|
|
Изготовление печатной платы своими руками в домашних условиях
Лазерно-утюжная технология (сокращенно ЛУТ) – несложный и распространенный метод для прорисовки и изготовления печатных плат в домашних условиях. Этот метод доступен и выгоден как для начинающих радиолюбителей, так и для опытных мастеров своего дела. Плюсы этого способа – низкий уровень затрат на материалы, доступность и легкость выполнения своими руками.
Производство трафарета для печатной платы
Для начала необходимо развести дорожки в специальных программах для трассировки и черчения плат. Есть множество программ для этой цели, к примеру, Sprint Layout, Pcad, Eagle и Deep Trace. После разведения дорожек на плате следует вывести схему на печать, обязательно отключив экономию тонера.В некоторых случаях необходимо распечатать рисунок зеркально для того, чтобы выводы на плате совпадали с распиновкой деталей, например микросхем в smd исполнении. Для удобства надо создать контур платы, чтобы после травления было легче обрабатывать края платы, придавая им эстетичный вид. Затем следует убрать ненужные слои для травления или выставить два слоя для дорожек и шелкографии в настройках. Для надежности можно напечатать несколько образцов, для возможных неудачных попыток. Для печати можно использовать любую бумагу с глянцевым покрытием.
Посмотрите подробное видео по изготовлению печатной платы своими руками (Технология ЛУТ)
Перенос рисунка на плату
Затем потребуется утюг, наждачная бумага, деревянная разделочная доска и ванночка с мыльным раствором. Необходимо подготовить кусок подходящего под плату текстолита или гетинакса, а также наждачную бумагу средней зернистости. Дальше следует тщательно убрать пыль и грязь, приложить кусок с отпечатком платы так, чтоб рисунок оказался посередине заготовки. Затем крепко завернуть, положить на деревянную доску, сверху поставить горячий утюг. Температура запекания тонера около 100-180 градусов. Поэтому температуру утюга поначалу следует выставлять экспериментально, так же как и длительность воздействия на заготовку.
После этого процесса плату надо опустить в ванночку с водой, с добавлением какого-нибудь мыльного раствора или чистящим средством для посуды. Следует подождать, пока бумага не откиснет, достаточно 10 минут. После чего аккуратно необходимо ее оторвать. Если есть плохо отпечатанные места – можно подправить маркером, стойким к воде.
Травление платы
Есть множество растворов для травли плат, но в данной статье использован для травления раствор перекиси водорода с лимонной кислотой. Следует опустить плату в раствор, и смотреть на реакцию травления, иногда реакция настолько быстрая и бурная, что можно ощутить тепло от платы в конце процесса. После травления платы можно увидеть результат – места, не покрытые тонером, были лишены слоя меди, остались только дорожки и символы, которые под слоем тонера. Далее потребуется растворитель 646 и тряпочка, например, одноразовая салфетка или тряпка для протирания пыли. Необходимо слегка смочить тряпку в растворителе, и оттереть тонер с поверхности заготовки.
Лужение заготовки
Следующий этап процесса – лужение дорожек. Для данной заготовки использовался сплав Розе, в отличие от сплава Вуда, он не имеет кадмия и потому не так токсичен. Преимущество этого метода лужения перед другими в аккуратности и эстетичном виде изделия. Так как сплав Розе плавится при температуре +94 градуса, для повышения точки кипения используется жидкий глицерин, который можно приобрести в любой аптеке за копейки. Также надо добавить чайную ложку лимонной кислоты – она служит своеобразным флюсом. Еще потребуются две деревянные палочки, подойдут те, что подают к китайской еде. На конец одной палочки надевается специальный тампон из тканевого материала. Также желательно приобрести резиновый шпатель небольших размеров, например, из авто-магазина.
Итак, надо налить в металлическую чашку немного воды, так, чтоб ее хватило закрыть всю плату, плюс сверху 3-4 сантиметра воды, добавить глицерина примерно чайную ложку, иногда может потребоваться больше – надо устанавливать опытным путем. Затем добавить лимонную кислоту, следом отправить плату. Дальше надо ждать, когда закипит раствор, затем, придерживая палочкой с твердым краем заготовку, добавить туда одну гранулу сплава Розе.После того, как сплав стал жидким, в виде светлой капли, похожей на ртуть, следует водить эту каплю тампоном с мягким наконечником по поверхности платы, без резких движений. Важно следить, чтоб сплав покрывал все участки заготовки, подготовленной для лужения. Можно вынуть и проверить визуально, на предмет непролуженности отдельных участков. При необходимости повторить процедуру, кинув другую гранулу сплава. По завершении лужения платы, следует достать резиновый шпатель и, удерживая плату палочкой, прямо в кипятке снять излишки металла на поверхности заготовки, проводя шпателем по ней. Остатки сплава Розе можно в том же кипятке собрать в одну большую каплю и использовать в следующий раз. Заготовку следует промыть проточной водой и высушить.
Механическая обработка платы
Последний шаг процесса – механическая обработка платы. Необходимо просверлить отверстия специальной дрелью или сверлильным станком. Не рекомендуется сверлить обычной дрелью – слишком велико биение патрона и вес самой дрели для столь тонких работ. Весьма чревато сломать сверло, например, имеющее диаметр 0,7 мм на первом же отверстии. Затем обработать неровности платы на наждачном камне, или надфилем с плоской гранью, или на наждачной бумаге на ровной поверхности. В результате получается красивая, аккуратная плата, полностью готовая для монтажа на нее деталей. Поделиться:Как изготовить печатную плату в домашних условиях. Как сделать действительно хорошую плату в домашних условиях
Что такое печатная платaПеча́тная 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.
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).
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.
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. Гибкие платы делают из полиимидных материалов, таких как каптон.
Самые распространненые, доступные материалы для изготовления плат — это Гетинакс и Стеклотекстолит. Гетинакс-бумага пропитанная бакелитовым лаком, текстолит стекловолокно с эпоксидкой. Однозначно будем использовать стеклотекстолит!
Стеклотекстолит фольгированный представляет собой листы, изготовленные на основе стеклотканей, пропитанных связующим на основе эпоксидных смол и облицованные с двух сторон медной электролитической гальваностойкой фольгой толщиной 35 мкм. Предельно допустимая температура от -60ºС до +105ºС. Имеет очень высокие механические и электроизоляционные свойства, хорошо поддается механической обработке резкой, сверлением, штамповкой.
Стеклотекстолит в основном используется одно или двухсторонний толщиной 1.5мм и с медной фольгой толщиной 35мкм или 18мкм. Мы будем использовать односторонний стеклотекстолит толщиной 0.8мм с фольгой толщиной 35мкм (почему будет подробно рассмотрено далее).
Платы можно изготавливать химическим методом и механическим.
При химическом методе в тех местах где должны быть дорожки (рисунок) на плате на фольгу наносится защитный состав (лак, тонер, краска и т.д.). Далее плата погружается в специальный раствор (хлорное железо, перекись водорода и другие) который «разъедает» медную фольгу, но не действует на защитный состав. В итоге под защитным составом остается медь. Защитный состав в дальнейшем удаляется растворителем и остаётся готовая плата.
При механическом методе используется скальпель (при ручном изготовлении) или фрезерный станок. Специальная фреза делает бороздки на фольге, в итоге оставляя островки с фольгой — необходимый рисунок.
Фрезерные станки довольно дорогое удовольствие, а также сами фрезы дороги и имеют небольшой ресурс. Так что, этот метод мы не будем использовать.
Самый простой химический метод — ручной. Ризографом лаком рисуются дорожки на плате и потом травим раствором. Этот метод не позволяет делать сложные платы, с очень тонкими дорожками — так что это тоже не наш случай.
Следующий метод изготовления плат — с помощью фоторезиста. Это очень распространненая технология (на заводе платы делаются как раз этим методом) и она часто используется в домашних условиях. В интернет очень много статей и методик изготовления плат по этой технологии. Она дает очень хорошие и повторяемые результаты. Однако это тоже не наш вариант. Основная причина — довольно дорогие материалы (фоторезист, который к тому же портится со временем), а также дополнительные инструменты (УФ ламка засветки, ламинатор). Конечно, если у вас будет объемное производство плат дома — то фоторезист вне конкуренции — рекомендуем освоить его. Также стоит отметить, что оборудование и технология фоторезиста позволяет изготовливать шелкографию и защитные маски на платы.
С появлением лазерных принтеров радиолюбители стали активно их использовать для изготовления плат. Как известно, для печати лазерный принтер использует «тонер». Это специальный порошок, который под температурой спекается и прилипает к бумаге — в итоге получается рисунок. Тонер устойчив к различным химическим веществам, это позволяет использовать его как защитное покрытие на поверхности меди.
Итак, наш метод состоит в том, чтобы перенести тонер с бумаги на поверхность медной фольги и потом протравить плату специальным раствором для получения рисунка.
В связи с простотой использования данный метод заслужил очень большое распространение в радиолюбительстве. Если вы наберете в Yandex или Google как перенести тонер с бумаги на плату — то сразу найдёте такой термин как «ЛУТ» — лазерно утюжная технология. Платы по этой технологии делаются так: печатается рисунок дорожек в зеркальном варианте, бумага прикладывается к плате рисунком к меди, сверху данную бумагу гладим утюгом, тонер размягчяется и прилипает к плате. Бумага далее размачивается в воде и плата готова.
В интернет «миллион» статей о том как сделать плату по этой технологии. Но у данной технологии есть много минусов, которые требуют прямых рук и очень долгой пристройки себя к ней. То есть ее надо почувствовать. Платы не выходят с первого раза, получаются через раз. Есть много усовершенствований — использовать ламинатор (с переделкой — в обычном не хватает температуры), которые позволяют добиться очень хороших результатов. Даже есть методы построения специальных термопрессов, но все это опять требует специального оборудования. Основные недостатки ЛУТ технологии:
перегрев — дорожки растекаются — становятся шире
недогрев — дорожки остаютяся на бумаге
бумага «прижаривается» к плате — даже при размокании сложно отходит — в итоге может повредится тонер. Очень много информации в интернете какую бумагу выбрать.
Пористый тонер — после снятия бумаги в тонере остаются микропоры — через них плата тоже травится — получаются изъеденные дорожки
повторяемость результата — сегодня отлично, завтра плохо, потом хорошо — стабильного результат добиться очень сложно — нужна строго постоянная температура прогрева тонера, нужно стабильное давление прижима платы.
К слову, у меня этим методом не получилось сделать плату. Пробовал делать и на журналах, и на мелованной бумаге. В итоге даже платы портил — от перегрева вздувалась медь.
В интернет почему-то незаслуженно мало информации про еще один метод переноса тонера — метод холодного химического переноса. Он основан на том факте, что тонер не растворяется спиртом, но растворяется ацетоном. В итоге, если подобрать такую смесь ацетона и спирта, которая будет только размягчать тонер — то его можно «переклеить» на плату с бумаги. Этот метод мне очень понравился и сразу дал свои плоды — первая плата была готова. Однако, как оказалось потом, я нигде не смог найти подробной информации, которая давала бы 100% результат. Нужен такой метод, которым плату мог сделать даже ребёнок. Но на второй раз плату сделать не вышло, потом опять и пришло долго подбирать нужные ингридиенты.
В итоге после долгих была разработана последовательность действий, подобраны все компоненты, которые дают если не 100% то 95% хорошего результата. И самое главное процесс настолько простой, что плату может сделать ребенок полностью самостоятельно. Вот этот метод и будем использовать. (конечно его можно и далее доводить до идеала — если у вас выйдет лучше — то пишите). Плюсы данного метода:
все реактивы недорогие, доступные и безопасные
не нужны дополнительные инструменты (утюги, лампы, ламинаторы — ничего, хотя нет — нужна кастрюля)
нет возможности испортить плату — плата вообще не нагревается
бумага отходит сама — видно результат перевода тонера — где перевод не вышел
нет пор в тонере (они заклеиваются бумагой) — соответственно нет протравов
делаем 1-2-3-4-5 и получаем всегда один и тот же результат — почти 100% повторяемость
Прежде чем начать, посмотрим какие платы нам нужны, и что мы сможем сделать дома данным методом.
Мы будем делать приборы на микроконтроллерах, с применением современных датчиков и микросхем. Микросхемы становятся все меньше и меньше. Соответственно необходимо выполнение следующих требований к платам:
платы должны быть двух сторонними (как правило развести одностороннюю плату очень сложно, сделать дома четырехслойные платы довольно сложно, микроконтроллерам нужен земляной слой для защиты от помех)
дорожки должны быть толщиной 0.2мм — такого размера вполне достаточно — 0.1мм было бы еще лучше — но есть вероятность протравов, отхода дорожек при пайке
промежутки между дорожками — 0.2мм — этого достаточно практически для всех схем. Уменьшение зазора до 0.1мм чревато сливанием дорожек и сложностью в контроле платы на замыкания.
Мы не будем использовать защитные маски, а также делать шелкографию — это усложнит производство, и если вы делаете плату для себя, то в этом нет нужды. Опять же в интернет много информации на эту тему, и если есть желание вы можете навести «марафет» самостоятельно.
Мы не будем лудить платы, в этом тоже нет необходимости (если только вы не делаете прибор на 100лет). Для защиты мы будем использовать лак. Основная наша цель — быстро, качественно, дёшево в домашних условиях сделать плату для прибора.
Вот так выглядит готовая плата. сделанная нашим методом — дорожки 0.25 и 0.3, расстояния 0.2
Одна из проблем изготовления двухсторонних плат — это совмещение сторон, так чтобы переходные отверстия совпадали. Обычно для этого делается «бутерброд». На листе бумаги печатается сразу 2 стороны. Лист сгибается пополам, на просвет точно совмещаются стороны с помощью специальных меток. Внутрь вкладывается двухсторонний текстолит. При методе ЛУТ такой бутерброд проглаживается утюгом и получается двухсторонняя плата.
Однако, при методе холодного переноса тонера сам перенос осуществляется с помощью жидкости. И поэтому очень сложно организовать процесс смачивания одной стороны одновременно с другой стороной. Это конечно тоже можно сделать, но с помощью специального приспособления — мини пресса (тисков). Берутся плотные листы бумаги — которые впитывают жидкость для переноса тонера. Листы смачиваются так, чтобы жидкость не капала, и лист держал форму. И дальше делается «бутерброд» — смоченный лист, лист туалетной бумаги для впитывания лишней жидкости, лист с рисунком, плата двухсторонняя, лист с рисунком, лист туалетной бумаги, опять смоченный лист. Все это зажимается вертикально в тиски. Но мы так делать не будем, мы поступим проще.
На форумах по изготовлению плат проскочила очень хорошая мысль — какая проблема делать двухстороннюю плату — берем нож и режем текстолит пополам. Так как стеклотекстолит — это слоеный материал, то это не сложно сделать при опредленной сноровке:
В итоге из одной двухсторонней платы толщиной 1.5мм получаем две односторонние половинки.
Далее делаем две платы, сверлим и все — они идеально совмещены. Ровно разрезать текстолит не всегда получалось, и в итоге пришла идея использовать сразу тонкий односторонний текстолит толщиной 0.8мм. Две половинки потом можно не склеивать, они будут держаться за счет запаяных перемычек в переходных отверстиях, кнопок, разъемов. Но если это необходимо без проблем можно склеить эпоксидным клеем.
Основные плюсы такого похода:
Текстолит толщиной 0,8мм легко режется ножницами по бумаге! В любую форму, то есть очень легко обрезать под корпус.
Тонкий текстолит — прозрачный — посветив фонарем снизу можно легко проверить корректность всех дорожек, замыкания, разрывы.
Паять одну сторону проще — не мешают компоненты на другой стороне и легко можно контролировать спайки выводов микросхем- соединить стороны можно в самом конце
Сверлить надо в два раза больше отверстий и отверстия могут чуть-чуть не совпасть
Немного теряется жёсткость конструкции если не склеивать платы, а склеивать не очень удобно
Односторонний стеклотекстолит толщиной 0.8мм трудно купить, в основном продается 1.5мм, но если не удалось достать, то можно раскроить ножем более толстый текстолит.
Перейдем к деталям.
Нам понадобятся следующие ингридиенты:
Теперь когда все это есть, делаем по шагам.
Автоматический цанговый набор:
Мы рекомендуем первый вариант — он дешевле. Далее необходимо к мотору припаять провода и выключатель (лучше кнопку). Кнопку лучше разместить на корпусе, чтобы удобнее было быстро включать и выключать моторчик. Остается подобрать блок питания, можно взять любой блок питания на 7-12в током 1А (можно и меньше), если такого блока питания нет, то может подойти зарядка по USB на 1-2А или батарейка Крона (только надо пробовать — не все зарядки любят моторы, мотор может не запустится).
Дрель готова, можно сверлить. Но вот только необходимо сверлить строго под углом 90градусов. Можно соорудить мини станок — в интернет есть различные схемы:
Но есть более простое решение.
Кондуктор для сверления
Чтобы сверлить ровно под 90 градусов достаточно изготовить кондуктор для сверления. Мы будем делать вот такой:
Изготовить его очень легко. Берем квадратик любого пластика. Кладем нашу дрель на стол или другую ровную поверхность. И сверлим в пластике нужным сверлом отверстие. Важно обеспечить ровное горизонтальное смещение дрели. Можно прислонить моторчик к стене или рейке и пластик тоже. Далее большим сверлом рассверлить отверстие под цангу. С обратной стороны рассверлить или срезать кусок пластика, чтобы было видно сверло. На низ можно приклеить нескользящую поверхность — бумагу или резинку. Такой кондуктор надо сделать под каждое сверло. Это обеспечит идеально точное сверление!
Такой вариант тоже подойдет, срезать сверху часть пластика и срезать уголок снизу.
Вот как производится сверление с его помощью:
Зажимаем сверло так, чтобы оно торчало на 2-3мм при полном погружении цанги. Ставим сверло на место где надо сверлить (при травлении платы у нас будет оставаться метка где сверлить в виде мини отверстия в меди — в Kicad мы специально ставили галку для этого, так что сверло будет само вставать туда), прижимаем кондуктор и включаем мотор — отверстие готово. Для подстветки можно использовать фонарик, положив его на стол.
Как уже мы писали ранее, сверлить можно только отверстия с одной стороны — там где подходят дорожки — вторую половину можно досверлить уже без кондуктора по направляющему первому отверстию. Это немного экономит силы.
Зачем лудить платы — в основном для защиты меди от корозии. Основной минус лужения — перегрев платы, возможная порча дорожек. Если у вас нет паяльной станции — однозначо — не лудите плату! Если она есть, то риск минимальный.
Можно лудить плату сплавом РОЗЕ в кипящей воде, но он дорого стоит и его сложно достать. Лудить лучще обычным припоем. Чтобы сдеалать это качественно, очень тонким слоем надо сделать простое приспособление. Берем кусочек оплетки для выпайки деталей и одеваем ее на жало, прикручиваем проволокой к жалу, чтобы она не соскочила:
Плату покрываем флюсом — например ЛТИ120 и оплетку тоже. Теперь в оплетку набираем олово и ей водим по плате (красим)- получается отличный результат. Но по мере использования оплетка расподается и на плате начинают оставаться ворскинки медные — их обязательно надо убрать, а то будет замыкание! Увидеть это очень легко посветив фонарем с обратной стороны платы. При таком методе хорошо использовать или мощный паяльник (60ват) или сплав РОЗЕ.
В итоге, платы лучше не лудить, а покрывать лаком в самом конце- например PLASTIC 70, или простой акриловый лак купленный в автозапчастях KU-9004:
В методе есть два момента, которые поддаются тюнингу, и могут не получиться сразу. Для их настройки, необходимо в Kicad сделать тестовую плату, дорожки по квадратной спирали разной толщины, от 0.3 до 0.1 мм и с разными промежутками, от 0.3 до 0.1 мм. Лучше сразу распечатать несколько таких образцов на одном листе и провести подстройку.
Возможные проблемы, которые мы будем устранять:
1) дорожки могут менять геометрию — растекаться, становится шире, обычно очень не значительно, до 0.1мм — но это не хорошо
2) тонер может плохо прилипать к плате, отходить при снятии бумаги, плохо держаться на плате
Первая и вторая проблема взаимосвязаны. Решаю первую, вы приходите ко второй. Надо найти компромисс.
Дорожки могут растекаться по двум причинам — слишкой большой груз прижима, слишком много ацетона в составе полученной жидкости. В первую очередь надо попробовать уменьшить груз. Минимальный груз — около 800гр, ниже уменьшать не стоит. Соответственно груз кладем без всякого прижима — просто ставим сверху и все. Обязательно должно быть 2-3 слоя туалетной бумаги для хорошего впитывания лишнего раствора. Вы должны добиться того, что после снятия груза, бумага должна быть белая, без фиолетовых подтеков. Такие подтеки говорят о сильном расплавлении тонера. Если грузом отрегулировать не получилось, дорожки все равно расплываются, то увеличиваем долю жидкости для снятия лака в растворе. Можно увеличить до 3 части жидкости и 1 часть ацетона.
Вторая проблема, если нет нарушения геометрии, говорит о недостаточном весе груза или малом количестве ацетона. Начать опять же стоит с груза. Больше 3кг смысла не имеет. Если тонер все равно плохо держится на плате, то надо увеличить количество ацетона.
Эта проблема в основном возникает, когда вы меняете жидкость для снятия лака. К сожалению, это не постоянный и не чистый компонент, но на другой его заменить не получилось. Пробовал заменить его спиртом, но видимо получается не однородная смесь и тонер прилипает какими-то вкраплениями. Также жидкость для снятия лака может содержать ацетон, тогда ее надо будет меньше. В общем, такой тюнинг вам надо будет провести один раз, пока не закончится жидкость.
Если вы не будете сразу запаивать плату, то ее необходимо защитить. Самый простой способ сделать это — покрыть спиртоканифольным флюсом. Перед пайкой это покрытие надо будет снять например изопропиловым спиртом.
Вы также можете сделать плату:
Дополнительно, сейчас набирает популярность сервис изготовления плат на заказ — например Easy EDA . Если необходима более сложная плата (например 4-х слойная) — то это единственный выход.
К сожалению единственное что вам понадобиться это текстолит, его можно только купить, вряд ли вы найдете его дома.
Первым делом мы рекомендуем вам зачистить (отпалировать) текстолит, так что бы он блестел. Лучше это сделать перед тем как вырезать нужный рисунок, потому что потом по рисунку отполировать поверхность будет намного сложнее.
В местах где будут дырочки под электронные компоненты, необходимо наметить дырочки. Для этого можно взять острый гвоздь или сверло, ставить в точку контакта сверло и ударять по нему сзади молотком (не сильно что бы не затупить сверло и не сломать его)
Если вы нанесете метки отверстий, вам легче будет потом просверлить дырки. Сверло очень плотно входит в такие наметки и не соскакивает, что позволяет делать точные и красивые отверстия. Так же это поможет вам перерисовать рисунок напечатанный на листе бумаги по точками привязки.
Самый главный этап это вырезание текстолита. Тут вам понадобиться скальпель или острый нож (лезвие). Вы можете сильно прижимая ножь пройтись по всем граням нарисованных дорожек. Таким образом вы проделаете неглубокие разрезы, отделяя дорожки от ненужной медной пластины. На ножь надо давить с такой силой, что бы разрезать поверхность медной пластины текстолита (сильно давить не стоит — вы можете разрезать текстолит насквозь).
Далее вы можете поддеть острой частью скальпеля медную пластину приклеенную к текстолиту в том месте где медная пластина должна быть удалена. Делайте это смелее, таким образом отделив скажем сантиметр меди вы сможете взять его пальцами и просто потянув на себя отделить его от текстолита. Лишняя медная пластина будет отделяться именно по тому рисунку который вы прорезали скальпелем.
Не стоит спешить в этой ювелирной процедуре, если вы будете отрывать медь резко, вы можете оторвать часть дорожки и работа будет испорчена. Не стоит и этого пугаться, если вы где то разорвете дорожку…вы можете взять кусочек провода и припаять его поверх к концам разорванной дорожки, удалив таким образом образовашуюся прорезь.
Отделив лишний текстолит у вас остануться медные дорожки, по сути вам останется только просверлить отверстия, вставить электронные компоненты и припаять их.
Читайте про другие методы создания печтаных плат на нашем сайте.
Удачи вам в ваших начинаниях.
Сегодня мы будем говорить о такой технологии, как изготовление печатных плат в домашних условиях с использованием пленочного фоторезиста.
Примечание : фоторезист — полимерный (пленочный или аэрозольный) светочувствительный материал, который наносится на подложку (основу) методом фотолитографии, образуя на ней рисунок (окна) для их последующей обработки травящими или красящими веществами.
В принципе, существует несколько методов для изготовления печатных плат в домашних условиях. Перечислим их в порядке удобства (от менее удобного к более).
- Самый старый и самый менее точный метод это нанесение рисунка на плату с помощью лака. Таким методом нарисовать плату можно, но возникнут серьезные проблемы с воспроизводимостью и тонкими дорожками. Таким методом невозможно нарисовать дорожки под корпус TQFP-32.
- Более свежим методом является «лазерный утюг» (ЛУТ, лазерно-утюжная технология). Таким способом уже можно делать платы и довольно серьезные, но хорошей воспроизводимости у меня добиться не получилось. (периодически тонер плохо переводится или расплывается). Данным методом дорожки тоньше 0,5 мм делать и не пытался. 0,7 получается относительно стабильно.
- Самым, на мой взгляд, привлекательным способом изготовления плат в домашних условиях является использование пленочного фоторезиста. Данным методом у меня уверенно получаются дорожки 0,2 мм и расстояние между дорожками 0,2 мм. О нем и поговорим.
Для работы нам понадобятся следующие вещи:
- Фольгированный стеклотекстолит.
- Пленочный фоторезист (в моем случае негативный)
- Тонкая игла
- УФ лампа (у меня экономка на 26 ватт)
- Пленка для струйного принтера (возможно использовать и лазерный принтер, но для этого нужна специальная пленка да и тонер лазерного принтера более прозрачный)
- Струйный принтер (лазерный)
- Разведенная печатная плата (для этого подойдет любая программа, в которой вам будет удобно работать. Лично мне нравится PCB Layout)
- Стирательная резинка.
- Канцелярский нож (обойный нож или лезвие)
- Оргстекло (прозрачная часть от коробки для дисков)
- Две емкости (одна обязательно должна быть пластиковой)
- Надфиль
- Ножовка по металлу или ножницы по металлу
- Лимонная кислота
- Перекись водорода
Первое что необходимо сделать, это подготовить фотошаблон. Как работать с программами для создания печатных плат я рассказывать не буду. Они бывают разные и рассказать о всех и нюансах работы с ними будет проблематично. Расскажу только то, что непосредственно относится к печати платы.
При работе с негативным фоторезистом необходимо при печати установить галочку «негатив» при этом дорожки станут прозрачными, а все остальные области закрасятся черным цветом. Далее необходимо отключить все настройки для экономии чернил (тонера). На пленку должно попасть как можно больше чернил. Пленка для печати на струйном принтере имеет две стороны (глянцевая и матовая). Формировать изображение можно только на матовой стороне. При работе с фоторезистом отзеркаливать (как в ЛУТ-е) ничего не нужно (это при создании односторонней платы). Для двусторонней обратную сторону нужно отзеркалить.
Вот так выглядит распечатанный фотошаблон. В моем случае плата будет двусторонней. Поэтому и фотошаблона два. На фотографии нижний фотошаблон — это обратная сторона платы и распечатан он зеркально.
На первый взгляд, совместить шаблоны достаточно проблематично (по отношению к ЛУТ-у это будет верно), но при использовании фоторезиста это не составит большого труда! Это очень просто сделать на фоне любой лампы (подсветив пленку снизу). После совмещения отверстий, я скрепляю фотошаблон с трех сторон степлером.
Подготовка стеклотекстолита
На первом шаге изготовления печатной платы в домашних условиях мы вырезаем текстолит. Для этого я использую ножницы по металлу или ножовку по металлу (хотя собрался переходить на гильотину). Потом края обрабатываются надфилем.
