женщины, подойдет положение ручки регулятора, при котором пекут пироги.

Так как концы фанеры покоробило, на всякий случай зажал их дополнительными струбцинами. чтобы избежать подобного явления, лучше печатную плату зажимать между металлическими листами толщиной 5-6 мм. Можно просверлить в их углах отверстия и зажимать печатные платы, стягивать пластины с помощью винтов с гайками. М10 будет достаточно.

Через полчаса конструкция остыла достаточно, чтобы тонер затвердел, плату можно извлекать. При первом же взгляде на извлеченную печатную плату становится понятно, что тонер перешел с кальки на плату отлично. Калька плотно и равномерно прилегала по линиям печатных дорожек, кольцам контактных площадок и буквам маркировки.

Калька легко оторвалась практически от всех дорожек печатной платы, остатки кальки были удалены с помощью влажной ткани. Но все, же не обошлось без пробелов в нескольких местах на печатных дорожках. Такое может случиться в результате неравномерности печати принтера или оставшейся грязи или коррозии на фольге стеклотекстолита. Пробелы можно закрасить любой водостойкой краской, маникюрным лаком или заретушировать маркером.

Для проверки пригодности маркера для ретуши печатной платы, нужно нарисовать ним на бумаге линии и бумагу смочить водой. Если линии не расплывутся, значит, маркер для ретуши подходит.

Травить печатную плату в домашних условиях лучше всего в растворе хлорного железа или перекиси водорода с лимонной кислотой. После травления тонер с печатных дорожек легко удаляется тампоном, смоченным в ацетоне.

Затем сверлятся отверстия, лудятся токопроводящие дорожки и контактные площадки, запаиваются радиоэлементы.

Такой вид приняла печатная плата с установленными на ней радиодеталями. Получился блок питания и коммутации для электронной системы, дополняющий обыкновенный унитаз функцией биде .

Травление печатной платы

Для удаления медной фольги с незащищенных участков фольгированного стеклотекстолита при изготовлении печатных плат в домашних условиях радиолюбители обычно используют химический способ. Печатная плата помещается в травильный раствор и за счет химической реакции медь, незащищенная маской, растворяется.

Рецепты травильных растворов

В зависимости от доступности компонентов радиолюбители применяют один из растворов, приведенных в таблице ниже. Травильные растворы расположены в порядке популярности их применения радиолюбителями в домашних условиях.

Наименование раствора	Состав	Количество	Технология приготовления	Достоинства	Недостатки
Перекись водорода плюс лимонная кислота	Перекись водорода (H 2 O 2)	100 мл	В 3% растворе перекиси водорода растворить лимонную кислоту и поваренную соль	Доступность компонентов, высокая скорость травления, безопасность	Не хранится
	Лимонная кислота (C 6 H 8 O 7)	30 г
	Поваренная соль (NaCl)	5 г
Водный раствор хлорного железа	Вода (H 2 O)	300 мл	В теплой воде растворить хлорное железо	Достаточная скорость травления, повторное использование	Невысокая доступность хлорного железа
	Хлорное железо (FeCl 3)	100 г
Перекись водорода плюс соляная кислота	Перекись водорода (H 2 O 2)	200 мл	В 3% раствор перекиси водорода влить 10% соляную кислоту	Высокая скорость травления, повторное использование	Требуется высокая аккуратность
	Соляная кислота (HCl)	200 мл
Водный раствор медного купороса	Вода (H 2 O)	500 мл	В горячей воде (50-80°С) растворить поваренную соль, а затем медный купорос	Доступность компонентов	Ядовитость медного купороса и медленное травление, до 4 часов
	Медный купорос (CuSO 4)	50 г
	Поваренная соль (NaCl)	100 г

Травить печатные платы в металлической посуде не допускается . Для этого нужно использовать емкость из стекла, керамики или пластика. Утилизировать отработанный травильный раствор допускается в канализацию.

Травильный раствор из перекиси водорода и лимонной кислоты

Раствор на основе перекиси водорода с растворенной в ней лимонной кислотой является самым безопасным, доступным и быстро работающим. Из всех перечисленных растворов по всем критериям это лучший.

Перекись водорода можно приобрести в любой аптеке. Продается в виде жидкого 3% раствора или таблеток под названием гидроперит. Для получения жидкого 3% раствора перекиси водорода из гидроперита нужно в 100 мл воды растворить 6 таблеток весом 1,5 грамма.

Лимонная кислота в виде кристаллов продается в любом продуктовом магазине, расфасованная в пакетиках весом 30 или 50 грамм. Поваренная соль найдется в любом доме. 100 мл травильного раствора хватит на удаление медной фольги толщиной 35 мкм с печатной платы площадью 100 см 2 . Отработанный раствор не хранится и повторному использованию не подлежит. Кстати, лимонную кислоту можно заменить уксусной, но из-за ее едкого запаха травить печатную плату придется на открытом воздухе.

Травильный раствор на основе хлорного железа

Вторым по популярности травильным раствором является водный раствор хлорного железа. Ранее он был самым популярным, так как на любом промышленном предприятии хлорное железо было легко достать.

Травильный раствор не требователен к температуре, травит достаточно быстро, но скорость травления снижается по мере расходования хлорного железа в растворе.

Хлорное железо очень гигроскопично и поэтому из воздуха быстро впитывает воду. В результате на дне банки появляется желтая жидкость. Это не влияет на качество компонента и такое хлорное железо пригодно для приготовления травильного раствора.

Если использованный раствор хлорного железа хранить в герметичной таре, то его можно использовать многократно. Подлежит регенерации, достаточно в раствор насыпать железных гвоздей (они сразу покроются рыхлым слоем меди). При попадании на любые поверхности оставляет трудноудаляемые желтые пятна. В настоящее время раствор хлорного железа для изготовления печатных плат применяют реже в связи с его дороговизной.

Травильный раствор на основе перекиси водорода и соляной кислоты

Отличный травильный раствор, обеспечивает высокую скорость травления. Соляную кислоту при интенсивном помешивании вливают в 3% водный раствор перекиси водорода тоненькой струйкой. Вливать перекись водорода в кислоту недопустимо! Но из-за наличия в травильном растворе соляной кислоты при травлении платы нужно соблюдать большую осторожность, так как раствор разъедает кожу рук и портит все, на что попадает. По этой причине травильный раствор с соляной кислотой в домашних условиях использовать не рекомендуется.

Травильный раствор на основе медного купороса

Метод изготовления печатных плат с применение медного купороса обычно используют в случае невозможности изготовления травильного раствора на основе других компонентов из-за их недоступности. Медный купорос является ядохимикатом и широко применяется для борьбы с вредителями в сельском хозяйстве. В дополнение время травления печатной платы составляет до 4 часов, при этом необходимо поддерживать температуру раствора 50-80°С и обеспечить постоянную смену раствора у стравливаемой поверхности.

Технология травления печатных плат

Для травления платы в любом из вышеперечисленных травильных растворов подойдет стеклянная, керамическая или пластиковая посуда, например от молочных продуктов питания. Если под рукой подходящего размера емкости не оказалось, то можно взять любую коробку из плотной бумаги или картона подходящего размера и выстелить ее внутренность полиэтиленовой пленкой. В емкость наливается травильный раствор и на его поверхность аккуратно рисунком вниз кладется печатная плата. За счет сил поверхностного натяжения жидкости и небольшого веса плата будет плавать.

Для удобства к центру платы клеем момент можно приклеить пробку от пластиковой бутылки. Пробка одновременно будет служить ручкой и поплавком. Но тут есть опасность, что на плате образуются пузырьки воздуха и в этих местах медь не вытравится.

Чтобы обеспечить равномерное вытравливание меди можно положить печатную плату на дно емкости вверх рисунком и периодически покачивать ванночку рукой. Через некоторое время, в зависимости от травильного раствора, начнут появляться участки без меди, а затем медь растворится полностью на всей поверхности печатной платы.

После окончательного растворения меди в травильном растворе печатную плату извлекают из ванночки и тщательно промывают под струей проточной воды. Тонер удаляется с дорожек ветошью, смоченной в ацетоне, а краска хорошо удаляется ветошью, смоченной в растворителе, который добавлялся в краску для получения нужной ее консистенции.

Подготовка печатной платы к монтажу радиодеталей

Следующий шаг, это подготовка печатной платы к монтажу радиоэлементов. После снятия с платы краски, дорожки нужно обработать круговыми движениями мелкой наждачной бумагой. Увлекаться не нужно, потому что медные дорожки тонкие и можно легко их сточить. Достаточно всего нескольких проходов абразивом со слабым прижимом.

Далее токоведущие дорожки и контактные площадки печатной платы покрываются спирто-канифольным флюсом и лудятся мягким припоем эклектрическим паяльником. чтобы отверстия на печатной плате, не затягивались припоем, его на жало паяльника нужно брать немного.

После завершения изготовления печатной платы, останется только вставить в предназначенные позиции радиодетали и запаять их выводы к площадкам. Перед пайкой ножки деталей нужно обязательно смочить спирто-канифольным флюсом. Если ножки радиодеталей длинные, то их нужно перед пайкой обрезать бокорезами до длины выступания над поверхностью печатной платы 1-1,5 мм. После окончания монтажа деталей нужно удалить остатки канифоли с помощью любого растворителя — спирта, уайт-спирта или ацетона. Они все успешно растворяют канифоль.

На воплощение этой простой схемы емкостного реле от разводки дорожек для изготовления печатной платы до создания действующего образца ушло не более пяти часов, гораздо меньше, чем на верстку этой страницы.

» Печатная плата электроники – инструкция изготовления

Практика конструирования и монтажа, напрямую связанная с электроникой, никак не обходится без главной детали – печатной платы. Начальная разработка какого-нибудь электронного устройства, конечно, допустима с помощью навесного монтажа. Однако полноценную печатную плату всё равно придётся делать, если речь идёт о серьёзном электронном устройстве. Существуют два варианта: заказать изготовление печатной платы в сервисе или сделать печатную плату своими руками непосредственно дома. Первый вариант требует солидных финансовых вложений и двух-трёх недель ожидания. Второй не требует ничего, кроме личного желания, куска фольгированного текстолита и небольшого количества хлорного железа.

Вот такой результат работы вполне возможно получить в домашних условиях, используя простые доступные средства, инструменты, материалы

Если же освоить все тонкости производства и запастись необходимым материалом, не исключается изготовление печатных плат дома, если не в промышленных масштабах, так в количествах достаточных для бизнеса.

Существует несколько технологий прорисовки и травления миниатюрных дорожек на фольгированном текстолите. Начиная от метода простого рисунка электронной схемы лаком для ногтей с последующим химическим травлением, и заканчивая автоматической лазерной разводкой и микронной резкой.

Однако для домашних условий требуется методика особая – эффективная, но одновременно бюджетная и относительно несложная.

Изготовление печатных плат в домашних условиях

Здесь – в рамках своего рода учебного пособия, рассматривается с использованием технологии переноса тонера лазерным принтером.

Этот метод разработан давно, но до сих пор сопровождается массой новых советов и приемов, благодаря которым эффективность только повышается.

Что потребуется домашнему электронщику?

• программа разработки дизайна,
• лазерный принтер,
• любой глянцевый журнал,
• утюг бытовой,
• одна-две пластиковых тары,
• небольшая кисточка или зубная щетка,
• резиновые перчатки,
• хлорное железо,
• фольгированный текстолит.

