Із чого роблять текстоліт для плат. Виготовляє друковані плати за допомогою лазерного принтера. Повторне дублення фоторезиста
Друкована плата – це діелектрична пластина, на поверхню якої нанесені струмопровідні доріжки та підготовлені місця для монтажу електронних компонентів. Електрорадіодеталі встановлюють на плату зазвичай за допомогою паяння.
Влаштування друкованої плати
Електропровідні доріжки плати виготовлені з фольги. Товщина провідників становить, як правило, 18 або 35 мкм, рідше за 70, 105, 140 мкм. На платі є отвори та контактні майданчики для монтажу радіоелементів.
Окремі отвори служать для з'єднання провідників, які розташовані на різних сторонах плати. На зовнішні сторони плати нанесено спеціальне захисне покриттята маркування.
Етапи створення друкованої плати
У радіоаматорській практиці часто доводиться мати справу з розробкою, створенням та виготовленням різних електронних пристроїв. Причому будь-який прилад можна побудувати на друкованій або звичайній платі з монтажем. Друкована плата працює набагато краще, надійніше та виглядає привабливіше. Створення її передбачає виконання низки операцій:
Підготовка макету;
Нанесення малюнку на текстоліт;
Травлення;
Лудіння;
Встановлення радіоелементів.
Виготовлення друкованих плат – складний, трудомісткий, цікавий процес.
Розробка та виготовлення макета
Креслення плати можна виконати вручну або на комп'ютері за допомогою однієї зі спеціальних програм.
Вручну найкраще виконувати малюнок плати на папері від самописців у масштабі 1:1. Підходить також міліметровий папір. Електронні компоненти, що встановлюються, повинні зображуватися в дзеркальному відображенні. Доріжки однієї сторони плати зображуються суцільними лініями, а інший пунктирними. Крапками відзначаються місця кріплення радіоелементів. Навколо цих місць малюють пайкові майданчики. Усі креслення зазвичай виконують рейсфедером. Вручну, як правило, роблять прості малюнки, більше складні схемидрукованих плат розробляють на комп'ютері спеціальних додатках.
Найчастіше використовують просту програму Sprint Layout. Для друку підходить лише лазерний принтер. Папір має бути глянцевий. Головне, щоб тонер не в'їдався, а залишався згори. Принтер потрібно налаштувати так, щоб товщина тонера креслення була максимальною.
Промислове виробництво друкованих плат починається із введення принципової схеми приладу до системи автоматизованого проектування, що створює креслення майбутньої плати.
Підготовка заготовки та свердління отворів
Насамперед необхідно вирізати шматок текстоліту із заданими розмірами. Обробити краї напилком. Закріпити креслення на платі. Підготувати інструмент для свердління. Свердлити прямо по кресленню. Свердло має бути гарної якості та відповідати діаметру найменшого отвору. Якщо є можливість, потрібно використовувати свердлильний верстат.
Зробивши всі необхідні отвори, зняти креслення та розсвердлити кожен отвір до заданого діаметра. Зачистити дрібною шкіркою поверхню плати. Це необхідно для усунення задирок та для покращення зчеплення фарби з платою. Для видалення слідів жиру провести обробку плати спиртом.
Нанесення малюнка на склотекстоліт
Креслення плати на текстоліт можна нанести вручну або за допомогою однієї з багатьох технологій. Найбільшу популярність користується лазерно-праскова технологія.
Нанесення малюнка вручну починають із позначення монтажних майданчиків навколо отворів. Їх наносять за допомогою рейсфедера чи сірника. Отвори з'єднують доріжками відповідно до креслення. Рисувати краще нітрофарбою, в якій розчинена каніфоль. Такий розчин забезпечує міцне зчеплення з платою та гарну стійкість при травленні з високою температурою. Як фарбу можна використовувати асфальтобітумний лак.
Виготовлення друкованих плат за допомогою лазерно-прасної технології дає непогані результати. Важливо правильно та акуратно виконувати всі операції. Знежирену плату потрібно покласти на рівну поверхню міддю догори. Зверху обережно розмістити малюнок тонером донизу. Додатково покласти ще кілька аркушів паперу. Отриману конструкцію пропрасувати гарячою праскою приблизно 30-40 секунд. Під впливом температури тонер повинен перейти з твердого стану у в'язкий, але не рідкий. Дати охолонути і помістити її на кілька хвилин у теплу воду.
Папір розкисне і легко здереться. Слід уважно оглянути отриманий рисунок. Відсутність окремих доріжок свідчить про недостатню температуру праски, широкі доріжки виходять при гарячій прасці або надмірно тривалому нагріванні плати.
Невеликі дефекти можна підправити маркером, фарбою чи лаком для нігтів. Якщо заготівля не сподобалася, треба змити все розчинником, зачистити наждачним папером і повторити процес заново.
Травлення
У пластмасову ємність із розчином поміщається знежирена друкована плата. У домашніх умовах як розчин зазвичай застосовується хлорне залізо. Ванночку з ним потрібно періодично похитувати. Через 25-30 хвилин мідь повністю розчиниться. Травлення можна прискорити, якщо використати підігрітий розчин хлорного заліза. Після закінчення процесу друкована плата витягується з ванни, ретельно промивається водою. Потім видаляється фарба зі струмопровідних доріжок.
Лудіння
Існує багато способів лудіння. Ми маємо підготовлену друковану плату. У домашніх умовах, як правило, відсутні спеціальні прилади та сплави. Тому користуються простим надійним способом. Плата покривається флюсом і лудиться паяльником із звичайним припоєм за допомогою мідного обплетення.
Встановлення радіоелементів
На завершальному етапі радіодеталі по черзі вставляються у призначені їм місця і припаюються. Ніжки деталей перед паянням потрібно обов'язково обробити флюсом і за необхідності укоротити.
Паяльник користуватися слід обережно: при надлишку тепла мідна фольга може почати відшаровуватися, друкована плата буде зіпсована. Залишки каніфолі видалити спиртом чи ацетоном. Готову плату можна покрити лаком.
Промислова технологія
У домашніх умовах розробити та виготовити друковану плату для апаратури високого класу неможливо. Наприклад, друкована плата підсилювача для High-End-апаратури багатошарова, використано покриття мідних провідників золотом та паладієм, струмопровідні доріжки мають різну товщину тощо. Досягти такого рівня технології непросто навіть на промисловому підприємстві. Тому в ряді випадків доцільно придбати готову якісну плату або зробити замовлення виконання роботи за своєю схемою. В даний час виробництво друкованих плат налагоджено на багатьох вітчизняних підприємствах та за кордоном.
Що таке друкована платаДрукарська плата (англ. printed circuit board, PCB, або printed wiring board, PWB) - пластина з діелектрика, на поверхні та/або в обсязі якої сформовані електропровідні ланцюги електронної схеми. Друкована плата призначена для електричного та механічного з'єднання різних електронних компонентів. Електронні компоненти на друкованій платі з'єднуються своїми висновками з елементами малюнку, що проводить зазвичай пайкою.
На відміну від навісного монтажу, на друкованій платі електропровідний малюнок виконаний з фольги, повністю розташованої на твердій ізолюючій основі. Друкована плата містить монтажні отворита контактні майданчики для монтажу похідних або планарних компонентів. Крім того, у друкованих платах є перехідні отвори для електричного з'єднанняділянок фольги, що розташовані на різних шарах плати. З зовнішніх сторін на плату зазвичай нанесені захисне покриття («паяльна маска») та маркування (допоміжний малюнок та текст згідно з конструкторською документацією).
Залежно кількості шарів з електропровідним малюнком, друковані плати поділяють на:
односторонні (ОПП): є лише один шар фольги, наклеєної на один бік аркуша діелектрика.
двосторонні (ДПП): два шари фольги.
багатошарові (МПП): фольга не лише на двох сторонах плати, а й у внутрішніх шарах діелектрика. Багатошарові друковані плати виходять склеюванням кількох односторонніх чи двосторонніх плат.
У міру зростання складності проектованих пристроїв та щільності монтажу збільшується кількість шарів на платах.
Основою друкованої плати служить діелектрик, що найчастіше використовуються такі матеріали, як склотекстоліт, гетинакс. Також основою друкованих плат може бути металева основа, покрита діелектриком (наприклад, анодований алюміній), поверх діелектрика наноситься мідна фольга доріжок. Такі друковані плати застосовують у силовій електроніці для ефективного тепловідведення від електронних компонентів. При цьому металева основа плати кріпиться до радіатора. Як матеріал для друкованих плат, що працюють у діапазоні НВЧ і при температурах до 260 °C, застосовується фторопласт, армований склотканини (наприклад, ФАФ-4Д), та кераміка. Гнучкі плати роблять із поліімідних матеріалів, таких як каптон.
Який матеріал будемо використовувати для виготовлення плат
Найпоширеніші, доступніші матеріали для виготовлення плат - це Гетінакс і Склотекстоліт. Гетинакс-папір просочений бакелітовим лаком, текстоліт скловолокно з епоксидкою. Однозначно використовуватимемо склотекстоліт!
Склотекстоліт фольгований являє собою листи, виготовлені на основі склотканин, просочених сполучною на основі епоксидних смол і фанеровані з двох сторін мідною електролітичною гальваностійкою фольгою товщиною 35 мкм. Гранично допустима температуравід -60?С до +105?С. Має дуже високі механічні та електроізоляційні властивості, добре піддається механічної обробкирізким, свердлінням, штампуванням.
Склотекстоліт в основному використовується одно або двосторонній товщиною 1.5мм та з мідною фольгою товщиною 35мкм або 18мкм. Ми будемо використовувати односторонній склотекстоліт товщиною 0.8мм із фольгою товщиною 35мкм (чому буде докладно розглянуто далі).
Методи виготовлення друкованих плат вдома
Плати можна виготовляти хімічним методом та механічним.
При хімічному методі там місцях де мають бути доріжки (малюнок) на платі на фольгу наноситься захисний склад (лак, тонер, фарба тощо.). Далі плата занурюється у спеціальний розчин (хлорне залізо, перекис водню та інші), який «роз'їдає» мідну фольгу, але не діє на захисний склад. Через війну під захисним складом залишається мідь. Захисний складнадалі видаляється розчинником і залишається готова плата.
При механічному методівикористовується скальпель (при ручному виготовленні) або фрезерний верстат. Спеціальна фреза робить борозенки на фользі, в результаті залишаючи острівці з фольгою – необхідний малюнок.
Фрезерні верстати є досить дорогим задоволенням, а також самі фрези дороги і мають невеликий ресурс. Так що цей метод ми не будемо використовувати.
Найпростіший хімічний метод – ручний. Ризографом лаком малюються доріжки на платі і потім труїть розчином. Цей метод не дозволяє робити складні плати, з дуже тонкими доріжками – тож це теж не наш випадок.
Наступний метод виготовлення плат – за допомогою фоторезиста. Це дуже поширена технологія (на заводі плати робляться саме цим методом) і вона часто використовується в домашніх умовах. В інтернет дуже багато статей та методик виготовлення плат за цією технологією. Вона дає дуже хороші та повторювані результати. Однак це також не наш варіант. Основна причина – досить дорогі матеріали (фоторезист, який до того ж псується згодом), а також додаткові інструменти (УФ ламання засвічення, ламінатор). Звичайно, якщо у вас буде об'ємне виробництво плат удома – то фоторезист поза конкуренцією – рекомендуємо освоїти його. Також варто зазначити, що обладнання та технологія фоторезиста дозволяє виготовляти шовкографію та захисні маскина плати.