Перед поклейкой фоторезиста с текстолита необходимо удалить всю грязь и окислы. Для этого достаточно одного ластика и чистой бумаги.
Ластиком тщательно обрабатываем всю поверхность текстолита. После обработки пальцами не дотрагиваться (может плохо прилипнуть фоторезист). Важно что бы на текстолите не осталось грязи, жира, окислов.
На фотографии видно обработанную ластиком часть и еще не обработанную. После того как всю плату обработали ластиком она полируется бумагой.
На фото плохо видно, но правая часть отполирована бумагой, а левая еще нет.
Следующим шагом идет поклейка фоторезиста. Здесь нам необходимо отрезать фоторезиста немного больше, чем заготовка из текстолита. Фоторезист состоит из трех частей. С двух сторон прозрачная пленка, между которыми и заключен сам фоторезист.
Для начала необходимо тонкой иглой поддеть внутреннюю тонкую пленку (пленочный фоторезист продается в рулонах и намотан стороной с тонкой пленкой во внутрь) и снять ее на несколько миллиметров (всю не снимать). После чего фоторезист прикладывается к заготовке из текстолита и мягкой тканью (я использую ватные диски) разглаживается. Потом отклеивается еще немного пленки и процесс повторяется. Главное чтобы фоторезист хорошо приклеился к текстолиту. (Работать можно при обычном освещении, главное, чтобы не попадали прямые солнечные лучи, а хранить фоторезист нужно в темном месте).
Далее кладем текстолит нашей будущей печатной платы с наклеенным фоторезистом на ровную поверхность, накрываем фотошаблоном, а сверху все это дело — оргстеклом. После чего включается ультрафиолетовая (УФ) лампа для засветки.
Время засветки платы может изменяться и его необходимо подбирать экспериментально (в моем случае засветка длится три минуты). Для определения времени засветки делается фотошаблон с цифрами 1, 2, 3, 4… (это минуты) Накрывается непрозрачным материалом и каждую минуту сдвигается от большего к меньшему. Оно зависит от расстояния от лампы до заготовки, толщины оргстекла и мощности самой лампы (кстати засвечивать можно и не УФ лампой, а мощной «экономкой»).
Сразу после засветки ультрафиолетовой лампой печатная плата у нас может выглядеть следующим образом:
После засвета плату необходимо прогреть. При этом, рисунок становится более контрастным. Для этого плата кладется между двумя листами белой бумаги и прогревается утюгом на средней температуре в течении пяти секунд.
На этом этапе изготовления печатной платы необходимо отмыть не засвеченный фоторезист. Для этого в емкость набирается немного воды, в которую добавляется сода (я делаю примерно 100 мл воды и чайная ложка соды). Теперь снимается вторая защитная пленка с фоторезиста. Она более толстая и иголка тут не требуется. Снимать необходимо аккуратно, чтобы не отодрать фоторезист с платы. На краях платы он может потянуться за пленкой. В таком случае, необходимо начать снимать плёнку с другой стороны Плата помещается в раствор, каждые три минуты текстолит вынимается и под струей теплой воды протирается мягкой губкой. Процедура повторяется до полного снятия не засвеченного фоторезиста.
Травление платы
Есть множество растворов, в которых можно вытравить плату. У каждого есть свои достоинства и недостатки. Мне нравится травить платы в растворе лимонной кислоты в перекиси водорода. Данный метод мне нравится тем, что раствор не оставляет пятен, не воняет и вообще более экологически чистый.
Для приготовления раствора необходимо растворить 30 грамм лимонной кислоты, одну чайную ложку соли (выступает в качестве катализатора) в 100 мл перекиси водорода. Готовить раствор и дальнейшее травление платы необходимо проводить в пластиковой емкости, желательно на водяной бане. Я использую два судка (пластиковый и металлический). В металлический судок я наливаю горячую воду, а в пластиковом судке провожу процесс травления. Травится относительно быстро (около 10 минут).
Вот как выглядит процесс травления печатной платы в домашних условиях:
А вот и практически готовая плата. На этом этапе необходимо отмыть оставшийся фоторезист. Для этого в ванночку наливаем горячую воду (около 70-80 градусов) и растворяем в ней соду (соду не жалеть, концентрацию делаем раз в пять больше). Оставляем минут на десять, а далее отмываем мочалкой (на этот раз можно тереть жесткой стороной)
Вот как выглядит наша плата после «помывки»:
Сверление платы
До того как я начал делать платы, меня всегда пугал этот вопрос. Тонким сверлом работать не просто, а сверлильный станок или дремель стоит денег. Но после первой попытки я понял, что вполне можно работать сверлом диаметром 1 мм и обычным шуруповертом (дрелью). К сожалению для более тонких отверстий шуруповерт уже не подойдет.
Сейчас я сверлю самодельным сверлильным станком. Минимальное сверло использую диаметром 0,5 мм. (для переходных отверстий).
Вот еще один пример:
Лужение печатной платы, пайка
От этого этапа я планирую отказаться. Нет, я не говорю, что лужение это лишнее. Оно очень даже нужно. Лужение защищает медную дорожку от окисления. Просто хочу перейти на УФ маску. Плата выглядит гораздо приятней. Да и дорожка совсем спрятана, что исключает (КЗ) по линиям.
Не верьте тем, кто говорит, что для пайки (лужения) нужна . Я начинал паять 25-ти ваттным паяльником с тонким жалом. И прекрасно справлялся с SMD 0805 и корпусами TQFP32. Сейчас приобрел паяльную станцию. Конечно стало удобней но незаменимой вещью ее назвать нельзя. Кстати сейчас паяю жалом К-типа. Думал приобрести себе микроволну, но настолько мелкие корпуса мне не попадались, а покупать жало так мне не хочется. Да и жала для моей станции стоят не дешево.
Для удобной пайки необходимо жало держать в чистоте. Можно не тратиться на заводские приспособы, а сделать все самостоятельно. Металлическая мочалка поможет убрать лишний припой с жала, а жесткая сторона обычной мочалки, вымоченная в аптечном глицерине прекрасно подойдет для снятия гари и окислившегося припоя.
В процессе лужения флюса не жалейте. После лужения и пайки всех компонентов плату необходимо промыть. Для этого можно купить промывку для печатных плат. А можно промыть в смеси бензина «Калоша» и изопропилового спирта (особой концентрации я не придерживаюсь) это и будет заводская промывка для печатных плат, только гораздо дешевле.
Итог всего сказанного выше: изготовление печатных плат в домашних условиях — вполне реальное и (что важно) не сильно затратное в финансовом плане предприятие, которое может позволить себе каждый! Естественно, если Вас интересует данная тема?
Как всегда, задавайте свои вопросы или высказывайте пожелания в конце статьи в комментариях. Мы будем рады на них ответить!
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.
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 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 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 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.
Не знаю как вы, а я с лютой ненавистью отношусь к классическим монтажным платам. Монтажка это такая хрень с дырками куда можно вставлять детальки и запаивать, где все соединения делаются посредством проводков. Вроде бы просто, но при этом получается такая каша, что понять в ней что либо весьма проблематично. Поэтому и ошибки и сгоревшие детали, непонятные глюки. Ну ее нафиг. Только нервы портить. Мне гораздо проще нарисовать в моем любимом схемку и тут же вытравить ее в виде печатной платы. С использованием лазеро-утюжного метода
все выходит за каких то полтора часа ненапряжной работы. Ну и, конечно же, этот метод отлично подходит для выполнения финального устройства, так как качество печатных плат, получаемых таким методом весьма высоко. А поскольку данный метод весьма непрост для неискушенного, то я с радостью поделюсь своей отработанной технологией, позволяющей получать с первого раза и без каких либо напрягов, печатные платы с дорожками 0.3мм и просветом между ними до 0.2мм
. В качестве примера я изготовлю отладочную плату для моего учебного курса, посвященного контроллеру AVR
. Принципиальную вы найдете в записи , а
На плате разведена демосхема, а еще навалом медных пятачков, которые тоже можно высверлить и использовать под свои нужды, подобно обычной монтажной плате.
▌Технология изготовления качественных печатных плат в домашних условиях.
Суть метода изготовления печатных плат в том, что на фольгированный текстолит наносится защитный рисунок, который предотвращает травление меди. В результате, после травления, на плате остаются дорожки проводников. Способов нанесения защитных рисунков много. Раньше их рисовали нитрокраской, посредством стеклянной трубочки, потом стали наносить водостойкими маркерами или даже вырезать из скотча и наклеивать на плату. Также для любительского применения стал доступен фоторезист
, который наносится на плату, а потом засвечивается. Засвеченные участки становятся растворимы в щелочи и смываются. Но по простоте применения, дешевизне и скорости изготовления все эти методы сильно проигрывают лазеро-утюжному методу
(далее ЛУТ
).
Метод ЛУТ основан на том, что защитный рисунок образуется тонером, который посредством нагревания переносится на текстолит.
Так что нам потребуется лазерный принтер, благо они сейчас не редкость. Я использую принтер Samsung ML1520
с родным картриджем. Заправленные картриджи подходят крайне плохо, так как у них недостаточная плотность и равномерность выдачи тонера. В свойствах печати надо выставить максимальную плотность и контрастность тонера, обязательно отключить все режимы экономии — не тот случай.
▌Инструмент и материалы
Помимо фольгированного текстолита нам потребуется еще лазерный принтер, утюг, фотобумага, ацетон, мелкая шкурка, щетка для замши с металлопластиковым ворсом,
▌Процесс
Дальше рисуем рисунок платы в любой удобной для нас софтине и печатаем его. Sprint Layout. Простая рисовалка для плат. Чтобы нормально напечаталось надо слева цвета слоев выставить черным. Иначе получится фигня.
Вывод на печать, две копии. Мало ли, вдруг одну запортачим.
Вот тут заключается главная тонкость технологии ЛУТ
из-за которой у многих возникают проблемы с выходом качественных плат и они бросают это дело. Путем множества экспериментов было выяснено, что самый лучший результат достигается при печати на глянцевой фотобумаге для струйных принтеров. Идеальной я бы назвал фотобумагу LOMOND 120г/м 2
Она стоит недорого, продается везде, а главное дает отличный и повторяемый результат, и не пригорает своим глянцевым слоем к печке принтера. Это очень важно, так как я слышал про случаи когда глянцевой бумагой загаживали печь принтера.
Заряжаем бумагу в принтер и смело печатаем на глянцевой стороне
. Печатать нужно в зеркальном отображении, чтобы после переноса картинка соответствовала действительности. Сколько раз я ошибался и делал неправильные отпечатки, не пересчитать:) Поэтому первый раз лучше для пробы напечатать на обычной бумаге и проверить, чтобы все было правильно. Заодно и печку принтера прогреете.
После печати картинку ни в коем случае нельзя хватать руками и желательно беречь от пыли
. Чтобы ничто не мешало соприкосновению тонера и меди. Далее вырезаем рисунок платы точно по контуру. Без каких либо запасов — бумага жесткая, поэтому все будет хорошо.
Теперь займемся текстолитом. Вырежем сразу же кусок нужного размера, без допусков и припусков. Столько, сколько нужно.
Его надо хорошенько зашкурить. Тщательно, стараясь содрать весь окисел, желательно круговыми движениями. Немного шершавости не повредит — тонер будет лучше держаться. Можно взять не шкурку, а абразивную губку «эффект». Только брать надо новую, не жирную.
Шкурку лучше взять самую мелкую какую найдете. У меня вот такая.
После зашкуривания его надо тщательнейшим же образом обезжирить. Я обычно тырю у жены ватную подушечку и, смочив ее как следует ацетоном, хорошенько прохожусь по всей поверхности. Опять же после обезжиривания ни в коем случае нельзя хватать его пальцами.
Накладываем наш рисунок на плату, естественно тонером вниз. Разогрев утюг на максимум
, придерживая бумагу пальцем, хорошенько прижимаем и проглаживаем одну половину. Надо чтобы тонер прилип к меди.
Далее, не допуская сдвижения бумаги, проглаживаем всю поверхность. Давим изо всех сил, полируем и утюжим плату. Стараясь не пропустить ни миллиметра поверхности. Это ответственнейшая операция, от нее зависит качество всей платы. Не бойтесь давить изо всех сил, тонер не поплывет и не размажется, так как фотобумага толстая и отлично защищает его от расползания.
Гладим до тех пор, пока бумага не пожелтеет. Впрочем это зависит от температуры утюга. У меня на новом утюге не желтеет почти, а вот на старом почти обугливалось — результат везде был одинаково хорош.
После можно дать плате немного остыть. А затем, схватив пинцетом, суем под воду. И держим некоторое время в воде, обычно минуты две три.
Взяв щетку для замши, под сильной струей воды, начинаем яростно задирать внешнюю поверхность бумаги. Нам надо покрыть ее множественными царапинами, чтобы вода проникла в глубь бумаги. В подтверждение твоих действий будет проявление рисунка через плотную бумагу.
И вот этой щеткой дрючим плату пока не сдерем верхний слой.
Когда рисунок будет весь явно виден, без белых пятен, то можно начинать аккуратно, скатывать бумагу от центра к краям. Бумага Lomond
скатывается великолепно, практически сразу же оставляя 100% тонера и чистую медь.
Скатав пальцами весь рисунок можно зубной щеткой хорошенько продраить всю плату, чтобы вычистить остатки глянцевого слоя и ошметки бумаги. Не бойся, зубной щеткой отодрать хорошо прижаренный тонер практически нереально.
Вытираем плату и даем ей просохнуть. Когда тонер высохнет и станет серым, то будет явно видно где осталась бумага, а где все чисто. Белесые пленочки между дорожками надо убирать. Можно разрушить их иголкой, а можно продрать зубной щеткой под струей воды. Вообще полезно пройтись щеткой вдоль дорожек. Из узких щелей белесый глянец можно вытаскивать с помощью изоленты или малярного скотча. Он липнет не так яростно как обычный и не срывает тонер. А вот остатки глянца отрывает без следа и сразу же.
Под светом яркой лампы внимательно оглядываем слои тонера на разрывы. Дело в том, что при охлаждении он может потрескаться, тогда в этом месте останется узкая трещина. Под светом лампы трещины поблескивают. Эти места стоит подкрасить перманентным маркером для компакт дисков. Даже если есть лишь подозрение, то лучше все же прокрасить. Этим же маркером можно дорисовать и некачественные дорожки, если таковые возникли. Я рекомендую маркер Centropen 2846
— он дает толстый слой краски и, фактически, им можно тупо рисовать дорожки.
Когда плата будет готова, то можно бодяжить раствор хлорного железа.
Техническое отступление, при желании можно его пропустить
Вообще травить можно много в чем. Кто то травит в медном купоросе, кто то в кислотных растворах, а я в хлорном железе. Т.к. продается оно в любом радио магазине, травит быстро и чисто.
Но у хлорного железа есть жуткий недостаток — оно марается просто писец. Попадет на одежду или любую пористую поверхность вроде дерева или бумаги все, считай пятно на всю жизнь. Так что свои фуфайки от Дольче Габаны или валенки от Гуччи нычь подальше в сейф и обматывай скотчем на три рулона. А еще хлорное железо самым жестоким образом разрушает почти все металлы. Особенно быстро аллюминий и медь. Так что посуда для травления должна быть стеклянной или пластиковой.
Я кидаю 250 граммовый пакет хлорного железа в литр воды
. И полученным раствором травлю десятки плат, пока не перестанет травить.
Порошок надо сыпать в воду. И следи за тем, чтобы вода не перегревалась, а то реакция идет с выделением большого количества тепла.
Когда порошок весь растворится и раствор приобретет однородную окраску, то можно кидать туда плату. Желательно, чтобы плата плавала на поверхности, медью вниз. Тогда осадок будет сваливаться на дно емкости, не мешая травлению более глубоких слоев меди.
Чтобы плата не тонула, то можно на двусторонний скотч прилепить к ней кусок пенопласта. Я так и сделал. Получилось очень удобно. Шуруп я вкрутил для удобства, чтобы держатсья за него как за рукоятку.
Плату лучше несколько раз макнуть в раствор, причем опускать не плашмя, а под углом, чтобы на поверхности меди не остались пузырьки воздуха, иначе будут косяки. Периодически надо доставать из раствора и следить за процессом. В среднем на травление платы уходит от десяти минут до часа. Все зависит от температуры, крепости и свежести раствора.
Очень резко ускоряется процесс травления если под плату опустить шланчик от аквариумного компрессора и пускать пузырьки. Пузыри перемешивают раствор и мягко выбивают прореагировавшую медь с платы. Также можно покачивать плату или емкость, главное не расплескать, а то не отмоешь потом.
Когда вся медь стравится, то аккуратно вынимаем плату и промываем под струей воды. Дальше смотрим на просвет, чтобы нигде не было соплей и недотрава. Если сопли есть, то кидаем еще минут на десять в раствор. Если дорожки подтравились или возникли разрывы, то значит тонер криво лег и эти места надо будет пропаять медной проволокой.
Если все хорошо, то можно смывать тонер. Для этого нам потребуется ацетон — верный друг токсикомана. Хотя сейчас ацетон купить становится сложней, т.к. какой то придурок из госнаркоконтроля решил, что ацетон это вещество использующееся для приготовления наркотоиков, а значит нужно запретить его свободную продажу. Вместо ацетона вполне подходит 646 растворитель
.
Берем кусок бинта и хорошенько смочив его ацетоном начинаем смывать тонер. Сильно давить не надо, главное возякать не слишком быстро, чтобы растворитель успевал впитываться в поры тонера, разьедая его изнутри. На смыв тонера уходит минуты две три. За это время даже зеленые собаки под потолком не успеют появиться, но форточку все же открыть не помешает.
Отмытую плату можно сверлить. Я для этих целей уже много лет использую моторчик от магнитофона, запитанный от 12 вольт. Монстр машина, правда хватает его ресурса примерно на 2000 отверстий, после чего щетки сгорают напрочь. А еще из него нужно выдрать схему стабилизации, подпаяв проводки напрямую к щеткам.
При сверловке нужно стараться держать сверло строго перпендикулярно. Иначе потом хрен ты туда микросхему засунешь. А с двусторонними платами этот принцип становится основным.
Изготовление двусторонней платы происходит также, только тут делаются три реперных отверстия, как можно меньшего диаметра. И после вытравливания одной стороны (другую в это время заклеивают скотчем, чтобы не стравилась) по этим отверстиям совмещают и накатывают вторую сторону. Первую заклеивают наглухо скотчем и травят вторую.
На лицевую сторону можно тем же ЛУТ методом нанести обозначение радиодеталей, для красоты и удобства монтажа. Впрочем, я так не заморачиваюсь, а вот камрад Woodocat
из ЖЖ сообщества ru_radio_electr
делает так всегда, за что ему большой респект!
В скором времени я, наверное, выдам также и статью по фоторезисту. Метод более замороченный, но в то же время мне им больше прикалывает делать — люблю с реактивами пошаманить. Хотя 90% плат я делаю все же ЛУТом.
Кстати, вот по поводу точности и качества плат изготовленных лазерно утюжным методом. Контроллер P89LPC936
в корпусе TSSOP28
. Расстояние между дорожками 0.3мм, ширина дорожек 0.3мм.
Резисторы на верхней плате типоразмера 1206 . Каково?
Изготовление печатной платы в домашних условиях
Если вы решили собрать понравившуюся электрическую схему, а раньше этим никогда не занимались, то вам пригодятся приводимые ниже советы, а со временем, при появлении опыта, вы сможете выбрать наиболее удрбную для себя методику.
Вся современная радиоаппаратура собирается на печатных платах, что позволяет повысить ее надежность, а также упростить сборку. Несложно научиться делать печатные платы своими руками, тем более что особых секретов в технологии нет.
Итак, вы выбрали нужную схему и приобрели необходимые детали. Теперь можно приступать к разводке топологии печатных проводников, учитывая реальные габариты деталей. Удобнее это делать на миллиметровой бумаге, но можно взять и обычный лист в клеточку. Рисуем контуры платы, габариты которой будут определяться с учетом размещения ее в каком-то готовом корпусе,, что наиболее удобно, так как изготовление самодельного потребует много времени и не каждый сможет его сделать аккуратно и красиво.
Разводку топологии платы выполняют карандашом, отмечая места отверстий для выводов радиоэлементов и пунктиром контуры самих элементов. Линии соединения элементов выполняются в соответствии с электрической схемой по кратчайшему пути при минимальной длине соединительных проводников. Входные и выходные цепи схемы должны быть разнесены друг относительно друга по возможности дальше, что исключит наводки и самовозбуждение схем усилителей.
Наилучшее размещение элементов с первой попытки, как правило, не получается, и приходится пользоваться ластиком при изменении компоновки деталей.
После размещения всех элементов необходимо еще раз проверить соответствие топологии платы электрической схеме и устранить все выявленные ошибки (они будут).
Теперь можно приступать к изготовлению платы. Для этого из фоль-гированного стеклотекстолита вырезается заготовка печатной платы (ножовкой, резаком или ножницами по металлу). К заготовке закрепляем рисунок топологии (липкой лентой или пластырем). По рисунку, с помощью керна или шила, намечаются отверстия для выводов радиоэлементов и крепления платы.
Сверлим отверстия, сняв бумагу, сверлом диаметром 0,9…1,5 iyiM для радиоэлементов и 3…3.5 мм — для крепления платы. Иногда я сверлю плату по бумаге. Это несколько ускоряет изготовление, однако в случае необходимости рисунок топологии будет уже трудно использовать во второй раз, Причем пострадают точность расположения отверстий и аккуратность исполнения.г-Оосле сверления мелкой наждачной шкуркой (нулевкой) слегка зачищаем фольгу, чтобы снять заусенцы и окисную пленку, — это ускоряет процесс травления.
Перед нанесением рисунка топологии плату нужно обезжирить техническим спиртом или ацетоном (протерев поверхность ‘смоченной тряпкой), подойдут и многие другие растворители.
Для выполнения рисунка проводников используется любой быстро сохнущий лак, например женский лак для ногтей или мебельный (его можно подкрасить пастой от шариковой авторучки, чтобы было хорошо видно на плате). Очень удобно рисовать печатные соединения тонким водостойким маркером (не каждый тип подойдет).
Для нанесения рисунка можно воспользоваться двумя методами:
- берется рейсфедер или перо (или маркер) и рисуются проводники от Отверстия к отверстию (рис. 7.1а) в соответствии с рисунком топологии;
- во втором методе покрывается лаком вся поверхность платы и при его подсыхании счищаются лишние участки лака при помощи скальпеля и линейки, оставляя закрашенными только токопроводящие дорожки (рис..•скорректировать, аккуратно соскоблив скальпелем лишние участки лака. Затем плату помещаем в ванночку с раствором хлорного железа. Если плата двухсторонняя, чтобы заготовка не легла рисунком проводников на дно, необходимо в крепежные отверстия вставить диэлектрические клинья или любым другим способом обеспечить зазор.
Весь процесс травления займет около часа, но если вы хотите его ускорить, то раствор должен быть слегка теплым и при травлении иногда его помешивайте (время зависит и от концентрации раствора хлорного железа в воде).
После окончания травления заготовку промываем под струей воды и отверткой соскабливаем лак с платы (его можно также растворить, например ацетоном, но это дольше и создает больше грязи).
Для удобства монтажа, проводники платы необходимо облудить припоем ПОС-61 с использованием жидкого спирТо-канифольного флюса (для лучшей пайки плату можно слегка зачистить мелкой шкуркой). Прикосновения паяльника должны быть легкими и не надолгими, иначе медная фольга дорожек начнет отслаиваться.
Остатки канифоли после облуживания удаляют с платы ацетоном или спиртом. На этом процесс изготовления печатной платы считается законченным и можно приступать к монтажу элементов на ней.
В заключение отметим, что существует способ изготовления печатной платы без использования химических реактивов. При этом зазоры между контактными дорожками выполняются резаком при помощи металлической линейки, но этот метод требует больше сил и определенных навыков, так как резак может соскочить и порезать нужные участки фольги. Поэтому этим методом обычно пользуются очень редко, когда топология очень простая, а хлорного железа нет под руками.
Хлорное железо нетрудно изготовить самостоятельно. Для этого берется соляная кислота с концентрацией около 9% (ее можно приобрести в хозяйственных магазинах) и железные опилки (или тонкие листовые кусочки). Опилки заливаем кислотой и оставляем в открытой емкости на несколько дней. Если кислота имеет низкую концентрацию, то ее берется 25 частей на 1 часть объема опилок для получения водного раствора хлорного железа сразу нужной плотности.
По окончании реакции получается светло-зеленый раствор, который, постояв еще несколько дней, становится желто-бурым.
Метод изготовления печатных плат в домашних условиях. Изготовление печатной платы в домашних условиях (в картинках)
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.
Лазерно-утюжная технология (сокращенно ЛУТ) – несложный и распространенный метод для прорисовки и изготовления печатных плат в домашних условиях. Этот метод доступен и выгоден как для начинающих радиолюбителей, так и для опытных мастеров своего дела. Плюсы этого способа – низкий уровень затрат на материалы, доступность и легкость выполнения своими руками.
Производство трафарета для печатной платы
Для начала необходимо развести дорожки в специальных программах для трассировки и черчения плат. Есть множество программ для этой цели, к примеру, Sprint Layout, Pcad, Eagle и Deep Trace. После разведения дорожек на плате следует вывести схему на печать, обязательно отключив экономию тонера.
В некоторых случаях необходимо распечатать рисунок зеркально для того, чтобы выводы на плате совпадали с распиновкой деталей, например микросхем в smd исполнении. Для удобства надо создать контур платы, чтобы после травления было легче обрабатывать края платы, придавая им эстетичный вид. Затем следует убрать ненужные слои для травления или выставить два слоя для дорожек и шелкографии в настройках. Для надежности можно напечатать несколько образцов, для возможных неудачных попыток. Для печати можно использовать любую бумагу с глянцевым покрытием.
Посмотрите подробное видео по изготовлению печатной платы своими руками (Технология ЛУТ)
Перенос рисунка на плату
Затем потребуется утюг, наждачная бумага, деревянная разделочная доска и ванночка с мыльным раствором. Необходимо подготовить кусок подходящего под плату текстолита или гетинакса, а также наждачную бумагу средней зернистости. Дальше следует тщательно убрать пыль и грязь, приложить кусок с отпечатком платы так, чтоб рисунок оказался посередине заготовки. Затем крепко завернуть, положить на деревянную доску, сверху поставить горячий утюг. Температура запекания тонера около 100-180 градусов. Поэтому температуру утюга поначалу следует выставлять экспериментально, так же как и длительность воздействия на заготовку.
Читайте также: Как выбрать садовый измельчитель?
После этого процесса плату надо опустить в ванночку с водой, с добавлением какого-нибудь мыльного раствора или чистящим средством для посуды. Следует подождать, пока бумага не откиснет, достаточно 10 минут. После чего аккуратно необходимо ее оторвать. Если есть плохо отпечатанные места – можно подправить маркером, стойким к воде.
Травление платы
Есть множество растворов для травли плат, но в данной статье использован для травления раствор перекиси водорода с лимонной кислотой. Следует опустить плату в раствор, и смотреть на реакцию травления, иногда реакция настолько быстрая и бурная, что можно ощутить тепло от платы в конце процесса. После травления платы можно увидеть результат – места, не покрытые тонером, были лишены слоя меди, остались только дорожки и символы, которые под слоем тонера. Далее потребуется растворитель 646 и тряпочка, например, одноразовая салфетка или тряпка для протирания пыли. Необходимо слегка смочить тряпку в растворителе, и оттереть тонер с поверхности заготовки.
Лужение заготовки
Следующий этап процесса – лужение дорожек. Для данной заготовки использовался сплав Розе, в отличие от сплава Вуда, он не имеет кадмия и потому не так токсичен. Преимущество этого метода лужения перед другими в аккуратности и эстетичном виде изделия. Так как сплав Розе плавится при температуре +94 градуса, для повышения точки кипения используется жидкий глицерин, который можно приобрести в любой аптеке за копейки. Также надо добавить чайную ложку лимонной кислоты – она служит своеобразным флюсом. Еще потребуются две деревянные палочки, подойдут те, что подают к китайской еде. На конец одной палочки надевается специальный тампон из тканевого материала. Также желательно приобрести резиновый шпатель небольших размеров, например, из авто-магазина.