Практически все компоненты списка можно найти в бытовом хозяйстве. Исключение составляют: хлорное железо и текстолит с фольгой.

Два материала: хлорид железа и фольгированный текстолит, которые потребуется купить. Всё остальное обычно имеется в наличии среди предметов и материалов домашнего хозяйства

Эти два пункта списка закрываются через посещение радиоэлектронного магазина или радио-рынка. Такие торговые точки имеются в любом среднем по величине населённом пункте. В крайнем случае, можно заказать оба компонента через интернет.

Между тем, хлорное железо вполне заменимо другим химическим веществом, полученным на основе смеси медного купороса (МК) и обычной поваренной соли (ПС). Смесь делается в соотношении 1 часть МК на 2 части ПС, разведённых в 0,5 л кипятка.

Обычно на изготовление средней по размерам электронной печатной платы достаточно взять 4 столовых ложки МК и 2 столовых ложки ПС. Залитую кипятком порошковую смесь тщательно размешать и дать отстояться.

Единственное отличие такого раствора от FeCl 3 – несколько увеличенное время травления. Но с другой стороны – смесь на медном купоросе безопаснее FeCl 3 . Медный купорос (порошковый) доступен в любом хозяйственном магазине.

Создание дизайна печатной платы

Для создания дизайна рисунка ПП оптимальной видится компьютерная программа «KiCad » – профессиональное средство рисования электронных печатных плат, но при этом бесплатное.

Программное обеспечение «KiCad» обеспечивает пользователя функцией маршрутизации кисти, благодаря чему легко разводить дифференциальные пары, интерактивно настраивать длину трассировки.

Рабочее окно программы KiCad — профессионального средства разводки, без которого никак не обойтись в процессе изготовления печатной платы. ПО распространяется бесплатно
Отпечаток тонера на глянцевой странице журнала. Как видно из рисунка, качество печати достаточно высокое. Такой же след должен получиться на фольге печатной платы

Фактор присутствия сторонних изображений не оказывает никакого влияния на процесс. Рисунок тонером принтера в любом случае остаётся на глянцевой поверхности страницы журнала (бумаги). А это именно тот результат, который требуется получить.

Желательно дважды (на двух разных страницах) провести печать, чтобы удостовериться, что напечатанный рисунок не имеет пятен, мазков, иных дефектов.

Перенос разводки с принтера на фольгу

Если след разводки печатной платы качественно выдан лазерным принтером, глянцевую страницу журнала с полученным оттиском следует аккуратно извлечь из принтера и поместить рисунком вниз на медную поверхность текстолита.

Термическая обработка печатной платы с помощью обычного хозяйственного утюга. Температура нагрева — максимум. Иначе страдает качество переноса

Нагретой подошвой утюга прижимают журнальный лист с напечатанной разводкой схемы к поверхности фольгированного текстолита. Выдерживают утюг на листе без движений в течение примерно 30 секунд.

Далее необходимо плавными круговыми движениями разгладить утюгом поверхность листа в течение 2-3 минут. За этот промежуток времени термальной обработкой, тонер намертво прилипает к медному покрытию текстолита.

Результат переноса оттиска тонера от журнальной страницы на медное покрытие текстолита. Выглядит не хуже варианта промышленного изготовления

Завершением процесса переноса отпечатка на медную фольгу текстолита является удаление приклеенного листа журнала. Здесь требуется терпение и аккуратность.

T³: травление собственных печатных плат — Новости

Сегодня мы узнаем о травлении печатных плат в домашних условиях, дешево и быстро! Мы даже немного увлеклись этим!

Добавлено в избранное Любимый 10

Да! Это вторник!

Все собираются вокруг и давайте поговорим о травлении собственных печатных плат в домашних условиях. Это дешево, просто и, несмотря на некоторые ограничения, БЫСТРО!

Если вы никогда не делали этого раньше, надеюсь, здесь достаточно информации, и вы захотите попробовать.Если вы опытный ветеран, дайте остальным несколько советов в разделе комментариев!

---

Понятно? Хорошо, это был довольно краткий обзор, но хорошая новость в том, что … делать собственные печатные платы в домашних условиях очень просто и весело! Но зачем тебе это делать? Есть несколько причин. Раньше производители печатных плат не подозревали, что есть любители, которые могут быть заинтересованы в заказе нестандартных плат. В результате они не были готовы производить или продавать небольшие партии.Кроме того, у большинства любителей не было доступа к инструментам дизайна, необходимым для создания дизайнов этих производителей. В наши дни, если вам нужна куча сложных плат с несколькими слоями или жесткими допусками, вы можете заказать их в таких компаниях, как OSH Park или Advanced Circuits, за скромные деньги. Это, однако, не означает, что травление ваших собственных досок все еще не является полностью актуальным навыком для производителей. Вот несколько причин, по которым вы можете сделать свою собственную печатную плату:

• Rapid Prototyping — Самостоятельная печать печатной платы занимает меньше часа, поэтому, если вы очень быстро перебираете множество дизайнов, зачем ждать неделю или две для каждого нового прототипа?

• Простые конструкции — Если все, что вам нужно, это грубая и готовая однослойная плата, это может быть больше проблем, чем того стоит заказывать.

• Total Control — Вы хотите сделать печатную плату из баллистического нейлона? Вам нужна действительно тонкая и жесткая печатная плата ? Вы хотите встроить RFID-метки в свои печатные платы, чтобы вы могли идентифицировать их позже? Сделай сам!

• Создание искусства — Импорт произвольных изображений в файл Gerber может быть действительно сложной задачей, и я не нашел производителя печатных плат, который использовал бы серию чертежей SVG в качестве файлов дизайна. У большинства производителей также есть проблемы со странными формами и вырезами.Создание собственных печатных плат открывает целый мир уникальных материалов и форм.

• Это весело — Создавать собственные печатные платы — действительно приятно; почему бы не попробовать?

Все сказанное однозначно есть ограничения. Двухслойные платы довольно сложно сделать дома по двум причинам: трудно выровнять обе стороны платы так, чтобы переходные отверстия находились друг над другом, и почти невозможно сделать чистые сквозные отверстия с покрытием.Еще одно ограничение — размер элемента; Если в вашем дизайне есть детали с очень узким шагом или очень тонкие следы, вам может быть трудно избежать чрезмерного травления. Наконец, хотя существует — это способов напечатать вашу собственную паяльную маску, это еще один шаг, и он не всегда согласован. Без паяльной маски может быть трудно паять плотно упакованные детали, не заливая близлежащие следы.

«Как это сделать?»

Итак, вы посмотрели видео и теперь вам интересно, но вы все еще запутались.Не стоит беспокоиться! Давайте пройдемся по процессу, и я постараюсь указать на несколько советов и приемов, которые сделают его более плавным.

Но сначала несколько основ:

Большинство печатных плат изготовлено из материала под названием FR4, который представляет собой армированный стекловолокном эпоксидный композит (в основном лист стекловолокна) с медными дорожками на одной или обеих сторонах для передачи сигналов. Хотя может показаться, что медные дорожки напечатаны на чистом листе из стекловолокна, на самом деле печатные платы обычно начинаются с полностью покрытого медью листа.Вы можете купить этот материал в Интернете по очень низкой цене, просто выполните поиск на Amazon по запросу «доска, плакированная медью». Чтобы изолировать следы, необходимо удалить всю лишнюю медь. Это можно сделать с помощью фрезы или фрезерного станка, такого как Shapeoko, но традиционно это делается химическим способом. Проблема в том, что ваш химический травитель не знает, где должны быть ваши следы, поэтому вам нужно замаскировать их и держать их подальше от травителя.

Шаг 1) Маскировка платы

Щелкайте стрелки, чтобы пролистывать галерею.

Для этого поста я предполагаю, что у вас уже есть готовый дизайн. Если вы хотите узнать, как спроектировать и развести свою собственную схему, ознакомьтесь с нашими ресурсами Eagle. Вы также можете нарисовать свои собственные схемы в программе векторного рисования или даже вручную! Для сегодняшнего примера я использую Nanino, «минималистичный односторонний Arduino» Йохана фон Конова.

Самый простой способ нанести макет на лист, покрытый медью, — это метод, называемый «перенос тонера», при котором вы печатаете дизайн на копировальной бумаге с помощью лазерного принтера, а затем переносите , этот тонер с помощью пресса или железо.Копировальная бумага представляет собой пластиковую подложку, покрытую порошкообразно-синим покрытием. Вы можете заказать всего несколько листов у продавцов на eBay и Amazon. Если у вас нет времени и денег, чтобы заказать его онлайн, вы можете заменить глянцевой страницей журнала, и таким образом я получил довольно приличные результаты. Когда вы печатаете свой дизайн, убедитесь, что вы отразили его, чтобы после переноса лицевой стороной вниз дизайн был правильно ориентирован. Кроме того, сначала распечатайте на обычном листе бумаги, чтобы проверить масштаб и положение.

Подготовьте кусок покрытой медью доски, протерев его спиртом. Это поможет удалить масла и загрязнения, которые могут препятствовать прилипанию тонера. Если ваша доска какое-то время находилась во влажной среде, возможно, ей потребуется быстрый блеск с помощью губки для чистки. Теперь вырежьте свой рисунок и поместите его лицевой стороной вниз на свежеочищенную доску. Вы можете приклеить его на место с помощью нескольких кусочков малярной ленты.

Если у вас настольный ламинатор, следующий шаг будет очень простым.Просто установите ламинатор на самую горячую и самую медленную настройку (обычно это предустановка для пакетов по 10 мил) и пропустите доску с прикрепленным к ней переносом через ламинатор четыре или пять раз. Если у вас нет доступа к ламинатору, вы можете использовать утюг для одежды на высокой высоте без пара. Равномерно надавите на доску примерно на пять минут и не позволяйте переводной бумаге двигаться или скользить по доске. Помогает положить лист бумаги между утюгом и переводным листом. Как только доска остынет, снимите копировальную бумагу, чтобы обнажить сопротивление! Могут быть пятна, которые не передаются чисто; их можно заполнить перманентным маркером.

Шаг 2) Протравка платы

Щелкайте стрелки, чтобы пролистывать галерею.

Существует несколько различных растворов для травления, которые можно использовать для удаления меди с куска покрытой медью платы. Самый распространенный раствор (старая школа) — хлорид железа. Хлорид железа токсичен, вызывает сильную коррозию и кислоту, но он также недорог и его легко достать. Я предпочитаю использовать его, потому что … я знаю, как оценить, насколько быстро он будет протравливаться, и я знаком с ним.Еще одним популярным решением является хлорид меди, который также может быть токсичным, но многие люди предпочитают его, потому что его сила травления фактически увеличивается по мере того, как в нем растворяется больше меди (до определенной степени), и его можно регенерировать путем аэрации с помощью аквариумного насоса. . Раствор, который действительно легко достать и который, по слухам, работает довольно хорошо, — это смесь соляной кислоты (разбавленная соляная кислота от поставщика бассейнов и спа) и перекиси водорода. Если вас беспокоит токсичность этих растворов и вы хотите немного более безопасный вариант, вы можете попробовать использовать смесь уксуса, поваренной соли и перекиси водорода, хотя я пробовал это в прошлом (из любопытства), и это очень медленно. и неравномерно.