З появою лазерних принтерів радіоаматори почали їх використовувати для виготовлення плат. Як відомо, для друку лазерний принтер використовує тонер. Це спеціальний порошок, який під температурою спікається та прилипає до паперу – у результаті виходить малюнок. Тонер стійкий до різних хімічним речовинамЦе дозволяє використовувати його як захисне покриття на поверхні міді.
Отже, наш метод полягає в тому, щоб перенести тонер із паперу на поверхню мідної фольги і потім протруїти плату спеціальним розчином для отримання малюнка.
У зв'язку з простотою використання даний метод заслужив дуже велике поширення в радіоаматорстві. Якщо ви наберете в Yandex або Google як перенести тонер з паперу на плату, то відразу знайдете такий термін як «ЛУТ» - лазерно-праскова технологія. Плати за цією технологією робляться так: друкується малюнок доріжок у дзеркальному варіанті, папір прикладається до плати малюнком до міді, зверху цей папір гладимо праскою, тонер розм'якшується і прилипає до плати. Папір далі розмочується у воді і плата готова.
В інтернет «мільйон» статей про те, як зробити плату за цією технологією. Але дана технологія має багато мінусів, які вимагають прямих рук і дуже довгої прибудови себе до неї. Тобто її треба відчути. Плати не виходять із першого разу, виходять через раз. Є багато удосконалень - використовувати ламінатор (з переробкою - у звичайному не вистачає температури), які дозволяють досягти дуже хороших результатів. Навіть є методи побудови спеціальних термопресів, але це знову вимагає спеціального устаткування. Основні недоліки ЛУТ технології:
перегрів - доріжки розтікаються - стають ширшими
недогрів - доріжки залишаються на папері
папір «присмажується» до плати – навіть при розмоканні складно відходить – у результаті може зашкодити тонер. Дуже багато інформації в інтернеті, який папір вибрати.
Пористий тонер - після зняття паперу в тонері залишаються мікропори - через них плата теж труїться - виходять з'їдені доріжки
повторюваність результату - сьогодні добре, завтра погано, потім добре - стабільного результату досягти дуже складно - потрібна строго постійна температура прогріву тонера, потрібно стабільний тиск притиску плати.
До речі, мені цим методом не вдалося зробити плату. Пробував робити і на журналах, і на крейдованому папері. У результаті навіть плати псував - від перегріву здували мідь.
В інтернеті чомусь незаслужено мало інформації про ще один метод перенесення тонера - метод холодного хімічного перенесення. Він ґрунтується на тому факті, що тонер не розчиняється спиртом, але розчиняється ацетоном. У результаті, якщо підібрати таку суміш ацетону і спирту, яка тільки розм'якшуватиме тонер - то його можна «переклеїти» на плату з паперу. Цей метод мені дуже сподобався і одразу дав свої плоди – перша плата була готова. Однак, як виявилося потім, я ніде не зміг знайти докладної інформації, яка б давала 100% результат. Потрібен такий метод, яким плату могла зробити навіть дитина. Але на другий раз плату зробити не вийшло, потім знову і прийшло довго підбирати потрібні інгредієнти.
У результаті після довгих була розроблена послідовність дій, підібрані всі компоненти, які дають якщо не 100%, то 95% хорошого результату. І найголовніше процес настільки простий, що плату може зробити дитина повністю самостійно. Ось цей метод і використовуватимемо. (Звичайно його можна і далі доводити до ідеалу – якщо у вас вийде краще – то пишіть). Плюси даного методу:
всі реактиви недорогі, доступні та безпечні
не потрібні додаткові інструменти (праски, лампи, ламінатори – нічого, хоча ні – потрібна каструля)
немає можливості зіпсувати плату – плата взагалі не нагрівається
папір відходить сам - видно результат перекладу тонера - де переклад не вийшов
немає часу в тонері (вони заклеюються папером) - відповідно немає протравів
робимо 1-2-3-4-5 і отримуємо завжди один і той же результат - майже 100% повторюваність
Перш ніж почати, подивимося, які плати нам потрібні, і що ми зможемо зробити вдома даним методом.
Основні вимоги до виготовлених плат
Ми будемо робити прилади на мікроконтролерах, із застосуванням сучасних датчиків та мікросхем. Мікросхеми стають дедалі менше. Відповідно необхідне виконання таких вимог до плат:
плати повинні бути двома сторонніми (як правило розвести односторонню плату дуже складно, зробити вдома чотиришарові плати досить складно, мікроконтролерам потрібен земляний шар для захисту від перешкод)
доріжки повинні бути товщиною 0.2мм – такого розміру цілком достатньо – 0.1мм було б ще краще – але є ймовірність протравів, відходу доріжок при пайці
проміжки між доріжками – 0.2мм – цього досить практично для всіх схем. Зменшення зазору до 0.1мм може спричинити зливання доріжок і складність у контролі плати на замикання.
Ми не використовуватимемо захисні маски, а також робити шовкографію - це ускладнить виробництво, і якщо ви робите плату для себе, то в цьому немає потреби. Знову ж таки в інтернет багато інформації на цю тему, і якщо є бажання ви можете навести «марафет» самостійно.
Ми не лудитимемо плати, в цьому теж немає необхідності (якщо тільки ви не робите прилад на 100 років). Для захисту ми використовуватимемо лак. Основна наша мета – швидко, якісно, дешево в домашніх умовах зробити плату для приладу.
Отак виглядає готова плата. зроблена нашим методом - доріжки 0.25 та 0.3, відстані 0.2
Як зробити двосторонню плату з двох односторонніх
Одна з проблем виготовлення двосторонніх плат - це поєднання сторін, щоб перехідні отвори збігалися. Зазвичай для цього робиться бутерброд. На аркуші паперу друкується відразу дві сторони. Лист згинається навпіл, на просвіт точно поєднуються сторони за допомогою спеціальних міток. Усередину вкладається двосторонній текстоліт. При методі ЛУТ такий бутерброд пропрасовується праскою і виходить двостороння плата.
Однак, при методі холодного перенесення тонера саме перенесення здійснюється за допомогою рідини. І тому дуже складно організувати процес змочування однієї сторони одночасно з іншою стороною. Це звичайно теж можна зробити, але за допомогою спеціального пристрою - міні преса (тисків). Беруться щільні аркуші паперу – які вбирають рідину для перенесення тонера. Листи змочуються так, щоб рідина не капала, і лист тримав форму. І далі робиться «бутерброд» - змочений лист, лист туалетного паперудля вбирання зайвої рідини, лист із малюнком, плата двостороння, лист із малюнком, лист туалетного паперу, знову змочений лист. Все це затискається вертикально в лещата. Але ми так робити не будемо, ми зробимо простіше.
На форумах з виготовлення плат проскочила дуже хороша думка – яка проблема робити двосторонню плату – беремо ніж та ріжемо текстоліт навпіл. Так як склотекстоліт - це листковий матеріал, то це не складно зробити при певній вправності:
У результаті однієї двосторонньої плати товщиною 1.5мм отримуємо дві односторонні половинки.
Далі робимо дві плати, свердлимо і все – вони ідеально поєднані. Рівно розрізати текстоліт не завжди виходило, і в результаті прийшла ідея використати одразу тонкий односторонній текстоліт завтовшки 0.8мм. Дві половинки потім можна не склеювати, вони триматимуться за рахунок запаяних перемичок у перехідних отворах, кнопок, роз'ємів. Але якщо це необхідно без проблем, можна склеїти епоксидним клеєм.
Основні плюси такого походу:
Текстоліт товщиною 0,8 мм легко ріжеться ножицями по паперу! Будь-яку форму, тобто дуже легко обрізати під корпус.
Тонкий текстоліт – прозорий – присвітивши ліхтарем знизу можна легко перевірити коректність усіх доріжок, замикання, розриви.
Паяти одну сторону простіше - не заважають компоненти на іншій стороні і легко можна контролювати спайки висновків мікросхем - з'єднати сторони можна в самому кінці
Свердлити треба вдвічі більше отворів і отвори можуть мало не збігтися
Трохи втрачається жорсткість конструкції, якщо не склеювати плати, а склеювати не дуже зручно.
Односторонній склотекстоліт товщиною 0.8мм важко купити, переважно продається 1.5мм, але якщо не вдалося дістати, то можна розкроїти ножем товстіший текстоліт.
Перейдемо до деталей.
Необхідні інструменти та хімія
Нам знадобляться такі інгредієнти:
Тепер коли все це є, робимо кроки.
1. Компонування шарів плати на аркуші паперу для друку за допомогою InkScape
Автоматичний цанговий набір:
Ми рекомендуємо перший варіант - він дешевший. Далі необхідно до мотора припаяти дроти та вимикач (краще кнопку). Кнопку краще розмістити на корпусі, щоб зручніше було швидко вмикати та вимикати моторчик. Залишається підібрати блок живлення, можна взяти будь-який блок живлення на 7-12в струмом 1А (можна і менше), якщо такого блоку живлення немає, то може підійти зарядка USB на 1-2А або батарейка Крона (тільки треба пробувати - не всі зарядки люблять мотори, мотор може не запуститься).
Дриль готовий, можна свердлити. Але тільки необхідно свердлити строго під кутом 90 градусів. Можна спорудити міні-верстат - в інтернет є різні схеми:
Але є просте рішення.
Кондуктор для свердління
Щоб свердлити рівно під 90 градусів, достатньо виготовити кондуктор для свердління. Ми робитимемо ось такий:
Виготовити його дуже легко. Беремо квадратик будь-якого пластику. Кладемо наш дриль на стіл або іншу рівну поверхню. І свердлимо в пластиці потрібним свердлом отвір. Важливо забезпечити рівне горизонтальне усунення дриля. Можна притулити моторчик до стіни або рейки та пластик теж. Далі великим свердлом розсвердлити отвір під цангу. З зворотного бокурозсвердлити або зрізати шматок пластику, щоб було видно свердло. На низ можна приклеїти поверхню, що не ковзає, - папір або гумку. Такий кондуктор треба зробити під кожне свердло. Це забезпечить ідеально точне свердління!
Такий варіант теж підійде зрізати зверху частину пластику і зрізати куточок знизу.
Ось як проводиться свердління за його допомогою:
Затискаємо свердло так, щоб воно стирчало на 2-3мм при повному зануренні цанги. Ставимо свердло на місце де треба свердлити (при травленні плати у нас буде залишатися мітка де свердлити у вигляді міні отвору в міді - в Kicad ми спеціально ставили галку для цього, так що свердло буде само вставати туди), притискаємо кондуктор і вмикаємо мотор - отвір готове. Для підствітки можна використовувати ліхтарик, поклавши його на стіл.
Як ми вже писали раніше, свердлити можна тільки отвори з одного боку - там де підходять доріжки - другу половину можна досвердлити вже без кондуктора по напрямному першому отвору. Це трохи заощаджує сили.
8. Лудіння плати
Навіщо лудити плати – переважно для захисту міді від корозії. Основний мінус лудіння - перегрів плати, можливе псування доріжок. Якщо у вас немає паяльної станції – однозначно – не лудіть плату! Якщо вона є, то мінімальний ризик.