Читайте также: Гидроаккумулятор для водоснабжения: виды, советы как выбрать. Гидроаккумулятор своими руками
Итак, надо налить в металлическую чашку немного воды, так, чтоб ее хватило закрыть всю плату, плюс сверху 3-4 сантиметра воды, добавить глицерина примерно чайную ложку, иногда может потребоваться больше – надо устанавливать опытным путем. Затем добавить лимонную кислоту, следом отправить плату. Дальше надо ждать, когда закипит раствор, затем, придерживая палочкой с твердым краем заготовку, добавить туда одну гранулу сплава Розе.
После того, как сплав стал жидким, в виде светлой капли, похожей на ртуть, следует водить эту каплю тампоном с мягким наконечником по поверхности платы, без резких движений. Важно следить, чтоб сплав покрывал все участки заготовки, подготовленной для лужения. Можно вынуть и проверить визуально, на предмет непролуженности отдельных участков. При необходимости повторить процедуру, кинув другую гранулу сплава. По завершении лужения платы, следует достать резиновый шпатель и, удерживая плату палочкой, прямо в кипятке снять излишки металла на поверхности заготовки, проводя шпателем по ней. Остатки сплава Розе можно в том же кипятке собрать в одну большую каплю и использовать в следующий раз. Заготовку следует промыть проточной водой и высушить.
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 платыПодготовка 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.
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 принтераПри 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 (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 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.
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.
Таити!.. Таити!..
Не были мы ни на каком Таити!
Нас и тут неплохо кормят!
© Кот из мультикаВступление с отступлением
Как в бытовых и лабораторных условиях делали платы раньше? Способов было несколько например:
- рисовали будущие проводники рейсфедерами;
- гравировали и резали резаками;
- наклеивали скотч или изоленту, потом рисунок вырезали скальпелем;
- изготавливали простейшие трафареты с последующим нанесением рисунка с помощью аэрографа.
Недостающие элементы дорисовывали рейсфедерами и ретушировали скальпелем.
Это был длительный и трудоемкий процесс, требующий от «рисователя» недюжинных художественных способностей и аккуратности. Толщина линий с трудом укладывалась в 0,8 мм, точность повторения была никакая, каждую плату нужно было рисовать отдельно, что сильно сдерживало выпуск даже очень маленькой партии печатных плат (далее ПП ).
Что же мы имеем сегодня?
Прогресс не стоит на месте. Времена, когда радиолюбители рисовали ПП каменными топорами на шкурах мамонтов, канули в лету. Появление на рынке общедоступной химии для фотолитографии открывает перед нами совсем иные перспективы производства ПП без металлизации отверстий в домашних условиях.
Коротко рассмотрим химию, используемую сегодня для производства ПП.
Фоторезист
Можно использовать жидкий или пленочный. Пленочный в данной статье рассматривать не будем вследствие его дефицитности, сложностей прикатывания к ПП и более низкого качества получаемых на выходе печатных плат.
После анализа предложений рынка я остановился на POSITIV 20 в качестве оптимального фоторезиста для домашнего производства ПП.
Назначение:
POSITIV 20 фоточувствительный лак. Используется при мелкосерийном изготовлении печатных плат, гравюр на меди, при проведении работ, связанных с переносом изображений на различные материалы.
Свойства:
Высокие экспозиционные характеристики обеспечивают хорошую контрастность переносимых изображений.
Применение:
Применяется в областях, связанных с переносом изображений на стекло, пластики, металлы и пр. при мелкосерийном производстве. Способ применения указан на баллоне.
Характеристики:
Цвет: синий
Плотность: при 20°C 0,87 г/см 3
Время высыхания: при 70°C 15 мин.
Расход: 15 л/м 2
Максимальная фоточувствительность: 310-440 нмВ инструкции к фоторезисту написано, что хранить его можно при комнатной температуре и он не подвержен старению. Категорически не согласен! Хранить его нужно в прохладном месте, например, на нижней полке холодильника, где обычно поддерживается температура +2 +6°C. Но ни в коем случае не допускайте отрицательных температур!
Если использовать фоторезисты, продаваемые «на розлив» и не имеющие светонепроницаемой упаковки, требуется позаботиться о защите от света. Хранить нужно в полной темноте и температуре +2 +6°C.
Просветитель
Аналогично, наиболее подходящим просветителем я считаю постоянно используемый мной TRANSPARENT 21.
Назначение:
Позволяет непосредственно переносить изображения на поверхности, покрытые светочувствительной эмульсией POSITIV 20 или другим фоторезистом.
Свойства:
Придает прозрачность бумаге. Обеспечивает пропускание ультрафиолетовых лучей.
Применение:
Для быстрого переноса контуров рисунков и схем на подложку. Позволяет значительно упростить процесс репродуцирования и сократить временны е затраты.
Характеристики:
Цвет: прозрачный
Плотность: при 20°C 0,79 г/см 3
Время высыхания: при 20°C 30 мин.
Примечание:
Вместо обычной бумаги с просветителем можно использовать прозрачную пленку для струйных или лазерных принтеров в зависимости от того, на чем будем печатать фотошаблон.Проявитель фоторезиста
Существует много различных растворов для проявления фоторезиста.
Советуют проявлять с помощью раствора «жидкое стекло». Его химический состав: Na 2 SiO 3 *5H 2 O. Это вещество обладает огромным числом достоинств. Наиболее важным является то, что в нем очень трудно передержать ПП вы можете оставить ПП на не фиксированное точно время. Раствор почти не изменяет своих свойств при перепадах температуры (нет риска распада при увеличении температуры), также имеет очень большой срок хранения его концентрация остается постоянной не менее пары лет. Отсутствие проблемы передержки в растворе позволит увеличить его концентрацию для уменьшения времени проявления ПП. Рекомендуют смешивать 1 часть концентрата с 180 частями воды (чуть более 1,7 г силиката в 200 мл воды), но возможно сделать более концентрированную смесь, чтобы изображение проявлялось примерно за 5 секунд без риска разрушения поверхности при передержке. При невозможности приобретения силиката натрия используйте углекислый натрий (Na 2 СO 3) или углекислый калий (K 2 СO 3).
Не пробовал ни первое, ни второе, поэтому расскажу, чем проявляю без каких-либо проблем уже несколько лет. Я использую водный раствор каустической соды. На 1 литр холодной воды 7 граммов каустической соды. Если нет NaOH, применяю раствор KOH, вдвое увеличив концентрацию щелочи в растворе. Время проявления 30-60 секунд при правильной экспозиции. Если по истечении 2 минут рисунок не проявляется (или проявляется слабо), и начинает смываться фоторезист с заготовки значит, неправильно выбрано время экспозиции: нужно увеличивать. Если, наоборот, быстро проявляется, но смываются и засвеченные участки, и незасвеченные либо слишком велика концентрация раствора, либо низкое качество фотошаблона (ультрафиолет свободно проходит сквозь «черное»): нужно увеличивать плотность печати шаблона.
Растворы травления меди
Лишнюю медь с печатных плат стравливают с помощью разных травителей. Среди людей, занимающихся этим дома, зачастую распространены персульфат аммония, перекись водорода + соляная кислота, раствор медного купороса + поваренная соль.
Я всегда травлю хлорным железом в стеклянной посуде. При работе с раствором нужно быть осторожным и внимательным: при попадании на одежду и предметы остаются ржавые пятна, которые с трудом удаляются слабым раствором лимонной (сок лимона) или щавелевой кислоты.
Концентрированный раствор хлорного железа подогреваем до 50-60°C, в него погружаем заготовку, стеклянной палочкой с ватным тампоном на конце аккуратно и без усилия водим по участкам, где хуже стравливается медь, этим достигается более ровное травление по всей площади ПП. Если не выравнивать принудительно скорость, увеличивается требуемая продолжительность травления, а это со временем приводит к тому, что на участках, где медь уже стравилась, начинается подтравливание дорожек. В итоге имеем совсем не то, что хотели получить. Очень желательно обеспечить непрерывное перемешивание травильного раствора.
Химия для смывки фоторезиста
Чем проще всего смыть уже ненужный фоторезист после травления? После многократных проб и ошибок я остановился на обыкновенном ацетоне. Когда его нет смываю любым растворителем для нитрокрасок.
Итак, делаем печатную плату
С чего начинается высококачественная печатная плата? Правильно:
Создание высококачественного фотошаблона
Для его изготовления можно воспользоваться практически любым современным лазерным или струйным принтером. Учитывая, что мы используем в рамках данной статьи позитивный фоторезист, там, где на ПП должна остаться медь, принтер должен рисовать черным. Где не должно быть меди принтер ничего не должен рисовать. Очень важный момент при печати фотошаблона: требуется установить максимальный полив красителя (в настройках драйвера принтера). Чем более черными будут закрашенные участки, тем больше шансов получить великолепный результат. Цвет не нужен, достаточно черного картриджа. Из той программы (рассматривать программы не будем: каждый волен выбирать сам от PCAD до Paintbrush), в которой рисовался фотошаблон, печатаем на обычном листе бумаги. Чем выше разрешение при печати и чем качественнее бумага, тем выше будет качество фотошаблона. Рекомендую не ниже 600 dpi, бумага не должна быть сильно плотной. При печати учитываем, что той стороной листа, на которую наносится краска, шаблон будет класться на заготовку ПП. Если сделать иначе, края у проводников ПП будут размытыми, нечеткими. Даем просохнуть краске, если это был струйный принтер. Далее пропитываем бумагу TRANSPARENT 21, даем просохнуть и фотошаблон готов.
Вместо бумаги и просветителя можно и даже очень желательно использовать прозрачную пленку для лазерных (при печати на лазерном принтере) или струйных (для струйной печати) принтеров. Учтите, что у этих пленок стороны неравнозначны: только одна рабочая. Если будете использовать лазерную печать, крайне рекомендую сделать «сухой» прогон листа пленки перед печатью просто прогоните лист через принтер, имитируя печать, но ничего не печатая. Зачем это нужно? При печати фьюзер (печка) прогреет лист, что неизбежно приведет к его деформации. Как следствие ошибка в геометрии ПП на выходе. При изготовлении двусторонних ПП это чревато несовпадением слоев со всеми вытекающими А с помощью «сухого» прогона мы прогреем лист, он деформируется и будет готов к печати шаблона. При печати лист во второй раз пройдет сквозь печку, но деформация при этом будет куда менее значительной проверено неоднократно.
Если ПП несложная, можно нарисовать ее вручную в очень удобной программе с русифицированным интерфейсом Sprint Layout 3.0R (~650 КБ).
На подготовительном этапе рисовать не слишком громоздкие электрические схемы очень удобно в также русифицированной программе sPlan 4.0 (~450 КБ).
Так выглядят готовые фотошаблоны, распечатанные на принтере Epson Stylus Color 740:
Печатаем только черным, с максимальным поливом красителя. Материал прозрачная пленка для струйных принтеров.
Подготовка поверхности ПП к нанесению фоторезиста
Для производства ПП используются листовые материалы с нанесенной медной фольгой. Самые распространенные варианты с толщиной меди 18 и 35 мкм. Чаще всего для производства ПП в домашних условиях используются листовые текстолит (прессованная с клеем ткань в несколько слоев), стеклотекстолит (то же самое, но в качестве клея используются эпоксидные компаунды) и гетинакс (прессованная бумага с клеем). Реже ситтал и поликор (высокочастотная керамика в домашних условиях применяется крайне редко), фторопласт (органический пластик). Последний также применяется для изготовления высокочастотных устройств и, имея очень хорошие электротехнические характеристики, может использоваться везде и всюду, но его применение ограничивает высокая цена.
Прежде всего, необходимо убедиться в том, что заготовка не имеет глубоких царапин, задиров и тронутых коррозией участков. Далее желательно до зеркала отполировать медь. Полируем не особо усердствуя, иначе сотрем и без того тонкий слой меди (35 мкм) или, во всяком случае, добьемся разной толщины меди на поверхности заготовки. А это, в свою очередь, приведет к разной скорости вытравливания: быстрее стравится там, где тоньше. Да и более тонкий проводник на плате не всегда хорошо. Особенно, если он длинный и по нему будет течь приличный ток. Если медь на заготовке качественная, без грехов, то достаточно обезжирить поверхность.
Нанесение фоторезиста на поверхность заготовки
Располагаем плату на горизонтальной или слегка наклоненной поверхности и наносим состав из аэрозольной упаковки с расстояния примерно 20 см. Помним, что важнейший враг при этом пыль. Каждая частица пыли на поверхности заготовки источник проблем. Чтобы создать однородное покрытие, распыляем аэрозоль непрерывными зигзагообразными движениями, начиная из верхнего левого угла. Не применяйте аэрозоль в избыточных количествах, так как это вызывает нежелательные подтеки и приводит к образованию неоднородного по толщине покрытия, требующего более длительного времени экспозиции. Летом при высокой температуре окружающей среды может потребоваться повторная обработка, либо необходимо распылять аэрозоль с меньшего расстояния для уменьшения потерь от испарения. При распылении не наклоняйте баллон сильно это приводит к повышенному расходу газа-пропеллента и как следствие аэрозольный баллон прекращает работу, хотя в нем остается еще фоторезист. Если вы получаете неудовлетворительные результаты при аэрозольном нанесении фоторезиста, используйте центрифужное покрытие. В этом случае фоторезист наносится на плату, закрепленную на вращающемся столе с приводом 300-1000 оборотов в минуту. После окончания нанесения покрытия плата не должна подвергаться воздействию сильного света. По цвету покрытия можно приблизительно определить толщину нанесенного слоя:
- светло-серый синий 1-3 микрона;
- темно-серый синий 3-6 микрон;
- синий 6-8 микрон;
- темно-синий более 8 микрон.
На меди цвет покрытия может иметь зеленоватый оттенок.
Чем тоньше покрытие на заготовке, тем лучше результат.
Я всегда наношу фоторезист на центрифуге. В моей центрифуге скорость вращения 500-600 об/мин. Крепление должно быть простым, зажим производится только по торцам заготовки. Закрепляем заготовку, запускаем центрифугу, брызгаем на центр заготовки и наблюдаем, как фоторезист тончайшим слоем растекается по поверхности. Центробежными силами излишки фоторезиста будут сброшены с будущей ПП, поэтому очень рекомендую предусмотреть защитную стенку, чтобы не превратить рабочее место в свинарник. Я использую обыкновенную кастрюлю, в днище которой по центру сделано отверстие. Через это отверстие проходит ось электродвигателя, на которой установлена площадка крепления в виде креста из двух алюминиевых реек, по которым «бегают» уши зажима заготовок. Уши сделаны из алюминиевых уголков, зажимаемых на рейке гайкой типа «барашек». Почему алюминий? Маленькая удельная масса и, как следствие, меньше биения при отклонении центра массы вращения от центра вращения оси центрифуги. Чем точнее отцентрировать заготовку, тем меньше будут биения за счет эксцентриситета массы и тем меньше усилий потребуется для жесткого крепления центрифуги к основанию.
Фоторезист нанесен. Даем ему просохнуть в течение 15-20 минут, переворачиваем заготовку, наносим слой на вторую сторону. Даем еще 15-20 минут на сушку. Не забываем о том, что попадание прямого солнечного света и пальцев на рабочие стороны заготовки недопустимы.
Дубление фоторезиста на поверхности заготовки
Помещаем заготовку в духовку, плавно доводим температуру до 60-70°C. При этой температуре выдерживаем 20-40 минут. Важно, чтобы поверхностей заготовки ничто не касалось допустимы только касания торцов.
Выравнивание верхнего и нижнего фотошаблонов на поверхностях заготовки
На каждом из фотошаблонов (верхний и нижний) должны быть метки, по которым на заготовке нужно сделать 2 отверстия для совмещения слоев. Чем дальше друг от друга метки, тем выше точность совмещения. Обычно я их ставлю по диагонали шаблонов. По этим меткам на заготовке с помощью сверлильного станка строго под 90° сверлим два отверстия (чем тоньше отверстия, тем точнее совмещение я использую сверло 0,3 мм) и совмещаем по ним шаблоны, не забывая о том, что шаблон должен прикладываться к фоторезисту той стороной, на которую была произведена печать. Прижимаем шаблоны к заготовке тонкими стеклами. Стекла предпочтительнее всего использовать кварцевые они лучше пропускают ультрафиолет. Еще лучшие результаты дает оргстекло (плексиглас), но оно имеет неприятное свойство царапаться, что неизбежно скажется на качестве ПП. При небольших размерах ПП можно использовать прозрачную крышку от упаковки компакт-диска. За неимением таких стекол можно использовать и обычное оконное, увеличив время экспозиции. Важно, чтобы стекло было ровным, обеспечивая ровное прилегание фотошаблонов к заготовке, иначе невозможно будет получить качественные края дорожек на готовой ПП.
Заготовка с фотошаблоном под оргстеклом. Используем коробку из-под компакт-диска.Экспозиция (засветка)
Время, требуемое для экспонирования, зависит от толщины слоя фоторезиста и интенсивности источника света. Лак-фоторезист POSITIV 20 чувствителен к ультрафиолетовым лучам, максимум чувствительности приходится на участок с длиной волны 360-410 нм.
Лучше всего экспонировать под лампами, диапазон излучения которых находится в ультрафиолетовой области спектра, но если такой лампы у вас нет можно использовать и обычные мощные лампы накаливания, увеличив время экспозиции. Не начинайте засветку до момента стабилизации освещения от источника необходимо, чтобы лампа прогрелась в течение 2-3 минут. Время экспозиции зависит от толщины покрытия и обычно составляет 60-120 секунд при расположении источника света на расстоянии 25-30 см. Используемые пластины стекла могут поглощать до 65% ультрафиолета, поэтому в таких случаях необходимо увеличивать время экспозиции. Лучшие результаты достигаются при использовании прозрачных плексигласовых пластин. При применении фоторезиста с длительным сроком хранения время экспонирования может потребоваться увеличить вдвое помните: фоторезисты подвержены старению!
Примеры использования различных источников света:
Лампы УФ-излученияКаждую сторону экспонируем по очереди, после экспозиции даем выстояться заготовке 20-30 минут в затемненном месте.
Проявление экспонированной заготовки
Проявляем в растворе NaOH (каустическая сода) подробнее смотрите в начале статьи при температуре раствора 20-25°C. Если до 2 минут проявления нет мало время экспозиции. Если проявляется хорошо, но смываются и полезные участки вы перемудрили с раствором (слишком велика концентрация) или слишком велико время экспозиции при данном источнике излучения или фотошаблон низкого качества недостаточно насыщенный печатаемый черный цвет позволяет ультрафиолету засвечивать заготовку.
При проявлении я всегда очень бережно, без усилий «катаю» ватным тампоном на стеклянной палочке по тем местам, где должен смыться засвеченный фоторезист, это ускоряет процесс.
Промывка заготовки от щелочи и остатков отслоившегося засвеченного фоторезиста
Я делаю это под водопроводным краном обычной водопроводной водой.
Повторное дубление фоторезиста
Помещаем заготовку в духовку, плавно поднимаем температуру и при температуре 60-100°C выдерживаем 60-120 минут рисунок становится прочным и твердым.
Проверка качества проявления
Кратковременно (на 5-15 секунд) погружаем заготовку в подогретый до температуры 50-60°C раствор хлорного железа. Быстро промываем проточной водой. В местах, где фоторезиста нет, начинается интенсивное травление меди. Если где-то случайно остался фоторезист, аккуратно механически удаляем его. Удобно это делать обычным или офтальмологическим скальпелем, вооружившись оптикой (очки для пайки, лупа часовщика, лупа на штативе, микроскоп).
Травление
Травим в концентрированном растворе хлорного железа с температурой 50-60°C. Желательно обеспечить непрерывную циркуляцию травильного раствора. Плохо стравливающиеся места аккуратно «массируем» ватным тампоном на стеклянной палочке. Если хлорное железо свежеприготовленное, время травления обычно не превышает 5-6 минут. Промываем заготовку проточной водой.
Плата вытравленаКак готовить концентрированный раствор хлорного железа? Растворяем в слегка (до 40°C) подогретой воде FeCl 3 до тех пор, пока не перестанет растворяться. Фильтруем раствор. Хранить нужно в затемненном прохладном месте в герметичной неметаллической упаковке в стеклянных бутылках, например.
Удаление уже ненужного фоторезиста
Смываем фоторезист с дорожек ацетоном или растворителем для нитрокрасок и нитроэмалей.
Сверление отверстий
Диаметр точки будущего отверстия на фотошаблоне желательно подбирать таким, чтобы впоследствии было удобно сверлить. Например, при требуемом диаметре отверстия 0,6-0,8 мм диаметр точки на фотошаблоне должен быть около 0,4-0,5 мм в таком случае сверло будет хорошо центроваться.
Желательно использовать сверла, покрытые карбидом вольфрама: сверла из быстрорежущих сталей очень быстро изнашиваются, хотя сталь можно применять для сверления одиночных отверстий большого диаметра (больше 2 мм), так как сверла с напылением карбида вольфрама такого диаметра слишком дорогие. При сверлении отверстий диаметром менее 1 мм лучше использовать вертикальный станок, иначе ваши сверла будут быстро ломаться. Если сверлить ручной дрелью неизбежны перекосы, ведущие к неточной стыковке отверстий между слоями. Движение сверху вниз на вертикальном сверлильном станке самое оптимальное с точки зрения нагрузки на инструмент. Карбидные сверла изготавливают с жестким (т.е. сверло точно соответствует диаметру отверстия) или с толстым (иногда называют «турбо-») хвостовиком, имеющим стандартный размер (обычно, 3,5 мм). При сверлении сверлами с карбидным напылением важно жестко закрепить ПП, так как такое сверло при движении вверх может приподнять ПП, перекосить перпендикулярность и вырвать фрагмент платы.
Сверла маленьких диаметров обычно вставляются либо в цанговый патрон (различных размеров), либо в трехкулачковый патрон. Для точной фиксации закрепление в трехкулачковом патроне не самый лучший вариант, и маленький размер сверла (меньше 1 мм) быстро делает желобки в зажимах, теряя хорошую фиксацию. Поэтому для сверл диаметром меньше 1 мм лучше использовать цанговый патрон. На всякий случай приобретите дополнительный набор, содержащий запасные цанги для каждого размера. Некоторые недорогие сверла производят с пластиковыми цангами выбросите их и купите металлические.
Для получения приемлемой точности необходимо правильно организовать рабочее место, то есть, во-первых, обеспечить хорошее освещение платы при сверлении. Для этого можно использовать галогенную лампу, прикрепив ее на штативе для возможности выбирать позицию (освещать правую сторону). Во-вторых, поднять рабочую поверхность примерно на 15 см выше столешницы для лучшего визуального контроля над процессом. Неплохо было бы удалять пыль и стружку в процессе сверления (можно использовать обычный пылесос), но это не обязательно. Надо отметить, что пыль от стекловолокон, образующаяся при сверлении, очень колкая и при попадании на кожу вызывает ее раздражение. И, наконец, при работе очень удобно пользоваться ножным включателем сверлильного станка.
Типичные размеры отверстий:
- переходные отверстия 0,8 мм и менее;
- интегральные схемы, резисторы и т.д. 0,7-0,8 мм;
- большие диоды (1N4001) 1,0 мм;
- контактные колодки, триммеры до 1,5 мм.
Старайтесь избегать отверстий диаметром менее 0,7 мм. Всегда держите не менее двух запасных сверл 0,8 мм и менее, так как они всегда ломаются именно в тот момент, когда вам срочно надо сделать заказ. Сверла 1 мм и больше намного надежнее, хотя и для них неплохо бы иметь запасные. Когда вам надо изготовить две одинаковые платы, то для экономии времени их можно сверлить одновременно. При этом необходимо очень аккуратно сверлить отверстия в центре контактной площадки около каждого угла ПП, а для больших плат отверстия, расположенные близко от центра. Положите платы друг на друга и, используя центрующие отверстия 0,3 мм в двух противоположных углах и штифты в качестве колышков, закрепите платы относительно друг друга.
При необходимости можно зенковать отверстия сверлами большего диаметра.
Лужение меди на ПП
Если нужно облудить дорожки на ПП, можно воспользоваться паяльником, мягким низкоплавким припоем, спиртоканифольным флюсом и оплеткой коаксиального кабеля. При больших объемах лудят в ванных, наполненных низкотемпературными припоями с добавлением флюсов.
Наиболее популярным и простым расплавом для лужения является легкоплавкий сплав «Розе» (олово 25%, свинец 25%, висмут 50%), температура плавления которого 93-96°C. Плату при помощи щипцов помещают под уровень жидкого расплава на 5-10 секунд и, вынув, проверяют, вся ли медная поверхность покрыта равномерно. При необходимости операцию повторяют. Сразу же после вынимания платы из расплава его остатки удаляют либо с помощью резинового ракеля, либо резким встряхиванием в направлении, перпендикулярном плоскости платы, удерживая ту в зажиме. Другим способом удаления остатков сплава «Розе» является нагрев платы в термошкафу и встряхивание. Операция может проводиться повторно для достижения монотолщинного покрытия. Чтобы предотвратить окисление горячего расплава, в емкость для лужения добавляют глицерин, так чтобы его уровень покрывал расплав на 10 мм. После окончания процесса плата отмывается от глицерина в проточной воде. Внимание! Данные операции предполагают работу с установками и материалами, находящимися под действием высокой температуры, поэтому для предотвращения ожога необходимо пользоваться защитными перчатками, очками и фартуками.
Операция лужения сплавом олово-свинец протекает аналогично, но более высокая температура расплава ограничивает область применения данного способа в условиях кустарного производства.
Не забудьте после лужения очистить плату от флюса и тщательно обезжирить.
Если у вас большое производство можно использовать химическое лужение.
Нанесение защитной маски
Операции с нанесением защитной маски в точности повторяют все, что было написано выше: наносим фоторезист, сушим, дубим, центруем фотошаблоны масок, экспонируем, проявляем, промываем и еще раз дубим. Само собой, пропускаем шаги с проверкой качества проявления, травлением, удалением фоторезиста, лужением и сверлением. В самом конце дубим маску в течение 2 часов при температуре около 90-100°C она станет прочной и твердой, как стекло. Образованная маска защищает поверхность ПП от внешнего воздействия и предохраняет от теоретически возможных замыканий при эксплуатации. Также она играет не последнюю роль при автоматической пайке не дает «сесть» припою на соседние участки, замыкая их.
Все, двусторонняя печатная плата с маской готова
Мне приходилось таким образом делать ПП с шириной дорожек и шагом между ними до 0,05 мм (!). Но это уже ювелирная работа. А без особых усилий можно делать ПП с шириной дорожки и шагом между ними 0,15-0,2 мм.
На плату, показанную на фотографиях, я маску не наносил не было такой необходимости.
Печатная плата в процессе монтажа на нее компонентовА вот и само устройство, для которого делалась ПП:
Это сотовый телефонный мост, позволяющий в 2-10 раз снизить стоимость услуг мобильной связи ради этого стоило возиться с ПП;). ПП с распаянными компонентами находится в подставке . Раньше там было обыкновенное зарядное устройство для аккумуляторов мобильного телефона.
Дополнительная информация
Металлизация отверстий
В домашних условиях можно выполнить даже металлизацию отверстий. Для этого внутренняя поверхность отверстий обрабатывается 20-30-процентным раствором азотнокислого серебра (ляпис). Затем поверхность очищается ракелем и плата сушится на свету (можно использовать УФ-лампу). Суть этой операции в том, что под действием света азотнокислое серебро разлагается, и на плате остаются вкрапления серебра. Далее производится химическое осаждение меди из раствора: сернокислая медь (медный купорос) 2 г, едкий натр 4 г, нашатырный спирт 25-процентный 1 мл, глицерин 3,5 мл, формалин 10-процентный 8-15 мл, вода 100 мл. Срок хранения приготовленного раствора очень мал готовить нужно непосредственно перед применением. После осаждения меди плату промывают и сушат. Слой получается очень тонким, его толщину необходимо увеличить до 50 мкм гальваническим способом.