Не нужно бояться токсичных растворов, просто будьте осторожны. Наденьте перчатки, защитные очки, не наливайте раствор в емкости, которые вы планируете использовать для еды — вспомните химическую лабораторию средней школы. При этом вы можете получить травмы, если сделаете что-то глупое, поэтому будьте осторожны, . И, кстати, никогда не сливает использованные растворы травителя в канализацию , независимо от того, какой раствор травителя вы выберете. Концентрация растворенной меди вредна для окружающей среды и неблагоприятна для оборудования для обработки воды.

Наденьте средства индивидуальной защиты и окуните малярную доску в травильную ванну. Это займет несколько минут. Одна важная вещь — держать доску в движении. Когда травитель вступает в реакцию с медью, он оставляет побочные продукты, которые препятствуют процессу травления, и лучший способ предотвратить оседание этого вещества — поддерживать движение раствора. Размешиваю пластиковым ножом. Вы также можете построить резервуары для травления только для этого процесса, которые либо раскачивают вашу травильную ванну, либо четвертую, либо пузыряют воздух через раствор, чтобы перемешать его.Если вы делаете всего несколько досок здесь и там, я бы сказал, что лучше перемешивать вручную, потому что вы все равно будете вытаскивать доску и проверять ее довольно регулярно.

Вы можете сказать, когда плата закончена, потому что (сюрприз) медь исчезнет! Как только вы не увидите медь, вытащите эту доску из травителя, потому что она будет туннелировать сбоку под вашим травильным резистом и прореживать следы. Промойте доску водой, чтобы избавиться от излишков травителя, а затем снимите ужасные потные перчатки.

Шаг 3) Удаление резиста

Щелкайте стрелки, чтобы пролистывать галерею.

Этот шаг заслуживает отдельного раздела, потому что он такой красивый и приятный. Возьмите бумажное полотенце с небольшим количеством ацетона (его не нужно концентрировать, подойдет жидкость для снятия лака) и вытрите травяной резист; он выйдет прямо и покажет все эти сладкие, блестящие следы!

Шаг 4) Последние штрихи

Щелкайте стрелки, чтобы пролистывать галерею.

Ваша доска практически готова, теперь все, что вам нужно сделать, это заполнить ее. Если в вашей конструкции требуются детали со сквозными отверстиями, вам нужно просверлить все отверстия. Я использовал крошечное сверло на своем вращающемся инструменте, для которого у меня есть модный сверлильный станок. Вы также можете просто сделать это с помощью ручной дрели, если будете очень осторожны. Затем сложите детали и припаяйте все на место!

Получение фантазии

Гибкие печатные платы

Но подождите! Покрытый медью FR4 — не единственный материал, который можно использовать для домашнего травления.Есть материал под названием «Pyralux» или покрытый медью каптон, который представляет собой гибкий материал для печатных плат. Это дороже, чем FR4, и с ним может быть немного сложнее работать, но процесс, по сути, тот же! Посмотрите галерею ниже, чтобы увидеть наглядный обзор моего собственного опыта работы с медным каптоном.

Рулон для собственного носителя

Это весело, что еще можно травить? Если вы хотите показаться странным, и вы знаете, что я, вы можете свернуть свою собственную покрытую медью доску с нуля! В галерее ниже вы можете увидеть процесс, через который я построил свои собственные печатные платы из стекловолокна и кевлара.Медную фольгу можно купить в рулонах на Amazon, и существует множество тканых материалов, предназначенных для укладки композитов. Просто нанесите смазку для пресс-формы на две жесткие пластиковые или стеклянные панели, уложите несколько слоев тканого стекловолокна между медной фольгой и затем скрепите все вместе, пока оно не затвердеет. С этого момента протравливайте его, как любой другой материал печатной платы!

Альтернативные методы маскировки

Если у вас есть доступ к лазерному граверу (или если вы построили свой собственный), вы можете не покупать бумагу для переноса тонера! Я предпочитаю следующий метод создания травильного резиста:

Шаг 1) Протрите покрытую медью плату спиртом.

Шаг 2) Нанесите на доску ровный слой аэрозольной краски. Мне нравится использовать плоский черный грунт, но подойдет любой цвет.

Шаг 3) Инвертируйте цвет вашего рисунка так, чтобы вы протравили те части резиста, которые хотите протравить . Это оставит аэрозольную краску только в тех местах, которые вы хотите замаскировать! Стреляйте лазерами !!!

Шаг 4) Осторожно протрите поверхность с лазерным травлением спиртом. Это удалит пригоревшую аэрозольную краску, но оставит нетравленную краску.

Шаг 5) Протравите плату химическим способом, используя свой любимый раствор!

Шаг 6) Удалить краску ацетоном.

Это отличный метод для сложных или необычных дизайнов, подобных этому:

Это смотрит на тебя!

Иди, попробуй!

Итак, травление домашней печатной платы: это весело, легко и дешево! Если у вас есть какие-нибудь советы или хитрости, я бы хотел их услышать. Если у вас есть вопросы, задавайте их! Если у вас есть идеи, сделайте что-нибудь крутое и отправьте фото!

Ой! И если есть что-то конкретное, о чем вы все хотите, чтобы я поговорил во вторник Tech Talk, дайте мне знать.До следующего раза, удачного взлома!

10 способов протравить печатные платы в домашних условиях

Есть масса преимуществ для травления ваших собственных печатных плат в домашних условиях, главная из которых — возможность спроектировать схему утром и иметь прототип в руке к обеду. Всегда есть вопрос, как протравить плату, но [NurdRage] на Youtube предлагает всю химию, охватывающую десять различных травильных растворов для изготовления печатных плат своими руками.

В методах на основе перекиси используется простая безрецептурная перекись водорода для удаления всей меди с печатной платы.Объединив h3O2 либо с соляной (соляной) кислотой, либо с серной кислотой, вы получите относительно простой и в некоторой степени безопасный раствор для травления.

Исторически любимым травителем для производителей домашних печатных плат был хлорид железа, и он, к удивлению, до сих пор доступен в нескольких радиочабах в США. Другой хлоридный травитель — хлорид меди — является одним из наиболее часто используемых травителей, который можно регенерировать, просто пропуская воздух через раствор. Вы действительно можете сделать травитель с хлоридом меди, уменьшив количество продуктов травления h3O2 + HCl, что делает его очень хорошим травителем для профессионалов печатных плат.

В категории «Разное» [NurdRage] включает некоторые альтернативные травители, такие как отбеливатель и HCl, азотная кислота, нитрат калия и HCl; травитель нитрата калия очень похож на царскую водку, поэтому, если вы когда-нибудь хотели получить золотую печатную плату, это лучший вариант.

Обеспечивая баланс между простотой производства и безопасностью всех этих травителей, мы будем придерживаться нашего травителя с перекисью водорода и HCl, по крайней мере, до тех пор, пока мы не перейдем на CuCl как лучшую травильную машину, которую мы когда-либо видели.

Фритцинг

Травление — это «субтрактивный» метод, используемый для производства печатных плат: кислота используется для удаления нежелательной меди из сборного ламината. Это делается путем наложения временной маски, которая защищает части ламината от кислоты и оставляет желаемый слой меди нетронутым.

Вы можете протравить печатную плату самостоятельно, в лаборатории или даже дома, используя простой и недорогой производственный процесс.Это имеет смысл, когда вы хотите произвести одну или очень небольшое количество плат и хотите избежать производственных затрат. Таким образом, процесс травления эффективен для небольшой мастерской. Однако есть некоторые проблемы, которые следует учитывать:

1. Существует риск травм из-за химических веществ.
2. Качество результатов зависит от нескольких факторов, которые вы не сможете полностью освоить с первого раза. Это можно несколько компенсировать, используя хорошую технику.
3. Есть проблема утилизации мусора.Токсичные химические вещества требуют надлежащей утилизации.

Чтобы узнать, как протравить печатную плату, убедитесь, что ваш дизайн печатной платы Fritzing завершен и экспортирован как травмируемый PDF или SVG, затем следуйте этим инструкциям.

Безопасность

Так как работа связана с опасными химическими веществами и электроинструментами — вам нужно будет принять необходимые меры безопасности:

1. Носите защитное снаряжение на протяжении всего процесса — перчатки, защитные очки и фартук
2. Работа возле пункта аварийной промывки глаз, аптечки и телефона
3. Ознакомьтесь с тем, как правильно использовать все оборудование и инструменты в лаборатории — если вы в чем-то не уверены, спросите сотрудника лаборатории

Маскировка

Есть разные способы изготовления маски.Опишем два простых метода:

Метод A: Прямой перенос тонера

Компоновка схемы печатается на лазерном принтере на бумаге, кладется лицевой стороной вниз на ламинат, и тонер переносится с бумаги на медь с помощью утюга.

Обратите внимание, что не всякая бумага подходит для этого метода, включая стандартную бумагу для принтера, но много историй успеха рассказывают о повторно используемых страницах журналов. Электронный каталог Reichelt должен давать особенно хорошие результаты …
Отпечаток должен быть очень хорошего качества, небольшие ошибки, которые мы обычно игнорируем в печатном тексте, могут привести к появлению непригодных для использования следов или даже вызвать короткое замыкание.Перенос тонера также немного сложен. Если температура будет слишком высокой, тонер станет слишком жидким, и следы будут размыты. Если температура будет слишком низкой, тонер не пристанет к меди. После глажки нельзя просто так оторвать бумагу, не разрушив половину маски. Вместо этого вам нужно поместить ламинат с бумагой в водяную баню и подождать некоторое время, пока вы не начнете осторожно стирать бумагу. Это может занять до получаса. Возможно, вы захотите ознакомиться с этим руководством.

Метод B: Фоторезистивные ламинаты (

, рекомендуется )

Маска печатается на прозрачной бумаге или фольге, экспонируется и проявляется на ламинате с помощью УФ-лампы.

Покрытие ламината чувствительно к свету — направив на него свет, мы можем перенести изображение создаваемого дизайна на доску. Когда свет падает на плату, покрытие ослабевает и образует медный слой, который растворяется кислотой для травления.
Вам понадобится рамка для УФ-изображения и набор для проявки фотографий. Выполните следующие шаги:

1. Экспортируйте компоновку печатной платы из Fritzing, выбрав «Файл»> «Экспорт»> «Etchable PDF / SVG». Если хотите, теперь вы можете редактировать и улучшать графику в графическом программном обеспечении.
2. Распечатайте файл с максимальным разрешением сначала на белой бумаге, а затем на прозрачной бумаге или фольге. Будьте осторожны, чтобы параметры принтера НЕ были «масштабированы по размеру».
3. При печати на фольге используйте либо специальный тонер, либо спрей для растворения тонера, чтобы повысить плотность и получить общий тон печати.
   Спрей следует использовать сразу после печати, при этом следует соблюдать осторожность, чтобы не допустить попадания капель. После высыхания тонера поместите фольгу в рамку формирования изображения тонером вверх.
4. Снимите защитную синюю пленку с ламината и поместите ее в рамку формирования изображения медной стороной вниз поверх прозрачной пленки. Не допускайте попадания на светочувствительный слой слишком большого количества света в процессе проявления.
5. Закройте крышку рамки формирования изображения, установите таймер на 4 минуты и нажмите ручку, чтобы начать экспозицию.
6. После завершения процесса визуализации поместите доску в резервуар для проявки на 1-2 минуты и время от времени встряхивайте (будьте осторожны, не оставляйте ее слишком долго, иначе это повредит следы).
7. Поместите доску в бак для ополаскивания с дистиллированной водой на несколько секунд.