Можна лудити плату сплавом РОЗЕ в окропі, але він дорого коштує і його складно дістати. Лудити краще звичайним припоєм. Щоб зробити це якісно, дуже тонким шаром треба зробити просте пристосування. Беремо шматочок обплетення для випаювання деталей і одягаємо її на жало, прикручуємо дротом до жалу, щоб вона не зіскочила:
Плату покриваємо флюсом - наприклад ЛТІ120 і обплетення теж. Тепер в оплетку набираємо олово і їй водимо по платі (фарбуємо) - виходить чудовий результат. Але в міру використання обплетення розпадається і на платі починають залишатися мідні ворскінки - їх обов'язково треба прибрати, а то буде замикання! Побачити це дуже легко посвітивши ліхтарем на звороті плати. При такому методі добре використовувати або потужний паяльник (60ват) або сплав Роже.
У результаті, плати краще не лудити, а покривати лаком в самому кінці-наприклад PLASTIC 70, або простий акриловий лак, куплений в автозапчастинах KU-9004:
Тонкий тюнінг методу перенесення тонера
У методі є два моменти, які піддаються тюнінгу, і можуть не вийти одразу. Для їх налаштування, необхідно в Kicad зробити тестову плату, доріжки квадратної спіралі різної товщини, від 0.3 до 0.1 мм і з різними проміжками, від 0.3 до 0.1 мм. Краще відразу роздрукувати кілька таких зразків на одному аркуші та провести підстроювання.
Можливі проблеми, які ми усуватимемо:
1) доріжки можуть змінювати геометрію – розтікатися, стає ширше, зазвичай дуже не значно, до 0.1мм – але це не добре
2) тонер може погано прилипати до плати, відходити під час зняття паперу, погано триматися на платі
Перша та друга проблема взаємопов'язані. Вирішую першу, ви приходите до другої. Потрібно знайти компроміс.
Доріжки можуть розтікатися з двох причин - надто великий вантаж притиску, занадто багато ацетону у складі отриманої рідини. Насамперед треба спробувати зменшити вантаж. Мінімальний вантаж – близько 800гр, нижче зменшувати не варто. Відповідно вантаж кладемо без жодного притиску - просто ставимо зверху і все. Обов'язково має бути 2-3 шари туалетного паперу для гарного всмоктування зайвого розчину. Ви повинні домогтися того, що після зняття вантажу папір повинен бути білим, без фіолетових патьоків. Такі патьоки говорять про сильне розплавлення тонера. Якщо відрегулювати вантажем не вийшло, доріжки все одно розпливаються, то збільшуємо частку рідини для зняття лаку в розчині. Можна збільшити до 3 частини рідини та 1 частину ацетону.
Друга проблема, якщо немає порушення геометрії, говорить про недостатню вагу вантажу або малу кількість ацетону. Почати знову ж таки варто з вантажу. Більше 3кг сенсу немає. Якщо тонер погано тримається на платі, то треба збільшити кількість ацетону.
Ця проблема здебільшого виникає, коли ви змінюєте рідину для зняття лаку. На жаль, це не постійний і не чистий компонент, але на інший його замінити не вдалося. Пробував замінити його спиртом, але, мабуть, виходить не однорідна суміш і тонер прилипає якимись вкрапленнями. Також рідина для зняття лаку може містити ацетон, тоді її потрібно буде менше. Загалом такий тюнінг вам треба буде провести один раз, поки не закінчиться рідина.
Плата готова
Якщо ви не відразу запаюватимете плату, то її необхідно захистити. Найпростіший спосіб зробити це – покрити спиртоканіфольним флюсом. Перед паянням це покриття треба буде зняти, наприклад, ізопропіловим спиртом.
Альтернативні варіанти
Ви також можете здійснити плату:
Додатково зараз набирає популярність сервіс виготовлення плат на замовлення - наприклад Easy EDA . Якщо необхідна складніша плата (наприклад 4-х шарова) - це єдиний вихід.
У цій нотатці я розберу популярні способи створення друкованих плат самостійно в домашніх умовах: ЛУТ, фоторезист, ручне малювання. А також за допомогою яких програм найкраще малювати ПП.
Колись електронні пристрої монтували за допомогою навісного монтажу. Зараз так збирають хіба що лампові аудіопідсилювачі. У масовому ході друкований монтаж, який перетворився вже давно на справжню галузь зі своїми хитрощами, особливостями та технологіями. А хитрощів там чимало. Особливо під час створення ПП для високочастотних пристроїв. (Думаю, що зроблю якось огляд літератури та особливостей проектування розташування провідників ПП)
Загальний принцип створення друкованих плат (ПП) полягає в тому, щоб на поверхню з непровідного струму матеріалу нанести доріжки, які цей струм проводять. Доріжки з'єднують радіодеталі згідно з необхідною схемою. На виході виходить електронний пристрій, який можна трусити, носити, іноді навіть мочити без остраху його пошкодити.
Загалом технологія створення друкованої плати в домашніх умовах складається з кількох кроків:
- Вибрати відповідний фольгований склотекстоліт. Чому текстоліт? Його простіше дістати. Та й дешевше виходить. Найчастіше для аматорського устрою цього достатньо.
- Нанести на текстоліт малюнок друкованої плати
- Стравити зайву фольгу. Тобто. прибрати зайву фольгу з ділянок плати, у яких немає малюнка провідників.
- Просвердлити отвори для висновків компонентів. Якщо потрібно просвердлити отвори під компоненти з виводами. Для чіп компонентів цього не потрібно.
- Залудити струмопровідні доріжки
- Нанести паяльну маску. Опціонально, якщо хочеш зовні наблизити свою плату до заводських.
Інший варіант - це просто замовити свлю плату на заводі. Зараз безліч компаній надають послуги з виробництва друкованих плат. Отримаєш чудову заводську друковану плату. Розрізнятися з аматорською вони будуть не лише наявністю паяльної маски, а й багатьма іншими параметрами. Наприклад, якщо в тебе двостороння ПП, то на плату буде присутня металізація отворів. Можна вибирати колір паяльної маски тощо. Переваг море, тільки встигай відслиняти гроші!
Крок 0
Перш, ніж виготовляти ПП, вона має бути десь намальована. Можна по-старому намалювати її на міліметровому папері і потім переносити малюнок на заготівлю. А можна скористатися однією із численних програм для створення друкованих плат. Ці програми називаються загальним словом САПР (CAD). З доступних радіоаматору можна назвати DeepTrace (безпл. версія), Sprint Layout, Eagle (можна звичайно знайти і спеціалізовані типу Altium Designer)
За допомогою цих програм можна не лише намалювати ПП, а й підготувати її до виробництва у заводських умовах. Раптом захочеться замовити десятку хустки? А якщо не захочеться, то таку ПП зручно роздрукувати та за допомогою ЛУТ або фоторезиста виготовити самостійно. Але про це нижче.
Крок 1
Отже, заготівлю для ПП умовно можна розділити на дві частини: основа, що не проводить, і покриття, що проводить.
Заготівлі для ПП бувають різні, але найчастіше вони відрізняються матеріалом шару, що не проводить. Можна зустріти таку підкладку з гетинаксу, склотекстоліту, гнучку основу з полімерів, композиції целюлозного паперу та склотканини з епоксидною смолою, навіть металева основа буває. Всі ці матеріали розливаються своїми фізичними та механічними властивостями. І на виробництві матеріал для ПП вибирається виходячи з економічних міркувань та технічних умов.
Для домашніх ПП я рекомендую фольгований склотекстоліт. Легко дістати і прийнятна ціна. Гетинакси напевно дешевші, але особисто я їх терпіти не можу. Якщо ти розбирав хоч один масовий китайський пристрій, то, напевно, бачив з чого там зроблено ПП? Вони ламкі, а при паянні смердять. Нехай китайці це нюхають.
Залежно від пристрою і умов його експлуатації можна вибрати відповідний текстоліт: односторонній, двосторонній, з різною товщиною фольги (18 мкм, 35 мкм і т.д. і т.п.).
Крок 2
Для нанесення малюнка ПП на фольговану основу радіоаматори відпрацювали багато методів. Серед них два найпопулярніші нині: ЛУТ і фоторезист. ЛУТ - це скорочення від "лезерно праскова технологія". Як і слід з назви знадобляться лазерний принтер, праска та глянсовий фотопапір.
ЛУТ
На фотопапір друкується малюнок у відбитому вигляді. Потім він накладається на фольгований текстоліт. І добре прогрівається праскою. Під впливом температури тонер із глянцевого фотопаперу прилипає до мідної фольги. Після прогрівання плата відмочується у воді та папір акуратно забирається.
На фото вище плата після травлення. Чорний колір струмопровідних доріжок через те, що вони ще покриті затверділим тонером від принтера.
Фоторезист
Це складніша технологія. Але і результат за його допомогою можна отримати якісніший: без протравів, тонші доріжки тощо. Процес схожий на ЛУТ, але малюнок ПП друкується на прозора плівка. Таким чином виходить шаблон, який можна використовувати багаторазово. Потім на текстоліт наноситься "фоторезист" - чутлива до ультрафіолету плівка або рідина (фоторезист буває різним).
Потім поверх фоторезиста міцно закріплюється фотошаблон з малюнком ПП і потім бутерброд опромінюється ультрафіолетовою лампою чітко відмірений час. Треба сказати, що малюнок ПП на фотошаблоні друкується інвертованим: доріжки прозорі, а темні порожнечі. Робиться це для того, щоб при засвітленні фоторезиста незакриті шаблоном ділянки фоторезиста зреагували на ультрафіолет і стали нерозчинними.
Після засвітки (або експонування, як це називають специ) плата і "проявляється" - засвічені ділянки стають темними, незасвічені - світлими, тому що там фоторезист просто розчинився у проявнику (звичайна кальцинована сода). Потім плата труїться в розчині, а потім фоторезист видаляється, наприклад, ацетоном.
Види фоторезиста
У природі мешкає кілька видів фоторезиста: рідкий, плівка, що самоклеїться, позитивний, негативний. У чому різниця та як вибрати собі відповідний? На мій погляд, у аматорському застосуванні особливої різниці немає. Тут вже як ти призвичаїшся, той вид застосовувати і будеш. Я виділив би лише два основні критерії: ціна і на скільки зручно особисто користуватися тим чи іншим фоторезистом.
Крок 3
Травлення заготовки ПП із нанесеним малюнком. Розчинити незахищену частину фолги з ПП можна безліччю способів: травлення в персульфаті амонію, хлорному залозі, . Мені подобається останній спосіб: швидко, чисто, дешево.
Поміщаємо заготовку в розчин для травлення, чекаємо 10 хвилин, виймаємо, промиваємо, зачищаємо доріжки на платі і переходимо до наступного етапу.
Крок 4
Плату можна залудити або сплавом Розі, або Вуда, просто покрити доріжки флюсом і пройтися по них паяльником з припоєм. Сплави Розе і Вуда - багатокомпонентні легкоплавкі метали. А сплав Вуда ще й містить кадмій. Так, то в домашніх умовах проводити такі роботи слід під витяжкою з фільтром. Ідеально мати простенький димоуловлювач. Ти ж хочеш жити довго та щасливо?:=)
Крок 6
П'ятий крок я пропущу, там зрозуміло. А ось нанесення паяльної маски досить цікавий і не найпростіший етап. Тож давай вивчимо його докладніше.