Раствор для нанесения медного покрытия гальваническим способом:
На 1 литр воды 250 г сульфата меди (медный купорос) и 50-80 г концентрированной серной кислоты. Анодом служит медная пластинка, подвешенная параллельно покрываемой детали. Напряжение должно быть 3-4 В, плотность тока 0,02-0,3 A/см 2 , температура 18-30°C. Чем меньше ток, тем медленнее идет процесс металлизации, но тем качественнее получаемое покрытие.
Фрагмент печатной платы, где видна металлизация в отверстииСамодельные фоторезисты
Фоторезист на основе желатина и бихромата калия:
Первый раствор: 15 г желатина залить 60 мл кипяченой воды и оставить для набухания на 2-3 часа. После набухания желатина поставить емкость на водяную баню при температуре 30-40°C до полного растворения желатина.
Второй раствор: в 40 мл кипяченой воды растворить 5 г двухромовокислого калия (хромпик, порошок ярко-оранжевого цвета). Растворять при слабом рассеянном освещении.
В первый раствор при интенсивном перемешивании влить второй. В полученную смесь пипеткой добавить несколько капель нашатырного спирта до получения соломенного цвета. Фотоэмульсия наносится на подготовленную плату при очень слабом освещении. Плата сушится до «отлипа» при комнатной температуре в полной темноте. После экспонирования плату при слабом рассеянном освещении промыть в теплой проточной воде до удаления незадубленного желатина. Чтобы лучше оценить результат, можно окрасить участки с неудаленным желатином раствором марганцовки.Усовершенствованный самодельный фоторезист:
Первый раствор: 17 г столярного клея, 3 мл водного раствора аммиака, 100 мл воды оставить для набухания на сутки, затем греть на водяной бане при 80°C до полного растворения.
Второй раствор: 2,5 г бихромата калия, 2,5 г бихромата аммония, 3 мл водного раствора аммиака, 30 мл воды, 6 мл спирта.
Когда первый раствор остынет до 50°C, при энергичном перемешивании влейте в него второй раствор и полученную смесь профильтруйте (эту и последующие операции необходимо проводить в затемненном помещении, солнечный свет недопустим! ). Эмульсия наносится при температуре 30-40°C. Дальше как в первом рецепте.Фоторезист на основе бихромата аммония и поливинилового спирта:
Готовим раствор: поливиниловый спирт 70-120 г/л, бихромат аммония 8-10 г/л, этиловый спирт 100-120 г/л. Избегать яркого света! Наносится в 2 слоя: первый слой сушка 20-30 минут при 30-45°C второй слой сушка 60 минут при 35-45°C. Проявитель 40-процентный раствор этилового спирта.Химическое лужение
Прежде всего, плату необходимо декапировать, чтобы удалить образовавшийся окисел меди: 2-3 секунды в 5-процентном растворе соляной кислоты с последующей промывкой в проточной воде.
Достаточно просто осуществлять химическое лужение погружением платы в водный раствор, содержащий хлорное олово. Выделение олова на поверхности медного покрытия происходит при погружении в такой раствор соли олова, в котором потенциал меди более электроотрицателен, чем материал покрытия. Изменению потенциала в нужном направлении способствует введение в раствор соли олова комплексообразующей добавки тиокарбамида (тиомочевины). Такого типа растворы имеют следующий состав (г/л):
Среди перечисленных наиболее распространены растворы 1 и 2. Иногда в качестве поверхностно-активного вещества для 1-го раствора предлагается использование моющего средства «Прогресс» в количестве 1 мл/л. Добавление во 2-й раствор 2-3 г/л нитрата висмута приводит к осаждению сплава, содержащего до 1,5% висмута, что улучшает паяемость покрытия (препятствует старению) и многократно увеличивает срок хранения до пайки компонентов у готовой ПП.
Для консервации поверхности применяют аэрозольные распылители на основе флюсующих композиций. Нанесенный на поверхность заготовки лак после высыхания образует прочную гладкую пленку, которая препятствует окислению. Одним из популярных веществ является «SOLDERLAC» фирмы Cramolin. Последующая пайка проводится прямо по обработанной поверхности без дополнительного удаления лака. В особо ответственных случаях пайки лак можно удалить спиртовым раствором.
Искусственные растворы для лужения ухудшаются с течением времени, особенно при контакте с воздухом. Поэтому если у вас большие заказы бывают нечасто, то старайтесь приготовить сразу небольшое количество раствора, достаточное для лужения нужного количества ПП, а остатки раствора храните в закрытой емкости (идеально подходят бутылки типа используемых в фотографии, не пропускающие воздух). Также необходимо защищать раствор от загрязнения, которое может сильно ухудшить качество вещества.
В заключение хочу сказать, что все же лучше использовать готовые фоторезисты и не заморачиваться с металлизацией отверстий в домашних условиях великолепных результатов все равно не получите.
Огромное спасибо кандидату химических наук Филатову Игорю Евгеньевичу за консультации по вопросам, связанным с химией.
Также хочу выразить признательность Игорю Чудакову ».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:- Программное обеспечение для разработки рисунка.
- Прозрачная полиэтиленовая пленка.
- Узкий скотч.
- Маркер.
- Фольгированный стеклотекстолит.
- Наждачная бумага.
- Спирт.
- Ненужная зубная щетка.
- Инструмент для сверления отверстий диаметром от 0,7 до 1,2 мм.
- Хлорное железо.
- Пластиковая емкость для травления.
- Кисточка для рисования красками.
- Паяльник.
- Припой.
- Жидкий флюс.
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.Делаем печатную плату
Что такое печатная платa
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.
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).
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.
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. Гибкие платы делают из полиимидных материалов, таких как каптон.
Какой материал будем использовать для изготовления плат
Самые распространненые, доступные материалы для изготовления плат — это Гетинакс и Стеклотекстолит. Гетинакс-бумага пропитанная бакелитовым лаком, текстолит стекловолокно с эпоксидкой. Однозначно будем использовать стеклотекстолит!
Стеклотекстолит фольгированный представляет собой листы, изготовленные на основе стеклотканей, пропитанных связующим на основе эпоксидных смол и облицованные с двух сторон медной электролитической гальваностойкой фольгой толщиной 35 мкм. Предельно допустимая температура от -60ºС до +105ºС. Имеет очень высокие механические и электроизоляционные свойства, хорошо поддается механической обработке резкой, сверлением, штамповкой.
Стеклотекстолит в основном используется одно или двухсторонний толщиной 1.5мм и с медной фольгой толщиной 35мкм или 18мкм. Мы будем использовать односторонний стеклотекстолит толщиной 0.8мм с фольгой толщиной 35мкм (почему будет подробно рассмотрено далее).
Методы изготовления печатных плат дома
Платы можно изготавливать химическим методом и механическим.
При химическом методе в тех местах где должны быть дорожки (рисунок) на плате на фольгу наносится защитный состав (лак, тонер, краска и т.д.). Далее плата погружается в специальный раствор (хлорное железо, перекись водорода и другие) который «разъедает» медную фольгу, но не действует на защитный состав. В итоге под защитным составом остается медь. Защитный состав в дальнейшем удаляется растворителем и остаётся готовая плата.
При механическом методе используется скальпель (при ручном изготовлении) или фрезерный станок. Специальная фреза делает бороздки на фольге, в итоге оставляя островки с фольгой — необходимый рисунок.
Фрезерные станки довольно дорогое удовольствие, а также сами фрезы дороги и имеют небольшой ресурс. Так что, этот метод мы не будем использовать.
Самый простой химический метод — ручной. Ризографом лаком рисуются дорожки на плате и потом травим раствором. Этот метод не позволяет делать сложные платы, с очень тонкими дорожками — так что это тоже не наш случай.
Следующий метод изготовления плат — с помощью фоторезиста. Это очень распространненая технология (на заводе платы делаются как раз этим методом) и она часто используется в домашних условиях. В интернет очень много статей и методик изготовления плат по этой технологии. Она дает очень хорошие и повторяемые результаты. Однако это тоже не наш вариант. Основная причина — довольно дорогие материалы (фоторезист, который к тому же портится со временем), а также дополнительные инструменты (УФ ламка засветки, ламинатор). Конечно, если у вас будет объемное производство плат дома — то фоторезист вне конкуренции — рекомендуем освоить его. Также стоит отметить, что оборудование и технология фоторезиста позволяет изготовливать шелкографию и защитные маски на платы.С появлением лазерных принтеров радиолюбители стали активно их использовать для изготовления плат. Как известно, для печати лазерный принтер использует «тонер». Это специальный порошок, который под температурой спекается и прилипает к бумаге — в итоге получается рисунок. Тонер устойчив к различным химическим веществам, это позволяет использовать его как защитное покрытие на поверхности меди.
Итак, наш метод состоит в том, чтобы перенести тонер с бумаги на поверхность медной фольги и потом протравить плату специальным раствором для получения рисунка.
В связи с простотой использования данный метод заслужил очень большое распространение в радиолюбительстве. Если вы наберете в Yandex или Google как перенести тонер с бумаги на плату — то сразу найдёте такой термин как «ЛУТ» — лазерно утюжная технология. Платы по этой технологии делаются так: печатается рисунок дорожек в зеркальном варианте, бумага прикладывается к плате рисунком к меди, сверху данную бумагу гладим утюгом, тонер размягчяется и прилипает к плате. Бумага далее размачивается в воде и плата готова.
В интернет «миллион» статей о том как сделать плату по этой технологии. Но у данной технологии есть много минусов, которые требуют прямых рук и очень долгой пристройки себя к ней. То есть ее надо почувствовать. Платы не выходят с первого раза, получаются через раз. Есть много усовершенствований — использовать ламинатор (с переделкой — в обычном не хватает температуры), которые позволяют добиться очень хороших результатов. Даже есть методы построения специальных термопрессов, но все это опять требует специального оборудования. Основные недостатки ЛУТ технологии:
-
перегрев — дорожки растекаются — становятся шире
-
недогрев — дорожки остаютяся на бумаге
-
бумага «прижаривается» к плате — даже при размокании сложно отходит — в итоге может повредится тонер. Очень много информации в интернете какую бумагу выбрать.
-
Пористый тонер — после снятия бумаги в тонере остаются микропоры — через них плата тоже травится — получаются изъеденные дорожки
-
повторяемость результата — сегодня отлично, завтра плохо, потом хорошо — стабильного результат добиться очень сложно — нужна строго постоянная температура прогрева тонера, нужно стабильное давление прижима платы.
К слову, у меня этим методом не получилось сделать плату. Пробовал делать и на журналах, и на мелованной бумаге. В итоге даже платы портил — от перегрева вздувалась медь.
В интернет почему-то незаслуженно мало информации про еще один метод переноса тонера — метод холодного химического переноса. Он основан на том факте, что тонер не растворяется спиртом, но растворяется ацетоном. В итоге, если подобрать такую смесь ацетона и спирта, которая будет только размягчать тонер — то его можно «переклеить» на плату с бумаги. Этот метод мне очень понравился и сразу дал свои плоды — первая плата была готова. Однако, как оказалось потом, я нигде не смог найти подробной информации, которая давала бы 100% результат. Нужен такой метод, которым плату мог сделать даже ребёнок. Но на второй раз плату сделать не вышло, потом опять и пришло долго подбирать нужные ингридиенты.
В итоге после долгих была разработана последовательность действий, подобраны все компоненты, которые дают если не 100% то 95% хорошего результата. И самое главное процесс настолько простой, что плату может сделать ребенок полностью самостоятельно. Вот этот метод и будем использовать. (конечно его можно и далее доводить до идеала — если у вас выйдет лучше — то пишите). Плюсы данного метода:
-
все реактивы недорогие, доступные и безопасные
-
не нужны дополнительные инструменты (утюги, лампы, ламинаторы — ничего, хотя нет — нужна кастрюля)
-
нет возможности испортить плату — плата вообще не нагревается
-
бумага отходит сама — видно результат перевода тонера — где перевод не вышел
-
нет пор в тонере (они заклеиваются бумагой) — соответственно нет протравов
-
делаем 1-2-3-4-5 и получаем всегда один и тот же результат — почти 100% повторяемость
Прежде чем начать, посмотрим какие платы нам нужны, и что мы сможем сделать дома данным методом.
Основные требования к изготовленным платам
Мы будем делать приборы на микроконтроллерах, с применением современных датчиков и микросхем. Микросхемы становятся все меньше и меньше. Соответственно необходимо выполнение следующих требований к платам:
-
платы должны быть двух сторонними (как правило развести одностороннюю плату очень сложно, сделать дома четырехслойные платы довольно сложно, микроконтроллерам нужен земляной слой для защиты от помех)
-
дорожки должны быть толщиной 0.2мм — такого размера вполне достаточно — 0.1мм было бы еще лучше — но есть вероятность протравов, отхода дорожек при пайке
-
промежутки между дорожками — 0.2мм — этого достаточно практически для всех схем. Уменьшение зазора до 0.1мм чревато сливанием дорожек и сложностью в контроле платы на замыкания.
Мы не будем использовать защитные маски, а также делать шелкографию — это усложнит производство, и если вы делаете плату для себя, то в этом нет нужды. Опять же в интернет много информации на эту тему, и если есть желание вы можете навести «марафет» самостоятельно.
Мы не будем лудить платы, в этом тоже нет необходимости (если только вы не делаете прибор на 100лет). Для защиты мы будем использовать лак. Основная наша цель — быстро, качественно, дёшево в домашних условиях сделать плату для прибора.
Вот так выглядит готовая плата. сделанная нашим методом — дорожки 0.25 и 0.3, расстояния 0.2
Как сделать двухстороннюю плату из 2-ух односторонних
Одна из проблем изготовления двухсторонних плат — это совмещение сторон, так чтобы переходные отверстия совпадали. Обычно для этого делается «бутерброд». На листе бумаги печатается сразу 2 стороны. Лист сгибается пополам, на просвет точно совмещаются стороны с помощью специальных меток. Внутрь вкладывается двухсторонний текстолит. При методе ЛУТ такой бутерброд проглаживается утюгом и получается двухсторонняя плата.
Однако, при методе холодного переноса тонера сам перенос осуществляется с помощью жидкости. И поэтому очень сложно организовать процесс смачивания одной стороны одновременно с другой стороной. Это конечно тоже можно сделать, но с помощью специального приспособления — мини пресса (тисков). Берутся плотные листы бумаги — которые впитывают жидкость для переноса тонера. Листы смачиваются так, чтобы жидкость не капала, и лист держал форму. И дальше делается «бутерброд» — смоченный лист, лист туалетной бумаги для впитывания лишней жидкости, лист с рисунком, плата двухсторонняя, лист с рисунком, лист туалетной бумаги, опять смоченный лист. Все это зажимается вертикально в тиски. Но мы так делать не будем, мы поступим проще.
На форумах по изготовлению плат проскочила очень хорошая мысль — какая проблема делать двухстороннюю плату — берем нож и режем текстолит пополам. Так как стеклотекстолит — это слоеный материал, то это не сложно сделать при опредленной сноровке:
В итоге из одной двухсторонней платы толщиной 1.5мм получаем две односторонние половинки.
Далее делаем две платы, сверлим и все — они идеально совмещены. Ровно разрезать текстолит не всегда получалось, и в итоге пришла идея использовать сразу тонкий односторонний текстолит толщиной 0.8мм. Две половинки потом можно не склеивать, они будут держаться за счет запаяных перемычек в переходных отверстиях, кнопок, разъемов. Но если это необходимо без проблем можно склеить эпоксидным клеем.Основные плюсы такого похода:
-
Текстолит толщиной 0,8мм легко режется ножницами по бумаге! В любую форму, то есть очень легко обрезать под корпус.
-
Тонкий текстолит — прозрачный — посветив фонарем снизу можно легко проверить корректность всех дорожек, замыкания, разрывы.
-
Паять одну сторону проще — не мешают компоненты на другой стороне и легко можно контролировать спайки выводов микросхем— соединить стороны можно в самом конце
Минусы:
-
Сверлить надо в два раза больше отверстий и отверстия могут чуть-чуть не совпасть
-
Немного теряется жёсткость конструкции если не склеивать платы, а склеивать не очень удобно
-
Односторонний стеклотекстолит толщиной 0.8мм трудно купить, в основном продается 1.5мм, но если не удалось достать, то можно раскроить ножем более толстый текстолит.
Перейдем к деталям.
Необходимые инструменты и химия
Нам понадобятся следующие ингридиенты:
-
стеклотекстолит 0.8мм 1-сторонний
-
губка пружинка для мытья посуды
-
фейри или другая жидкость для мытья посуды
-
ацетон (Не забывайте что его пары ядовиты! Работайте в хорошо провертриваемом помещении!)
-
жидкость для снятия лака без ацетона (например ЛАСКА, она точно подходит). Обязательно проверьте жидкость. сейчас очень много подделок, в которые добавлен ацетон. Для проверки надо смочить распечатку на бумаге этой жидкостью, тонер не должен поплыть!
-
спирт технический (ИЗОПРОПАНОЛ — Изопропиловый спирт абслолютированный 99.7% безводный), можно и медицинский, но его сейчас трудно купить
-
туалетная бумага мягкая двух-слойная (например Zewa)
-
шприц пластиковый на 2-3мл
-
фото бумага LOMOND 0102145 85gsm InkJet Photo Paper
-
принтер лазерный чернобелый с высоким разрешением — больше 600dpi. Например HP LaserJet P1102. Картридж можно использовать неоригинальный. Например — Profline отлично подходит.
-
Ножницы, лучше швейный для раскроя ткани
-
сверла 0.6, 0.8, 1мм
-
маркер для корректировки плат Edding 140S
-
минидрель из моторчика (ниже будет рассказано как ее сделать)
-
гидроперит (приобретается в аптеке)
-
лимонная кислота (в хозяйсвтенном магазине или супермаркете)
-
соль каменная (без йода)
-
емкость для травления — например пластиковый контейнер
Теперь когда все это есть, делаем по шагам.1. Компоновка слоев платы на листе бумаги для печати c помощью InkScape
Inkscape — это высококачественный профессиональный инструмент для работы с векторной графикой для Windows, Mac OS X и Linux. Он широко используется любителями и профессионалами по всему миру для создания иллюстраций, иконок, логотипов, диаграмм, карт, а также веб-графики. Inkscape использует открытый стандарт SVG (Scalable Vector Graphics) от W3C в качестве формата по-умолчанию, а также сам является свободным и открытым программным обеспечением.
Эта программа очень хороша для компоновки рисунка будущей платы. На выходе программы трассировки платы Kicad (или другой) мы получаем рисунок каждого слоя в формате svg или pdf. С помощью этой программы можно импортировать на один лист каждый слой (то есть несколько svg файлов), если необходимо отразить их зеркально и разместить их на листе в нужном количестве. Получившийся рисунок можно сохранить в pdf формате или сразу распечтать.
Давайте посмотрим как это делается.
-
Создаем новый документ в InkScape
-
Выбираем «Файл — Импортировать» и выбираем наши файлы svg слоев платы. ОБЯЗАТЕЛЬНО делать импортирование, иначе можно измениться геометрия рисунка! В итоге получается 2 объекта (можно импортировать по одному):
-
Далее растаскиваем два чертежа и необходимый слой платы (если в Kicad делали оба слоя не зеркальные — то F.Cu слой надо сделать зеркальным) делаем зеркальным (кнопка V — вертикально или H — горизонтально, все равно как, больше для наглядности). Располагаем их рядом, чтобы можно было разрезать — достаточно зазора 2-3мм. Для большей точности можно использовать поля с милиметрами в панели инструментов:
-
Если нам надо поместится в печатную плату определенного размера — то можно сделать прямоугольник нужного размера и внутри его располагать наши рисунки. !Перед печатью нужно удалить все лишние элементы!, если оставить то может в итоге выйти не черный цвет.
-
Лучше сразу печатать 2 копии — чтобы сразу посмотреть какая вышла лучше или если не выйдет с первого раз то останется вторая. В этом редакторе легко можно скопировать и сделать второй экземпляр.
-
Выбираем Файл — сохранить Как — формат PDF и сохраняем. Если вы будете печатать непосредственно из Inkscape, то обязательно проверяйте геометрию, диагональные расстояния сверьте линейкой, иначе плата не выйдет. При печати лучше выбирать Тип печати — ВЕКТОРНЫЙ.
Естественно, если вы например делаете несколько плат сразу, то можно на одном листе расположить нужное количество чертежей.
Небольшие советы:
-
Старайтесь оставить отступы от краев, потому что принтер может плохо печатать ближе к краю.
-
Если плата небольшая, то лучше разместить так, чтобы рисунок занимал пол страницы, тогда можно лист фотобумаги разрезать на 2 части при печати и использовать 2 раза.
-
На печати не должно быть никаких серых областей — все только черно-белое!
-
Обязательно проверяйте посадочные места перед изготовлением платы — приложите микросхемы к распечатанным областям на обычном листе бумаги, или прямо к монитору
-
Внимательно следите за зеркальным слоем — проверить очень легко — после печати — переверните лист и на просвет убедитесь, что все соответсвует рисунку в Kicad.
-
Перед началом изготовления выберите лучшую копию — где больше тонера, где он лучше лежит и т. д.
-
Старайтесь, чтобы сама плата была не большой — не больше 10см х 10 см, иначе ее будет сложно равномерно прижать чертеж к плате. То есть если плата большая, лучше сделать каждую сторону за отдельный заход.
-
Если что-то пошло не так, не переживайте, все можно повторить заново.
-
Оставьте небольшой отступ по длинной стороне итогового чертежа, например 2см, чтобы держать вырезанный рисунок руками.
-
Сама плата должно быть хотя бы на 3мм больше с каждого края чертежа
Вот идеальный вариант:
Еще раз напишу — все добавленные прямоугольники необходимо удалить! Оставить только рисунки платы!2. Печатаем на принтере рисунок платы
Для нашего метода изготовления плат нужна специальная бумага. Ее подбор — это большая сложная работа. Перепробовав разные бумаги: факсовая, журналы, мелованная, обычная, наконец то была найдена идеальная бумага. Какая бумага нам нужна:
-
Она должна быть легко доступна
-
Недорогая
-
Тонкая, и в то же время не рвущаяся при размачивании
-
Бумага с глянцевым слоем
-
Хорошо и быстро впитывающая влагу (наш раствор), и при этом не коробящаяся при намокании
-
Она должна подходить для лазерного принтера, чтобы не мучиться с приклеиванием бумаги и т. д.
Итак, наш выбор — это бумага фотобумага Lomond (см выше точное название).
Печатать нужно на максимальном расходе тонера. В Windows идем в принтеры, находим нужный принтер и на нем нажимаем правой кнопкой мышки — свойства. Идем на закладку «Параметры устройства» и выбираем плотность печати — максимальная (например 5). В linux такой настройки в драйверах нет, пришлось ставить виртуальную машину с Windows.
Без этой настройки перевод может не получится, и тонер может быть более пористым. При печати также выбираем свойства и чернобелую печать и максимальное разрешение:
Данные настройки могут отличаться для разных принтеров, важно чтобы было максимальное качество печати и расход картриджа. После печати ни в коем случае не трогать руками сам рисунок платы, чтобы не оставить на нем жирных следов!
!При печати PDF файла — обязательно следите за тем, чтобы масштаб был 100% или реальный размер. Adobe PDF любит автоматически размещать на листе меняя масштаб! В этом случае ничего не выйдет.
Теперь вырезаем ножницами рисунок который получился лучше всего. С одного края оставляем 2см бумаги, чтобы держать листок руками (лучше по длинной стороне платы). Режем близко к рисунку 2-3 мм от самого рисунка, чтобы видеть границы рисунка. Кладем его рядом, и он ждет своей участи.
3. Готовим раствор для химического перевода
Сам рецепт очень простой. Берем 2 части жидкости для снятия лака и 1 часть ацетона (например 10мл жидкости и 5мл ацетона). Отмерить можно как угодно — шприцом, мерным стаканчиком. На одну плату 100х50мм идет 2-3мл раствора, так что обычно 30мл хватает на долго, тоесть можно все сразу не смешивать. Хранить такой раствор надо обязательно в плотно закрытой емкости. Очень удобно использовать бутылки стеклянные от физраствора из аптеки с резиновыми крышками:
Ацетон более летучий, так что при длительном хранении может нарушится пропорция. Лучше раствор готовить сразу, и очень долго не хранить. Смешали, немного поболтали и все готово.4. Готовим стеклотекстолит
На этом этапе лучше сразу подготовить рабочее место где вы будете переводить рисунок на плату. Подойдет стол или табуретка. Сверху лучше положить широкую доску толщиной 2 см или мебельный щит — нужна ровная массивная поверхность. В центр доски кладем 1 лист двухслойной туалетной бумаги.
Для хорошего качества перевода тонера плату необходимо подготовить. Делается это в два этапа. Сначала нашей железной губкой пружинками натираем плату круговыми движениями до блеска. Так как плата у нас тонкая — то лучше положить ее на что-то жесткое. Придерживаем за край и движениями от себя зачищаем плату. Должны уйти все следы окислов, царапины мелкие, отпечатки пальцев. Плата должна блестеть как зеркало, примерно так (для сравнения слева вверху необработанная поверхность):
После этого капаем каплю Фейри в центр платы и хорошо вспениваем руки и саму плату. Моем, трем прямо 2-3 минуты. После этого промываем холодной водой. Держим строго за края платы. Никаких следов от рук остаться не должно. После этого плата готова для перевода. Стряхиваем воду и кладем нашу плату на лист туалетной бумаги, которую мы подготовили. Из шприца выдавливаем пару больших капель нашего раствора на плату и протираем ее куском туалетной бумаги на сухо. На этом этапе следим, чтобы на плату не попали ворсинки, пыль, волосы и т. д. Если у вас грязное помещение, то надо сначала навести порядок.5. Переводим рисунок
Итак, мы добрались до самого ответственного момента — он него зависит качество полученной платы. Самое приятное тут, что если вдруг что-то пойдет не так, то всегда можно начать сначала и переделать плату заново. Сама плата на этом этапе не портится, и этот этап можно повторять, пока не выйдет идеально.
Переводим рисунок (прежде чем делать — прочитайте несколько раз, делать надо все строго последовательно и быстро).
-
Набираем в шприц наш приготовленный раствор — достаточно около 2-3мл.
-
Кладем нашу подготовленную плату на туалетную бумагу медной поверхностью вверх. На медь наносим с помощью шприца много-много капелек, покрывая всю плату тонким слоем раствора. Шприц здесь очень помогает экономить раствор и равномерно наносить его на плату. Лучше чтобы это была цельная лужа без промежутков.
-
Теперь быстро кладем вырезанный чертеж рисунка платы самим рисунком ВНИЗ и белой стороной бумаги вверх на смоченную раствором плату. Класть лучше держа за тот кусочек, который мы специально оставили. Бумага должна лечь ровно по плате и сразу начнем промокать. Двигать ее в этот момент нельзя! Так что лучше потренироваться с водой, чтобы она ложилась ровно по границе платы. -
По мере промокания бумаги берем пластиковую карту (например карту скидок какого-то магазина) и проводим ей от того места где мы держим бумагу до края, выдавливая лишнюю жидкость и распрямляя наш чертеж. -
Теперь начинаем считать до 10, кладем сверху 2 куска туалетной бумаги и через 10 секунд придавливаем нашу плату грузом весом около 3кг. Можно использовать кастрюлю с ровным дном, налив туда воды (лучше теплой) или что-то похожее. Дно должно быть очень ровным. Поставили кастрюлю на плату — и надавали на нее половиной своей массы на секунд 5. Теперь ждем 5 минут.
-
Через 5 минут снимаем кастрюлю и достаем нашу плату. Бумага должна стать практически белой, рисунка почти не видно. Это значит, что она высохла. Если это не так, то пусть полежит досохнет. На ощупь она должна стать полностью сухой.