Маска печатная на фольге

Размещение маски в рамке УФ-изображения

Мы рекомендуем метод фоторезистивного ламината, хотя он немного дороже, потому что вам нужно сделать хороший шаблон маски только один раз, и процесс визуализации должен давать неизменно хорошие результаты на ламинате.С другой стороны, прямой перенос тонера разрушает использованный шаблон во время переноса, и, хотя это не проблема для производства одной печатной платы, это будет много хлопот для нескольких.

Офорт

Для травления можно использовать разные машины и химикаты, что повлияет на комфорт, продолжительность и качество результата.

Для травления можно использовать два типа кислот: хлорид железа (Eisen-3-Chlorid) и персульфат натрия (Natriumpersulfat — Feinätzkristall).
Хотя травление также можно проводить в простых пластиковых ящиках, качество результатов значительно улучшится при использовании машины, которая контролирует температуру и постоянно поддерживает движение жидкостей. Существуют небольшие резервуары для травления с подогревом и воздушным насосом, а также небольшие машины для травления распылением, которые могут обрабатывать большие печатные платы и даже связанные с этим процессы разработки и очистки. Распылитель также уменьшает время травления и количество необходимой кислоты.

Чтобы избавиться от нежелательной меди, выполните следующие шаги травления:

1. Поместите плату в емкость с кислотой примерно на 20 минут, пока медные следы полностью не протравятся.Вы можете сказать, что все готово, когда плата изменится от непрозрачно-розовой до прозрачно-желтой.
2. Переместите доску в резервуар для ополаскивания на несколько секунд. Вы также можете использовать спрей изопропанол.
3. Высушите доску тканью.

Бурение

Для завершения изготовления печатной платы прикрепите плату к дереву, просверлите отверстия (отверстия должны быть как минимум на 0,1 мм больше, чем контакты / провода) и отрежьте плату до желаемого размера.Вы также можете использовать лак-спрей в качестве финишного покрытия.

Поздравляем! Ваша печатная плата готова!

На самом деле вы можете узнать гораздо больше о производстве печатных плат, но мы надеемся, что это руководство станет хорошей отправной точкой. Вы также можете скачать более подробную «Введение в работу в лаборатории печатных плат в FH Potsdam» (на немецком языке) или прочтите этот полезный учебник.

Пожалуйста, обращайтесь к нам, если у вас есть какие-либо вопросы или советы.

Травление печатных плат в домашних условиях уксусом

Травление печатных плат — еще одна важная тема в мире электроники DIY.Это то, что каждый любитель электроники в конечном итоге пытается пробовать раньше или позже. Даже если это довольно простая процедура, она требует некоторой уверенности в себе (или храбрости), поскольку включает сильнодействующие, вонючие и опасные химические вещества.

Любую процедуру травления, о которой вы читаете, можно описать в 5 различных этапах: проектирование, перенос, травление, сборка и повторное использование или утилизация. Для каждого из этих пяти шагов есть разные варианты, и есть тысячи веб-страниц с инструкциями, рекомендациями, практическими рекомендациями … ну, это еще одна из тех страниц 🙂

Мысли новичка

Сначала немного предыстории: Я новичок в травлении (вот так, выделено жирным шрифтом).Я думаю, что это естественная эволюция от макетных прототипов к проектам полупостоянных перфорированных или полосовых плат, к травлению ваших собственных схем в домашних условиях и к отправке ваших проектов на завод по производству печатных плат. Но я был несколько обеспокоен использованием в домашних условиях токсичных, едких, сжигающих кожу кислот, таких как соляная кислота, или экологически вредных травителей, таких как хлорид железа.

Потом я нашел этот пост о травлении дешевой домашней печатной платы уксусом и подумал, что обязательно стоит попробовать. Погуглив, вы можете найти полдюжины очень хороших руководств по этой технике.Я считаю, что у меня нет предыдущего опыта работы с травлением, так что это будет не учебник, подобный «голосу опыта», а одноранговый. Если вы никогда не травили свои печатные платы дома, но хотите попробовать, вы похожи на меня две недели назад. Тогда, возможно, эти слова о том, что я пробовал, и о совершенных мною ошибках, могут быть вам полезны.

Травитель кусающий медь

Дизайн

Давайте представим, что у вас уже есть макетный проект, и он отлично работает.У вас, вероятно, уже есть схема проекта (вам стоит!), Созданная с помощью Eagle, KiCad, Fritzing или любого из облачных приложений EDA (Upverter, Circuits.io…). Я не буду вдаваться в подробности «какой инструмент лучше?» обсуждения, есть десятки сайтов, сравнивающих их. Какой бы инструмент вы ни использовали, убедитесь, что в нем есть редактор плат или функция проектирования макета платы.

Пользуюсь Eagle. Потому что это тот, с которым у меня больше опыта, и потому что у Sparkfun есть отличные руководства по созданию схем и макетов плат с помощью Eagle.Мне интересно узнать о KiCad и Upverter, и в конце концов я попробую их, но пока я использую Eagle.

Моим основным источником информации для проектирования печатных плат был вышеупомянутый учебник от Sparkfun, так что прочтите его. Это комплексное руководство по проектированию схемы и макета платы с использованием реального кейса, в котором объясняются основы печатной платы, используемые методы и инструменты, а также некоторые полезные советы по программному обеспечению.

Здесь я только подчеркну три момента:

• Используйте правило 50 мил : следы шириной 50 мил и зазоры 50 мил (для нас, ребята из SI, 50 мил — это 50 милдюймов или 1.27 миллиметров). После того, как вы повторили процесс несколько раз, обращая внимание на результаты, вы, вероятно, сможете уменьшить количество следов до 20 или даже 10 мил с помощью домашнего травления. Но 50 — хорошая отправная точка. Ширина следа имеет решающее значение при использовании высоких нагрузок. Этот калькулятор ширины трассы поможет вам определить минимальную ширину трассы для линий с высоким током.

• Оставьте достаточно меди вокруг контактных площадок , чтобы припой смог соединиться. Заголовки или диоды используются для того, чтобы иметь более толстые выводы, и вы можете использовать для них более широких кругов, , но будьте осторожны, чтобы оставить между ними достаточный зазор, иначе они в конечном итоге создадут медные перемычки.Для подключенных контактных площадок сам след можно использовать для пайки компонента , но у вас также могут быть неподключенные контактные площадки. Использование прямоугольных или эллиптических подушек может помочь. Некоторые SMD-компоненты (например, разъемы, операционные усилители и т. Д.) Несложно припаять, и их использование устраняет необходимость сверлить часть меди, поэтому они также могут быть хорошим вариантом.

• Если вы будете использовать одностороннюю медную оболочку, попробуйте нарисовать все ваши следы на заднем слое .Это может быть невозможно, в этом случае вам придется соединить дорожки верхнего слоя.

• Используйте медные заливки для заземляющих поверхностей . На самом деле это не должно быть заземлено, но это обычное дело. Только если вы используете антенны или высокое напряжение, заземление может быть не очень хорошей идеей. Для домашнего травления у него есть одно большое преимущество: меньше меди для удаления, а это означает более быстрое травление и меньшее количество остатков.

Без заземляющего слоя было удалено много меди (версия 1.0) С заземляющим слоем гораздо меньше меди для удаления (версия 1.1)

Перенос

То есть: перенос вашего дизайна на печатную плату. Самый распространенный способ — использовать утюг для переноса тонера, напечатанного на глянцевой бумаге с помощью лазерного принтера, на медное покрытие. Опять же, я никогда им не пользовался, но мне кажется, что в этом методе слишком много неопределенностей: тип бумаги, качество тонера, шероховатость меди, нагрев железа и время. Похоже, вы пройдете через долгий процесс проб и ошибок, пока не сделаете все правильно.

Кажется, проще использовать светочувствительные медные оболочки. Вам понадобится:

• Светочувствительная оболочка размером с ваш дизайн или больше (от 1 до 2 евро для плаката 60×80)
• Прозрачная бумага (дорогая, 80 центов за лист)
• Лазерный или струйный принтер.
• Положительный светочувствительный проявитель.
• А (полистирол) лоток.
• Защитные очки, респиратор и перчатки.

1. Распечатайте несколько копий (3-4) вашего дизайна на прозрачной пленке в высококачественном черно-белом цвете.Чтобы получить изображение схемы из Eagle, я использую Eagle ULP от Нильса Спрингоба, чтобы экспортировать слои дна, контактных площадок, переходных отверстий и отверстий в SVG (получить его здесь). Затем я открываю файл в Inkscape, чтобы сделать последние штрихи: преобразовать его в черно-белый, настроить ширину и контактные площадки и добавить рамку вокруг дизайна. Рама будет соответствовать размеру доски. Затем я группирую все это, делаю 3 или 4 копии рядом и отправляю на принтер. У меня нет лазерного принтера, но струйный принтер отлично работает .Три в ряд, готовые к разрезанию и укладке (это версия 1.1)

2. Обрежьте их по линиям рамки и ** сложите их ** одну за другой, используя прозрачную ленту, чтобы убедиться, что они выровнены. Цель состоит в том, чтобы УФ-лучи не проходили через темные участки, поэтому чем темнее, тем лучше. Печатная плата на прозрачной пленке со струйным принтером

3. Вырежьте светочувствительную доску по размеру рамки, которую вы нарисовали на шаге 1.В зависимости от упаковки это может быть легко или нет. Я использовал две разные марки: у одного есть темная наклейка, закрывающая светочувствительную сторону платы, вы можете спокойно разрезать доску с наклейкой. Другой упакован в черный картонный конверт. Если вы хотите его разрезать, вам придется делать это в темноте. Здесь цель, опять же, состоит в том, чтобы уменьшить количество меди для травления. Несколько типов и марок светочувствительной медной оболочки

4. Теперь идите в темную комнату и приготовьте бутерброд .Мой путь — это лист фанеры, плакированный медью светочувствительной стороной вверх (сначала снимите защитную наклейку, если она есть!), Стопку прозрачных пленок и акриловый лист. Все держалось на месте парой сержантов. Не торопитесь и дважды проверьте ориентацию прозрачных пленок. Поскольку они показывают нижний слой, сторона с печатью должна касаться плаката. Во втором тесте я ошибся со светочувствительной стороной и в итоге получил красивую шелкографию

   .