Паяльна маска використовується в процесі створення ПП для того, щоб захистити доріжки плати від окислень, вологи, флюсів при монтажі компонентів, а також полегшити сам монтаж. Особливо коли використовуються SMD-компоненти.
Зазвичай, щоб захистити доріжки ПП без маски від хім. і хутро впливів радіолюбителі такі доріжки покривають шаром припою. Після лудіння така плата часто виглядає не дуже красиво. Але гірше, що в процесі лудіння можна перегріти доріжки або повісити між ними "соплю". У першому випадку провідник відвалиться, а в другому доведеться видаляти такі несподівані соплі, щоб усунути коротке замикання. Ще одним мінусом є збільшення ємності між такими провідниками.
Насамперед: паяльна маска досить токсична. Всі роботи слід проводити в приміщенні, що добре провітрюється (а краще під витяжкою), а також уникати попадання маски на шкіру, слизові оболонки і в очі.
Не можу сказати, що процес нанесення маски досить складний, але все ж таки вимагає великої кількостікроків. Після обмірковування вирішив, що дам посилання на більш-менш докладний опис нанесення паяльної маски, оскільки зараз немає можливості самостійно продемонструвати процес.
Творіть, хлопці, це цікаво =) Створення ПП у наш час схоже не просто на ремесло, а на ціле мистецтво!
Ця сторінка є посібником з виробництва високоякісних друкованих плат (далі ПП) швидко та ефективно, особливо для професійного макетування виробництва ПП. На відміну від більшості інших посібників, акцент робиться на якості, швидкості та мінімальній вартості матеріалів.
За допомогою описаних на цій сторінці методів ви зможете зробити односторонню та двосторонню плату досить гарної якості, придатну для поверхневого монтажу з кроком розташування елементів 40-50 елементів на дюйм та з кроком розташування отворів 0.5 мм.
Методика, описана тут, є сумованим досвідом, зібраним протягом 20 років експериментів у цій галузі. Якщо ви точно дотримуватиметеся описаної тут методики, то зможете щоразу отримувати ПП відмінної якості. Звичайно, ви можете експериментувати, але пам'ятайте, що необережні діїможуть призвести до суттєвого зниження якості.
Тут представлені лише фотолітографічні методи формування топології ПП – інші способи, такі як трансферт, друк на міді тощо, які не підходять для швидкого та ефективного використання, Не розглядаються.
Свердління
Якщо як основний матеріал ви використовуєте FR-4, то вам знадобляться свердла, покриті карбідом вольфраму, свердла з швидкорізальних сталей дуже швидко зношуються, хоча сталь можна застосовувати для свердління одиночних отворів великого діаметру (більше 2 мм), т.к. свердла з напилюванням карбіду вольфраму такого діаметра надто дорогі. При свердлінні отворів діаметром менше 1 мм, краще використовувати вертикальний верстат, інакше ваші свердла швидко ламаються. Рух зверху вниз найоптимальніший з погляду навантаження на інструмент. Карбідні свердла виготовляють з жорстким хвостовиком (тобто свердло точно відповідає діаметру отвору), або з товстим (іноді називають "турбо") хвостовиком, що має стандартний розмір (зазвичай 3.5 мм).
При свердлінні свердлами з карбідним напиленням важливо жорстко закріпити ПП, т.к. свердло може під час руху вгору вирвати фрагмент плати.
Свердла невеликих діаметрів зазвичай вставляють або в цанговий патрон різних розмірів, або в трьох кулачковий патрон - іноді 3-х кулачковий патрон є оптимальним варіантом. Для точного фіксування, однак, це закріплення не підходить, і маленький розмір свердла (менше 1 мм) швидко робить жолобки у затискачах, що забезпечують хорошу фіксацію. Тому для свердла діаметром менше 1 мм краще використовувати цанговий патрон. Про всяк випадок придбайте додатковий набір, що містить запасні цанги для кожного розміру. Деякі недорогі свердла виробляють із пластиковими цангами – викиньте їх та купіть металеві.
Для отримання прийнятної точності необхідно правильно організувати робоче місце, тобто, по-перше, забезпечити освітлення плати під час свердління. Для цього можна використовувати 12 В галогенову лампу (або 9В, щоб зменшити яскравість), прикріпивши її на штативі для можливості вибирати позицію (висвітлювати праву сторону). По-друге, підняти робочу поверхнюприблизно на 6" вище висоти столу, для кращого візуального контролю процесу. Непогано було б видалити пил (можна використовувати звичайний пилосос), але це не обов'язково - випадкове замикання ланцюга пиловою частинкою - це міф. Треба відзначити, що пил від скловолокон, що утворюється при свердління, дуже колкаючи, і при попаданні на шкіру викликає її подразнення.
Типові розміри отворів:
· Перехідні отвори - 0.8 мм і менше
· Інтегральна схема, резистори і т.д. – 0.8 мм.
· Великі діоди (1N4001) – 1.0 мм;
· Контактні колодки, тримери – від 1.2 до 1.5 мм;
Намагайтеся уникати отворів діаметром менше 0.8 мм. Завжди тримайте щонайменше двох запасних свердл 0.8 мм, т.к. вони завжди ламаються саме у той момент, коли вам терміново треба зробити замовлення. Свердла 1 мм і більше набагато надійніше, хоча і для них непогано мати запасні. Коли вам потрібно виготовити дві однакові плати, то для економії часу їх можна свердлити одночасно. При цьому необхідно дуже акуратно свердлити отвори в центрі контактного майданчика біля кожного кута ПП, а для великих плат - отвори, які розташовані поблизу центру. Отже, покладіть плати одна на одну і просвердліть отвори 0.8 мм у двох протилежних кутах, потім використовуючи штифти як кілочки, закріпіть плати відносно один одного.
Різання
Якщо ви робите ПП серійно, вам знадобиться для різання гільйотинних ножиць (коштують вони близько 150 у.о.). Звичайні пилки швидко тупляться, за винятком пилок з карбідовим покриттям, а пил під час пилки може викликати подразнення шкіри. Пилою можна випадково зашкодити захисну плівкута зруйнувати провідники на готовій платі. Якщо ви хочете користуватися ножицями гільйотин, то будьте дуже обережні при відрізанні плати, пам'ятайте, що лезо дуже гостре.
Якщо вам треба відрізати плату за складним контуром, то це можна зробити або просвердлив багато маленьких отворів і відламавши ПП по отриманих перфораціях, або за допомогою лобзика або маленької ножівки, але приготуйтеся часто міняти лезо. Практично можна зробити кутовий зріз і ножицями гільйотин, але будьте дуже обережні.
Наскрізна металізація
Коли ви робите двосторонню плату, виникає проблема об'єднання елементів на верхній стороні плати. Деякі компоненти (резистор, поверхневі інтегральні схеми) набагато легше припаяти, ніж інші (наприклад конденсатор зі штиревими висновками), тому виникає думка: зробити поверхневе з'єднання лише "легких" компонентів. А для DIP-компонентів використовувати штифти, причому краще використовувати модель з товстим штифтом, а не з роз'ємом.
Трохи підніміть DIP-компонент над поверхнею плати та спаяйте пару штирьків з боку припою, зробивши на кінці невеликий капелюшок. Потім потрібно припаяти необхідні компоненти до верхньої сторони за допомогою повторного нагріву, причому при пайці дочекайтеся, поки припій заповнить простір навколо штиря (див. малюнок). Для плат з дуже щільним розташуванням елементів необхідно добре продумати компонування, щоб полегшити пайку DIP-компонентів. Після того, як ви закінчили складання плати, необхідно провести двосторонній контроль якості монтажу.
Для перехідних отворів використовують сполучні штирі, що швидко монтуються, діаметром 0.8 мм (див. малюнок).
Це самий доступний спосібелектричного з'єднання. Вам потрібно буде лише точно ввести кінець приладу в отвір на всю довжину, повторити теж з іншими отворами. . Ця установка дуже зручна, але дорога (350 $). Вона використовує "пластинчасті бруски" (див. малюнок), які складаються з бруска припою з мідною втулкою металізованою із зовнішнього боку.На втулці нарізані засічки з інтервалом 1.6 мм, що відповідають товщині плати. Брусок вводиться в отвір за допомогою спеціального аплікатора. Потім отвір пробивають керном, який викликає перекіс металізованої втулки, і виштовхує втулку з отвору. Контактні майданчики напоюються з кожної сторони плати для приєднання втулки до контактних майданчиків, потім припій видаляється разом з обплетенням.
На щастя, цю систему можна використовувати для металізації стандартних отворів 0.8 мм без придбання повного комплекту. Як аплікатор можна використовувати будь-який автоматичний олівець діаметром 0.8 мм, модель якого має наконечник схожий на зображений на малюнку, що працює набагато краще, ніж справжній аплікатор. Отвори мають бути просвердлені діаметром 0.85 мм, т.к. після металізації їх діаметри зменшуються.
Зауважимо, що якщо ваша програма креслила контактні майданчики таким самим розміром, як і розмір свердла, то отвори можуть виходити за їх межі, призводячи до несправностей плати. Ідеально, щоб контактний майданчик виходив за межі отвору на 0.5 мм.
Металізація отворів на основі графіту
Другий варіант отримання провідності через отвори - металізація графітом, з наступним гальванічним осадженням міді. Після свердління поверхня плати покривається аерозольним розчином, що містить дрібнодисперсні частинки графіту, який потім ракель (скребком або шпателем) продавлюється в отвори. Можна використовувати аерозоль фірми CRAMOLIN "GRAPHITE". Даний аерозоль широко використовується в гальванопластику та інших гальванічних процесах, а також при отриманні покриттів, що проводять, в радіоелектроніці. Якщо основу становить легколетюча речовина, необхідно відразу ж струснути плату в напрямку перпендикулярному площині плати, так щоб надлишки пасти пішли з отворів до випаровування основи. Надлишки графіту з поверхні видаляються розчинником або механічно – шліфуванням. Необхідно відзначити, що розмір отриманого отвору може бути меншим на 0.2 мм вихідного діаметра. Забруднені отвори можна прочистити за допомогою голки чи інакше. Крім аерозолів можна використовувати колоїдні розчини графіту. Далі на провідні циліндричні поверхні отворів осаджується мідь.
Гальванічний процес осадження добре відпрацьований та широко описаний у літературі. Установка для проведення даної операції є ємністю, заповненою розчином електроліту (насичений розчин Cu 2 SO 4 +10% розчин H 2 SO 4), в яку опущені мідні електроди та заготівля. Між електродами та заготівлею створюється різниця потенціалів, яка має забезпечити щільність струму не більше 3-х ампер на квадратний дециметр поверхні заготівлі. Велика щільність струму дозволяє досягати більших швидкостей осадження міді. Так для осадження на заготівлю товщиною 1.5 мм необхідно осадити до 25 мкм міді, при такій щільності цей процес триває трохи більше півгодини. Для інтенсифікації процесу розчин електроліту можуть додаватися різні присадки, а рідина може піддаватися механічному перемішування, борбатажу та ін. При нерівномірному нанесенні міді на поверхню заготовка може бути відшліфована. Процес металізації графітом, зазвичай, використовує субтрактивної технології, тобто. перед нанесенням фоторезиста.