Очень важно чтобы обе поверхности пресса были ровные без выступов и дырок. У нас должен получится ровный гладкий пресс. Большую массу тут нельзя применять. Я пробовал делать это с грузом в 10кг — дорожки расплывались. Вес груза 3-4 кг является идеальным. Вы можете попробовать разные варианты, пока не набьете руку, но в принципе этот этап получается обычно сразу и легко.
Теперь необходимо удалить бумагу, чтобы рисунок остался на плате. Если попробовать сделать как в методе ЛУТ, поместить плату под теплую воду, чтобы бумага размокла. То бумага размокнет, но на плате останется тонка пленка фото слоя, которая будет мешать травлению. Если его продолжать удалять щеткой или руками, то повысится пористось тонера и не выйдут полигоны. В общем каким то случайным образом получилось снять бумагу другим методом, который отлично работает на 95% (иногда не выходит, но после небольшой сноровки получается с первого раза). Лучше этот этап внимательно посмотреть на видео несколько раз, там подробно видно как все работает. По сути это ключевой момент всей технологии.
Нам понадобится изопропиловый спирт 97% (см выше) и старая зубная щетка. Окунаем щетку в спирт, и смачиваем сверху нашу бумагу. Она становится немного маслянистой, и в отличие от воды остается полностью целой, не разбухает, не размокает. С того края, где у нас была лишняя бумага без рисунка немного отгибаем бумагу и щеткой заливаем спирт между бумагой и платой. Нам надо намочить бумагу сверху спиртом и подлить его между бумагой и платой. Подливаем спирт несколько раз, бумагу можно прижимать обратно к плате, чтобы спирт стал проникать на зону чертежа. Теперь начинаем очень медленно, желательно с равномерной, силой тянуть листок бумаги. Вы должны почувствовать как бумага отходит от тонера, а он остается на плате.
Когда пройдете 1см, то опять подливаем спирт сверху и между бумагой, она должна быть постоянно смоченной. Продолжаем тянуть и подливать сприт, пока вся бумага не отойдет от тонера.
В итоге у вас в руках должна остаться бумага БЕЗ ТОНЕРА. А на плате остаться ТОНЕР. Бумага здесь является контрольным инструментом — если часть тонера отвалится, то он останется на БУМАГЕ! То есть вы сразу увидите, как получилось перевести тонер. Например черная точка — это часть дорожки. Бумага должна быть абсолютно без тонера.
Хороший результат если тонер отвалился с части полигонов — плата подойет. Если тонер отвалился с пары дорожек — то не беда — можно подреставрировать. Если же отошли большие куски — значит что-то не то, малый груз, грязная плата, где-то попали ворсинки. Всю процедуру надо повторить. Тонер надо смыть ацетоном, и опять начать сначала, с подготовки текстолита.Если у вас небольшие куски тонера отвалились, то проще не переделывать плату, а воспользоваться маркером. Он отлично подкрашивает нужные участки. Красить лучше как бы ставя много точек с небольшим нажимом. Оставленный рисунок должен быть плотный и видным как наплыв черного лака. Красить надо минимум в 2 слоя. Вот на дорожке видим отвалился тонер:
На бумаге тоже это будет видно:А вот так выглядит плата после реставрации (маркер просто идеальный, в конце фото платы после травления):
Плата готова для травления. На этом этапе вы можете еще раз проверить все хорошо. Возьмите яркий источник света и посветите на плату, и наклоняйте ее из стороный в сторну как бы ловя солнечный зайчик. Если в тонере есть поры, или где-то он плохо прилип, то вы без сомнения увидите отблески меди обычно на полигонах. Это говорит скорее всего о том, что у вас сел картридж или низкое разрешение принтера. Можно оставить — плата скорее всего получится, но дорожки могут быть пористыми или переделать.
В нашем методе после высыхания тонер будет иметь белый налет, на нем остается фото слой — он дополнительно защищает поры тонера. Осталось протравить плату.
Если вдруг у вас не получается этот этап, то все равно плату можно сделать — сняв слой бумаги обычным методом как в ЛУТ технологии — размочив в теплой воде, плата получится хорошо — но будет не так идеально на полигонах.
Внимание! Прежде чем травить плату, еще раз проверьте рисунок, там ли находятся отверстия, те ли корпуса под микросхемы, нет ли разрывов на дорожкам. Тут еще можно все переделать. После того как вы протравите плату, придется только работать ножом и проводками. !При переносе тонера, если сдвинуть бумагу или сильно давить картой при выравнивании, может измениться геометрия рисунка. Обязательно проверьте линейкой по диагональным точкам расстояние!
6. Травим плату
В интернет рассмотрено очень много травильных растворов. Самый известный — хлорное железо. Но так как мы занимаемся платами дома, будем использовать самый чистый и безопасный раствор — перекись водорода. Абсолютно безвредная жидкость, можно выливать в раковину, конечно нельзя ПИТЬ.
Минус у нашего раствора один — его нельзя хранить. То есть готовится он на раз. Но с другой стороны его плюс — недорогая стоимость и доступность всех ингридиентов.
Готовим раствор для травления, лучше это делать например в обычной литровой банке, удобно помешивать.
-
Наливаем в банку 50мл теплой воды.
-
Кладем туда 3 таблетки Гидроперита (1 таблетка 1.5г в упаковке 8 таблеток) и помешиваем круговыми движениями, пока она полностью не растворится! Должен получится 3% раствор перекиси водорода.
-
Кладем 15 грамм Лимонной кислоты (можно 20) и 5 гр (чайную ложку) НЕ ЙОДИРОВННОЙ СОЛИ. Все это опять помешиваем круговыми движениями до полного растворения.
Теперь выливаем этот раствор в плоскую емкость, контейнер, и в него кладем нашу плату. Лучше класть плату дорожками вниз! В этом случае процесс будет идти быстрее. Иначе на поверхности платы будет образовываться нерастворимый осадок, который будет мешать травлению. Сразу должен пойти процесс — вся плата должна покрыться пузырьками. Ждем где-то около 20-30 минут и все должно быть готово. Иногда немного дольше — 40минут. Контролировать процесс очень легко — светим фонариком снизу контейнера, и мы должны увидеть рисунок платы. В процессе травления раствор становится сначала зеленый, а потом, когда вся кислота уже прореагировала и стала солью — синий. Если раствор пенится и пузырится, вы перебрали с солью. Капните туда еще немного перекиси и воды. Сильное пузырение может повредить тонер. Когда пузырение прекратится — плата готова.
Если все протравилось — нет точек лишних и т.д. — то достаем плату, еще раз смотрим внимательно и промываем теплой водой, можно добавить немного соды, чтобы нейтрализовать лимонную кислоту. Если плату вы сразу не будете запаивать, то можно оставить тонер как защиту меди. Второй вариант снять тонер ацетоном и покрыть плату спиртоканифольным флюсом. Качество готовой платы вы можете оценить по этому фото (дорожки 0.25):
7. Сверлим отверстия
Не смотрите на то, какие сверла указаны в KICAD, эти размеры используются при сверлении на заводе, при очень точно центровке. При ручной сверловке, подбирайте сверла как можно меньшего диаметра, по деталям, которые будут в эти отверстия запаиваться (Ориентируйтесь на список свёрел, приведенный ниже).
Посмотрим какие свёрла нам могут понадобиться:
-
Сверло диаметр 0.6мм — тоньше сверла не нужны, это самое тонкое которое нужно. Чем тоньше сверло, тем более точно вы попадаете в разметку, поэтому этим сверлом можно сверлить ответсвенные переходные отверстия там где нужна особая точность. Потом отверстие можно рассверлить любым нужным сверлом. Такая двухэтапная сверловка будет гораздо точнее, чем сразу сверлить нужным сверлом. Если брать тонкую проволку на переходные отверстия, то оно подойдет для них (например из витой пары).
-
Сверло диаметр 0.7мм — самое ходовое сверло, под все выводные компоненты можно сверлить им — резисторы, конденсаторы, кварцы, монтажные провода, переходные отверстия.
-
Сверло диаметр 0.8мм — можно использовать для отверстий под монтажные провода и некоторые разъемы.
-
Сверло диаметр 1мм — подходит для разъемов типа PIN 2.54 — штыри. Можно конечно попробовать 0.8 — но его чуть-чуть не хватает.
-
Сверло диаметр 2мм — хорошо подходит для монтажных отверстий под маленькие шурупы — крепление платы к корпусу
-
Сверло диаметр 3мм — монтажные отверстия под болты М3
Чтобы упростить себе работу, сверлить надо только те отверстия где подходит дорожка, и второе отверстие просверлить уже потом, когда запяете переходные отверстия. Чтобы не склеивать плату, для обеспечения жесткости, можно добавить неоходимые переходы по земляным полигонам по краям платы.
Сверла такого диаметра нельзя зажать в обычную дрель. Нужна специальная мини-дрель. Можно использовать готовые — например Дремель или специальный мини станок для сверления плат, но гораздо проще и дешевле сделать минидрель из моторчика.
Делаем мини дрельДля того чтобы сделать мини дрель нужен только моторчик и цанговый патрон для маленьких сверл. Мотор лучше выбрать с высокими оборотами — около 10тыс оборотов в минуту. Отличный мотор R380-2580. При 12в питании выдает 14тыс оборотов. Диаметр вала — 2.3мм.
Цанговый патрон бывает двух видов — набор цанг на фиксированный диаметр сверла:
Автоматический цанговый набор:
Мы рекомендуем первый вариант — он дешевле. Далее необходимо к мотору припаять провода и выключатель (лучше кнопку). Кнопку лучше разместить на корпусе, чтобы удобнее было быстро включать и выключать моторчик. Остается подобрать блок питания, можно взять любой блок питания на 7-12в током 1А (можно и меньше), если такого блока питания нет, то может подойти зарядка по USB на 1-2А или батарейка Крона (только надо пробовать — не все зарядки любят моторы, мотор может не запустится).
Дрель готова, можно сверлить. Но вот только необходимо сверлить строго под углом 90градусов. Можно соорудить мини станок — в интернет есть различные схемы:
Но есть более простое решение.
Кондуктор для сверления
Чтобы сверлить ровно под 90 градусов достаточно изготовить кондуктор для сверления. Мы будем делать вот такой:
Изготовить его очень легко. Берем квадратик любого пластика. Кладем нашу дрель на стол или другую ровную поверхность. И сверлим в пластике нужным сверлом отверстие. Важно обеспечить ровное горизонтальное смещение дрели. Можно прислонить моторчик к стене или рейке и пластик тоже. Далее большим сверлом рассверлить отверстие под цангу. С обратной стороны рассверлить или срезать кусок пластика, чтобы было видно сверло. На низ можно приклеить нескользящую поверхность — бумагу или резинку. Такой кондуктор надо сделать под каждое сверло. Это обеспечит идеально точное сверление!
Такой вариант тоже подойдет, срезать сверху часть пластика и срезать уголок снизу.
Вот как производится сверление с его помощью:
Зажимаем сверло так, чтобы оно торчало на 2-3мм при полном погружении цанги. Ставим сверло на место где надо сверлить (при травлении платы у нас будет оставаться метка где сверлить в виде мини отверстия в меди — в Kicad мы специально ставили галку для этого, так что сверло будет само вставать туда), прижимаем кондуктор и включаем мотор — отверстие готово. Для подстветки можно использовать фонарик, положив его на стол.Как уже мы писали ранее, сверлить можно только отверстия с одной стороны — там где подходят дорожки — вторую половину можно досверлить уже без кондуктора по направляющему первому отверстию. Это немного экономит силы.
8. Лужение платы
Зачем лудить платы — в основном для защиты меди от корозии. Основной минус лужения — перегрев платы, возможная порча дорожек. Если у вас нет паяльной станции — однозначо — не лудите плату! Если она есть, то риск минимальный.
Можно лудить плату сплавом РОЗЕ в кипящей воде, но он дорого стоит и его сложно достать. Лудить лучще обычным припоем. Чтобы сдеалать это качественно, очень тонким слоем надо сделать простое приспособление. Берем кусочек оплетки для выпайки деталей и одеваем ее на жало, прикручиваем проволокой к жалу, чтобы она не соскочила:
Плату покрываем флюсом — например ЛТИ120 и оплетку тоже. Теперь в оплетку набираем олово и ей водим по плате (красим)— получается отличный результат. Но по мере использования оплетка расподается и на плате начинают оставаться ворскинки медные — их обязательно надо убрать, а то будет замыкание! Увидеть это очень легко посветив фонарем с обратной стороны платы. При таком методе хорошо использовать или мощный паяльник (60ват) или сплав РОЗЕ.
В итоге, платы лучше не лудить, а покрывать лаком в самом конце— например PLASTIC 70, или простой акриловый лак купленный в автозапчастях KU-9004:
Тонкий тюнинг метода переноса тонера
В методе есть два момента, которые поддаются тюнингу, и могут не получиться сразу. Для их настройки, необходимо в Kicad сделать тестовую плату, дорожки по квадратной спирали разной толщины, от 0.3 до 0.1 мм и с разными промежутками, от 0.3 до 0.1 мм. Лучше сразу распечатать несколько таких образцов на одном листе и провести подстройку.
Возможные проблемы, которые мы будем устранять:
1) дорожки могут менять геометрию — растекаться, становится шире, обычно очень не значительно, до 0.1мм — но это не хорошо
2) тонер может плохо прилипать к плате, отходить при снятии бумаги, плохо держаться на плате
Первая и вторая проблема взаимосвязаны. Решаю первую, вы приходите ко второй. Надо найти компромисс.
Дорожки могут растекаться по двум причинам — слишкой большой груз прижима, слишком много ацетона в составе полученной жидкости. В первую очередь надо попробовать уменьшить груз. Минимальный груз — около 800гр, ниже уменьшать не стоит. Соответственно груз кладем без всякого прижима — просто ставим сверху и все. Обязательно должно быть 2-3 слоя туалетной бумаги для хорошего впитывания лишнего раствора. Вы должны добиться того, что после снятия груза, бумага должна быть белая, без фиолетовых подтеков. Такие подтеки говорят о сильном расплавлении тонера. Если грузом отрегулировать не получилось, дорожки все равно расплываются, то увеличиваем долю жидкости для снятия лака в растворе. Можно увеличить до 3 части жидкости и 1 часть ацетона.
Вторая проблема, если нет нарушения геометрии, говорит о недостаточном весе груза или малом количестве ацетона. Начать опять же стоит с груза. Больше 3кг смысла не имеет. Если тонер все равно плохо держится на плате, то надо увеличить количество ацетона.
Эта проблема в основном возникает, когда вы меняете жидкость для снятия лака. К сожалению, это не постоянный и не чистый компонент, но на другой его заменить не получилось. Пробовал заменить его спиртом, но видимо получается не однородная смесь и тонер прилипает какими-то вкраплениями. Также жидкость для снятия лака может содержать ацетон, тогда ее надо будет меньше. В общем, такой тюнинг вам надо будет провести один раз, пока не закончится жидкость.
Плата готова
Если вы не будете сразу запаивать плату, то ее необходимо защитить. Самый простой способ сделать это — покрыть спиртоканифольным флюсом. Перед пайкой это покрытие надо будет снять например изопропиловым спиртом.
Альтернативные варианты
Вы также можете сделать плату:
Дополнительно, сейчас набирает популярность сервис изготовления плат на заказ — например Easy EDA. Если необходима более сложная плата (например 4-х слойная) — то это единственный выход.
Изготовление печатных плат в домашних условиях (Реферат)
Изготовление печатных плат в домашних условиях
Если вы решили собрать понравившуюся электрическую схему, а раньше этим никогда не занимались, то вам пригодятся приводимые ниже советы, а со временем, при появлении опыта, вы сможете выбрать наиболее удобную для себя методику.
Вся современная радиоаппаратура собирается на печатных платах, что позволяет повысить ее надежность, а также упростить сборку. Несложно научиться делать печатные платы своими руками, тем более что особых секретов в технологии нет.
Итак, вы выбрали нужную схему и приобрели необходимые детали. Теперь можно приступать к разводке топологии печатных проводников, учитывая реальные габариты деталей. Удобнее это делать на миллиметровой бумаге, но можно взять и обычный лист в клеточку. Рисуем контуры платы, габариты которой будут определяться с учетом размещения ее в каком-то готовом корпусе, что наиболее удобно, так как изготовление самодельного потребует много времени и не каждый сможет его сделать аккуратно и красиво.
Разводку топологии платы выполняют карандашом, отмечая места отверстий для выводов радиоэлементов и пунктиром контуры самих элементов. Линии соединения элементов выполняются в соответствии с электрической схемой по кратчайшему пути при минимальной длине соединительных проводников. Входные и выходные цепи схемы должны быть разнесены друг относительно друга по возможности дальше, что исключит наводки и самовозбуждение схем усилителей.
Наилучшее размещение элементов с первой попытки, как правило, не получается, и приходится пользоваться ластиком при изменении компоновки деталей.
После размещения всех элементов необходимо еще раз проверить соответствие топологии платы электрической схеме и устранить все выявленные ошибки (они будут).
Теперь можно приступать к изготовлению платы. Для этого из фольгированного стеклотекстолита вырезается заготовка печатной платы (ножовкой, резаком или ножницами по металлу). К заготовке закрепляем рисунок топологии (липкой лентой или пластырем). По рисунку, с помощью керна или шила, намечаются отверстия для выводов радиоэлементов и крепления платы.
Сверлим отверстия, сняв бумагу, сверлом диаметром 0, 9…1, 5 мм для радиоэлементов и 3…3, 5 мм —для крепления платы. Иногда я сверлю плату по бумаге. Это несколько ускоряет изготовление, однако в случае необходимости рисунок топологии будет уже трудно использовать во второй раз, причем пострадают точность расположения отверстий и аккуратность исполнения.
После сверления мелкой наждачной шкуркой (нулевкой) слегка зачищаем фольгу, чтобы снять заусенцы и окисную пленку, — это ускоряет процесс травления.
Перед нанесением рисунка топологии плату нужно обезжирить техническим спиртом или ацетоном (протерев поверхность смоченной тряпкой), подойдут и многие другие растворители.
Для выполнения рисунка проводников используется любой быстро сохнущий лак, например женский лак для ногтей или мебельный (его можно подкрасить пастой от шариковой авторучки, чтобы было хорошо видно на плате). Очень удобно рисовать печатные соединения тонким водостойким маркером (не каждый тип подойдет).
Для нанесения рисунка можно воспользоваться двумя методами:
— берется рейсфедер или перо (или маркер) и рисуются проводники от отверстия к отверстию (рис. а) в соответствии с рисунком топологии;
— во втором методе покрывается лаком вся поверхность платы и при его подсыхании счищаются лишние участки лака при помощи скальпеля и линейки, оставляя закрашенными только токопроводящие дорожки (рис. б).
Первый метод более быстрый, и чаще используется именно он, а второй иногда необходим для изготовления различных высокочастотных схем и схем с очень высокой плотностью монтажа.
После нанесения рисунка, когда лак подсохнет, топологию проводников можно подретушировать и скорректировать, аккуратно соскоблив скальпелем лишние участки лака. Затем плату помещаем в ванночку с раствором хлорного железа. Если плата двухсторонняя, чтобы заготовка не легла рисунком проводников на дно, необходимо в крепежные отверстия вставить диэлектрические клинья или любым другим способом обеспечить зазор.
Весь процесс травления займет около часа, но если вы хотите его ускорить, то раствор должен быть слегка теплым и при травлении иногда его помешивайте (время зависит и от концентрации раствора хлорного железа в воде).
После окончания травления заготовку промываем под струёй воды и отверткой соскабливаем лак с платы (его можно также растворить, например ацетоном, но это дольше и создает больше грязи).
Для удобства монтажа, проводники платы необходимо облудить припоем ПОС-61 с использованием жидкого спирто-канифольного флюса (для лучшей пайки плату можно слегка зачистить мелкой шкуркой). Прикосновения паяльника должны быть легкими и недолгими, иначе медная фольга дорожек начнет отслаиваться.
Остатки канифоли после облуживания удаляют с платы ацетоном или спиртом.
На этом процесс изготовления печатной платы считается законченным и можно приступать к монтажу элементов на ней.
В заключение отметим, что существует способ изготовления печатной платы без использования химических реактивов. При этом зазоры между контактными дорожками выполняются резаком при помощи металлической линейки, но этот метод требует больше сил и определенных навыков, так как резак может соскочить и порезать нужные участки фольги. Поэтому этим методом обычно пользуются очень редко, когда топология очень простая, а хлорного железа нет под руками.
Хлорное железо нетрудно изготовить самостоятельно. Для этого берется соляная кислота с концентрацией около 9% (ее можно приобрести в хозяйственных магазинах) и железные опилки (или тонкие листовые кусочки). Опилки заливаем кислотой и оставляем в открытой емкости на несколько дней. Если кислота имеет низкую концентрацию, то ее берется 25 частей на 1 часть объема опилок для получения водного раствора хлорного железа сразу нужной плотности.
По окончании реакции получается светло-зеленый раствор, который, постояв еще несколько дней, становится желто-бурым.
Список литературы
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.radioman.ru
Как сделать свою собственную печатную плату дома (метод переноса тонера)
В предыдущем уроке я кратко показал вам, как проектировать печатную плату с помощью Eagle CAD. В этом уроке, который является продолжением предыдущего, я покажу вам, как сделать свою собственную печатную плату в домашних условиях.
Мы уже видели, как начать работу с программным обеспечением Autodesk Eagle CAD, нарисовать схему проекта (цепь пожарной сигнализации) и, наконец, нарисовать компоновку печатной платы с помощью Eagle.
После проверки на наличие ошибок (DRC — Design Rule Check) вы можете продолжить собственное производство печатной платы двумя способами: используя сгенерированные файлы Gerber, вы можете связаться с любыми производителями печатных плат или производителями печатных плат и получить свою печатную плату (и даже в собранном виде) или вы можете сделать свою печатную плату дома.
Прежде чем приступить к созданию собственной печатной платы, ознакомьтесь со статьей о How to Design PCB using Eagle CAD.
Производство печатных плат и изготовление печатных плат в домашних условиях
Использование корпусов для печатных плат — хорошая идея, если вы разрабатываете коммерческие продукты. Обычно дома для печатных плат производятся в больших количествах (для снижения стоимости), и если вы заказываете печатные платы только для прототипирования, это может стоить вам дороже.
ПРИМЕЧАНИЕ: Стоимость изготовления печатной платы будет зависеть от выбранного вами дома печатной платы.В настоящее время многие компании-производители печатных плат предоставляют недорогие, но качественные печатные платы для прототипирования. Не стесняйтесь проверить их.
Альтернативой производству печатных плат из PCB Houses является изготовление печатных плат самостоятельно в домашних условиях. Изготовление печатных плат в домашних условиях — хорошая идея, если ваш дизайн прост (обычно однослойная плата) и если вы готовы испачкать руки (буквально).
Если у вас есть небольшая схема или конструкция, которую вы хотите опробовать с печатной платой, то вы, вероятно, можете сделать ее самостоятельно дома, без участия Gerber Files, производственного цеха печатных плат или ожидания доставки заказанной печатной платы к вашему порогу. .
В этом руководстве я покажу все необходимые шаги по созданию собственной печатной платы в домашних условиях с использованием простых компонентов и инструментов.
Как сделать собственную печатную плату дома?
Предупреждение: Перед тем, как продолжить процесс, я предлагаю вам принять необходимые меры предосторожности, такие как использование очков, перчаток, маски и т. Д.
Печать макета печатной платы на бумаге
После завершения рисования макета печатной платы схему, нам необходимо распечатать макет на бумаге.Чтобы распечатать макет, сначала нажмите кнопку «Параметры печати». Вы получите новое окно с опциями для настройки макета печати.
Теперь в этом окне установите следующие параметры.
- Принтер: печать в файл (PDF)
- Выходной файл: * укажите имя и расположение выходного PDF-файла *
- Бумага: A4
- Ориентация: книжная
- Выравнивание: вверху слева (* в любом месте *)
- Area: Full
Также установите масштабный коэффициент на 1 и ограничение страниц на 0.Установите флажки «Черный» и «Сплошной». Наконец нажмите ОК.
PDF-файл будет создан в желаемом месте. Теперь нам нужно распечатать этот PDF-файл на специальной бумаге, и выбор бумаги — важная задача.
Как выбрать бумагу для печатной платы?
Метод, который мы собираемся использовать для изготовления печатной платы, называется методом переноса тонера. В этом методе мы возьмем печать макета печатной платы на листе специальной бумаги с помощью лазерного принтера и перенесем тонер с бумаги на плату печатной платы, используя теплопередачу (железный ящик).
Поскольку лазерные принтеры используют тонер (разновидность порошка) для печати на бумаге, порошок тонера не впитывается бумагой, а скорее прилипает к поверхности. В этом отличие от обычных струйных принтеров, в которых для распыления отпечатка на бумаге используются чернила (которые впитываются бумагой).
Следовательно, выбор правильной бумаги для метода переноса тонера на печатную плату очень важен. Для этого мы будем использовать (и я предлагаю вам использовать то же самое) одностороннюю глянцевую бумагу для лазерных принтеров толщиной 130 GSM.
ПРИМЕЧАНИЕ. Не используйте глянцевую бумагу для струйной печати с лазерным принтером, так как это может повредить барабан в лазерном принтере.
Подготовка платы к переносу тонера
Сначала распечатайте макет на бумаге с помощью лазерного принтера. Здесь мы сделали несколько копий макета, чтобы продемонстрировать, что мы можем сделать несколько досок из одной бумаги (экономьте бумагу !!!).
ПРИМЕЧАНИЕ. Во время печати установите размер бумаги A4, ориентацию — Книжную и проверьте параметр «Фактический размер» (ВАЖНО).
Теперь отрежьте лист бумаги с напечатанным на нем макетом. Выберите размер бумаги немного больше, чем окончательный размер доски, чтобы вы могли обернуть бумагу вокруг доски.
Возьмите печатную плату с медным покрытием и отметьте размер платы в одном углу. В нашем случае это был прямоугольник размером 4 см на 3 см.
Отрежьте небольшую доску пилой. Перед тем, как разрезать доску пилой, используйте острый инструмент, например, нож для резки бумаги, и сделайте мелкие бороздки на поверхности.Это позволит вам легко разрезать доску с помощью пилы.
Теперь поверхность платы (та, которую мы только что вырезали) не чистая, от отпечатков пальцев и грязи. Итак, чтобы очистить поверхность, используйте мягкую наждачную бумагу или наждачную бумагу и протрите ею медную сторону доски.
Убедитесь, что наждачная бумага не твердая, так как она может полностью удалить медь. Чистая доска с удаленной грязью будет выглядеть очень блестящей.
Теперь очистите медную сторону платы спиртом.Если у вас нет алкоголя, вы можете использовать ацетон (также доступен как средство для снятия краски с ногтей). Этот шаг полностью удалит небольшие отложения медного порошка (вызванные трением наждачной бумагой) и грязь с поверхности доски.
Теперь возьмите медную доску и поместите ее на бумагу так, чтобы слой печати был обращен к медной стороне. Оберните доску лишней бумагой, которая у нас есть, и плотно заклейте ее клеем или скотчем.
Перенос тонера с бумаги на плату
Следующим шагом является перенос тонера с бумаги на медную сторону платы.Для этого я воспользуюсь железным ящиком. Существует еще один метод переноса тонера с бумаги на картон, называемый «теплый перенос тонера», при котором для достижения эффекта используются химические вещества. Мы пока оставим это другому руководству.
Разогрейте Iron Box примерно до 200 0 C (или поместите ручку между хлопком и льном).
Поместите медную сторону доски сверху, поместите железный ящик на доску и медленно начните гладить доску. Слегка надавите на доску примерно на 10 минут и возьмите железный ящик.Вы можете увидеть изменение цвета бумаги до и после глажки.
Поместите доску (с обернутой бумагой) в миску с водой. Будьте осторожны, прикасаясь к доске, так как она может быть очень горячей (Физика средней школы: медь — хороший проводник тепла !!!).
Мгновенное охлаждение более прочно связывает тонер с медной платой. Дайте доске остыть минуту или две.