5. Пришло время принять солнечные ванны .Десять минут прямого солнца мне подходят. Конечно, вы можете использовать эти УФ-боксы, но они действительно дороги, и некоторые люди сообщают, что использование обычной люминесцентной лампы (дневной свет, температура света около 5000K) работает так же хорошо. ВС остается самым дешевым решением, тыс. Руб. Один совет: убедитесь, что на солнечные лучи падают перпендикулярно к оболочке , иначе у вас будет некоторая тень из-за прозрачности дальше от оболочки, которая может предотвратить попадание кислоты на медь в зазорах, что может привести к коротким замыканиям. в вашей цепи.Если это произойдет, как это случилось со мной, вы можете использовать резак или дремель, чтобы отрезать их. Стопка из четырех пленок уже под солнцем

6. Тем временем, готовят раствор проявителя . Вы можете попробовать самостоятельно приготовить раствор в домашних условиях, используя 1% гидроксид натрия (десять граммов гранул NaOH на наполнитель с чистой водой). Осторожно: гидроксид натрия очень едкий, он может обжечь кожу, и вам будет очень плохо, если он попадет в глаза. Это тот момент, когда на нужно надеть перчатки, респиратор и очки .Некоторые говорят, что качество результата очень зависит от концентрации, поэтому я пошел на безопасную сторону и купил флакон с проявителем (« revelador de placa positiva » на испанском) в том же магазине, где я купил светочувствительные пленки (3,80 €, чтобы получить 3 литра раствора).

7. 10-минутный обратный отсчет закончен, и вы снова в темной комнате в облачении. Теперь поместите его в раствор проявителя и встряхните (в перчатках!). Через несколько секунд начнут появляться следы.Встряхивайте и проверяйте каждые 10 секунд, пока не увидите изменений в контрасте между незащищенными и неоткрытыми зонами покрытия. Следы должны быть четкими и четко очерченными. Весь процесс проявления занимает около одной минуты. Если вы используете тонкие следы, будьте осторожны, не позволяйте им слишком долго оставаться в проявителе, иначе они могут быть повреждены.

8. Удалите проявитель с поверхности покрытия проточной водой. Светочувствительная оболочка сразу после проявления

Теперь у вас есть плакировка, готовая к травлению.Медь в зонах, подверженных воздействию солнечных лучей, будет удалена кислотой на следующем этапе.

Офорт

Вот он, критический и тревожный шаг. Но это действительно просто. Вам понадобится:

• Уксус (уксусная кислота). Я использую чистящий уксус, 7% кислотность, 0,70 € мусор в местном супермаркете)
• Перекись водорода. Легко найти в любой аптеке, я использую 3% перекись в чистой воде, 1,20 € 1/2 литра.
• Соль кухонная.
• Ацетон, жидкость для снятия лака.
• Поднос из полистирола. Думаю, подойдет любой лоток, если уксус не разлагает его.
• Кисть. Я использую зубную щетку.
• Пластиковые клещи для захвата печатной платы в растворе.
• Снова защитные очки, респиратор и перчатки.

1. Наденьте очки, респиратор и перчатки на . Хорошо, это не хлористый водород, но это все же кислота, а остаток — ацетат меди, который токсичен для человека и очень токсичен для растений даже в низких концентрациях.

2. Приготовьте раствор 50-50 уксуса и перекиси водорода в лотке и поместите оболочку в раствор

3. Отопление раствор очень помогает. Я помещаю ванночку с раствором в большую ванночку с горячей водой, которую меняю каждые 10-15 минут. Некоторые люди предварительно нагревают уксус (один) в микроволновке перед добавлением перекиси. Я думаю, вы также можете использовать метод двойного кипячения или, возможно, ячейку Пельтье под лотком, чтобы раствор оставался теплым.

4. Соль кухонная тоже помогает. В растворе продолжайте насыпать соль кофейной ложкой, пока шипение не исчезнет само по себе.

5. Чистите покрытие каждые несколько минут, чтобы удалить оксид меди и ацетат меди. Вы заметите, что к концу процесса вы можете удалить оставшийся слой меди, смахнув его щеткой.

6. Если шипение проходит, добавьте еще соли. Если это по-прежнему не помогает, добавьте еще уксуса и перекиси водорода.Я всегда начинаю с раствора 50-50, но после этого обычно добавляю больше уксуса, чем перекиси. Все еще пытаюсь найти правильное соотношение. Травитель кусающий медь

7. После удаления всей меди промойте плату проточной водой и сохраните раствор (см. «Утилизация» ниже). Затем удалите резист ватой, смоченной ацетоном, или латунной губкой. Хорошие следы меди после травления и очистки

Этот процесс очень медленный по сравнению с травлением более сильными кислотами, но вы можете легко протравить плакировку среднего размера в течение часа без сложной оснастки (пузырчатые машины, нагреватели и т. Д.).Ключ в том, чтобы он продолжал пузыриться:

Сборка

Сверление и пайка казались мне возвращением в комфортную зону. Но я был неправ. Вам лучше иметь очень твердую руку или какой-нибудь вспомогательный инструмент. Сверлильный станок значительно облегчит задачу. У меня его нет, поэтому я страдал из-за того, что я назвал SDT или синдромом танцевального наконечника.

Это лучшее, что я смог сделать в моем первом испытании на сверление.

Мое не очень хорошее решение — использовать универсальный режущий комплект 565 от Dremel, оставляя гайку ослабленной для перемещения сверла вверх и вниз.Он все еще движется по горизонтали, но я могу спокойно просверлить медные колодки.

В любом случае вам точно понадобится:

• Сверло с мелкими битами (достаньте три-четыре от 0,5 до 1,5 мм)
• Опять защитные очки и респиратор.
• Припой и бессвинцовый припой

Тут особо нечего сказать. Может быть, несколько советов:

• Вдыхание медной пыли действительно плохо в долгосрочной перспективе. Он может вызвать широкий спектр заболеваний легких и рака.Поэтому всегда используйте маску при сверлении меди. То же самое и с дымом от пайки. По завершении вымойте руки .
• По возможности избегайте ударов хвостовиком сверла по плакировке (там, где она становится шире). Если вы это сделаете, вы получите красивую дыру, похожую на вулкан. Не то, чтобы выбросить вашу печатную плату в мусорное ведро, но, безусловно, некрасиво.
• Убедитесь, что ваши компоненты входят в свои отверстия. Возможно, вам придется расширить некоторые из них. Потребовалось время, чтобы разместить заголовки в их новом доме…
• Я еще не тестировал, но использование флюса (например, Kontakt SK-10) на медной стороне платы перед пайкой должно облегчить процесс, а флюс служит защитным покрытием. Вы также можете очистить его изопропиловым спиртом перед нанесением флюса.
• Имейте под рукой копию вашей схемы и макета платы. Имейте в виду, что нет шелкографии, и когда вы паяете компонент наоборот, всегда неприятно. Конечный результат довольно хорош

Утилизация

Пожалуйста, не сливайте в канализацию .Да, очистные сооружения есть, но это тоже наша ответственность. Ваш первый вариант — повторное использование. Старый раствор еще медленнее, чем свежий, но он все же может откусить немного меди. Когда травление станет бесполезным, его можно утилизировать двумя способами:

• Используя пищевую соду (бикарбонат натрия). Добавляйте в раствор пищевую соду, пока он не станет мутным и не станет зеленым. В результате (карбонат меди и ацетат натрия) не растворяется в воде, поэтому он менее вреден для окружающей среды.Затем вы можете запечатать его в пластиковом контейнере и отнести в ближайший пункт утилизации или выбросить в мусорное ведро.

• Испарение травителя, оставляющее его под Солнцем. В результате получатся зеленоватые кристаллы ацетата меди, которые можно безопасно выбросить в мусор или даже лучше: сжечь их в костре, чтобы получить красивое зеленое пламя!

Какой бы метод вы ни использовали, манипулируйте раствором и результатами в перчатках.

Выводы

Обучение — это непрерывная работа, которая продолжается.После первых 3-х итераций я обнаружил фатальную ошибку в оригинальной конструкции: разъем для светодиодной матрицы перевернут. Плата все еще может использоваться с помощью некоторых проводов, чтобы исправить ошибку, но готова новая версия для лотка с уксусом!

Исправление ошибки в разъеме матрицы некоторыми перемычками Версия 1.2 платы

Артикул

Я добавляю сюда несколько веб-ссылок на страницы, которые я проверял за последние недели.

«Травление печатных плат в домашних условиях с использованием уксуса» было впервые опубликовано 23 апреля 2014 года Хосе Пересом на сайте tinkerman.Кот под Обучение, Проекты, Учебник и помечен уксусная кислота, ацетон, макет платы, проявитель, дремель, орел, окружающая среда, травление, флюс, перекись водорода, изопропиловый спирт, печатная плата, светочувствительная медь, остатки, соль, бикарбонат натрия, прозрачность, уксус.

Как сделать печатную плату дома

Для любого энтузиаста электроники изготовление печатных плат для электронного проекта может быть большим развлечением. Печатная плата или печатная плата не только помогают создавать компактные схемы, но также гарантируют отказоустойчивую и более точную работу схемы.

В этом посте мы подробно изучаем пошаговый процесс изготовления небольших самодельных печатных плат в домашних условиях с минимальными усилиями и максимальной точностью.

Пошаговые процедуры «сделай сам»

В основном это включает следующие важные этапы:

1. Обрезка плакированного медью ламината до нужного размера.
2. Вырубка углублений для сверления отверстий для выводов компонентов согласно схеме.
3. Нанесение контактных площадок вокруг углублений с помощью устойчивой к травлению краски и соединение контактных площадок через дорожки с помощью устойчивой к травлению краски.
4. Погружение окрашенной платы в раствор хлорида железа до тех пор, пока химикат не разъедает открытую медь, оставляя окрашенные участки макета нетронутыми.
5. Сушка доски и очистка от протравочной краски с дорожек и контактных площадок.
6. Сверление отверстий в углублениях.
7. Полировка готовой доски мелкой наждачной бумагой.
8. Использование готовой печатной платы для сборки и пайки деталей.

Теперь давайте подробно обсудим вышеперечисленные шаги.Первым шагом в производстве печатных плат будет приобретение необходимых ресурсов и предметов. Мы собираемся сосредоточиться на всех фундаментальных вещах.

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 необходимы следующие основные вещи.

• Ламинат с медной оболочкой
• Раствор хлорида железа
• Средство для защиты от травления или краска.
• Кисть или ручка для рисования
• Емкость для травления печатной платы
• Сверло и сверло.
• Средство для удаления травителей
• Чистящая губка, кухонная бумага

Медное покрытие Ламинат

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

Основной (изоляционный) материал, как правило, представляет собой стекловолокно или SRBP (листовая бумага, склеенная смолой), и последний, как правило, является более доступным вариантом.

Однако стекловолокно стало широко использоваться как коммерческими потребителями, так и потребителями в рекреационных целях, поскольку оно имеет несколько положительных аспектов.

Во-первых, он более жесткий и по этой причине менее подвержен изгибам и поломкам, чем SRBP. Повышенная прочность также очень полезна для плат, на которых установлены тяжелые детали, например трансформаторы.

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

При этом стандарт плат SRBP более чем удовлетворяет многим требованиям. Маркетинговые кампании обычно ссылаются на картон как 1 мм, 1,6 мм и т. Д., И это фактически 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, вероятно, будут установлены тяжелые детали. на борту.

Для большинства приложений толщина платы не имеет большого значения.

Иногда медная ламинатная плита, вероятно, будет выбрана в качестве качества одной унции или, возможно, качества двух унций, что соответствует весу меди на одном квадратном футе плиты.

Большинство схем работают с довольно низкими токами, и обычная плата на одну унцию — это почти все, что нужно. На самом деле платы весом в одну унцию часто достаточно даже для цепей с сильными токами.