Вся паста, що залишилася перед нанесенням міді, зменшує вільний об'єм отвору та надає отвору неправильної форми, що ускладнює подальший монтаж компонентів. Більш надійним методом видалення залишків струмопровідної пасти є вакуумування або продування надлишковим тиском.
Формування фотошаблону
Вам необхідно зробити позитивну (тобто чорну = мідь) напівпрозору плівку фотошаблону. Ви ніколи не зробите справді хорошу ПП без якісного фотошаблону, тому ця операція має велике значення. Дуже важливо отримати чітке тагранично непрозорезображення топології ПП.
На сьогоднішній день і в майбутньому фотошаблон формуватимуть за допомогою комп'ютерних програмсімейства чи придатних для цієї мети графічних пакетів. У цій роботі ми не обговорюватимемо переваги програмного забезпечення, скажімо тільки, що ви можете використовувати будь-які програмні продукти, але абсолютно необхідно, щоб програма виводила на друк отвори, розташовані в центрі контактного майданчика, які використовуються при подальшій операції свердління як маркери. Практично неможливо вручну просвердлити отвори без цих орієнтирів. Якщо ви хочете використовувати CAD загального призначення або графічні пакети, то в установках програми задайте контактні майданчики або як об'єкт, що містить чорну залиту область з білим концентричним коло меншого діаметра на її поверхні, або як незаповнене коло, встановивши попередньо велику товщину лінії (тобто . чорне кільце).
Як тільки визначили розташування контактних майданчиків та типи ліній, встановлюємо рекомендовані мінімальні розміри:
- свердлильного діаметра - (1 міл = 1/1000 дюйма) 0.8 мм Ви можете виготовити ПП і з меншим діаметром наскрізних отворів, але це буде набагато складніше.
- контактні майданчики для нормальних компонентів та DIL LCS: 65 милий круглі або квадратні майданчики з діаметром отвору 0.8 мм.
- ширина лінії - 12.5 міл, якщо вам потрібно, то можна отримати і 10 міл.
- простір між центрами доріжок шириною 12.5 міл - 25 міл (можливо трохи менше, якщо дозволяє модель принтера).
Необхідно дбати про правильне діагональне з'єднання треків на зрізах кутів(сітка - 25 міл, ширина доріжки - 12.5 міл).
Фотошаблон повинен бути роздрукований таким чином, щоб при експонуванні сторона, на яку наносяться чорнило, була повернена до поверхні ПП для забезпечення мінімального зазору між зображенням і ПП. Практично це означає, що верхня сторона двосторонньої ПП має бути надрукована дзеркально.
Якість фотошаблону залежить як від пристрою виведення і матеріалу фотошаблону, так і від факторів, які ми обговоримо далі.
Матеріал фотошаблону
Йдеться не про використання фотошаблону середньої прозорості – оскільки для ультрафіолетового випромінювання достатньо буде напівпрозорого, це не суттєво, тому що. для менш прозорого матеріалу час експонування збільшується зовсім небагато. Розбірливість ліній, непрозорість чорних областей та швидкість висихання тонера/чорнила є набагато важливішою. Можливі альтернативи під час друку фотошаблону:
Прозора ацетатна плівка (OHP)- може здатися, що це найбільш очевидна альтернатива, але ця заміна може коштувати дорого. Матеріал має властивість згинатися або спотворюватися від нагрівання лазерним принтером, і тонер/чорнило можуть потріскатися та легко обсипатися. НЕ РЕКОМЕНДУЄТЬСЯ
Поліефірна креслярська плівка- хороша, але дорога, чудова розмірна стабільність. Шорстка поверхня добре утримує чорнило або тонер. При використанні лазерного принтера потрібно брати товсту плівку, т.к. при нагріванні тонка плівка схильна до жолоблення. Але навіть товста плівка може деформуватись під дією деяких принтерів. Не рекомендується, але застосування можливе.
Калька.Беріть максимальну товщину, яку зможете знайти – не менше 90 грамів на кв. метр (якщо візьмете тонше, то вона може покоробитися), 120 грам на кв. метр буде навіть кращим, але її важче знайти. Це недорого, і без особливих зусиль можна дістати в офісах. Калька має гарну проникність для ультрафіолетового випромінювання і по здатності утримувати чорнило близьке до креслярської плівки, а за властивостями не спотворюватися при нагріванні навіть перевершує.
Пристрій виведення
Pen plotters- копітка і повільна. Ви повинні будете використовувати дорогу поліефірну креслярську плівку (калька не годиться, тому що чорнило наноситься одиночними лініями) і спеціальне чорнило. Перо доведеться періодично чистити, т.к. воно легко засмічується. НЕ РЕКОМЕНДУЄТЬСЯ.
Струменеві принтери - Головна проблемапри використанні – домогтися необхідної непрозорості. Ці принтери настільки дешеві, що, звичайно, варто спробувати, але якість їх друку не порівняти з якістю лазерних принтерів. Також можна спробувати надрукувати спочатку на папері, а потім за допомогою гарного ксероксу перевести зображення на кальку.
Складальники- для кращої якості фотошаблону створюють Postscript або PDF-файл і пересилають на DTP або наборщик. Фотошаблон, виготовлений таким чином, матиме роздільну здатність не менше 2400DPI, абсолютну непрозорість чорних областей та досконалу різкість зображення. Ціна зазвичай наводиться однієї сторінки, крім використаної області, тобто. якщо ви зможете мультиплікувати копії ПП або розмістити на одній сторінці зображення обох сторін ПП, ви заощадите гроші. На таких пристроях можна зробити велику плату, формат якої не забезпечується вашим принтером.
Лазерні принтери- легко забезпечують найкращий дозвіл, доступні та швидкі. Принтер, що використовується, повинен мати дозвіл не менше 600dpi для всіх ПП, т.к. нам потрібно зробити 40 смуг на дюйм. 300DPI не зможе поділити дюйм на 40 на відміну від 600DPI.
Також важливо відзначити, що принтер робить хороші чорні відбитки без вкраплення тонера. Якщо ви плануєте купити принтер для виготовлення ПП, спочатку необхідно протестувати цю модель на звичайному аркуші паперу. Навіть найкращі лазерні принтери можуть не покривати повністю великі області, але це не є проблемою, якщо друкуються тонкі лінії.
При використанні кальки або креслярської плівки необхідно мати посібник із заправки паперу в принтер і правильно здійснювати зміну плівки, щоб уникнути заклинювання апаратури. Пам'ятайте, що при виробництві маленьких ПП для економії плівки або кальки можна розрізати листи навпіл або до потрібного формату (наприклад, розрізати А4, щоб отримати А5).
Деякі лазерні принтери друкують з поганою точністю, але оскільки будь-яка помилка лінійна, її можна компенсувати масштабуванням даних при виведенні на друк.
Фоторезист
Найкраще використовувати склотекстоліт FR4, вже з нанесеним плівковим резистом. В іншому випадку вам доведеться самостійно покривати заготівлю. Вам не знадобиться темна кімната або приглушене освітлення, просто уникайте попадання прямих сонячних променів, мінімізуючи надмірне освітлення, і виявляйте безпосередньо після опромінення ультрафіолетом.
Рідко застосовуються рідкі фоторезисти, які наносяться розпиленням і покривають мідь тонкою плівкою. Я не рекомендував би їх використання, якщо ви не маєте умов для отримання дуже чистої поверхні або хочете отримати ПП з низьким дозволом.
Експонування
Плату, покриту фоторезистом, необхідно опромінювати ультрафіолетовим випромінюванням через фотошаблон, використовуючи УФ-установку.
При експонуванні можна використовувати стандартні флуоресцентні лампи та УФ-камери. Для маленької ПП - дві або чотири 8-ватних 12" ламп буде достатньо, для великих (А3) ідеально використовувати чотири 15" 15 ватних ламп. Щоб визначити відстань від скла до лампи під час експонування, помістіть аркуш кальки на склі та відрегулюйте відстань, щоб отримати необхідний рівень освітлення поверхні паперу. Необхідні УФ лампи продають або як змінна деталь для установки, що застосовується в медицині, або лампи "чорного світла" для освітлення дискотек. Вони пофарбовані в білий або іноді в чорний/синій колір і світяться фіолетовим світлом, що робить папір флуоресцентним (вона починає яскраво світитися). НЕ ВИКОРИСТОВУЙТЕ короткохвильові УФ лампи, схожі на програмовані ПЗУ, що стираються, або бактерицидні лампи, які мають чисте скло. Вони випромінюють короткохвильове УФ випромінювання, яке може спричинити пошкодження шкіри та очей, і не підходить для виробництва ПП.
Установку експонування можна обладнати таймером, що висвічує тривалість впливу випромінювання на ПП, межа його вимірювання має бути від 2 до 10 хвилин з кроком 30 с. Непогано було б забезпечити таймер звуковим сигналом, який повідомляє про закінчення часу експонування. Ідеально було б використовувати механічний чи електронний таймер для мікрохвильової печі.
Вам доведеться експериментувати, щоб підібрати потрібний час експонування. Спробуйте провести експонування через кожні 30с, починаючи з 20 секунд та закінчуючи 10 хвилинами. Виявіть ПП та порівняйте отримані дозволи. Зауважте, що при перетримці зображення виходить краще, ніж при недостатньому опроміненні.
Отже, для експонування односторонньої ПП поверніть фотошаблон друкованою стороною вгору на склі установки, видаліть захисну плівку і покладіть ПП чутливою стороною вниз поверх фотошаблону. ПП має бути притиснута до скла, щоб отримати мінімальний зазор для кращої роздільної здатності. Цього можна досягти або поклавши на поверхню ПП якийсь вантаж, або приєднавши до УФ-установки навісну кришку з каучуковим ущільненням, яка притискає ПП до скла. У деяких установках для кращого контакту ПП фіксують створенням вакууму під кришкою маленького вакуумного насоса.
При експонуванні двосторонньої плати сторона фотошаблону з тонером (більш шорстка) прикладається до сторони припою ПП нормально, а до протилежної сторони (де розміщуватимуться компоненти) - дзеркально. Прикладивши фотошаблони друкованою стороною один до одного та поєднавши їх, перевірте, щоб усі області плівки збігалися. Для цього зручно використовувати столик із підсвічуванням, але він може бути замінений звичайним денним світлом, якщо поєднувати фотошаблони на поверхні вікна. Якщо під час друку було втрачено координатну точність, це може призвести до розміщення зображення з отворами; постарайтеся поєднати плівки за середнім значенням помилки, стежачи за тим, щоб перехідні отвори не виходили за краї контактних майданчиків. Після того як фотошаблони з'єднані та правильно вирівняні, прикріпіть їх до поверхні ПП скотчем у двох місцях на протилежних сторонахлиста (якщо плата велика - то по 3 сторонам) на відстані 10 мм від краю пластини. Залишати проміжок між скріпками та краєм ПП важливо, т.к. це запобігає пошкодженню краю зображення. Використовуйте скріпки самого маленького розміру, який можете знайти, щоб товщина скріпки була не набагато товщі ПП.
Проекспонуйте кожну сторону ПП по черзі. Після опромінення ПП ви можете побачити зображення топології на плівці фоторезиста.
Зрештою можна відзначити, що короткий вплив випромінювання на очі не приносить шкоди, але людина може відчути дискомфорт, особливо при використанні потужних ламп. Для рами установки краще використовувати скло, а чи не пластик, т.к. воно більш жорстке і меншою мірою піддається появі тріщин при контакті.