Теперь вы можете медленно развернуть бумагу с доски.Вы можете заметить, что бумага плотно прижата к доске.
Используйте воду из миски и сотрите бумагу с доски. Не нажимайте слишком сильно, удаляя бумагу.
Когда бумага полностью удалена, вы можете увидеть чистый перенос тонера на покрытой медью плате.
Если вы чувствуете, что часть следа или контактной площадки не переносилась идеально, используйте перманентный маркер и нарисуйте сломанный или непрозрачный тонер.В нашем случае передача была очень хорошей. Вы также можете использовать мультиметр для проверки подключения.
Травление меди с платы
Следующим шагом является удаление всей ненужной меди с платы PCB. Этот процесс называется травлением. Для этого я буду использовать хлорид железа (FeCl 3 ). Хлорид железа — очень вредное и токсичное химическое вещество. Будьте предельно осторожны при использовании его для изготовления печатной платы.
Возьмите одну или две ложки порошка хлористого железа и положите его в толстый пластиковый или стальной контейнер.Налейте в емкость немного горячей воды.
Предупреждение: Вы можете увидеть дым, выходящий из контейнера, как только вы добавите воду.
Опустите печатную плату в контейнер и перемешивайте воду в течение 10–15 минут (или пока медь полностью не протравится).
Хлорид железа не реагирует с углеродом (который является основным компонентом тонера), а только с медью. Следовательно, медь на плате, за исключением того, что под тонером (который действует как защитный слой) будет полностью удалена.
Осторожно слейте воду и добавьте свежую воду в емкость. Теперь поместите печатную плату в воду, чтобы очистить поверхность от химических отложений.
Возьмите другой кусок мягкой наждачной бумаги и медленно удалите тонер с печатной платы.
Ваша печатная плата готова (ну почти. Еще нужно просверлить отверстия).
Сверление отверстий на печатной плате
Следующим шагом является просверливание отверстий на печатной плате для установки компонентов.Мы использовали небольшую ручную дрель (моторизованную дрель), чтобы проделать отверстия.
Когда все отверстия просверлены, ваша печатная плата готова к сборке.
Сборка печатной платы
Соберите все компоненты, необходимые для сборки на печатной плате.
Поместите все компоненты на свои места и проверьте, все ли отверстия, дорожки и колодки соответствуют ожидаемым или нет.
Начните пайку компонентов на печатной плате. После этого нижняя часть платы будет выглядеть примерно так.
И это последняя печатная плата со всеми собранными компонентами.
В этом руководстве вы увидели пошаговое руководство о том, как сделать свою собственную печатную плату в домашних условиях, используя метод переноса тонера. Не стесняйтесь комментировать, если вы сделали аналогичную доску или какие-либо предложения другим читателям.
PCBGOGO Изготовление и сборка печатных плат Quickturn
Компания PCBGOGO более 10 лет является лидером отрасли и является одним из самых опытных производителей печатных плат и сборок печатных плат в Китае.Мы гордимся тем, что производим высококачественные печатные платы и предоставляем нашим клиентам лучшие услуги по сборке печатных плат. Наша цель — попасть в категорию производителей печатных плат, с которыми проще всего вести бизнес.
Почему вы все еще делаете печатные платы?
Мало что могло повлиять на электронику, как печатные платы. Дешевая бытовая электроника не была бы такой дешевой, если бы кому-то все равно приходилось все подключать (хотя я уверен, что сейчас мы уже увидели бы электромонтажных роботов).Неудивительно, что даже в самых дешевых образцах электроники теперь используются печатные платы, не говоря уже о том, чтобы исключить человека из процесса подключения и обеспечить множество отличных электрических свойств (по крайней мере, на хорошо спроектированной плате).
На протяжении многих лет отличительной чертой большого электронного хакера была способность создавать свои собственные печатные платы. Было много способов, которыми люди пытались перенести производство печатных плат в гараж хакеров: наклеивать наклейки, светочувствительные пустые печатные платы и даже использовать тонер для лазерных принтеров (последний из них побудил меня написать книгу о компоновке печатных плат много лет назад. ).Вы также видите, как много людей используют 3D-принтеры или фрезерные станки с ЧПУ для создания печатных плат. Не проходит и недели, чтобы меня не спрашивали, как сделать печатную плату в домашних условиях или в лаборатории малого бизнеса.
Моя реакция неизменно: «Почему?» Еще в 1980-х годах я работал в компании, которая производила печатные платы, и наша компания по производству печатных плат прекращала свою деятельность. Итак, мы купили их. У них было множество гальванических машин, фотоплоттеров и экзотического оборудования для обработки химикатов. Они находились в 60 милях от нашей компании, и это было удобно, потому что мы ехали, неся гигантские рулоны произведений искусства, прямо к пансиону.Стоимость была высока, и с современными правилами сброса химикатов, вероятно, была бы выше. Цена на оснастку была особенно высокой. Та первая доска дорого стоила. Даже сотая доска по сегодняшним меркам была дорогой.
В то время я сам делал много плат, особенно прототипов плат, которые могли иметь проблемы. Но они никогда не были такими же, как коммерческие доски. Сложно сделать двухстороннюю доску (не невозможно, но сложно). У вас не получится покрыть сквозные отверстия, поэтому вам придется использовать провода или заклепки, чтобы соединить стороны.Возможно, вы не подумали об этом, но эта медь, соединяющая обе стороны на коммерческой печатной плате, добавляет прочности дорожкам на печатной плате. Точно так же, как односторонние доски легче расслаивать, чем двусторонние, у моих самодельных двусторонних досок была такая же тенденция, потому что они в основном представляли собой две односторонние доски, расположенные вплотную друг к другу. Можно было использовать какие-то ядовитые химикаты, чтобы наклеить доску, но это было не так хорошо. И я так и не нашел разумного способа сделать паяльную маску. Шелкография не стоила хлопот, хотя я использовал протирание букв и более поздний перенос тонера, чтобы получить аналогичный эффект.
Худшее в изготовлении досок: сверление. Эти отверстия действительно должны быть выровнены (особенно разъемы IC), и если вы все испортите, вы можете начать все сначала с шага 1. Конечно, вы можете монтировать на поверхности, но большинству плат все равно нужно хотя бы несколько отверстий (даже если просто для переходных отверстий). Второй худшей частью было обращение со всеми химикатами. Прозрачное травление было неплохим, но более доступный хлорид железа окрашивает все! У меня до сих пор есть отметины на бетоне во внутреннем дворике, чтобы доказать это.У меня никогда не хватало наглости попробовать некоторые из травок для домашнего пивоварения, потому что они тоже содержали неприятные химические вещества.
Сегодня все по-другому. Вы можете полностью разложить печатную плату на компьютере (или даже в браузере). Нажмите кнопку, и вы сможете отправить эти файлы в любую точку мира. Существуют десятки (а может быть, и больше) домиков для досок, которые сделают вашу доску дешево. Многие из них находятся в Азии, но сейчас есть доступные варианты повсюду. Единственное, что вам действительно нужно, это время. Утром нельзя придумать, а днем посмотреть прототип печатной платы.Но если вы готовы подождать — а ждать не нужно так долго — вы можете получить красиво изготовленные доски по очень низкой цене, даже если вы делаете только одну или две доски. Вы получите несколько слоев, сквозные отверстия, шелкографию и все остальное, что вы ожидаете от профессионально сделанной доски.
Да, мой фрезерный станок с ЧПУ откалывает медь (и концевые фрезы) и оставляет мне плату без паяльной маски, без шелкографии и без металлических сквозных отверстий. У меня все еще есть резервуар для разогрева хлорида железа (на нем должна быть торговая марка Stain-it-all).Но я больше так не делаю. Это просто того не стоит. Тебе тоже не стоит. Несмотря на советы из видео ниже, лучший способ избавиться от пятен от хлорида железа — это вообще не использовать хлорид железа!
Я не буду рекомендовать какой-то конкретный совет директоров, чтобы меня не обвиняли в рекламе какой-либо конкретной. Не так давно у нас был хакерский чат, на котором несколько человек упомянули своих фаворитов. Поспрашивать. Или оставьте свой любимый (и почему) в комментариях.
Не поймите меня неправильно.Никому, кто читает Hackaday, не нужно объяснять, почему кто-то хочет что-то построить, даже если он может купить это где-нибудь еще. Я делаю это все время. Если ваша цель — узнать о печатных платах или взломать процесс печатной платы, то во что бы то ни стало выбейте себя из строя. Но если ваша цель — создать прототип, а печатная плата — всего лишь средство для достижения цели, выбросьте хлорид железа, спасите концевую фрезу и найдите дом для досок. Вы будете рады, что сделали.
Как сделать печатную плату дома
Все мы хорошо знакомы с печатными платами или печатными платами , поскольку их легко найти в телевизорах, компьютерах и в любом электронном устройстве.Печатные платы широко распространены и чаще всего используются в электронной промышленности. Печатная плата очень рентабельна, она собирает сложные схемы в небольшом пространстве и исключает риск ослабления соединений, в ней есть заранее спроектированные медные дорожки для эффективного и чистого соединения компонентов.
В промышленности существует множество методов изготовления печатных плат, а оборудование, необходимое для разработки печатных плат, очень дорогое. Но мы можем сделать печатную плату в домашних условиях довольно легко. Только вам нужно выполнить несколько шагов, чтобы сделать свою собственную печатную плату.Прежде чем мы начнем, вам нужно получить инструменты и материалы:
Необходимые инструменты и материалы- Сверлильный станок
- Утюг
- Лазерный принтер
- Фотобумага / Глянцевая бумага
- Перчатки
- Хлорид железа (травильный раствор)
- Печатная плата
- Перманентный маркер черный
- Наждачная бумага или стальная вата
- Паяльник
Шаг 1На первом этапе нам понадобится программа для проектирования печатных плат , чтобы преобразовать принципиальную схему в компоновку печатной платы.Для этой цели доступно множество платных и бесплатных программ, некоторые программы с открытым исходным кодом — это Cadsoft Eagle, Fritzing, PCBWizard и т. Д. Здесь мы используем программу Dip Trace для проектирования печатных плат. С помощью этого программного обеспечения мы можем разработать схему и макет печатной платы для любого проекта.
В этом уроке мы создаем робота-следящего за линией, используя 8051, на печатной плате. Проверьте его принципиальную схему в упомянутой статье, мы разработали макет печатной платы для робота-повторителя линии.
В этом макете печатной платы мы разработали печатную плату для робота-повторителя линии и 2 стержня для размещения ИК-датчиков.
Шаг 2После изготовления макета необходимо взять распечатку зеркального изображения макета печатной платы. Печать должна выполняться на глянцевой бумаге / фотобумаге с использованием лазерного принтера.
Шаг 3На этом этапе нам нужна плата с медным покрытием, и нам нужно обрезать эту медную оболочку до необходимого размера в соответствии с нашим дизайном компоновки печатной платы.
Шаг 4Теперь потрите наждачной бумагой или стальной ватой. Он удалит оксидный слой с доски, а также сделает ее шероховатой, чтобы бумага могла правильно приклеиваться.
Шаг 5На этом этапе поместите это медное покрытие сбоку от отпечатанной стороны фотобумаги и сложите бумагу.
ИЛИ положите медную плату на распечатанный макет медной стороной вниз к печатному макету и пластиковой стороной вверх.Затем сложите бумагу.
ИЛИ Вы можете вырезать макет печатной платы из фотобумаги и положить ее на медную плату стороной принтера вниз к медной плате. И используйте ленту для виолончели по углам, чтобы как следует приклеить ее к доске.
Шаг 6Теперь возьмите горячий утюг и начните медленно гладить в течение 5-10 минут или плотно прижмите горячий утюг на некоторое время. Нагревание бумаги перенесет чернила на медную доску.Теперь дайте медной пластине остыть и откройте сложенную бумагу. Если бумага прилипла к пластине, удалите ее с помощью теплой воды.
В некоторых местах чернила не переносятся должным образом на медную пластину или теряют сознание во время удаления бумаги, поэтому используйте черный перманентный маркер и заполните недостающие линии и дорожки.
Альтернативный метод: Если вы очень хорошо рисуете или принципиальная схема очень проста, то вы можете избавиться от печати схемы на бумаге и перенести ее на медную доску, погладив ее.Вы можете нарисовать всю компоновку печатной платы на медной плате, используя черный перманентный маркер. Сначала нарисуйте его карандашом, а затем нанесите маркер на карандашный набросок. Но для сложных схем этот метод не рекомендуется.
Шаг 7Теперь у нас есть макет схемы под черными чернилами, и нам нужны только медные дорожки под этими черными линиями. Итак, нам нужно удалить все остальные медные линии, кроме черных линий.
Для этого сделаем Раствор хлорида железа (FECL3) , добавив 2-3 чайные ложки хлорида железа в немного воды.Этот раствор называется Etching Solution . Поместите печатную плату в этот раствор на прибл. полчаса. Теперь хлорид железа будет реагировать и удалять открытую медь и не реагировать с замаскированной медью под черными линиями. И мы получаем медную дорожку согласно схеме нашей печатной платы.
Теперь выньте печатную плату и проверьте, удалена ли вся ненужная медь, если нет, то снова погрузите ее в раствор на некоторое время. Помните, что не прикасайтесь к раствору хлорида железа прямо , либо используйте плоскогубцы или перчатки, чтобы вынуть печатную плату из раствора.Раствор хлористого железа очень опасен и токсичен.
Наконец, извлеките печатную плату из раствора и промойте ее холодной водой.
Весь процесс на шаге 7 называется процессом травления . Чтобы ускорить процесс травления, вы можете либо перемешивать раствор (с погруженной печатной платой) каждые 2-3 минуты, либо использовать немного теплой воды для приготовления раствора.
Шаг 8Теперь протрите печатную плату стальной мочалкой или мелкой наждачной бумагой, чтобы удалить черные чернила, или вы можете использовать растворитель (ацетон) на куске хлопка, чтобы удалить черные чернила.Теперь вы можете ясно видеть блестящие медные дорожки в соответствии с макетом печатной платы нашего принтера.
Шаг 9На этом этапе возьмите ручной сверлильный станок для просверливания отверстий. И просверлите отверстия в соответствии с размещением компонентов. И вырежьте из него часть ИК-датчика (поскольку мы строим печатную плату для этого робота-повторителя линии, используя 8051).
Шаг 10Пришло время припаять компоненты на этой печатной плате (PCB).
Шаг 11Теперь разрежьте печатную плату. Средство отрезает ненужные ножки компонента с помощью резака.
На этом процесс изготовления печатной платы завершен. проявляет особую осторожность при глажке печатной платы и при работе с раствором хлористого железа.
Теперь ваша печатная плата перед вами. Взгляни.
Как сделать печатную плату шаг за шагом
Существует множество методов изготовления печатной платы, и за эти годы я испробовал большинство из них.У каждого из них есть свои преимущества и недостатки, некоторые из них простые, а некоторые сложные. Надеюсь, это пошаговое руководство по изготовлению печатной платы покажет вам все, что вам нужно знать.
Печатная плата — это просто медный узор на стекловолоконной плате или плате SRBP. Все дело в том, как получить там медный узор и насколько вы сложны и точны. Самый простой метод — просто использовать стойкие к травлению чернила и вручную нарисовать схему, а затем использовать травитель, чтобы закончить свою плату.
С точки зрения сложности теперь вы можете получить многослойную плату с резистивной паяльной маской и трафаретной печатью. Я испробовал многие методы на протяжении многих лет и постараюсь передать то, что я узнал, хорошее и плохое.
Односторонняя печатная плата.
Односторонняя печатная плата, безусловно, самая простая в изготовлении, и если вы только начинаете, я настоятельно рекомендую вам сначала сделать одностороннюю плату. Односторонняя плата означает, что с одной стороны платы есть медь, а снизу — с другой.Двусторонняя или многослойная плата также имеет медные дорожки на верхней стороне компонента, это упрощает сложную компоновку в меньшем пространстве, но изготовление их дома сложнее, так как вам нужно выровнять два слоя, а затем решить, как вы пройдут через отверстия с металлическими пластинами. Это стыки двух слоев.
Самая простая доска для начала — односторонняя доска.
Печатная плата с медным покрытием.
Сначала вам нужно начать с куска пустой плакированной медью платы.Его обычно можно приобрести у любителей электроники. Есть два распространенных типа голых плат, которые вы можете купить. Один сделан из стекловолокна, а другой — из SRBP, что означает бумагу, склеенную синтетической смолой. Стекловолокно более доступно и более прочное, через него можно немного видеть, я думаю, правильный термин — полупрозрачный. Это может помочь при поиске неисправностей. Обычно он дороже SRBP и довольно быстро затупляет сверла. У меня есть плата SRBP, которая со временем немного деформировалась, возможно, из-за влаги, я не совсем уверен.Это не конец света, и я все еще смогу его использовать, но для некоторых приложений это может вызвать проблемы. Оба типа плат обычно идеально подходят для большинства приложений, но стоит знать различия.
Лист плиты, плакированной медью.
Стандартная толщина печатной платы.
Существует довольно много вариантов толщины доски, но наиболее распространенной является 1,6 мм. У меня никогда не было причин отклоняться от этого, и, поскольку он самый доступный, он обычно самый дешевый.
Толщина меди печатной платы.
Толщина меди на плате также указана. Чаще всего толщина меди составляет 1 унцию, а это означает, что для платы размером в квадратный фут медь будет весить 1 унцию. На самом деле получается 1,37 тысячи дюймов. Тысячная дюйма также известна как мил, поэтому 1,37 мил = 0,00137 дюйма. В миллиметрах получается 0,0347 мм, так что он довольно тонкий.
Как разрезать печатную плату.
Затем вам нужно будет обрезать его по размеру.Существуют различные способы резки печатных плат, и у каждого, кажется, есть свой любимый способ, который они скажут вам как лучший. Мой путь, конечно же, лучший. В зависимости от того, как часто вам нужно резать доску, будет зависеть то, что вы используете и как вы это делаете. Если вам нужно разрезать его только один раз в синюю луну, вы, вероятно, сможете обойтись имеющимися у вас инструментами. Когда я работал в Лестерском университете, мы все время рубили доску, и у нас была специальная гильотина только для этой работы.Это был лучший способ резать доску. Это было быстро, так же точно, как и ваши измерения, и из-за боковых краев вы всегда получали идеальный разрез с девяноста отклонениями. Однако не каждый может позволить себе специальную гильотину для печатных плат.
Вы можете использовать стальную линейку и надрезать линию ножом для рукоделия, а затем щелкнуть ею по плоскому краю. Одна из проблем с этим заключается в том, что вам нужно полностью разрезать доску, и вы не можете, например, немного отрезать угол.
Один из самых популярных способов — использовать ручную пилу.Вам нужно что-то с очень красивыми зубами, чтобы выполнять достойную работу. У большинства людей есть какая-то ножовка, и они неплохо подходят для небольших досок. Затем вы можете привести их в порядок с помощью файла, который, опять же, есть у большинства людей.
Я предпочитаю использовать электрический плиткорез. Я написал здесь статью об использовании одной для резки доски, если вы хотите попробовать.
Очистка плиты, плакированной медью.
После того, как вы отрежете плату до нужного размера, вам нужно будет иметь очень чистую медную сторону по двум причинам.Во-первых, если вы собираетесь нанести на медь что-нибудь, что вы будете делать в большинстве этих техник, то вещество будет лучше прилипать к меди, что даст вам лучшие результаты. Любые остатки фотографий или чернила будут наноситься лучше, а чистая медь также лучше протравится. Любые грязные участки или загрязненные биты могут не полностью вытравиться, что приведет к возникновению путевых мостов и всевозможных проблем. Поверьте, вам будет намного лучше с чистой и блестящей медной поверхностью.
Слева — очищенная, плакированная медью плата, справа — очищенная плата, на которой с листа журнальной бумаги пригладили рисунок печатной платы.Вы можете увидеть, как пребывание на воздухе в течение нескольких дней перед травлением окислило плату.
Как добиться такой чистоты? Опять же, есть несколько методов в зависимости от того, как часто вы собираетесь это делать. В университете мы использовали мелкий порошок пемзы и щетку для мытья посуды в раковине с небольшим количеством воды. Чистка до тех пор, пока медь на платах не станет блестящей и, в общем, медного цвета. После очистки он пошел вертикально в обогреватель, чтобы быстро высохнуть. Если вы используете что-то вроде этого метода, когда плата намокает, вам нужно что-то, чтобы быстро высушить ее, потому что, если вы оставите ее на воздухе, она быстро начнет окисляться, и все разные цвета начнут появляться в виде пятен на меди, что никуда не годится. .
Другие методы, которые я использовал или видел другие, — это использование сухой наждачной бумаги, шлифовального блока или стальной мочалки. Что бы вы ни использовали, убедитесь, что это мелкий абразив, так как вы хотите очистить медную поверхность, а не шлифовать ее. Он не такой толстый, как вы думаете. Кроме того, все, что касается абразива, оставит царапины, а не то, что вам нужно. Вы просто хотите получить гладкую голую медь.
Метод, который я использую, заключается в том, чтобы нанести небольшое количество порошкового очистителя Vim и использовать небольшую кисть или ткань для очистки доски.Жидкие версии этого абразивного очистителя также подходят.
Как сделать печатную плату в домашних условиях.
Если у вас очень простая компоновка печатной платы или если вы новичок и никогда не делали свою собственную печатную плату, то самый простой способ начать — использовать переводы и нарисовать компоновку непосредственно на голой печатной плате.
Я предполагаю, что у вас есть проект печатной платы, который вы готовы поместить на плату, либо из журнала, либо из вашего собственного готового дизайна. На самом деле проектирование печатной платы — это отдельная статья, поэтому я написал здесь отдельную статью.
Давайте посмотрим на реальный дизайн и на то, как мы могли бы производить печатную плату.
На рисунке выше показан очень простой дизайн платы.
Печатная плата нарисованная вручную.
Итак, начиная с обрезки и очистки неизолированной медной платы и разработанного макета, самый простой метод — это вручную нарисовать схему непосредственно на медной стороне платы. Если у вас есть разработанный макет, убедитесь, что у вас правильная сторона макета. Если это изображение или копия, последнее, что вы хотите сделать, — это сделать идеальную печатную плату только для того, чтобы понять, когда вы начнете заполнять ее компонентами, которые вы сделали бесполезным зеркальным отражением того, что вам нужно.Мы все делали это в какой-то момент, но это никогда не переставало делать это весело, когда студент показывал нам, что они сделали, и спрашивал, можно ли что-нибудь сделать, чтобы спасти это.
руб. Переводы вниз.
Итак, как только вы убедитесь, что копируете нужное изображение правильно, обратите внимание на различные элементы макета. Отправной точкой для меня, когда я использовал этот метод, был поиск интегральных схем или ИС. Штифты нужны именно в нужных местах.К счастью, вы можете натереть переходы двухлинейных цепей, так что вы можете легко изготовить любой размер, который вам нужен. Если вы никогда не использовали эти трансферы до того, как их просто использовать, следуйте инструкциям производителя, но они обычно просто говорят вам прикладывать изрядное усилие и не перемещать трансферт, когда вы это делаете.
Приведенные выше трансферы протирания печатной платы можно заказать в Rapid Electronics.
Трансферы отлично подходят для создания простых макетов. Вы также можете использовать их для контактных площадок.Раньше я использовал переводы Edding, а у моих местных мастеров канцелярских товаров даже были переводы макетов печатных плат вместе с их буквами и цифрами, так что они были легко доступны.
Ручка для защиты от травления печатных плат.
После того, как вы разместили свои колодки, вы можете соединить их, протянув дорожки. Самый простой способ — использовать одну из специальных перьев для печатных плат, которые можно приобрести у поставщиков электроники.
Между прочим, однажды, когда я делал доску другим способом, о котором я не буду упоминать позже, некоторые элементы отсутствовали, и у меня не было ручки.Я только что рисовал в доме, оставив банку с белой эмульсией, и подумал, подойдет ли она для протравливания. Это была эмульсия на водной основе, и она быстро высыхала. Я попробовал, и это сработало. Это остановило травление, разъедающее дорожку. Я не знаю, какие краски подойдут, а какие нет, это просто идея, если ваши ручки сохнут.
Используя этот метод, вы можете легко создавать доски, подобные приведенной ниже.
Основная проблема изготовления печатной платы таким способом возможна только для простых схем.Вы не сможете делать сложные доски. Копирование дизайна сложно и подвержено ошибкам, также трудно снова сделать ту же доску. Использование фотографического метода не только означает, что вы можете делать более сложные платы, но и повторно использовать изображения для создания еще одной копии печатной платы. Вы также можете использовать этот метод для воспроизведения схем из журналов и статей в Интернете.
Процесс фототравления.
Фотографический метод был фактически первым методом, которому я научился в Лестерском университете в качестве стажера.Вы берете готовый дизайн и затем создаете иллюстрацию на прозрачной пленке. Обложка состоит из черного изображения, где находятся ваши дорожки, пэды и прочее, и прозрачной прозрачной пленки там, где ее нет, поэтому везде, где вы хотите, чтобы медь была черной, и где бы вы ни хотели травление, должно быть прозрачным. Затем вы берете очищенную, покрытую медью плату и окунаете ее в раствор фоторезиста. Это необходимо для обеспечения полного и равномерного покрытия. Затем его помещают в обогреватель, чтобы он высох. Затем прозрачная пленка была помещена на медную сторону платы, которая была покрыта химическим фоторезистом.Затем его поместили в машину, которая в основном удерживала прозрачную пленку ровно и плотно прижатой к доске с помощью вакуума, а затем подвергала доску воздействию ультрафиолетового света в течение определенного периода времени.
Затем вы получили плату, которая подвергалась воздействию ультрафиолетового излучения, но части прозрачности, которые были черными, то есть контактные площадки и дорожки, которые вы хотели оставить в качестве меди, были экранированы от ультрафиолета прозрачностью.
Это был случай использования проявочного раствора, когда доску помещали в лоток и встряхивали до тех пор, пока изображение не начало появляться на доске.Затем вы продолжали это до тех пор, пока части, подвергшиеся воздействию ультрафиолетового света, не стали прозрачно-медного цвета. Это был вопрос времени и опыта, потому что, если бы плата была недостаточно развита, ее было бы трудно протравить, и не вся медь удалялась бы из нужных мест. Если на плате было слишком много проявлений, некоторые детали, которые вы хотели, были бы вытравлены.
Были способы помочь, например, промыть весь проявитель платы и немного потереть упрямые кусочки, чтобы полностью проявить области, и соскрести кусочки, чтобы обнажить медь, если были очевидные перемычки, но в целом этот метод работал довольно хорошо.
Преимущества этой системы заключались в том, что изображения можно было использовать снова и снова для изготовления нескольких печатных плат. Вы также можете изменить рисунок, если он был сделан с использованием точек и лент, которые можно было поднять с помощью ремесленного ножа. Это также было довольно воспроизводимо с теми же химическими веществами.
Недостатком было то, что требовались дополнительные химикаты и оборудование. Кроме того, процессы после завершения работы должны были выполняться в темной комнате, поскольку, очевидно, воздействие дневного света сделало бы работу бесполезной.Я говорю «очевидно», но это явно не было очевидно для всех студентов, так как в каждом семестре вы получали хотя бы одного человека, который выносил доску из темной комнаты, прежде чем она была разработана, чтобы спросить, все ли в порядке. Да до тех пор, пока вы не выносили его на свет!
В зависимости от того, насколько серьезно вы относитесь к изготовлению печатных плат, это, вероятно, самый профессиональный и дорогостоящий вариант с точки зрения необходимого оборудования и химикатов. Я слышал о людях, использующих этот основной метод и сумевших сократить некоторые этапы.
Спрей для позитивного фоторезиста.