Краска для защиты от травления

Основным методом изготовления печатной платы обычно является покрытие участков меди, которые необходимы на готовой плате, посредством травильного резиста, а затем погружение платы в травильный раствор, который удаляет нежелательные (непокрытые) участки меди.

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

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

Лично я предпочитаю использовать эмаль для ногтей или лак для ногтей, можно использовать любой дешевый бренд, и он отлично подойдет в качестве травильного резиста.

Свойства Etch Resist

В профессиональном плане, вероятно, наиболее широко используемыми резистами являются водостойкие краски и чернила. Водорастворимые разновидности определенно не подходят для использования просто потому, что они растворяются и смываются в травильном растворе.

Краска или чернила, которые быстро сохнут, более предпочтительны, потому что они избавляют от необходимости ждать долгое время, прежде чем можно будет протравить плату.

В настоящее время кажется, что даже самые простые печатные схемы имеют большое количество тонких медных дорожек на относительно компактной площади платы, и становится необходима кисть, способная создавать очень тонкие линии.

Рисование компоновки дорожек

Простым решением было бы использовать изношенную ручку с волокнистым наконечником в виде кисти, которая может помочь в достижении выдающихся конечных результатов, хотя это может не выглядеть достаточно изысканным средством для решения проблемы.Более простой способ применения резиста — использовать одну из имеющихся в продаже ручек для резиста травления, которые можно легко купить у любого продавца электронных деталей.

С этим приложением должны работать любые ручки, в которых используются чернила на спиртовой основе и острый конец. Если вы не уверены, подходит ли ручка, вы можете легко вытянуть несколько следов на выброшенной медной ламинатной плате, а затем протравить доску, чтобы проверить, правильно ли чернила удерживают травитель.

Дополнительным типом резиста являются переводы , 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 досок домашнего изготовления.

Травитель

Травитель — это химическое вещество, которое вступает в реакцию с открытой медной частью медного ламината и отрывает ее от платы. Он используется для удаления медных участков на плате, которые не окрашены травильным резистом, а также участков, которые не влияют на разводку дорожек и контактные площадки.

В качестве травителя, обычно используемого для изготовления плит в домашних условиях, используется хлорид железа, и хотя он менее опасен по сравнению с большинством других вариантов, тем не менее, это химическое вещество, которое следует применять с осторожностью.

Следовательно, его следует всегда быстро смывать проточной водой из-под крана на случай, если вы пролили жидкость на кожу. Убедитесь, что вы не храните хлорид железа в металлических контейнерах, поскольку это химическое вещество реагирует с металлами, делает металл пористым и вызывает утечки.

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

Типы хлорида железа

Хлорид железа может быть получен в различных формах. Вероятно, самый удобный тип — это готовый к употреблению раствор химического вещества. Многие поставщики компонентов продают его в такой жидкой форме; обычно в емкостях по 250 мл и в концентрированном виде.

Вы должны немного разбавить его перед использованием в соответствии с указаниями на бутылке. Для этого может не потребоваться большое разбавление, и бутылка 250 мл обычно позволяет только 500 мл или литр после разбавления ее водой.

Некоторые компании могут поставлять хлорид железа в виде кристаллов, иногда также называемых «породами хлористого железа». Этот ярлык очень подходит, поскольку в таком виде он выглядит скорее как кусочки желтого камня, чем крошечные красивые кристаллы, которые в значительной степени являются твердыми как скала.

В этом типе хлорид железа обычно доступен 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, чтобы протравить очень большое количество досок обычного размера, и они могут легко пережить даже прилежный конструктор в течение очень долгого времени, то, скорее всего, не стоит получать больше, чем упаковка 500 г все вместе.

Как создать раствор хлорида железа

В кристаллических условиях хлорид железа не растворяется легко, однако при постоянном перемешивании он рано или поздно может 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 не содержащий воды. Он будет иметь небольшую долю воды в кристаллической форме в качестве побочного материала.

Что на самом деле является причиной того, что с этим типом хлорида железа так трудно работать, так это из-за теплового эффекта, возникающего при его смешивании с водой. Даже если вы начнете с охлажденной воды, она может быстро нагреться до уровня, при котором емкость становится очень теплой на ощупь, что создает опасность плавления для пластиковых емкостей.

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

Вот почему необходимо использовать прохладную воду (в идеале охлажденную или со льдом). Кроме того, возможно, что там может быть крошечное количество химического вещества, которое не будет плавиться, которое можно либо отфильтровать из жидкости, либо, поскольку оно не препятствует травлению, его можно просто оставить в растворе.

Размер сверла

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

Типичный диаметр выводных отверстий компонентов составляет 1 мм, хотя для ряда компонентов, таких как предварительно установленные резисторы, большие электролитические конденсаторы и т. Д., Требуется немного большего диаметра. Для таких компонентов подходит диаметр отверстия около 1,4 мм.

Обычно рекомендуется использовать полупроводники и ряд других компонентов с более тонкими выводами диаметром менее 1 мм.Для этих компонентов приемлемый диаметр 0,7 мм или 0,8 мм.

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

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

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

По этой причине вы должны проявлять реалистичную осторожность при сверлении отверстий с использованием таких сверл, и желательно использовать станок с регулируемой подставкой, как показано ниже.

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

Это, как правило, простые предметы домашнего обихода, и они будут раскрыты по мере того, как мы продвинемся в процессе травления.Вы найдете множество различных методов изготовления печатной платы.

Несмотря на то, что все они принципиально идентичны, основные отличия заключаются в последовательности, в которой выполняются различные меры.

Поэтому мы собираемся начать с рассмотрения одного подхода к производству платы, после чего мы объясним пару альтернативных методов.

Начало работы с изготовлением печатной платы

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

Обычно у вас может быть принципиальная схема , схема наложения компонентов и рисунок дорожек печатной схемы, воспроизведенные в реальном размере, как показано на следующих 3 рисунках соответственно.

Размер печатной схемы должен быть указан в тексте или на схеме, однако во многих случаях потребуется учитывать пропорции через рисунок медных дорожек реального размера.

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

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

Боковые стороны доски можно выровнять с помощью небольшого плоского напильника и стекловолоконной плиты, которая устраняет абразивные концы, которые могут быть нежелательными.

Имейте в виду, что маркировка должна быть сделана на медной стороне платы и распилена с той же стороны, чтобы предотвратить отслаивание меди во время резки платы. Следовательно, убедитесь, что вы вырезаете или просверливаете плату всегда со стороны меди, а не со стороны ламината.

Следующим шагом будет рисование положений отверстий для компонентов и, где это возможно, установочных отверстий. для монтажа платы.

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

Затем с помощью пластыря или подобного остроконечного инструмента аккуратно и аккуратно нанесите схему на плату, пробив небольшие углубления в меди.

Не обязательно маркировать доску путем пробивки отверстий острым инструментом. Альтернативный способ — просто выровнять и наклеить рисунок на доску с помощью виолончельной ленты, а затем просверлить рисунок, который теперь сам действует как сверление. маркеры.

Покраска дорожек травильным резистом

После того, как доска обрезана до нужного размера и просверлены все отверстия, следующая задача — покрасить доску травильным резистом. Это в основном включает в себя как можно тщательную очистку доски.

Специальные чистящие блоки можно приобрести на рынке, и они, по-видимому, работают довольно хорошо. На медных ламинатных платах обычно могут образовываться оксиды и коррозия на поверхности меди, и очень важно удалить это, иначе это может помешать правильному протравливанию платы.

Следовательно, рекомендуется использовать достаточно мощное чистящее средство, которое полностью удалит все оксиды, грязь и коррозию с поверхности меди.

После того, как доска была тщательно вымыта и медный слой стал блестеть повсюду, промойте доску теплой водой, чтобы избавиться от остатков моющего средства или маслянистых ингредиентов.На этом этапе не прикасайтесь к медной поверхности, иначе это может вызвать жирные следы от пальцев и замедлить процесс травления.

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

После того, как контактные площадки нанесены травильным резистом, пора окрасить медные дорожки, чтобы они соединили контактные площадки в соответствии со схемой. При этом всегда держите руки подальше от медной поверхности. Начните с одного края платы и продолжайте систематически к другому краю, вместо того, чтобы делать это случайным образом (что может привести к ошибкам) ​​

Для сложных конструкций печатных плат

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

При разработке платы такого типа рекомендуется работать с резистивным пером с печатной схемой (или подходящей альтернативой) с еще более тонким наконечником. В местах, где может быть много узких, плотно расположенных параллельных дорожек, вы должны воспользоваться линейкой, чтобы нарисовать тонкие прямые линии.

Если вы видите, что дорожки или контактные площадки сливаются друг с другом, подождите, пока резист высохнет, а затем воспользуйтесь компасом или другим острым наконечником, чтобы соскрести лишнее перекрывающееся сопротивление.

Как только резист высохнет и печатная плата будет проверена, следующая задача — погрузить плату в раствор травителя до тех пор, пока не будет удалена вся обнаженная медь.

Как происходит травление печатных плат

По сути, в процессе травления происходит то, что медь занимает место железа в хлористом железе с образованием хлорида меди, в то время как железо осаждается.

Вначале 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 постепенно становится вялым, и после травления нескольких плат можно заметить, что время травления является довольно продолжительным или вообще не достигается.

В этом случае травитель необходимо заменить новой партией раствора хлорида железа. Как вы заметите, хлорид железа имеет красно-желтый цвет, а хлорид меди — синий, поэтому, когда вы обнаружите, что раствор для травления постепенно становится более зеленоватым, это будет указывать на то, 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 сверху приличную крышку и периодически снимать крышку, чтобы проверять результат, пока не закончится травление. Основная проблема этого метода заключается в том, что слой хлорида железа и меди имеет тенденцию образовываться на поверхности платы, что может значительно продлить время травления. Этому можно противодействовать, время от времени осторожно покачивая чашу, чтобы сместить этот слой, чтобы ускорить травление.

Использование специальных контейнеров для травления

На самом деле может оказаться довольно легко установить контейнер, чтобы печатная плата находилась близко к вертикальному положению, при этом медная сторона платы обращена вниз.

В этой ситуации процесс травления происходит очень быстро, поскольку осадок железа не может образовывать слой и имеет тенденцию падать вниз от платы. Это гарантирует, что травление не будет затруднено. Тем не менее, периодическое встряхивание платы и травителя может помочь удалить любое небольшое подавляющее покрытие, которое может образоваться, что сделает травление еще более быстрым.

На рисунке выше показано несколько простых вариантов достижения этой цели. На рисунке (а) используется изогнутая тарелка, которая гарантирует, что плита удерживается на месте по четырем углам и не соприкасается с тарелкой в ​​каких-либо других точках.

Метод, продемонстрированный в (b), хороший выбор для больших печатных плат, которые могут потребовать довольно большой тарелки для выполнения процедуры. Емкость должна быть достаточно большой, подойдет все, что угодно, похожее на классическую банку для растворимого кофе.

Вероятно, потребуется много травителя, чтобы практически заполнить сосуд. Поначалу это может показаться немного дорогим, но протравливатель определенно прослужит пропорционально больше времени по сравнению с меньшим количеством.

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

Для существенно больших плат единственный функциональный метод травления платы может заключаться в использовании большой плоской тарелки (например, фотографической тарелки) медной стороной вверх. Для ускорения времени травления можно использовать частое встряхивание.