Можна комбінувати УФ лампи та трубки білого світла. Якщо у вас буває багато замовлень на виробництво двосторонніх плат, то дешевше було б придбати установку двостороннього експонування, де ПП розміщуються між двома світловими джерелами, і випромінювання піддаються обидві сторони ПП одночасно.
Прояв
Головне, що потрібно сказати про цю операцію, - НЕ ВИКОРИСТОВУЙТЕ ГІДРООКИЙ НАТРІЮ при прояві фоторезиста. Ця речовина зовсім не підходить для прояву ПП - крім їдкості розчину, до його недоліків можна віднести сильну чутливість до зміни температури та концентрації, а також нестійкість. Ця речовина занадто слабка, щоб виявити все зображення і занадто сильна, щоб розчинити фоторезист. Тобто. за допомогою цього розчину неможливо отримати прийнятний результат, особливо якщо ви влаштували свою лабораторію в приміщенні із частою зміною температури (гараж, навіс тощо).
Набагато краще як проявник розчин, вироблений на основі ефіру кремнієвої кислоти, який продається у вигляді рідкого концентрату. Його хімічний склад- Na 2 SiO 3 *5H 2 O. Ця речовина має величезну кількість переваг. Найважливішим є те, що в ньому дуже важко перетримати ПП. Ви можете залишити ПП на точно не фіксований час. Це також означає, що він майже не змінює своїх властивостей під час перепадів температури - немає ризику розпаду при збільшенні температури. Цей розчин також має дуже великий термін зберігання, і його концентрація зберігається постійною не менше кількох років.
Відсутність проблеми перетримки в розчині дозволить вам збільшити його концентрацію зменшення часу прояви ПП. Рекомендується змішувати 1 частина концентрату із 180 частинами води, тобто. в 200 мл води міститься трохи більше ніж 1,7 гр. силікату, але можна зробити більш концентровану суміш, щоб зображення виявлялося приблизно за 5 с без ризику руйнування поверхні при перетримці, при неможливості придбання силікату натрію, можна використовувати вуглекислий натрій або калій (Na 2 С 3).
Ви можете контролювати процес прояву зануренням ПП в хлорид заліза на дуже короткий час - мідь відразу ж потьмяніє, при цьому можна розрізнити форму ліній зображення. Якщо залишаються блискучі ділянки або проміжки між лініями розпливчасті, промийте плату і потримайте у проявному розчині ще кілька секунд. На поверхні невиконаної ПП може залишитися тонкий шар резиста, не віддалений розчинником. Щоб видалити залишки плівки, потрібно м'яко протерти ПП паперовим рушником, шорсткість якого достатня, щоб видалити фоторезист без пошкодження провідників.
Ви можете використовувати або фотолітографічну ванну, або вертикальний бак для проявки - ванна зручна тим, що вона дозволяє контролювати процес проявки, не виймаючи ПП з розчину. Вам не знадобляться ванни або баки, що нагріваються, якщо температура розчину буде підтримуватися не менше 15 градусів.
Ще один рецепт проявного розчину: Взяти 200 мл "рідкого скла", додати 800 мл дистильованої води та розмішайте. Потім до цієї суміші додайте 400 г гідроксиду натрію.
Запобіжні заходи: Ніколи не беріть твердий гідроксид натрію руками, використовуйте рукавички. При розчиненні гідроксиду натрію у воді виділяється велика кількість тепла, тому розчиняти його треба невеликими порціями. Якщо розчин став дуже гарячим, то перш ніж додати ще одну порцію порошку, дайте йому охолонути. Розчин дуже їдкий, і тому під час роботи з ним необхідно одягнути захисні окуляри. Рідке скло також відоме як "розчин силікату натрію" та "яєчний консерватор". Воно використовується для чищення ринв і продається в будь-якому господарському магазині. Цей розчин не можна зробити простим розчиненням твердого силікату натрію. Описаний вище проявний розчин має таку ж інтенсивність, як концентрат, і тому його необхідно розбавляти - на 1 частину концентрату 4-8 частин води в залежності від використовуваного резиста і температури.
Травлення
Зазвичай як травник використовують хлорид заліза. Це дуже шкідлива речовинаАле його легко отримувати і воно набагато дешевше, ніж більшість аналогів. Хлорид заліза труїть будь-який метал, включаючи нержавіючі сталіТому при установці обладнання для травлення використовуйте пластичний або керамічний водозлив, з пластиковими гвинтами і шурупами, і при приєднанні будь-яких матеріалів болтами, їх головки повинні мати кремнево-каучукове ущільнення. Якщо ж у вас металеві труби, то захистіть їх пластиком (при встановленні нового зливу ідеально було б використовувати термостійкий пластик). Випаровування розчину зазвичай відбувається не дуже інтенсивно, але коли ванни або бак не використовуються, їх краще накривати.
Рекомендується використовувати гексагідрат хлориду заліза, який має жовте забарвлення, та продається у вигляді порошку або гранул. Для одержання розчину їх необхідно залити теплою водою та розмішати до повного розчинення. Виробництво можна суттєво покращити з погляду екології, додавши в розчин чайну ложку столової солі. Іноді зустрічається зневоднений хлорид заліза, що має вигляд коричнево-зелених гранул. По можливості уникайте використання цієї речовини.Його можна використовувати лише у крайньому разі, т.к. при розчиненні у воді він виділяє велику кількість тепла. Якщо ви вирішили зробити з нього травильний розчин, то в жодному разі не заливайте порошок водою. Гранули потрібно дуже обережно та поступово додавати до води. Якщо розчин хлорного заліза, що вийшов, не витравлює до кінця резист, то спробуйте додати невелику кількість соляної кислоти і залишити його на 1-2 дні.
Усі маніпуляції із розчинами необхідно проводити дуже акуратно. Не можна допускати розбризкування травників обох типів, т.к. при їх змішуванні може статися невеликий вибух, через який рідина виплеснеться з контейнера і може потрапити у вічі чи одяг, що небезпечно. Тому під час роботи надягайте рукавички та захисні окуляри і відразу змивайте будь-які краплі, що потрапили на шкіру.
Якщо ви виробляєте ПП на професійній основі, де час - гроші, ви можете використовувати ємності, що нагріваються для травлення, щоб збільшити швидкість процесу. Зі свіжим гарячим FeCl ПП будуть повністю витравлюватися за 5 хвилин при температурі розчину 30-50 градусів. При цьому виходить найкраща якість краю та більш рівномірна ширина ліній зображення. Замість використання ванн з підігрівом можна помістити травильний піддон в більшу ємність, наповнену гарячою водою.
Якщо ви не використовуєте ємність з підведеним повітрям для буріння розчину, вам необхідно періодично пересувати плату, щоб забезпечити рівномірне травлення.
Лудіння
Нанесення олова на поверхню ПП проводять для полегшення паяння. Операція металізації полягає в осадженні тонкого шару олова (не більше 2 мкм) на поверхні міді.
Підготовка поверхні ПП є важливою стадією перед початком металізації. Перш за все, вам необхідно зняти залишки фоторезиста, для чого можна використовувати спеціальні розчини, що очищають. Найбільш поширений розчин для зняття резиста – тривідсотковий розчин KOH або NaOH, нагрітий до 40 – 50 градусів. Плату занурюють у цей розчин, і фоторезист через деякий час відшаровується від мідної поверхні. Процідивши розчин можна використовувати повторно. Інший рецепт – за допомогою метанолу (метиловий спирт). Очищення проводять наступним чином: утримуючи ПП (промиту та висушену) горизонтально, капніть кілька крапель метанолу на поверхню, потім, трохи нахиляючи плату, постарайтеся, щоб краплі спирту розтеклися по всій поверхні. Зачекайте близько 10 секунд і протріть плату серветкою, якщо залишився резист, повторіть операцію ще раз. Потім протріть поверхню ПП дротяною мочалкою (яка дає набагато кращий результат, ніж наждачний папір або абразивні ролики), поки не досягнете блискучої поверхні, протріть серветкою, щоб прибрати частинки, що залишилися після мочалки, і негайно помістіть плату в розчин для лудіння. Не торкайтеся поверхні плати пальцями після очищення. У процесі паяння олово може змочуватись розплавом припою. Паяти краще м'якими припоями із безкислотними флюсами. Слід звернути увагу, що якщо між технологічними операціями існує деякий проміжок часу, то плату необхідно декапувати, щоб видалити оксид міді, що утворився: 2-3с в 5% розчині соляної кислоти з подальшим промиванням в проточній воді. Достатньо просто здійснювати хімічне лудіння, для цього опускають плату у водний розчин, що містить хлорне олово. Виділення олова на поверхні мідного покриття відбувається при зануренні в такий розчин солі олова, в якій потенціал міді більш електронегативний, ніж матеріал покриття. Зміні потенціалу у потрібному напрямку сприяє введення в розчин солі олова комплексоутворюючої добавки - тіокарбаміду (тіомочевини), ціаніду лужного металу. Такого типу розчини мають наступний склад (г/л):
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| Двохлористе олово SnCl 2 *2H 2 O | 5.5 | 5-8 | 4 | 20 | 10 |
| Тіокарбомід CS(NH 2) 2 | 50 | 35-50 | - | - | - |
| Сірчана кислота H 2 SO 4 | - | 30-40 | - | - | - |
| KCN | - | - | 50 | - | - |
| Винна кислота C 4 H 6 O 6 | 35 | - | - | - | - |
| NaOH | - | 6 | - | - | - |
| Молочнокислий натрій | - | - | - | 200 | - |
| Сірчанокислий алюміній-амоній (алюмоамонійні галун) | - | - | - | - | 300 |
| Температура, З o | 60-70 | 50-60 | 18-25 | 18-25 | 18-25 |
Серед перерахованих вище найбільш поширені розчини 1 і 2. Увага!Розчин на основі ціаністого калію надзвичайно отруйний!
Іноді як поверхнево-активна речовина для 1 розчину пропонується використання миючого засобу "Прогрес" в кількості 1 мл/л. Додавання в 2 розчин 2-3 г/л нітрату вісмуту призводить до осадження сплаву, що містить до 1,5% вісмуту, що покращує паяння покриття та зберігає її протягом кількох місяців. Для консервації поверхні застосовують аерозольні розпилювачі на основі композицій, що флюсують. Нанесений на поверхню заготовки лак після висихання утворює міцну гладку плівку, яка перешкоджає окисленню. Однією з популярних таких речовин є "SOLDERLAC" фірми Cramolin. Наступне паяння проходить прямо по обробленій поверхні без додаткового видалення лаку. В особливо відповідальних випадках паяння лак можна видалити спиртовим розчином.
Штучні розчини для лудіння погіршуються з часом, особливо під час контакту з повітрям. Тому якщо у вас не регулярно бувають великі замовлення, то намагайтеся приготувати відразу невелику кількість розчину, достатню для лудіння потрібної кількостіПП, залишки розчину зберігайте в закритій ємності (ідеально використовувати одну з пляшок, що використовується у фотографії, що не пропускає повітря). Також необхідно захищати розчин від забруднень, які можуть погіршити якість речовини. Ретельно очищайте та висушуйте заготівлю перед кожною технологічною операцією. У вас повинен бути спеціальний таця і щипці для цих цілей. Після використання інструменти також потрібно добре очистити.