Можно использовать обычную плакированную медью плату и опрыскать ее аэрозолем для позитивного фоторезиста. Вы также можете приобрести предварительно сенсибилизированные доски с пластиковым отслоением, когда вы будете готовы их обнажить. Вы можете поместить прозрачную пленку на доску, а затем выставить ее предпочтительно на яркий солнечный свет. Таким образом минуя экспонирующий аппарат. Очевидно, вам нужно поэкспериментировать с таймингом и тому подобным, но это возможно. Вы должны быть осторожны, чтобы ваша прозрачность была идеально ровной, иначе свет будет падать, даже если он немного приподнят.Я знаю людей, которые сделали свои собственные дешевые версии машины, которую мы использовали, в основном встраивая УФ-трубки в коробку и имея лист стекла, чтобы удерживать произведение искусства на доске. Это добавляет последовательности к процедуре экспонирования, поскольку закрытый ящик является светонепроницаемым, поэтому на генерируемый ультрафиолетовый свет не влияет дневной свет.
Как только вы выберете время, оно должно легко воспроизводиться, а стекло, удерживающее произведение искусства, останавливает его движение и не дает свету попадать под него.Вы все равно должны убедиться, что дневной свет не попадает в процесс, пока он не проявится, поэтому темная комната хороша, но в противном случае работа в затемненной комнате ночью подойдет для лампы с одной из тех красных ламп, не производящих УФ . Приложив немного изобретательности, можно пройти фотографический маршрут и не тратить слишком много денег.
После проявления можно выставлять доску на дневной свет. Затем нужно просто протравить плату, а затем очистить фоторезист, чтобы увидеть ваше, надеюсь, идеально воспроизведенное изображение меди.
Лазерный метод переноса тонера.
Это дешевый и довольно надежный способ изготовления печатных плат. Однако вам понадобится лазерный принтер, так как он не подойдет ни с одним другим типом. Все дело в том, как лазерный принтер расплавляет чернила на бумаге.
Сначала вам нужно получить дизайн вашей печатной платы и получить его в виде зеркального отражения. Если вы используете пакет для проектирования печатной платы, это просто, поскольку он доступен в качестве опции, когда вы приходите делать распечатку. Возможно, вам также придется откалибровать распечатки.Обычно для этого есть варианты, так как вам нужно, чтобы распечатка была точного размера, или такие вещи, как двухрядные упаковки, не подходят. Затем установите принтер на печать в самом темном режиме. Обычно вы можете найти эту опцию где-нибудь в своих настройках, в зависимости от того, какой у вас принтер.
После того, как вы разобрали принтер, вам нужно рассортировать бумагу. Вам снова придется поэкспериментировать, чтобы выяснить, что работает лучше всего.
Я считаю, что использовать старые журналы лучше всего, серьезно, это та бумага, которую вы ищете.Тонкая глянцевая журнальная бумага. Не имеет значения, что они уже напечатаны, потому что это другой тип чернил, нежели те, которые мы собираемся использовать. Мы используем тонер, плавящийся при нагревании.
Возьмите лист журнальной бумаги и распечатайте изображение своего ПК в зеркальном отображении на самом темном фоне. Некоторые виды бумаги этого типа действительно тонкие, и у вас могут возникнуть проблемы с ее подачей. На моем лазерном принтере есть возможность открыть переднюю часть и вручную подать один лист.Это лучший способ печати на тонкой журнальной бумаге, который я когда-либо обнаружил. Я слышал о других людях, у которых не было этой возможности ручной подачи, которые добивались успеха, наклеивая журнальную бумагу на обычный лист бумаги формата А4, а затем разделяя ее после печати.
После того, как вы напечатали зеркальное изображение, вам нужно взять очищенную плакированную медью плату и приклеить край распечатки к краю платы. Это сделано для остановки движения, а также для того, чтобы вы могли перевернуть его, чтобы увидеть, что происходит.Очевидно, сторона для распечатки должна быть обращена к меди.
Тогда вам понадобится утюг. Не паяльник, а утюг для одежды. Не используйте настройку пара, если она есть. Вам просто понадобится горячий утюг для сушки. Установите его на самую высокую температуру и положите на ровную поверхность доской вниз и бумагой сверху. Равномерно надавите на бумагу в течение нескольких минут, стараясь не касаться доски.
Вы расплавляете тонер из журнала на медь.Через несколько минут вы можете поднять бумагу и посмотреть, что происходит. Надеюсь, вы перенесли распечатку на медь. Вы можете обнаружить, что бумага полностью прилипла к меди, не волнуйтесь, некоторые типы бумаги делают это, мы все же надеемся, что тонер расплавился на доске, вам просто нужно удалить бумагу, смочив ее в миске с водой и аккуратно протирая бумагу. Он распадется, и тонер останется на доске.
На этом этапе переноса, вероятно, потребуется немного поэкспериментировать, чтобы правильно гладить.Хорошо то, что если вы что-то испортили, вы можете просто очистить доску и попробовать еще раз с другой распечаткой. Вам нужно будет поэкспериментировать, чтобы найти лучшую бумагу и правильное давление при глажении, но можно создать действительно хорошие печатные платы практически без какой-либо раскладки.
После протравки вам нужно будет использовать ацетон для удаления тонера.
На рисунке выше показана готовая односторонняя печатная плата, изготовленная методом лазерного переноса.
Пленка для переноса печатных плат.
Сейчас существует множество типов копировальной бумаги для печатных плат, которые производятся именно для этого процесса, хотя в настоящее время я не пробовал ничего, поскольку журнальная бумага мне подходит.Я хотел бы думать, что вы могли бы получить даже лучшие результаты, используя это, и я уверен, что на каком-то этапе я смогу попробовать.
Я давно искал «Fab in a box». Они упоминают использование ламинатора, а затем использование другого слоя для запечатывания изображения перед травлением, поэтому это кажется более сложным процессом. Как только я попробую, я напишу об этом статью.
Травление печатной платы.
Я гравировал доски практически одним и тем же способом в течение многих лет, никогда не подвергая сомнению технику.Во время работы в университете у нас был бак для травления пузырей. Травитель (я не могу вспомнить, что это был за травитель, но он был зеленым и довольно неприятным) вошел в резервуар, и насос выдул воздух из крошечных отверстий в трубках внутри резервуара, чтобы образовались пузырьки в нагретом травителе. Нагревание и образование пузырьков ускорили процесс.
Травление печатной платы в домашних условиях.
Дома я использовал хлорное железо в лотке и покачивал его, наблюдая за процессом травления, известным как метод перемешивания.Я уверен, что многие люди делают это одинаково или используют похожие техники, объединяя оба метода. Однако недавно я наткнулся на другую технику, утверждающую, что травление лучше, быстрее и дешевле. Я попробовал это и угадаю, что это здорово, и я никогда больше не буду использовать метод агитации.
Полную версию статьи можно найти на сайте компании, продающей бумагу для переноса тонера для печатных плат. Для травления вам понадобится поверхность. Я кладу кусок ДСП поверх рабочей зоны. Также вам понадобятся резиновые или выбросьте латексные перчатки, тонкая губка и бутылка хлорида железа.
Просто налейте немного хлорида железа на губку и протрите доску, которую нужно протравить. Мне было легче насыпать хлорное железо в блюдце и промокнуть его губкой.
Вы обнаружите, что травление на плате происходит очень быстро по сравнению с методом погружения и перемешивания. Это не только быстрее, но и более управляемо. Проблема с традиционным травлением заключается в том, что как только травитель начинает травить, действие травителя на меди замедляется по мере того, как она насыщается медью.Волнение перемещает его, но оно только перемещает его по доске. Это лучше, чем не перемещать его, но это всего лишь компромисс, а перемешивание означает, что края доски обрабатываются быстрее, чем середина, что приводит к чрезмерному травлению по краям и к едва затронутой доске посередине.
Выше показан хлорид железа в твердой форме — вы также можете купить его в жидком виде.
Используя технику «контактного протравливания», вы можете увидеть участки, протравленные равномерно. Меньшее время контакта также означает меньшую подрезку.Здесь травитель въедается в сторону меди под резистом, который находится поверх него. С этим методом вы также будете использовать меньше травления. Проблема, с которой я сталкивался раньше, заключалась в том, что хлорид железа становился все слабее и слабее каждый раз, когда я его использовал. Таким образом, вы будете использовать только то, что на губке, и использовать ее можно будет только один раз.
Лучше всего использовать тонкую губку и не тереть слишком сильно. После того, как вы протравили плату методом контактного травления, вы больше не вернетесь к традиционным методам.В первый раз, когда я прочитал об этом, мне захотелось сделать доску, просто чтобы попробовать.
Печатная плата, полученная контактным травлением губкой.
Как видно из рисунка выше, вы можете протравить нужные области, а не всю доску. Вы можете видеть, что над и под требуемой площадью были большие площади меди. При контактном травлении вы просто оставляете их, так как они все равно будут обрезаны. Как только область протравлена, вы можете ее увидеть и оставить в покое, чтобы сконцентрироваться на нетравленных участках.
Последствия!
Вы можете увидеть основное необходимое оборудование, губку, протравку, перчатки и кое-что для защиты стола!
Сверление печатной платы.
У вас есть медный узор на вашей плате, и теперь приступаем к процессу сверления. Я пробовал несколько разных методов сверления печатной платы. Опять же, есть преимущества и недостатки, и многие люди доверяют своим методам, поэтому я постараюсь объяснить, почему некоторые из них лучше и почему они мне нравятся. Надеюсь, это поможет вам, если вы не уверены.
Первый способ, которым я по своей наивности просверлил печатную плату, был небольшой ручной дрель и несколько тонких стальных битов, которые поставлялись с ней от поставщика-любителя. Это было немного больше, чем двигатель со сверлом, но тем не менее он просверливал отверстия в доске, что я и хотел, и в то время был довольно счастлив. У меня было всего одно сверло, и я просверлил им всю доску. В то время я не понимал, что это было не лучшим решением.
Моя первая дрель для печатной платы (как и моя первая маленькая пони).
Я также обнаружил, что сверление, возможно, было не так просто, как должно было быть. Сверла, похоже, не хотели проходить сквозь доски так легко, как следовало бы. Я также сломал довольно много, так как рука, держащая сверло, приводит к слишком сильному сгибанию и поломке сверла. Когда у меня появилось больше опыта, я понял, что, хотя они и выполняли свою работу, стальные сверла не справлялись с сверлением стекловолокна, которое является основным материалом для печатных плат.
Вы можете приобрести сверла, специально изготовленные для сверления печатных плат.Они не затупляются так быстро и лучше справляются со своей задачей, но проблема в том, что они более восприимчивы к поломке при любом изгибе. В университете у нас была правильная дрель для печатных плат. Это была высокоскоростная дрель, и чем выше скорость, тем меньше давление вам нужно. Поскольку качество во всем было лучше, я понял, что сверло не вибрирует, как у меня. Он был очень устойчивым при вращении.
Размер сверла для печатной платы.
Он также был установлен на стойке, и, поскольку доска находилась на плоской поверхности, просверленные отверстия также были точно под углом 180 градусов.Честно говоря, сверлить с ним было радостью, я также познакомился с идеей сверления отверстий меньшего размера для некоторых компонентов, таких как двойные линейные схемы и небольшие резисторы и конденсаторы. Это, в свою очередь, улучшило их пайку, так как вокруг компонента было меньше «дыр». Тогда он составлял 0,8 мм для микросхем и 1 мм для других компонентов.
В университете мы также использовали ножную дрель для печатных плат. Это работало прямо противоположно большинству упражнений, которые я видел. Он был установлен в коробке с подъемной крышкой, которая стала поверхностью, на которой шла доска, и доски просверливались снизу, сверлом проходя сквозь доску.
У дрели были линза и перекрестие, как у ружейного прицела. Вы держали печатную плату обеими руками и перемещали ее по плоской поверхности, затем выровняли плату с линзой, а затем нажимали педаль, и сверло проходило через доску, просверливая отверстие там, где была линза. Возможность использовать две руки для позиционирования и удержания доски означала, что с небольшой практикой вы могли довольно быстро научиться сверлить.
Если вы просто хотите поэкспериментировать с изготовлением печатной платы, ручная дрель означает, что вы сможете выполнить эту работу, но если вы серьезно настроены и хотите сделать свои собственные платы, вам, вероятно, понадобится что-то более прочное и установленное на стойке.
Накладки на компоненты.
Можно использовать различные методы создания наложения экрана. Накладка не требуется, но она упрощает сборку готовой печатной платы. Есть компании, которые поставляют бумагу для теплопередачи, которую вы используете почти так же, как и при изготовлении медной стороны платы. Вы можете получить их в черном или белом цвете, но я их не пробовал. Это дополнительные расходы и их правильное распределение. Я просто распечатываю накладку компонентов на листе обычной бумаги.Я использую ту же программу, которая разрабатывает макет, поэтому распечатки калибруются так же, как распечатки для макета платы.
Распечатанный оверлей компонентов.
Легко выровнять, вырезав его, а затем вставив компонент в один угол платы через бумажный макет и просверленные отверстия, а затем проделав то же самое в противоположном углу. Затем я поднимаю бумагу и наношу клей на печатную плату, а затем снова кладу бумагу и компоненты на нее и даю клею высохнуть, это займет всего несколько минут.Да, я согласен, это немного непрофессионально, но, безусловно, помогает увидеть, где находятся компоненты.
Если бы я хотел сделать это более профессионально, я бы купил всю плату, произведенную компанией. Это просто дешево и весело, когда мне нужна плата, когда я хочу что-то быстро протестировать.
Профессиональное изготовление платы.
Вы все равно можете изготовить печатную плату, даже если не хотите тратить время на изготовление ее самостоятельно. Есть компании, которые изготовят печатные платы по вашему проекту.Вы можете даже спроектировать печатную плату, которая будет слишком сложной для изготовления с использованием техник, которые вы используете дома. Вы можете сделать что-то многослойное, но не у многих есть такая возможность дома.
Одноразовое изготовление печатных плат.
Если вы идете по этому пути, вам придется передать дизайн производителям. Поскольку они привыкли делать печатные платы из файлов стандартных типов, вам придется согласиться с этим и предоставить свой дизайн в соответствии с этими стандартами.
Для создания дизайна вам необходимо использовать пакет для проектирования печатных плат.Их несколько, в том числе отличные бесплатные. Вы должны убедиться, что тот, на который вы соглашаетесь, будет создавать файлы в требуемом формате, большинство из них будет делать это, но просто убедитесь, что вы не используете тот, который не будет.
Я использую отличный бесплатный DesignSpark. Изготовитель печатной платы потребует, чтобы ваша конструкция печатной схемы соответствовала определенным требованиям, таким как минимальная толщина дорожки, которую вы можете использовать, и минимальное расстояние между дорожками и контактными площадками.Также могут быть указаны размеры сверл.
Чтобы помочь вам, многие производители предоставят вам DRC или проверку правил проектирования. Вы можете загрузить это в выбранный вами пакет дизайна печатной платы. Затем он проверит, соответствует ли ваш дизайн их производственным спецификациям и возможностям.
Поначалу это может показаться сложным, но как только вы к этому привыкнете, вы будете знать, как легко оставаться в рамках производственных ограничений, и обнаружите, что все, что вы разрабатываете, пройдет проверку DRC.
Если ваш дизайн будет принят, вам все равно нужно будет вывести его в форме, которую производители смогут использовать.Этот формат называется Gerber, и его также называют RS_274X.
Помимо рисунка медных дорожек на плате, вы также можете изготовить паяльную маску и трафаретную печать для стороны компонентов. Ваш дизайн-пакет, вероятно, даст вам возможность создавать их автоматически. Он также должен иметь возможность создавать файл сверления в формате Excellon. По сути, все дело в экспорте нужных файлов в папку.
Когда у вас есть все файлы в формате Gerber, вы можете посмотреть, как они будут выглядеть для производителя платы, с помощью программы просмотра Gerber.Вы можете скачать различные бесплатные программы, а также онлайн-просмотрщик. Вы можете просто заверить себя, что не сделали ничего глупого, прежде чем отправлять их.
В Интернете представлены различные производители, поэтому остается лишь найти что-то, что вам подходит, и попробовать. Есть много хороших отчетов о компании под названием SeedStudio. Они базируются в Китае, поэтому вам придется подождать пару недель, но, глядя на цены, которые они взимают, это кажется вполне разумным, и я собираюсь попробовать их в своих следующих печатных платах.
Руководство по производственному процессу печатных плат
Перейти к: Шаг 1: Проектирование печатной платы | Шаг 2: Обзор проекта и инженерные вопросы | Шаг 3: Печать дизайна печатной платы | Шаг 4: Печать меди для внутреннего слоя | Шаг 5: Протравите внутренние слои или сердцевину для удаления меди | Шаг 6: Выравнивание слоев | Шаг 7: Автоматическая оптическая проверка | Шаг 8: Ламинирование слоев печатной платы | Шаг 9: Бурение | Шаг 10: Покрытие печатной платы | Шаг 11: Визуализация внешнего слоя | Шаг 12: Травление внешнего слоя | Шаг 13: Внешний слой AOI | Шаг 14: Нанесение паяльной маски | Шаг 15: Приложение шелкографии | Шаг 16: Чистовая обработка печатной платы | Шаг 17: Проверка электрической надежности | Шаг 18: Профилирование и выход | Шаг 19: Проверка качества и визуальный осмотр | Шаг 20: Упаковка и доставка
Запросить бесплатное предложение
Что такое процесс производства печатных плат?
Процесс производства печатных плат (PCB) требует сложной процедуры для обеспечения рабочих характеристик готового продукта.Хотя печатные платы могут быть однослойными, двухслойными или многослойными, используемые процессы изготовления различаются только после изготовления первого слоя. Из-за различий в структуре печатных плат для изготовления некоторых из них может потребоваться 20 или более этапов.
Количество этапов производства печатных плат зависит от их сложности. Пропуск любого шага или сокращение процедуры может отрицательно повлиять на производительность печатной платы. Однако после успешного завершения печатные платы должны правильно выполнять свои задачи как ключевые электронные компоненты.
Какие части печатной платы?Печатная плата состоит из четырех основных частей:
- Подложка: Первая и самая важная — это подложка, обычно сделанная из стекловолокна. Стекловолокно используется, потому что оно обеспечивает прочность сердцевины печатной платы и помогает противостоять поломке. Думайте о подложке как о «скелете» печатной платы.
- Медный слой: В зависимости от типа платы этот слой может быть либо медной фольгой, либо сплошным медным покрытием.Независимо от того, какой подход используется, цель меди остается прежней — передавать электрические сигналы к печатной плате и от нее, так же, как ваша нервная система передает сигналы между вашим мозгом и мышцами.
- Паяльная маска: Третья часть печатной платы — это паяльная маска, которая представляет собой слой полимера, который помогает защитить медь от короткого замыкания от контакта с окружающей средой. Таким образом, паяльная маска действует как «кожа» печатной платы.
- Шелкография: Последняя часть печатной платы — шелкография.Шелкография обычно находится на стороне компонентов платы, используемой для отображения номеров деталей, логотипов, настроек переключателей символов, ссылок на компоненты и контрольных точек. Шелкография также может быть известна как легенда или номенклатура.
Узнать цену и время выполнения
Теперь, когда мы ознакомились с основами печатных плат и анатомии печатных плат, мы рассмотрим весь процесс создания печатной платы.
Как производится печатная плата?Этапы процесса проектирования печатной платы начинаются с проектирования и проверки и продолжаются до изготовления печатных плат.Многие шаги требуют компьютерного управления и инструментов с механическим приводом для обеспечения точности и предотвращения коротких замыканий или неполных замыканий. Готовые платы должны пройти строгие испытания, прежде чем они будут упакованы и доставлены клиентам.
Шаг первый: проектирование печатной платыНачальным этапом производства любой печатной платы, конечно же, является дизайн. Производство и проектирование печатной платы всегда начинается с плана: разработчик составляет проект печатной платы, который удовлетворяет всем изложенным требованиям.Наиболее часто используемое программное обеспечение для проектирования, используемое разработчиками печатных плат, — это программа под названием Extended Gerber, также известная как IX274X.
Когда дело доходит до проектирования печатных плат, Extended Gerber — отличное программное обеспечение, поскольку оно также работает как выходной формат. Extended Gerber кодирует всю информацию, которая нужна проектировщику, такую как количество медных слоев, количество необходимых паяльных масок и другие элементы обозначения компонентов. После того, как чертеж печатной платы закодирован программным обеспечением Gerber Extended, все различные части и аспекты конструкции проверяются, чтобы убедиться в отсутствии ошибок.
После завершения проверки разработчиком готовый проект печатной платы отправляется в завод по изготовлению печатных плат, чтобы можно было построить печатную плату. По прибытии план конструкции печатной платы проходит вторую проверку изготовителем, известную как проверка конструкции для изготовления (DFM). Надлежащая проверка DFM гарантирует, что конструкция печатной платы удовлетворяет, как минимум, допускам, необходимым для изготовления.
Шаг второй: Обзор проекта и вопросы по проектированиюДругой ключевой этап процесса изготовления печатной платы включает проверку конструкции на предмет возможных ошибок или недостатков.Инженер просматривает каждую часть конструкции печатной платы, чтобы убедиться, что нет недостающих компонентов или неправильных структур. После получения разрешения инженера дизайн переходит к этапу печати.
Шаг третий: Печать дизайна печатной платыПосле завершения всех проверок проект печатной платы можно распечатать. В отличие от других планов, таких как архитектурные чертежи, планы печатных плат не печатаются на обычном листе бумаги 8,5 x 11. Вместо этого используется особый тип принтера, известный как плоттерный принтер.Плоттерный принтер делает «пленку» печатной платы. Конечный продукт этой «пленки» очень похож на прозрачные пленки, которые раньше использовались в школах — по сути, это фото-негатив самой доски.
Внутренние слои печатной платы представлены двумя цветами чернил:
- Черные чернила: Используется для медных дорожек и цепей печатной платы
- Прозрачные чернила: Обозначает непроводящие области печатной платы, такие как основание из стекловолокна.
На внешних слоях печатной платы эта тенденция обратная — прозрачные чернила относятся к линии медных дорожек, но черные чернила также относятся к областям, где медь будет удалена.
Каждый слой печатной платы и соответствующая паяльная маска получают свою собственную пленку, поэтому для простой двухслойной печатной платы требуется четыре листа — по одному для каждого слоя и по одному для соответствующей паяльной маски.
После того, как пленка напечатана, они выравниваются, и в них проделывается отверстие, известное как регистрационное отверстие. Отверстие для регистрации используется в качестве ориентира для выравнивания пленок позже в процессе.
Шаг четвертый: печать меди для внутренних слоевШаг четвертый — это первый шаг в процессе, на котором производитель приступает к изготовлению печатной платы.После того, как дизайн печатной платы напечатан на куске ламината, медь предварительно приклеивается к тому же куску ламината, который служит структурой для печатной платы. Затем медь вытравливается, чтобы показать более ранний чертеж.
Затем ламинатную панель покрывают фоточувствительной пленкой, называемой резистом. Резист состоит из слоя фотоактивных химикатов, которые затвердевают после воздействия ультрафиолета. Резист позволяет техническим специалистам получить идеальное соответствие между фотографиями чертежа и тем, что напечатано на фоторезисте.
Как только резист и ламинат выровнены, используя отверстия, сделанные ранее, на них падает волна ультрафиолетового излучения. Ультрафиолет проходит через полупрозрачные части пленки, укрепляя фоторезист. Это указывает на участки меди, которые предназначены для использования в качестве проходов. Напротив, черные чернила предотвращают попадание любого света на участки, которые не должны затвердевать, чтобы их можно было позже удалить.
После подготовки платы ее промывают щелочным раствором, чтобы удалить остатки фоторезиста.Затем доску промывают под давлением, чтобы удалить все, что осталось на поверхности, и оставляют сохнуть.
После высыхания единственный резист, который следует оставить на печатной плате, — это медь, которая остается как часть печатной платы, когда она окончательно высвобождается. Техник просматривает печатные платы, чтобы убедиться в отсутствии ошибок. Если ошибок нет, переходите к следующему шагу.
Шаг пятый: Протравка внутренних слоев или сердцевины для удаления медиПеред продолжением процесса изготовления печатной платы необходимо удалить лишнюю медь с сердечника или внутренних слоев печатной платы.Травление включает покрытие необходимой меди на плате и воздействие на остальную плату химического вещества. Процесс химического травления удаляет всю незащищенную медь с печатной платы, оставляя только необходимое количество платы.
Этот этап может варьироваться по времени или количеству используемого растворителя для травления меди. В больших печатных платах или печатных платах с более тяжелой структурой может использоваться больше меди, в результате чего больше меди необходимо подвергнуть травлению для удаления. Следовательно, для этих плат потребуется дополнительное время или растворитель.
Если процесс производства печатных плат предназначен для многослойных конструкцийМногослойные печатные платы требуют дополнительных действий для учета дополнительных слоев конструкции во время их изготовления. Эти шаги отражают многие из тех, что используются при изготовлении однослойных печатных плат. Однако этапы повторяются для каждого слоя доски. Кроме того, в многослойных печатных платах медная фольга обычно заменяет медное покрытие между слоями.
Визуализация внутреннего слояВизуализация внутреннего слоя выполняется по тем же процедурам, что и печать дизайна печатной платы.Дизайн распечатывается на плоттерном принтере для создания пленки. Также распечатывается паяльная маска для внутреннего слоя. После совмещения обоих, машина создает отверстие для совмещения в пленках, чтобы помочь сохранить правильное выравнивание пленок со слоями в дальнейшем.
После добавления меди в ламинат для внутреннего слоя техники помещают пленку с печатью поверх ламината и выравнивают их, используя отверстия для совмещения.
Ультрафиолетовый свет обнажает пленку, также известную как резист, чтобы отвердить химические вещества светлых участков в напечатанном шаблоне.Эти затвердевшие участки не смываются во время фазы травления, а с незатвердевших участков под темной пленкой будет удалена медь.
Травление внутреннего слояПосле визуализации области, покрытые белыми чернилами, затвердеют. Этот закаленный материал защищает медь под ней, которая остается на плате после травления.
Техники сначала промывают доску щелочью, чтобы удалить с доски остатки резиста, который не затвердел.Эта очистка обнажает участки, закрывающие непроводящие части печатной платы. Затем рабочие сотрут излишки меди с этих непроводящих участков, погрузив плату в медный растворитель, чтобы растворить открытую медь.
Удаление сопротивленияНа этапе удаления резиста удаляется весь оставшийся резист, покрывающий медь внутреннего слоя печатной платы. Очистка оставшегося резиста гарантирует, что медь не будет препятствовать ее проводимости.После удаления резиста слой готов к проверке своей основной конструкции.
Пробойник для пост-травленияПуансон для пост-травления выравнивает слои и пробивает в них отверстие, используя отверстия совмещения в качестве направляющих. Как и при последующем осмотре этого отверстия и совмещении, перфорация происходит с компьютера, который точно направляет машину, известную как оптический перфоратор. После оптического штампа слои переходят на автоматический оптический контроль внутреннего слоя (AOI).
Внутренний слой AOIПри автоматическом оптическом контроле внутреннего слоя используется компьютер для тщательного исследования внутреннего слоя на предмет неполных рисунков или резиста, которые все еще могут быть на поверхности. Если слой печатной платы проходит AOI, он переходит в процесс.
Оксид внутреннего слояОксид, нанесенный на внутренний слой, обеспечивает лучшее соединение медной фольги и изолирующих слоев эпоксидной смолы между внутренним и внешним слоями.
LayupЭтап наложения в процессе изготовления многослойной печатной платы происходит, когда машина помогает выровнять, нагреть и скрепить слои вместе с помощью слоя медной фольги и изоляционного материала между внутренним и внешним слоями. Обычно компьютеры управляют этими машинами, потому что выравнивание слоев и соединение должно быть точным для правильной структуры печатной платы.
ЛаминированиеПри ламинировании используется тепло и давление, чтобы расплавить связующую эпоксидную смолу между слоями.Правильно ламинированные печатные платы будут плотно удерживать свои слои вместе с эффективной изоляцией между слоями.
Рентгеновское выравниваниеПри сверлении многослойных плит после ламинирования рентгеновское излучение обеспечивает центровку сверла. Эти отверстия позволяют создавать соединения между слоями многослойной печатной платы. Поэтому точность их размещения и размера по отношению к остальной части слоя и другим слоям имеет решающее значение. После совмещения слоев с помощью рентгеновских лучей печатная плата подвергается сверлению, после чего выполняется девятый шаг изготовления односторонней или двусторонней печатной платы.