Травление будет происходить быстрее на участках с меньшими 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 доски.

Метод, который обычно работает более эффективно и обычно намного проще на практике, показан выше. Здесь по всей длине блюда с противоположных сторон укладывают пару деревянных или пластиковых прутьев. Они относительно длиннее, чем блюдо, чтобы они могли лежать сверху. Затем доску подвешивают на стержнях, поддерживаемых парой кусков проволоки, по одной на каждом конце доски.

Для лучшего понимания на рисунке показан только один провод. Если используется медный провод, убедитесь, что это суперэмалированный медный провод толщиной 18 SWG.Проволока прикрепляется к стержням, просто повернув концы на диаметр стержня один или два раза.

После того, как травление закончилось

Когда травление кажется завершенным, вы должны тщательно осмотреть плату, чтобы убедиться, что на ней не осталось открытых медных карманов, и поискать части платы, на которых медные дорожки и контактные площадки близко нарисованы. (например, группы контактных площадок IC).

После того, как вы убедились, что травление полностью завершено, держите доску вертикально над раствором для травления на некоторое время, чтобы капающий травитель стекал с доски, а затем протрите доску куском папиросной бумаги или тряпки.

Кстати, это мудрое решение — держать рядом кусок кухонной бумаги на протяжении всего процесса травления, чтобы гарантировать, что остатки раствора для травления можно будет стереть с пинцета или перчаток, когда это необходимо. Затем плату необходимо тщательно промыть водой, чтобы смыть все остатки раствора для травления.

Удаление резиста

Наконец, необходимо устранить прилипание резиста к меди, которое в противном случае могло бы серьезно затруднить процесс пайки медных площадок.Вы можете приобрести любую стандартную жидкость для удаления резиста, и она может быть в виде легкого спирта, который разрушает большинство красок и чернил.

Также возможно получить полировальные блоки для печатных схем, которые также хорошо подходят для чистки резиста. Еще один способ — попробовать использовать губку для чистки или порошок, и это, по сути, одно из самых простых действий при производстве печатных схем, которое, безусловно, не должно вызывать никаких проблем.

Чтобы обеспечить окончательную сборку компонентов на готовой печатной плате с идеальной пайкой и абсолютно без «сухих» стыков, медные дорожки и контактные площадки должны быть отполированы до глянцевой поверхности, прежде чем можно будет фактически начинать пайку компонентов.

К вам

Как объяснялось выше, очевидно, что изготовление печатной платы в домашних условиях выглядит довольно просто, и создание выдающейся печатной платы профессионального уровня с использованием готовых материалов DIY, представленных на рынке, займет 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, пожалуйста, дайте нам возможность через комментарии ниже, мы будем очень рады помочь!

Как сделать печатную плату в домашних условиях? УФ-метод

Это руководство посвящено способу УФ-облучения для изготовления собственных печатных плат в домашних условиях. Этот метод позволяет травить платы, подходящие даже для крошечных SMD-компонентов (за исключением, возможно, BGA-деталей).Хотя это требует определенных усилий, изготовление печатных плат в домашних условиях позволяет вам проектировать, изготавливать, паять и тестировать прототипы быстрее, чем заказывая платы у производителей печатных плат.

Заявление об ограничении ответственности

Прежде всего, я хотел сказать, что вы должны принимать все возможные меры предосторожности при работе с химическими веществами. Некоторые из них имеют сильный запах, поэтому всегда следует работать в хорошо проветриваемом помещении.

Для защиты используйте перчатки, респиратор и, при необходимости, защиту для глаз.

Всегда соблюдайте инструкции и меры предосторожности, указанные на этикетках с химическими веществами.Не употребляйте в пищу химические вещества, использованные в этом руководстве.

Ваша ответственность, — быть в безопасности на протяжении всего процесса изготовления печатной платы!

Содержание

Краткая версия всего процесса изготовления печатной платы

Короче говоря, при изготовлении печатной платы в домашних условиях УФ-методом необходимо выполнить следующие шаги:

• Распечатайте «маску» на полупрозрачной бумаге (или прозрачной пленке), которая будет блокировать УФ-свет там, где должны быть следы.
• Вырежьте печатную плату необходимого размера, которая также имеет слой фоторезиста поверх слоя меди.
• Совместите маску с верхней частью печатной платы.
• Подержите печатную плату с маской под УФ-светом.
• Проявление следов в химикатах (ненужные части фоторезиста смываются).
• Протравите печатную плату в травильном растворе (останутся только следы меди).
• При необходимости просверлите отверстия и переходные отверстия.
• Переходные отверстия для пайки (соедините два слоя вместе, если используется двусторонняя печатная плата).

Все шаги подробно описаны в следующих параграфах. Если вам интересно, есть ли другие способы изготовления печатных плат — есть. Ранее я рассказывал о печатных платах своими руками с помощью фрезерного станка с ЧПУ. Конечно, вы можете профессионально изготовить печатные платы.

Объяснение материалов, альтернативы

Материал, перечень деталей:

• Полупрозрачная бумага (или прозрачная пленка)
• УФ-лампа (может потребоваться балласт или драйвер — в зависимости от типа колен)
• Некоторая картонная коробка для размещения УФ-света
• Струйный или лазерный принтер
• Немного прозрачная липкая лента
• Plexi-glass (4 мм и более)
• Печатная плата с позитивным слоем фоторезиста (односторонняя или двусторонняя)
• Пила для резки металла или альтернативы для резки картона
• Некоторая наждачная бумага, файл
• Перчатки, респиратор, другое защитное оборудование
• Ацетон
• Емкость, контейнер для химикатов
• Химикаты для проявки положительного фоторезиста печатных плат
• Химикаты для травления печатных плат
• Некоторые изолированные провода для подвешивания печатных плат в травильном аппарате
• Пинцет
• Паяльный флюс, припой, пайка утюг, прочие паяльные инструменты
• Инструменты для сверления: электродрель или Dremel, сверла

Объяснение материалов

Я лично использую полупрозрачную бумагу, потому что мой лазерный принтер не хочет печатать отпечатки хорошего качества на пленке.Итак, вам решать, что лучше всего подходит для вас. Бумагу можно найти в любом магазине канцелярских товаров.

Ультрафиолетовая лампа

может быть такой же простой, как показано ниже. Потребуется дополнительная проводка + выключатель для питания на необходимый период времени. Лампа должна быть помещена в какую-то коробку (возможно, картонную), чтобы вся сборка стала УФ-коробкой для обнажения печатных плат. Это также предотвратит прямой контакт ультрафиолета с вашими глазами.

Прозрачная липкая лента будет использоваться для удержания бумажной маски на печатной плате, а также для скрепления нескольких слоев бумажной маски.Лист оргстекла используется для удержания бумажной маски заподлицо с поверхностью печатной платы. Кроме того, оргстекло пропускает УФ-лучи. Лучше иметь более толстые плексигласы, потому что они не гнутся так сильно, как более тонкие.

Печатные платы, химикаты

Печатную плату

со слоем фоторезиста следует покупать в местном магазине электроники. Там же вы найдете необходимые химические вещества: проявочные и травильные растворы. Проявитель и травитель показаны ниже:

В качестве альтернативы проявителю можно использовать NaOH (гидроксид натрия).Обычно его используют в качестве очистителя канализации. Лучше, если этот раствор будет в сухом состоянии, чем в жидком состоянии, так как его будет легче смешать с водой. Какими должны быть соотношения, вам снова предстоит поэкспериментировать и выяснить. Поскольку эта альтернатива добавляет дополнительную переменную ко всему процессу, я впервые рекомендую придерживаться развивающихся решений, которые можно найти в магазинах электроники.

Для травления печатных плат я использую персульфат натрия. Альтернативы этому не знаю. В качестве альтернативы можно использовать хлорид железа (железа), но в последнее время его стало трудно найти, по крайней мере, в моей стране.

Прочие материалы

Если вы делаете свои собственные печатные платы, у вас, вероятно, будут все материалы для пайки, необходимые для покрытия печатной платы припоем, переходные отверстия для пайки (при необходимости), очистить плату после травления / пайки (ацетон).

Вам понадобится сверло со сверлами, чтобы проделать отверстия в доске. Для этой цели я бы порекомендовал использовать какой-нибудь сверлильный станок или держатель Dremel, как я. Лучше всего подходят твердосплавные сверла, но они легко ломаются, особенно при сверлении ручным инструментом.Сверла из быстрорежущей стали можно использовать с ручным сверлом, но они затупятся быстрее.

Наконец, вам понадобится защитное снаряжение. Используйте резиновые перчатки , защитные очки и респиратор (особенно если вы собираетесь использовать NaOH). Работайте в хорошо вентилируемом помещении.

Настройки программного обеспечения САПР, параметры проектирования

Главное, на что следует обратить внимание, прежде чем пытаться сделать печатную плату своими руками, — это то, что на этих печатных платах не будет никаких отверстий (в отличие от плат профессионального изготовления).Это означает, что если вы делаете двустороннюю печатную плату, оба слоя необходимо спаять вместе с помощью тонких проводов. Конечно, если делается односторонняя печатная плата, проблем с соединением двух слоев не возникнет.

Минимальная ширина колеи, управляемая УФ методом — 0,2 мм. Хотя можно изготовить дома такую ​​крошечную ширину, я все же предлагаю использовать как можно более широкие гусеницы — это значительно облегчит вашу жизнь. А если вам все еще нужны крошечные дорожки — делайте их настолько короткими, насколько позволяет ваш дизайн.

Кроме того, минимальный размер отверстия / переходного отверстия должен быть> = 0,5 мм. Я обычно использую прокладку диаметром не менее 1,2 мм. Опять же, чем больше, тем лучше, так как будет легче паять провода / детали на больших медных площадках.

Имейте в виду, что слой меди в конечном итоге может быть вытравлен до меньшей ширины / размера, чем на самом деле в программном обеспечении для проектирования.

Создание образа печатной платы

Одним из первых шагов при изготовлении печатной платы является печать УФ-маски на полупрозрачной бумаге (или прозрачной пленке).Идея проста — УФ-маска покрывает те области печатной платы, где должны быть следы, в то время как другие места будут подвергаться воздействию УФ-излучения.

Я бы рекомендовал использовать двойную маску. Это означает, что для каждой медной стороны печатной платы вам придется напечатать два одинаковых изображения трансмиссии печатной платы. Затем подожгите их и склейте прозрачной липкой лентой. Такая двойная маска поможет улучшить качество изображения — по крайней мере, мой принтер имеет тенденцию печатать следы недостаточно черными, поэтому УФ-свет проникает через черные области.Выравнивание двух слоев изображения делает следы менее прозрачными для УФ-излучения и улучшает общее качество печатной платы.

Конечно, вы можете обойтись только однослойной маской, но следы печатной платы могут быть «съедены» раствором для травления, если на них попадет УФ-свет. Вы можете увидеть, как выглядят «тонкие» чернила на одном листе бумаги:

Когда вы сложите слои бумаги вместе, вы получите гораздо более темный вид начертания:

Верхний слой печатной платы необходимо печатать зеркально, а нижний — нет.

Односторонняя печатная плата будет использовать одну «двойную» маску — вам нужно напечатать два изображения одного слоя и сложить их вместе. Для двусторонней печатной платы потребуются две «двойные» маски, поэтому у вас будет двухслойное изображение, напечатанное дважды.