Найбільш популярним і простим розплавом для лудіння є легкоплавкий сплав - "Трояні" (олово - 25%, свинець - 25%, вісмут - 50%), температура плавлення якого 130 С o . Плату за допомогою щипців поміщають під рівень рідкого розплаву на 5-10 с, і вийнявши перевіряють чи мідні поверхні рівномірно покриті. За необхідності операцію повторюють. Відразу ж після виймання плати з розплаву його видаляють або за допомогою гумового ракелю, або різким струшуванням в напрямку площини перпендикулярній площині плати, утримуючи її в затиску. Іншим способом видалення залишків сплаву "Розі" є її нагрівання в термошафі і струшування. Операція може проводитись повторно для досягнення монотовщинного покриття. Для запобігання окисленню гарячого розплаву розчин додають нітрогліцерин, так щоб його рівень покривав розплав на 10 мм. Після операції плата відмивається від гліцерину у проточній воді.
Увага!Дані операції передбачають роботу з установками та матеріалами, що знаходяться під дією високої температури, тому для запобігання опіку необхідно користуватися захисними рукавичками, окулярами та фартухами. Операція лудіння сплавом олово-свинець протікає аналогічно, але більш висока температура розплаву обмежує сферу застосування даного способу в умовах кустарного виробництва.
Установка, що включає три ємності: травильна ванна з підігрівом, ванна з барботажем та проявний піддон. Як гарантований мінімум: травильна ванна та ємність для споліскування плат. Для проявлення та лудіння плат можна використовувати ванни для фотографій.
- Набір піддонів для лудіння різного розміру
- Гільйотина для ПП або маленькі гільйотинні ножиці.
- Свердлильний верстат, з педаллю ножа включення.
Якщо ви не можете дістати ванну для промивання, то для промивання плат можна використовувати ручний розбризкувач (наприклад, для поливання кольорів).
Ну от і все. Бажаємо вам успішно освоїти цю методику та отримувати щоразу чудові результати.
Друкована плата– це діелектрична основа, на поверхні та в обсязі якої нанесені струмопровідні доріжки відповідно до електричної схеми. Друкована плата призначена для механічного кріпленнята електричного з'єднання між собою методом паяння висновків, встановлених на неї електронних та електротехнічних виробів.
Операції з вирізування заготовки зі склотекстоліту, свердління отворів та травлення друкованої плати для отримання струмопровідних доріжок незалежно від способу нанесення малюнка на друковану плату виконуються за однаковою технологією.
Технологія ручного способу нанесення
доріжок друкованої плати
Підготовка шаблону
Папір, на якому малюється розведення друкованої плати зазвичай тонка і для більш точного свердлінняотворів, особливо у разі використання ручної саморобного дрилящоб свердло не вело убік, потрібно зробити її більш щільною. Для цього потрібно приклеїти малюнок друкованої плати на більш щільний папір або тонкий щільний картон за допомогою будь-якого клею, наприклад, ПВА або Момент.
Вирізування заготовки
Підбирається заготівля фольгованого склотекстоліту відповідного розміру, шаблон друкованої плати прикладається до заготівлі та описується по периметру маркером, м'яким простим олівцем або нанесенням ризику гострим предметом.
Далі склотекстоліт ріжеться за нанесеними лініями за допомогою ножиць по металу або випилюється ножівкою по металу. Ножицями відрізати швидше і немає пилу. Але треба врахувати, що при різанні ножицями склотекстоліт сильно згинається, що дещо погіршує міцність приклеювання мідної фольги і якщо потрібно перепаювання елементів, то доріжки можуть відшаровуватися. Тому якщо плата велика і з дуже тонкими доріжками, краще відрізати за допомогою ножівки по металу.
Приклеюється шаблон малюнка друкованої плати на вирізану заготовку за допомогою клею Момент, чотири краплі якого наносяться по кутах заготовки.
Так як клей схоплюється всього за кілька хвилин, то відразу можна приступати до свердління під радіодеталі.
Свердління отворів
Свердлити отвори найкраще за допомогою спеціального міні свердлувального верстата твердосплавним свердлом діаметром 0,7-0,8 мм. Якщо міні свердлувального верстата немає, то можна просвердлити отвори малопотужним дрилем простим свердлом. Але при роботі універсальним ручним дрилем кількість переламаних свердел залежатиме від твердості Вашої руки. Одним свердлом точно не обійдетесь.
Якщо свердло затиснути не вдається, то його хвостовик можна обгорнути кількома шарами паперу або одним шаром наждачної шкурки. Можна на хвостовик намотати щільно виток до витка тонкого металевого зволікання.
Після закінчення свердління перевіряється, чи всі просвердлені отвори. Це добре видно, якщо подивитися на друковану плату на просвіт. Як бачимо, пропущених отворів немає.
Нанесення топографічного малюнка
Для того, щоб місця фольги на склотекстоліті, які будуть струмопровідними доріжками, захистити при травленні від руйнування їх необхідно покрити маскою, стійкою до розчинення у водному розчині. Для зручності малювання доріжок їх краще попередньо намітити за допомогою м'якого простого олівця або маркера.
Перед нанесенням розмітки слід обов'язково видалити сліди клею Момент, яким приклеювався шаблон друкованої плати. Так як клей не сильно затвердів, його легко можна видалити, скачати пальцем. Поверхню фольги також потрібно обов'язково знежирити за допомогою ганчірки будь-яким засобом, наприклад, ацетоном або уайт-спиртом (так називається очищений бензин), можна і будь-яким миючим засобомдля миття посуду, наприклад, Феррі.
Після розмітки доріжок друкованої плати можна приступати до їх малюнку. Для малювання доріжок добре підходить будь-яка водостійка емаль, наприклад, алкідна емаль серії ПФ, розведена до відповідної консистенції розчинником уайт-спиртом. Малювати доріжки можна різними інструментами- Скляним або металевим рейсфедером, медичною голкою і навіть зубочисткою. У цій статті я розповім, як малювати доріжки друкованих плат за допомогою креслярського рейсфедера та балеринки, які призначені для креслення на папері тушшю.
Раніше комп'ютерів не було і всі креслення креслили простими олівцями на ватмані і потім переводили тушшю на кальку, з якою копіювальних апаратів робили копії.
Нанесення малюнка починають із контактних майданчиків, які малюють балеринкою. Для цього потрібно відрегулювати зазор розсувних губок рейсфедера балеринки до необхідної ширини лінії та для встановлення діаметра кола виконати регулювання другим гвинтом відсунувши рейсфедер від осі обертання.
Далі рейсфедер балеринки на довжину 5-10 мм наповнюється за допомогою пензлика фарбою. Для нанесення захисного шару на друковану плату найкраще підходить фарба марки ПФ або ГФ, оскільки вона повільно висихає та дозволяє спокійно працювати. Фарбу марки НЦ теж можна застосовувати, але працювати з нею складно, оскільки вона швидко висихає. Фарба повинна добре лягати і не розтікатися. Перед малюванням фарбу потрібно розвести до рідкої консистенції, додаючи в неї потроху інтенсивному перемішуванні відповідний розчинник і пробуючи малювати на обрізках склотекстоліту. Для роботи з фарбою найзручніше її налити у флакон від манікюрного лаку, в закрутці якого встановлений пензлик, стійкий до розчинників.
Після регулювання рейсфедера балеринки та отримання необхідних параметрів ліній можна розпочати нанесення контактних майданчиків. Для цього гостра частина осі вставляється в отвір і основа балеринки провертається по колу.
При правильному налаштуванні рейсфедера та потрібної консистенції фарби навколо отворів на друкованій платі виходять кола ідеально круглої форми. Коли балеринка починає погано малювати, із зазору рейсфедеру тканиною видаляються залишки фарби, що підсохла, і рейсфедер заповнюється свіжою. щоб описати всі отвори на цій друкованій платі колами знадобилося лише дві заправки рейсфедера і не більше двох хвилин часу.
Коли круглі контактні майданчики на платі намальовані, можна розпочинати малювання струмопровідних доріжок за допомогою ручного рейсфедера. Підготовка та регулювання ручного рейсфедеру не відрізняється від підготовки балеринки.
Єдине, що додатково знадобиться, так це плоска лінійка, з приклеєними на одній із її сторін по краях шматочками гуми, товщиною 2,5-3 мм, щоб лінійка при роботі не ковзала і склотекстоліт, не торкаючись лінійки, міг вільно проходити під нею. Найкраще підходить як лінійка дерев'яний трикутник, він стійкий і одночасно може служити при малюванні друкованої плати опорою для руки.
Щоб друкована плата при малюванні доріжок не ковзала, бажано її розмістити на аркуш наждакового паперу, що є двома склепними між собою паперовими сторонами наждачних аркушів.
Якщо при малюванні доріжок і кіл вони зіткнулися, то не варто вживати жодних заходів. Потрібно дати фарбі на друкованій платі підсохнути до стану, коли вона не забруднюватиме при дотику і за допомогою вістря ножа видалити зайву частину малюнка. Щоб фарба швидше висохла плату потрібно розташувати в теплому місці, наприклад, зимовий часна батарею опалення. Влітку - під промені сонця.
Коли малюнок на друкованій платі повністю нанесений та виправлені усі дефекти можна переходити до її травлення.
Технологія нанесення малюнка друкованої плати
за допомогою лазерного принтера
Під час друку на лазерному принтері відбувається перенесення за рахунок електростатики утвореного тонером зображення з фото барабана, на якому лазерний проміньнамалював зображення на паперовий носій. Тонер утримується на папері, зберігаючи зображення лише за рахунок електростатики. Для закріплення тонера папір прокочується між валиками, один з яких термопічкою, розігрітою до температури 180-220°C. Тонер розплавляється та проникає в текстуру паперу. Після остигання тонер твердне і міцно утримується на папері. Якщо папір знову нагріти до 180-220 ° C, тонер знову стане рідким. Це властивість тонера і використовується для перенесення зображення струмопровідних доріжок на друковану плату в домашніх умовах.
Після того, як файл з малюнком друкованої плати готовий, необхідно роздрукувати його за допомогою лазерного принтера на паперовий носій. Зверніть увагу, що зображення малюнка друкованої плати для даної технології повинно мати вигляд з боку установки деталей!
Струменевий принтер для цих цілей не підходить, тому що працює на іншому принципі.
Підготовка паперового шаблону для перенесення малюнка на друковану плату Якщо надрукувати малюнок друкованої плати на звичайному папері для офісної техніки, то через пористу її структуру тонер глибоко проникне в тіло паперу і при перенесенні тонера на друковану плату, більшість його залишиться в папері. На додаток будуть складнощі з видаленням паперу з друкованої плати. Доведеться її довго розмочувати у воді. Тому для підготовки фотошаблону необхідний папір, що не має пористу структуру, наприклад фотопапір, підкладка відсамоклеючих плівок
та етикетки, калька, сторінки від глянсових журналів.
Такий прийом дозволяє роздруковувати малюнок друкованої плати навіть на найтоншому папері або плівці. Для того, щоб товщина тонера малюнка була максимальною, перед друком, потрібно виконати налаштування «Властивостей принтера», відключивши режим економного друку, а якщо така функція не доступна, то вибрати грубий тип паперу, наприклад картон або щось подібне. Цілком можливо, з першого разу хороший відбиток не вийде, і доведеться трохи поекспериментувати, підібравши найкращий режим друку лазерного принтера. В отриманому відбитку малюнку доріжки та контактні майданчики друкованої плати повинні бути щільними без перепусток та змащування, оскільки ретуш на даному технологічному етапі марна.