Шаг шестой: выравнивание слоевПосле очистки каждого слоя печатной платы они готовы к выравниванию слоев и оптическому контролю. Отверстия, сделанные ранее, используются для выравнивания внутреннего и внешнего слоев. Чтобы выровнять слои, технический специалист помещает их на перфоратор, известный как оптический штамп. Оптический перфоратор продвигает штифт вниз через отверстия, чтобы выровнять слои печатной платы.
Шаг седьмой: Автоматическая оптическая проверкаПосле оптической штамповки другая машина выполняет оптический контроль, чтобы убедиться в отсутствии дефектов.Этот автоматический оптический контроль невероятно важен, потому что после того, как слои соединены вместе, любые существующие ошибки не могут быть исправлены. Чтобы убедиться в отсутствии дефектов, машина AOI сравнивает печатную плату с расширенным дизайном Gerber, который служит моделью производителя.
После того, как печатная плата прошла проверку — то есть ни техник, ни машина AOI не обнаружили каких-либо дефектов — она переходит к последней паре этапов изготовления и производства печатной платы.
Шаг AOI имеет решающее значение для работы печатной платы.Без него платы, которые могут иметь короткое замыкание, не соответствовать проектным спецификациям или иметь лишнюю медь, которая не была удалена во время травления, могли пройти через остальную часть процесса. AOI предотвращает появление дефектных плат, служа контрольной точкой качества в середине производственного процесса. Позже этот процесс повторяется для внешних слоев после того, как инженеры завершат их визуализацию и травление.
Шаг восьмой: ламинирование слоев печатной платыНа шестом шаге процесса все слои печатной платы собираются вместе, ожидая ламинирования.После подтверждения того, что слои не содержат дефектов, они готовы к сплавлению. Процесс ламинирования печатной платы выполняется в два этапа: этап укладки и этап ламинирования.
Внешняя часть печатной платы сделана из кусков стекловолокна, предварительно пропитанных / покрытых эпоксидной смолой. Оригинальный кусок подложки также покрыт слоем тонкой медной фольги, которая теперь содержит травления для медных следов. Когда внешний и внутренний слои готовы, пора соединить их вместе.
Укладка этих слоев производится металлическими зажимами на специальном столе пресса. Каждый слой укладывается на стол с помощью специальной булавки. Техник, выполняющий процесс ламинирования, начинает с размещения слоя эпоксидной смолы с предварительно нанесенным покрытием, известной как пропитка или препрег, на выравнивающую ванну стола. Слой подложки помещается поверх предварительно пропитанной смолы, а затем слой медной фольги. За медной фольгой, в свою очередь, следуют дополнительные листы предварительно пропитанной смолы, которые затем завершаются куском и одним последним куском меди, известным как нажимная плита.
Как только медная пластина пресса установлена, стопка готова к прессованию. Техник переносит его на механический пресс и прижимает слои вниз и вместе. В рамках этого процесса булавки протыкаются через стопку слоев, чтобы гарантировать их правильную фиксацию.
Если слои закреплены должным образом, стопку печатных плат передают в следующий пресс, пресс для ламинирования. В ламинатном прессе используется пара нагретых пластин для приложения тепла и давления к стопке слоев.Тепло пластин расплавляет эпоксидную смолу внутри преграда, и давление пресса объединяется, чтобы сплавлять стопку слоев печатной платы вместе.
После того, как слои печатной платы прижаты друг к другу, нужно немного распаковать их. Технику необходимо удалить верхнюю прижимную пластину и штифты, которые были ранее, что затем позволяет им вытащить саму печатную плату.
Девять шагов: сверлениеПеред сверлением используется рентгеновский аппарат для определения местоположения пятен сверления.Затем просверливаются регистрационные / направляющие отверстия, чтобы стопку печатных плат можно было закрепить до того, как будут просверлены более конкретные отверстия. Когда приходит время просверлить эти отверстия, сверло с компьютерным управлением используется для выполнения самих отверстий, руководствуясь файлом из расширенного дизайна Гербера.
После завершения сверления любая дополнительная медь, оставшаяся по краям, опиливается.
Десять ступеней: покрытие печатной платыПосле того, как панель просверлена, она готова к нанесению покрытия.В процессе нанесения покрытия используются химические вещества для сплавления всех слоев печатной платы вместе. После тщательной очистки печатная плата обрабатывается рядом химикатов. Часть этого процесса купания покрывает панель слоем меди толщиной в микрон, которая наносится поверх самого верхнего слоя и в только что просверленные отверстия.
Перед заполнением отверстий медью они просто служат для обнажения стекловолоконной подложки, из которой состоит внутренняя часть панели. Купание этих отверстий в меди покрывает стенки ранее просверленных отверстий.
Шаг одиннадцатый: визуализация внешнего слояРанее в процессе (шаг четвертый) на панель печатной платы был нанесен фоторезист. На шаге одиннадцатом пора нанести еще один слой фоторезиста. Однако на этот раз фоторезист наносится только на внешний слой, так как его еще нужно отобразить. После того, как внешние слои были покрыты фоторезистом и отображены, на них наносят покрытие точно так же, как внутренние слои печатной платы были нанесены на предыдущем этапе.Однако, хотя процесс такой же, внешние слои покрываются оловом, чтобы защитить медь внешнего слоя.
Шаг двенадцатый: травление внешнего слояКогда приходит время протравить внешний слой в последний раз, оловянный кожух используется для защиты меди во время процесса травления. Любая нежелательная медь удаляется с использованием того же медного растворителя, что использовалось ранее, а олово защищает ценную медь в зоне травления.
Одно из основных различий между травлением внутреннего и внешнего слоя касается участков, которые необходимо удалить.В то время как внутренние слои используют темные чернила для проводящих областей и прозрачные чернила для непроводящих поверхностей, эти чернила перевернуты для внешних слоев. Следовательно, непроводящие слои покрыты темными чернилами, а медь — светлыми чернилами. Эти легкие чернила позволяют лужению покрывать медь и защищать ее. Инженеры удаляют ненужную медь и любое оставшееся покрытие резиста во время травления, подготавливая внешний слой для AOI и маскирования припоя.
Тринадцать шагов: Внешний слой AOIКак и внутренний слой, внешний слой также должен проходить автоматическую оптическую проверку.Этот оптический контроль гарантирует, что слой точно соответствует требованиям конструкции. Он также проверяет, что на предыдущем шаге из слоя была удалена вся лишняя медь, чтобы создать правильно работающую печатную плату, которая не будет создавать неправильные электрические соединения.
Шаги четырнадцать: нанесение паяльной маскиПанели требуют тщательной очистки перед нанесением паяльной маски. После очистки поверхность каждой панели покрывается эпоксидной краской и пленкой для паяльной маски.Затем ультрафиолетовый свет падает на платы, указывая, где нужно удалить паяльную маску.
Как только техники снимают паяльную маску, печатная плата отправляется в печь для отверждения маски. Эта маска обеспечивает дополнительную защиту меди платы от повреждений, вызванных коррозией и окислением.
Шаг пятнадцатый: Приложение шелкографии
Поскольку информация о печатных платах должна находиться непосредственно на плате, изготовители должны печатать важные данные на поверхности платы в процессе, называемом нанесением шелкографии или печатью легенды.Эта информация включает следующее:
- Идентификационные номера компании
- Предупреждающие таблички
- Знаки или логотипы производителей
- Номера деталей
- Локаторы кеглей и аналогичные марки
После печати вышеуказанной информации на печатных платах, часто на струйном принтере, на печатные платы наносится обработка поверхности. Затем они переходят к этапам тестирования, резки и проверки.
Шаг шестнадцатый: Обработка печатной платыДля отделки печатной платы требуется покрытие из токопроводящих материалов, например следующих:
- Иммерсионное серебро: Низкие потери сигнала, не содержит свинца, соответствует требованиям RoHS, покрытие может окисляться и тускнеть
- Жесткое золото: Прочный, длительный срок хранения, соответствует требованиям RoHS, не содержит свинца, дорого
- Иммерсионное золото, полученное методом химического восстановления никеля (ENIG): Один из наиболее распространенных вариантов отделки, длительный срок хранения, соответствует требованиям RoHS, дороже, чем другие варианты
- Выравнивание припоя горячим воздухом (HASL): Экономичный, долговечный, поддающийся переработке, содержит свинец, не соответствует требованиям RoHS
- Бессвинцовый HASL: Экономичный, не содержащий свинца, соответствует требованиям RoHS, поддается переработке
- Иммерсионное олово (ISn): Популярно для запрессовки, жесткие допуски для отверстий, соответствие RoHS, обращение с печатной платой может вызвать проблемы с пайкой, усы олова
- Органический консервант для пайки (OSP): Соответствует RoHS, экономичный, короткий срок хранения
- Химический никель Иммерсионный палладий без химического восстановления (ENEPIG ): высокая прочность припоя, снижает коррозию, требует тщательной обработки для обеспечения надлежащих характеристик, менее экономична, чем варианты, в которых не используется золото или палладий
Выбор правильного материала зависит от проектных требований и бюджета заказчика.Однако нанесение такой отделки создает важную особенность печатной платы. Отделка позволяет сборщику монтировать электронные компоненты. Металлы также покрывают медь, чтобы защитить ее от окисления, которое может произойти на воздухе.
Шаг семнадцатый: Тест на электрическую надежностьПосле нанесения покрытия на печатную плату и ее отверждения (при необходимости) технический специалист проводит серию электрических тестов на различных участках печатной платы для проверки работоспособности.Электрические испытания должны соответствовать стандартам IPC-9252, Руководства и требования к электрическим испытаниям незаполненных печатных плат. Основные выполняемые тесты — это проверка целостности цепи и изоляции. Проверка целостности цепи проверяет наличие любых отключений в печатной плате, известных как «обрыв». С другой стороны, тест на изоляцию цепи проверяет значения изоляции различных частей печатной платы, чтобы проверить, нет ли коротких замыканий. Хотя электрические испытания в основном существуют для проверки функциональности, они также работают как проверка того, насколько хорошо первоначальная конструкция печатной платы выдерживала производственный процесс.
Помимо основного тестирования электрической надежности, существуют другие тесты, которые можно использовать для определения работоспособности печатной платы. Один из основных тестов, используемых для этого, известен как тест «кровать гвоздей». В этом тексте к контрольным точкам на печатной плате прикреплено несколько пружинных приспособлений. Затем пружинные приспособления подвергают контрольные точки на печатной плате давлением до 200 г, чтобы увидеть, насколько хорошо печатная плата выдерживает контакт под высоким давлением в контрольных точках.
Если печатная плата прошла испытания на электрическую надежность — и любые другие испытания, которые производитель решит осуществить, — ее можно переходить к следующему этапу: разводка и осмотр.
Шаг восемнадцатый: профилирование и выходПрофилирование требует от инженеров-изготовителей определения формы и размера отдельных печатных плат, вырезанных из строительной платы. Эта информация обычно находится в файлах Gerber проекта. Этот этап профилирования направляет процесс фрезерования, программируя, где машина должна создавать счёты на строительной доске.
Разводка или надрезание позволяет облегчить разделение досок.Фрезерный станок или станок с ЧПУ создает несколько небольших деталей по краям доски. Эти края могут позволить доске быстро сломаться без повреждений.
Однако некоторые производители могут использовать вместо этого V-образную канавку. Эта машина сделает V-образные надрезы по бокам доски.
Оба варианта надрезания печатных плат позволят платам аккуратно разделиться без образования трещин. Подрезав доски, производители отламывают их от строительной доски, чтобы переместить на следующий этап.
Шаг девятнадцатый: Проверка качества и визуальный осмотрПосле надрезания и разрушения плат печатная плата должна пройти одну окончательную проверку перед упаковкой и отправкой. Эта последняя проверка проверяет несколько аспектов конструкции плат:
- Размеры отверстий должны совпадать на всех слоях и соответствовать проектным требованиям.
- Размеры платы должны соответствовать размерам, указанным в проектных спецификациях.
- Изготовители должны обеспечивать чистоту, чтобы на панелях не было пыли.
- Готовые доски не должны иметь заусенцев или острых краев.
- Все платы, не прошедшие испытания на электрическую надежность, должны пройти ремонт и повторные испытания.
Шаг двадцатый: упаковка и доставкаПоследний этап изготовления печатных плат — упаковка и доставка. Упаковка обычно включает в себя материал, который герметизирует печатные платы для защиты от пыли и других посторонних материалов. Затем запечатанные доски помещаются в контейнеры, которые защищают их от повреждений во время транспортировки.Наконец, они отправляются на доставку покупателям.
Как реализовать эффективный процесс производства печатных платЧасто за процессами проектирования и изготовления печатных плат стоят разные стороны. Во многих случаях контрактный производитель (CM) может изготовить печатную плату на основе конструкции, созданной производителем оригинального оборудования (OEM). Сотрудничество между этими группами по компонентам, конструктивным соображениям, форматам файлов и материалам платы обеспечит эффективный процесс и плавный переход между этапами.
КомпонентыПроектировщик должен проконсультироваться с изготовителем о доступных компонентах. В идеале производитель должен иметь под рукой все компоненты, требуемые по проекту. Если чего-то не хватает, разработчику и изготовителю необходимо будет найти компромисс, чтобы обеспечить более быстрое производство при соблюдении минимальных проектных спецификаций.
Соображения по проектированию для производства (DFM)Дизайн для производства учитывает, насколько хорошо дизайн может продвигаться на различных этапах производственного процесса.Часто производитель, обычно CM, имеет набор руководящих принципов DFM для своего предприятия, с которыми OEM может проконсультироваться на этапе проектирования. Разработчик может запросить эти руководящие принципы DFM, чтобы сообщить свою конструкцию печатной платы для адаптации к производственному процессу изготовителя.
Форматы файловСвязь между OEM и CM имеет решающее значение для обеспечения полного изготовления печатной платы в соответствии с проектными спецификациями OEM. Обе группы должны использовать одинаковые форматы файлов для дизайна.Это предотвратит ошибки или потерю информации, которые могут возникнуть в случаях, когда файлы должны изменить формат.
Картонные материалы ПроизводителиOEM могут разрабатывать печатные платы из более дорогих материалов, чем ожидает CM. Обе стороны должны согласиться с имеющимися материалами и с тем, что лучше всего подойдет для конструкции печатной платы, оставаясь при этом рентабельным для конечного покупателя.
По вопросам обращайтесь в Millennium CircuitsВысококачественная разработка и производство печатных плат являются критически важными компонентами работы печатных плат в электронике.Понимание сложности процесса и того, почему должен происходить каждый шаг, даст вам лучшее представление о стоимости и усилиях, вложенных в каждую печатную плату.
Если вашей компании нужны печатные платы для какой-либо работы, свяжитесь с нами в Millennium Circuits Limited. Мы работаем, чтобы поставлять нашим клиентам небольшие и большие партии печатных плат по конкурентоспособным ценам.
Ваш путеводитель по изготовлению домашних печатных плат
Усовершенствуйте свою игру с помощью PCB 101 дома.
Итак, вы потратили недели на разработку гаджета IoT, макетная плата набита бесчисленными перемычками, и вы тщательно проверяете, что она работает, надеясь, что вы не отсоедините ненадежные разъемы. Успех! Теперь, когда вы знаете, что ваш дизайн работает, вы можете использовать его, но разве не было бы неплохо избавиться от всех этих перемычек и просто иметь один автономный модуль на печатной плате?
Хорошая новость заключается в том, что с помощью нескольких обычных бытовых принадлежностей (и хлорида железа) вы можете сделать свою собственную печатную плату.Наличие печатной платы для работы вместо макета не только делает дизайн более чистым, но также упрощает поиск и устранение неисправностей, чем если бы вам пришлось копаться в лабиринте проводов, подобных Медузе, для проверки напряжения. Хотя можно приобрести комплекты для выполнения той же задачи с использованием листов УФ-переноса и моторизованных мешалок, эти комплекты могут стоить значительного количества сдачи — зачастую самое дешевое — несколько сотен долларов.
Когда я учился в колледже и мне нужно было изготовить печатные платы, у меня не было таких денег, поэтому мне пришлось импровизировать.В следующем руководстве будет продемонстрирован процесс изготовления ваших собственных печатных плат с использованием техники переноса тонера. Этот метод существует уже давно, но есть ряд советов и приемов, которые являются ключом к его успеху.
Требуются припасы
Кикад
Лазерный принтер (ОБЯЗАТЕЛЬНО лазерный принтер, струйный принтер не работает)
Любые журналы / каталоги
Пластиковые ванночки (можно две)
Маленькая кисть или зубная щетка
Утюг для одежды
Хлорид железа
Доска медная плакированная
Двумя предметами, которые вряд ли можно найти в вашем доме, являются плиты, плакированные хлоридом железа и медью; Платы, плакированные хлоридом железа и медью, обычно можно найти вместе в таких местах, как Fry’s Electronics или даже в вашем местном Radioshack, но мы связались с онлайн-поставщиками.Хлорид железа будет стоить около 16-20 долларов за литр, но хорошая новость в том, что вы можете использовать его снова и снова (что приятно, потому что это не тот химикат, который можно просто выбросить).
Платы, плакированные медью, обычно находятся поблизости, и их можно купить всего за несколько долларов, хотя важно убедиться, что вы получаете простые медные платы, а не предварительно экспонированные, чувствительные к УФ-излучению панели с медным покрытием, которые предназначены для изготовления плат. используя другой метод.
Журналы или каталоги, которые вы ищете, напечатаны на полуматовой бумаге — это значительно упростит процесс переноса.Глянцевая бумага или фотобумага из магазина канцелярских товаров также подойдут, но журналы предоставляются бесплатно, а глянцевая бумага может стоить дорого за упаковку. Остальные необходимые элементы говорят сами за себя; вам не обязательно использовать Kicad, есть много других программ, которые сделают то же самое, но Kicad является бесплатным и довольно мощным в плане программного обеспечения для печатных плат.
Указание по безопасности хлорида железа : хлорид железа — это мощная кислота, которая разъедает большинство металлов, некоторые сильнее, чем другие (берегитесь алюминия!), Но не разъедает синтетические материалы, такие как пластик, чернила и лак для ногтей. настоятельно рекомендуется, , при работе с этим химическим веществом надевать защитные очки и хранить его в безопасных условиях, так как даже пары могут разъедать металл. Взгляните на бутылку:
Если символы на дне этого флакона недостаточно поясняют — , если вам нравится кожа, вам следует надеть латексные или нитриловые перчатки . Скорее всего, хлорное железо не попадет на руки, но примите меры предосторожности.Если вы попали на кожу, немедленно умойтесь с мылом и ХОЛОДНОЙ водой, и все будет в порядке.
Шаг 1. Создайте свою плату
В этом руководстве я спроектирую простую коммутационную плату для приемопередатчика RFM69HW 915 МГц; в самом модуле используется расстояние между выводами 2 мм, что меньше, чем у стандартной макетной платы, и затрудняет создание прототипа. Я спроектирую коммутационную плату со стандартным интервалом, чтобы я мог прикрепить полосу заголовка и вставить ее в любой стандартный макет.Представленный метод будет работать как для компонентов, монтируемых в сквозное отверстие, так и для поверхностного монтажа, но для моих целей эта плата будет спроектирована для поверхностного монтажа. В этом случае компоненты не маленькие, но этот процесс можно использовать для таких небольших компонентов, как MSSOP, который примерно такой же маленький, как и его можно сделать вручную.
Это руководство в основном сфокусировано на процессе изготовления плат, поэтому я не буду вдаваться в подробные инструкции для Kicad, однако есть несколько вещей, на которые вы захотите обратить внимание. После того, как вы откроете программу, вы можете начать размещать компоненты таким же образом, как и программа Spice, только в этом случае вы размещаете посадочные места компонентов; при этом убедитесь, что выбран слой «F.Cu », как показано в правой таблице на рисунке ниже.
Все, что выделено красным, будет напечатано на лицевой стороне платы, а все, что выделено желтым цветом (переходные отверстия), будет с обеих сторон, хотя в данном случае нас интересует только лицевая сторона. Когда вы закончите с дизайном, пришло время экспортировать его в PDF. Щелкните инструмент «Построение» и установите для вывода формат PDF, как показано. Это необходимо для того, чтобы убедиться, что у вас выбрана опция «зеркальное отражение», иначе при изготовлении платы она окажется в обратном направлении.
Шаг 2. Распечатайте доску
Теперь, когда график экспортирован, вы можете распечатать дизайн. Оторвите страницу из журнала и вставьте ее в лоток ручной подачи лазерного принтера. Не имеет значения, что на странице уже что-то напечатано; все, о чем мы заботимся, — это попадание тонера на страницу. Убедитесь, что на печатном дизайне нет пятен и мазков; если ваш дизайн получается нечетким, как на картинке ниже, вставьте другую страницу и попробуйте еще раз.
Когда ваш дизайн напечатан, пришло время перенести его на медь, но сначала нам нужно подготовить плату. Когда вы вынимаете его из упаковки, на нем может быть патина; отполируйте это металлической мочалкой или салфеткой из скотча. Вы хотите, чтобы доска была очень блестящей, чтобы тонер оставался на ней. После очистки доски используйте мелкую наждачную бумагу, чтобы слегка зачистить поверхность. Это не обязательно, но шероховатая поверхность может способствовать еще большему прилипанию тонера.
Шаг 3. Перенесите дизайн
Теперь возьмите напечатанный дизайн и поместите его на медь стороной с тонером вниз. Включите утюг и подождите, пока он нагреется, поставив его на самый высокий уровень нагрева и минимальный уровень пара, если он доступен. Когда утюг станет горячим, положите его на бумажно-медную доску, но пока не перемещайте утюг. Дайте ему около 30 секунд, и вы можете начать перемещать утюг. Продолжайте гладить около 2 минут; это приведет к расплавлению тонера и его прилипанию к медной плате.Теперь вам нужно удалить бумагу (это очень деликатный шаг, терпение будет вознаграждено): возьмите доску / бумагу и бросьте ее в ванну с холодной водой.
Вода проникает в бумагу, делая ее слабой и позволяя очень осторожно отделить / стереть бумагу, оставляя чистую медную доску с отпечатком черного тонера. Если на этом этапе у вас отслоился тонер, это означает, что вы недостаточно нагрели доску и вам нужно будет попробовать еще раз, оставив утюг на более длительное время. В качестве альтернативы, мой друг, владеющий магазином запчастей для электроники в городе, придумал новую идею переноса, если у вас есть доступ к ламинатору: поместите журнальную бумагу и медную доску в ламинатор и дайте ему потянуть за них оба. вместе.Пройдите их пару раз, и вы получите очень хорошую передачу после замачивания доски.
Шаг 4: Протравка меди
Здесь начинается самое интересное: выйдите на улицу или в другое хорошо проветриваемое место и налейте хлорное железо в пластиковую ванну. Чем горячее хлорид железа, тем быстрее пойдет реакция, поэтому в жаркий день оставьте бутылку на солнце, прежде чем приступить к изготовлению доски, и к тому времени, когда вы дойдете до этого шага, она станет горячей.Чтобы сделать работу с доской проще и безопаснее, я обычно просверливаю отверстие и вставляю проволоку, чтобы использовать ее в качестве ручки, но это не обязательно. Прежде чем бросить доску в кислоту, обратите внимание на ее ориентацию; Если у вас двухсторонняя доска и тыльная сторона не используется, поместите доску тыльной стороной вниз. Какая бы сторона ни была обращена вниз, она будет съедена быстрее, и вам нужно убедиться, что на обратной стороне не осталось меди. После падения платы аккуратно почистите плату со стороны схемы; это поможет медь протравить быстрее и равномернее.
Процесс займет довольно много времени: вы, скорее всего, даже не увидите, чтобы медь начала исчезать в течение примерно 8 минут. Постепенно кислота разъедает медь извне внутрь, и вы можете начать видеть прогресс. Если ваша доска большая, это займет больше времени, но обычно примерно через 20 минут доска протравится до центра, и вам придется снять доску и бросить ее в трубку с водой и мылом, нейтрализуя кислоту. . Здесь вы можете увидеть мою синюю ванну с водой и мылом, готовую получить травленую доску:
После очистки платы вы должны получить чистую плату с только черным тонером на защищенной меди, как показано ниже.
Снова соскребите тонер стальной ватой, обнажив медные следы.
После обрезки лишних частей платы у вас должна остаться свежая печатная плата, готовая к пайке. Дважды проверьте все следы, чтобы убедиться, что ни одна из них не сломалась. Если вы делаете печатную плату со сквозными отверстиями, используйте очень маленькое сверло, чтобы просверлить переходные отверстия. Поздравляем, вы готовы припаивать детали к своей плате!
Этот метод поможет вам печатать печатные платы с ограниченным бюджетом или если они вам нужны в спешке; однако студенту инженерного факультета также следует знать, что в наши дни в Интернете есть несколько мест, которые готовы производить печатные платы всего за 5 единиц.
OSHPark и Tinyos Shop находятся в Китае и изготовят для вас печатные платы всего за 20 долларов в зависимости от размера вашей платы. Они являются отличным ресурсом, если вы хотите сделать много досок или хотите напечатать шелкографию. Вам все равно нужно будет спроектировать свою плату на Kicad, но вы можете отправить файлы в любую из этих двух компаний, и в течение двух недель вы должны получить платы, готовые к пайке. Недостатком этого является то, что если вы допустили ошибку в дизайне, у вас будет пять плохих плат, и вам придется ждать еще две недели, чтобы получить новые.Имея это в виду, рекомендуется напечатать прототип платы, используя описанный выше метод; Если все работает как положено, вы можете спокойно заказывать печатные платы.
DIY PCB — Как создать свои собственные печатные платы
Сделать своими руками печатные платы или DIY PCB можно 3 различными способами:
- Офорт
- Фрезерование
- Сказочный дом
Прежде чем вы сможете создать свою собственную печатную плату (PCB), вам необходимо спроектировать свою плату на компьютере.Я написал здесь руководство по проектированию печатных плат.
Офорт
Печатная плата своими руками травлением, вероятно, является наиболее распространенным способом создания печатных плат любителями. Несмотря на то, что все больше и больше людей открывают глаза на сладкий мир создания дешевых прототипов печатных плат с использованием фабрик.
Существует множество версий этого процесса. Это может быть немного хлопотно со всеми химикатами и оборудованием. А переходные отверстия — это заноза в заднице. Но если вам нужно быстро протестировать дизайн, то травление — это то, что вам нужно.Дома у меня нет такого оборудования, но в хакерском пространстве, участником которого я являюсь, оно есть.
Обзор способов травления
Распечатайте макет платы на листе прозрачной бумаги:
Перенести макет на плату (УФ-свет):
Поместите плату в раствор разработчика печатной платы:
Поместите плату в травильный раствор:
Очистите плату ацетоном:
Просверлить отверстия:
Станок с ЧПУ
Фрезерный станок с ЧПУ — это станок, который фрезерует нежелательную медь с вашей платы.Когда я поступил в Университет Осло, у нас был доступ к станку с ЧПУ. Было здорово иметь возможность фрезеровать печатную плату, но размещение переходных отверстий вручную — настоящая головная боль, если их у вас много.
Фрезерные станки с ЧПУ
могут быть очень дорогими, но я также видел много проектов DIY, когда люди строили свои собственные станки. Как этот парень.
Фабрика
Это мой любимый вариант, и я использую его постоянно. Процесс выглядит так:
Хорошо, вам придется подождать немного дольше, чем два вышеуказанных варианта, но вы можете создавать действительно сложные схемы, и вы можете быть уверены, что если что-то не работает, это, вероятно, связано с ошибкой в схеме / плате. макет или с вашей пайкой;)
Вот видео, показывающее, как создать дизайн печатной платы и заказать прототипы:
[youtube http: // www.youtube.com/watch?v=LOCDMoJhHkM?rel=0&w=480&h=360]Возврат от DIY PCB к PCB Design
.