Вот несколько схем, показывающих, как наносить эти маски на печатные платы:

Обе маски для двусторонней печатной платы должны быть выровнены вместе, чтобы сформировать «карман», в который вы поместите печатную плату. Во всех случаях чернила маски должны быть обращены к (не от) слоя меди.

Вот так выглядит «карман» для двухслойных плат:

Раскрой доски нужного размера

Обычно вся плата, которую вы покупаете в магазине, будет больше, чем она должна быть для вашего приложения. Очевидно, тогда печатную плату нужно обрезать до нужного размера.

Если плата двусторонняя, то лучше всего сделать ее немного больше по крайней мере с одной стороны, чтобы изображение печатной платы, напечатанное на листе бумаги, можно было удерживать прозрачной липкой лентой.После всего процесса травления его можно обрезать до точных размеров или оставить нетронутым, если допустимы более крупные размеры. Более того, если ваша доска односторонняя, ее можно с самого начала обрезать до нужных размеров.

Лично я для распила досок использую пилу по металлу. Просто измерьте в своем программном обеспечении CAD, какой должен быть размер платы, нарисуйте контур ручкой на печатной плате и вырежьте его пилой.

После того, как вы вырежете печатную плату, у вас могут получиться неровные края, особенно на тех сторонах, где находится слой меди.Из-за этих неровных углов ваша печатная плата может не лежать ровно на своей поверхности, поэтому вы должны отпилить эти неровные углы:

В одностороннем корпусе платы у вас будет плата, одна сторона которой покрыта позитивным фоторезистом. На этой стороне также будет защитная пленка (синяя лента), которую необходимо снять, прежде чем подвергать ее воздействию ультрафиолетового излучения.

В двухстороннем корпусе печатной платы обе стороны печатной платы должны быть покрыты фоторезистом. Кроме того, с обеих сторон будет защитный слой, который необходимо снять перед воздействием УФ-излучения.

Воздействие УФ-излучения на печатную плату

Этот шаг довольно прост. Если у вас двусторонняя печатная плата, вы должны положить ее в «карман для маски», который был сделан на предыдущих шагах. Если у вас односторонняя печатная плата, вам нужно только положить печатную плату на маску-бумагу и прижать ее с помощью груза. Вот как выглядит «бутерброд» двойной печатной платы и маски:

Обратите внимание, что на этом этапе снимаются все защитные крышки (синяя лента). На этом этапе работайте очень осторожно и старайтесь не поцарапать поверхность печатной платы.

А вот схема, как вы должны поместить маски, печатные платы и УФ-свет в простой УФ-бокс, чтобы получить желаемый результат:

Теперь поместите печатную плату в соответствии с одной из схем, приведенных выше. Как долго держать доску под УФ-светом — решать вам. Это будет зависеть от силы света и расстояния между источником света и печатной платой. Итак, вам придется протестировать его на нескольких платах с разным временем и посмотреть, какое время УФ дает лучший результат.

Моё личное время УФ-облучения составляет около 5 минут для одной стороны печатной платы.

В случае двухсторонней печатной платы, не забудьте после того, как вы поместите одну сторону под ультрафиолетовое излучение, переверните плату, чтобы обе стороны подверглись ультрафиолетовому облучению.

Растворение ненужного фоторезиста

Чтобы растворить ненужные части фоторезиста и оставить следы нетронутыми, необходимо использовать раствор проявителя. При покупке в магазине электроники его необходимо смешать в соответствии с инструкциями.

Я обычно храню проявляющую жидкость в пластиковом контейнере и с помощью пинцета погружаю печатную плату в раствор.Если печатная плата односторонняя, ее можно оставить на дне контейнера. Если печатная плата двусторонняя, вам придется удерживать ее пинцетом, погруженным в жидкость, но не касаясь дна емкости. В противном случае вы можете поцарапать поверхность печатной платы, и некоторые следы могут оказаться обрезанными при травлении.

Обычно я держу печатную плату погруженной в химикаты на 0,5 — 2 минуты. Точное время будет зависеть от возраста проявляющих химикатов. Лучше всего почаще вынимать плату из жидкости, промывать ее под проточной водопроводной водой и смотреть, не смывается ли ненужный фоторезист.Если нет, снова вставьте плату в проявитель и повторяйте процесс, пока не увидите четкие следы.

Вид после смывания нежелательного фоторезиста:

Травление печатной платы

Для травления печатных плат я использую персульфат натрия. Это пористый раствор в небольшом мешочке, который нужно растворить в воде.

Из 100 г персульфата натрия можно получить около 0,5 литра травильного раствора. Конечно, там, где вы живете, упаковка может отличаться, поэтому всегда смешивайте раствор в соответствии с прилагаемыми инструкциями.

Я храню травильный раствор в стеклянной банке. В инструкции написано, что раствор должен быть теплым (но не выше 50 С). Он будет теплым, если первый раз смешать раствор с теплой водой. Очевидно, со временем остынет. При следующих травлениях печатной платы раствор следует подогреть, потому что в холодном состоянии на протравливание печатной платы уйдет много времени.

После проявки платы с помощью химикатов (как написано в предыдущем шаге) лучше всего просверлить небольшое отверстие, которое будет использоваться для подвешивания платы внутри емкости для травления.

Затем повесьте печатную плату с помощью куска проволоки в сосуд. Для этого я использую эмалированную проволоку, поэтому травильный раствор не растворит ее. Наверное, подойдет любой провод с пластиковым покрытием / изоляцией.

В зависимости от того, насколько новый у вас раствор для травления, полное протравливание платы может занять от 20 минут до 2 часов. Обычно я проверяю, как идет процесс, каждые 15 минут, и если я вижу, что вся (или, по крайней мере, большая часть) нежелательной меди растворена, я вынимаю печатную плату из емкости и промываю ее под проточной водопроводной водой.Во время ополаскивания можно использовать мыло для очистки доски. Наконец, сушу доску бумажным полотенцем.

После всего этого процесса вы должны ясно видеть следы печатной платы:

Следующим шагом является просверливание отверстий (если это требуется для вашей платы).

Бурение отверстий

Просверливание отверстий в печатной плате может показаться легкой задачей, но на самом деле это не так.

Я лично использую твердосплавные сверла, такие как показано на фото ниже:

Хотя вы можете попробовать использовать их с обычной электрической дрелью или аккумуляторной дрелью, вы, вероятно, в конечном итоге сломаете все биты, не просверлив никаких отверстий.Эти биты очень хрупкие, поэтому вам придется использовать какой-нибудь стационарный сверлильный станок или стойку для сверления. Я использую напечатанный на 3D-принтере поворотный держатель инструмента, который значительно упрощает сверление:

Я также пробовал просверливать отверстия некоторыми сверлами из быстрорежущей стали диаметром 0,5 — 1 мм. Их можно (осторожно) использовать с ручным сверлом, поскольку они не такие хрупкие, как твердосплавные. Проблема с битами из быстрорежущей стали в том, что они довольно быстро затупляются, но, тем не менее, это может быть вариант, если у вас нет альтернативы.

Конечно, диаметр сверла необходимо выбирать в соответствии с размерами отверстий в печатной плате, используемыми в вашем программном обеспечении САПР.

Поскольку я использую KICAD, у него есть возможность настроить сверление отверстий на напечатанной маске на мелкие точки, а не на отверстия реального диаметра. Эта опция упрощает выравнивание наконечника сверла по центру отверстия.

Вот печатная плата с уже просверленными отверстиями:

Очистка и пайка VIA

Для очистки слоя фоторезиста с платы я использую ацетон.Я обычно очищаю доску ацетоном, когда все процессы — проявка, травление и сверление — закончены.

У меня есть пластиковый контейнер среднего размера, в который я наливаю ацетон. После этого я просто поместил плату в емкость с ацетоном.

Обратите внимание, что вам следует проверить емкость перед использованием, если она не плавится в результате реакции с ацетоном.

Через несколько минут ацетон снимет слой фоторезиста. Кроме того, вы можете протереть печатную плату бумажным полотенцем, чтобы полностью удалить все остатки с поверхности платы.

Хотя это необязательно, я бы рекомендовал покрыть медные слои тонким слоем припоя, чтобы было легче припаять детали к плате:

Если ваша плата состоит из двух слоев, вы, вероятно, получите несколько переходных отверстий. Конечно, они не будут покрыты медью, как профессионально сделанные. Чтобы соединить оба слоя DIY PCB, вам придется спаять обе стороны переходного отверстия тонкой проволокой. Обычно я беру тонкую одиночную жилу из многожильного провода, но вы можете использовать все, что физически входит в просверленные переходные отверстия (например, тонкие выводы резистора и т. Д.).).

Окончательный результат DIY PCB, сделанный дома:

Сводка

Итак, это довольно сложный метод, как вы можете сделать печатную плату своими руками с небольшими следами для большинства SMD-компонентов. Хотя этот метод требует довольно большого терпения и мастерства, но, в конце концов, это рабочий процесс, который позволяет вам протестировать собственные конструкции печатных плат в кратчайшие сроки — от разработки до пайки платы может потребоваться 2-4 часа. (зависит от ваших навыков и сложности доски).

Сообщите мне, понравилась ли вам страница. Это поможет улучшить содержание.

Макеты эффектов

Perf и PCB: PCB Etching

Существует множество методов травления ваших собственных печатных плат, а вместе с ними и множество различных руководств. Я не собираюсь здесь изобретать велосипед, и это, вероятно, не будет исчерпывающим списком, но я подумал, что некоторым может быть полезно иметь несколько примеров травления своими руками.

Во-первых, это метод Press ‘n Peel.Стив Дэниэлс из Small Bear Electronics написал отличное руководство по этому методу, и это метод, который я обычно использую при травлении моих собственных плат.

Как сделать печатную плату прямым травлением

Стив также написал еще одно руководство по созданию печатной платы с использованием метода позитивного фото.

Как сделать печатную плату с помощью процесса позитивной фотографии

Наконец (по крайней мере, пока), это учебное пособие моего друга Коди Дешена. Метод аналогичен первому учебному пособию, но вместо бумаги Press ‘n Peel (которая может быть дорогой) Коди использует гораздо более доступную фотобумагу для переноса тонера на покрытую медью плату.

Перенос фотобумаги Травление печатной платы

И если вам не нравится читать (что, вероятно, означает, что вы не добрались до конца этого поста и все равно не будете читать его), на YouTube есть множество руководств по использованию эти и другие методы травления ваших собственных досок.

18 июня 2015 г. Обновление:

Я просмотрел массу руководств на YouTube, и вот пара, которая мне очень понравилась. Первый — из «Шоу Бена Хека» (вам стоит посмотреть другие его видео, этот парень классный).Он показывает, как травить, используя такой метод, как метод фотобумаги Коди, а также как с помощью лазера создать травильную маску или вручную нарисовать ее маркером.

Второе видео взято с другого крутого YouTube-канала Make. В этом уроке показано, как сделать печатную плату методом позитивной фотографии.

Обновление от 8 марта 2017 г .:

Вот небольшой урок, который я сделал некоторое время назад в Instagram, демонстрирующий, как я использую желтую термотрансферную бумагу для переноса тонера.