Залишилося обрізати кальку за контуром і шаблон для виготовлення друкованої плати буде готовий і можна приступати до наступного кроку, перенесення зображення на склотекстоліт.
Перенесення малюнка з паперу на склотекстоліт
Перенесення малюнка друкованої плати є найвідповідальнішим етапом. Суть технології проста, папір, стороною надрукованого малюнка доріжок друкованої плати прикладається до мідної фольги склотекстоліту і з великим зусиллям притискається. Далі бутерброд розігрівається до температури 180-220°C і потім охолоджується до кімнатної. Папір відривається, а малюнок залишається на друкованій платі.
Деякі умільці пропонують переносити малюнок з паперу на друковану плату, використовуючи електропраску. Я пробував такий спосіб, але результат виходив нестабільним. Важко забезпечити одночасно нагрівання тонера до потрібної температури та рівномірний притиск паперу до всієї поверхні друкованої плати при затвердінні тонера. В результаті малюнок переноситься не повністю і залишаються прогалини у малюнку доріжок друкованої плати. Можливо, праска недостатньо нагрівалася, хоча регулятор був виставлений на максимальне нагрівання праски. Розкривати праску та переналаштовувати терморегулятор не хотілося. Тому я скористався іншою технологією, менш трудомісткою та забезпечує стовідсотковий результат.
На вирізану у розмірі друкованої плати та знежирену ацетоном заготівлю фольгованого склотекстоліту приклеїв по кутах кальку з надрукованим на ній малюнком. На кальку зверху поклав, для рівномірнішого притиску, п'ять листків офісного паперу. Отриманий пакет поклав на лист фанери і зверху накрив таким же розміром. Весь цей бутерброд затиснув із максимальною силою у струбцинах.
Залишилося нагріти зроблений бутерброд до температури 200 ° C і остудити. Для нагрівання ідеально підходить електродуховка із регулятором температури. Достатньо помістити створену конструкцію в шафу, дочекатися набору заданої температури і через півгодини витягти плату для охолодження.
Якщо електродуховки немає, то можна скористатися і газовою духовкою, відрегулювавши температуру ручкою подачі газу по вбудованому термометру. Якщо термометра немає або він несправний, то можуть допомогти жінки, що підійде положення ручки регулятора, при якому печуть пироги.
Так як кінці фанери покоробило, про всяк випадок затис їх додатковими струбцинами. щоб уникнути подібного явища, краще друковану плату затискати між металевими листамизавтовшки 5-6 мм. Можна просвердлити в їх кутах отвори та затискати друковані плати, стягувати пластини за допомогою гвинтів із гайками. М10 буде достатньо.
Через півгодини конструкція охолонула достатньо, щоб затвердів тонер, плату можна витягати. При першому погляді на витягнуту друковану плату стає зрозуміло, що тонер перейшов з кальки на плату відмінно. Калька щільно і рівномірно прилягала лініями друкованих доріжок, кільцям контактних майданчиків і літерами маркування.
Калька легко відірвалася практично від усіх доріжок друкованої плати, залишки кальки було видалено за допомогою вологої тканини. Але все ж не обійшлося без прогалин у кількох місцях на друкованих доріжках. Таке може статися внаслідок нерівномірності друку принтера або бруду, що залишився, або корозії на фользі склотекстоліту. Пробіли можна зафарбувати будь-якою фарбою, манікюрним лаком або заретушувати маркером.
Для перевірки придатності маркера для ретушування друкованої плати потрібно намалювати ним на папері лінії та папір змочити водою. Якщо лінії не розпливуться, то маркер для ретуші підходить.
Труїти друковану плату в домашніх умовах найкраще в розчині хлорного заліза або перекису водню з лимонною кислотою. Після травлення тонер із друкованих доріжок легко видаляється тампоном, змоченим в ацетоні.
Потім свердляться отвори, лудяться струмопровідні доріжки та контактні майданчики, запаюються радіоелементи.
Такий вигляд набула друкована плата із встановленими на ній радіодеталями. Вийшов блок живлення та комутації для електронної системи, що доповнює звичайний унітаз функцією біде.
Травлення друкованої плати
Для видалення мідної фольги із незахищених ділянок фольгованого склотекстоліту при виготовленні друкованих плат у домашніх умовах радіоаматори зазвичай використовують хімічний спосіб. Друкована плата поміщається в травильний розчин та за рахунок хімічної реакції мідь, незахищена маскою, розчиняється.
Рецепти травильних розчинів
Залежно від доступності компонентів радіоаматори застосовують один із розчинів, наведених у таблиці нижче. Травильні розчини розташовані у порядку популярності їх застосування радіоаматорами в домашніх умовах.
| Найменування розчину | склад | Кількість | Технологія приготування | Переваги | Недоліки |
|---|---|---|---|---|---|
| Перекис водню плюс лимонна кислота | Перекис водню (H 2 O 2) | 100 мл | У 3% розчині перекису водню розчинити лимонну кислоту та кухонну сіль | Доступність компонентів, висока швидкість травлення, безпека | Не зберігається |
| Лимонна кислота (C 6 H 8 O 7) | 30 г | ||||
| Кухонна сіль(NaCl) | 5 г | ||||
| Водний розчин хлорного заліза | Вода (H 2 O) | 300 мл | У теплій воді розчинити хлорне залізо | Достатня швидкість травлення, повторне використання | Невисока доступність хлорного заліза |
| Хлорне залізо (FeCl 3) | 100 г | Перекис водню плюс соляна кислота | Перекис водню (H 2 O 2) | 200 мл | У 3% розчин перекису водню влити 10% соляну кислоту | Висока швидкість травлення, повторне використання | Потрібна висока акуратність |
| Соляна кислота (HCl) | 200 мл | ||||
| Водний розчин мідного купоросу | Вода (H 2 O) | 500 мл | У гарячій воді(50-80 ° С) розчинити кухонну сіль, а потім мідний купорос | Доступність компонентів | Отруйність мідного купоросу та повільне травлення, до 4 годин |
| Мідний купорос(CuSO 4) | 50 г | ||||
| Поварена сіль (NaCl) | 100 г | ||||
Труїти друковані плати в металевому посуді не допускається. Для цього потрібно використовувати ємність зі скла, кераміки чи пластику. Утилізувати відпрацьований травильний розчин допускається у каналізацію.
Травильний розчин з перекису водню та лимонної кислоти
Розчин на основі перекису водню з розчиненою в ній лимонною кислотою є безпечним, доступним і швидко працюючим. З усіх перерахованих розчинів за всіма критеріями це найкращий.
Перекис водню можна придбати у будь-якій аптеці. Продається як рідкого 3% розчину чи таблеток під назвою гидроперит. Для отримання рідкого 3% розчину перекису водню з гідропериту потрібно 100 мл води розчинити 6 таблеток вагою 1,5 грама.
Лимонна кислота у вигляді кристалів продається в будь-якому продуктовому магазині, розфасована в пакетиках вагою 30 або 50 г. Поварена сіль знайдеться у будь-якому будинку. 100 мл травильного розчину вистачить видалення мідної фольги товщиною 35 мкм з друкованої плати площею 100 см 2 . Відпрацьований розчин не зберігається та повторному використанню не підлягає. До речі, лимонну кислоту можна замінити на оцтову, але через її їдкий запах труїти друковану плату доведеться на відкритому повітрі.
Травильний розчин на основі хлорного заліза
Другим за популярністю травильним розчином є водний розчин хлорного заліза. Раніше він був найпопулярнішим, тому що на будь-якому промисловому підприємстві хлорне залізо було легко дістати.
Травильний розчин не вимогливий до температури, труїть досить швидко, але швидкість травлення знижується в міру витрачання хлорного заліза в розчині.
Хлорне залізо дуже гігроскопічне і тому з повітря швидко вбирає воду. У результаті дні банки з'являється жовта рідина. Це не впливає на якість компонента і таке хлорне залізо придатне для приготування травильного розчину.
Якщо використаний розчин хлорного заліза зберігати в герметичній тарі, його можна використовувати багаторазово. Підлягає регенерації, достатньо розчин насипати залізних цвяхів (вони відразу покриються пухким шаром міді). При попаданні на будь-які поверхні залишає жовті плями, що важко видаляються. В даний час розчин хлорного заліза для виготовлення друкованих плат застосовують рідше у зв'язку з його дорожнечею.
Травильний розчин на основі перекису водню та соляної кислоти
Відмінний травильний розчин забезпечує високу швидкість травлення. Соляну кислоту при інтенсивному помішуванні вливають у 3% водний розчин перекису водню тоненькою цівкою. Вливати перекис водню у кислоту неприпустимо! Але через наявність у травильному розчині соляної кислоти при травленні плати потрібно дотримуватись великої обережності, оскільки розчин роз'їдає шкіру рук і псує все, на що потрапляє. З цієї причини травильний розчин з соляною кислотоюу домашніх умовах використовувати не рекомендується.
Травильний розчин на основі мідного купоросу
Метод виготовлення друкованих плат із застосуванням мідного купоросу зазвичай використовують у разі неможливості виготовлення травильного розчину на основі інших компонентів через їх недоступність. Мідний купорос є отрутохімікатом і широко застосовується для боротьби зі шкідниками. сільському господарстві. На додаток час травлення друкованої плати становить до 4 годин, при цьому необхідно підтримувати температуру розчину 50-80°С і забезпечити постійну зміну розчину біля поверхні, що наливається.
Технологія травлення друкованих плат
Для травлення плати в будь-якому з перерахованих вище травильних розчинів підійде скляний, керамічний або пластиковий посуд, наприклад від молочних продуктів харчування. Якщо під рукою відповідного розміру ємності не виявилося, то можна взяти будь-яку коробку щільного паперуабо картону відповідного розміру і вистелити її начинку поліетиленовою плівкою. У ємність наливається травильний розчин і його поверхню акуратно малюнком вниз кладеться друкована плата. За рахунок сил поверхневого натягу рідини та невеликої ваги плата плаватиме.
Для зручності до центру плати клеєм момент можна приклеїти пробку від пластикова пляшка. Корок одночасно буде служити ручкою та поплавком. Але тут є небезпека, що на платі утворюються бульбашки повітря і в цих місцях мідь не витравиться.
Щоб забезпечити рівномірне витравлення міді, можна покласти друковану плату на дно ємності вгору малюнком і періодично похитувати ванну рукою. Через деякий час, залежно від травильного розчину, почнуть з'являтися ділянки без міді, а потім мідь повністю розчиниться на всій поверхні друкованої плати.
Після остаточного розчинення міді в травильному розчині друковану плату виймають із ванни і ретельно промивають під струменем. проточної води. Тонер видаляється з доріжок ганчіркою, змоченою в ацетоні, а фарба добре видаляється ганчіркою, змоченою в розчиннику, який додавався в фарбу для отримання потрібної консистенції.
Підготовка друкованої плати до монтажу радіодеталей
Наступним кроком є підготовка друкованої плати до монтажу радіоелементів. Після зняття з плати фарби доріжки потрібно обробити круговими рухами дрібним наждачним папером. Захоплюватися не потрібно, тому що мідні доріжки тонкі і можна їх легко сточити. Достатньо всього кількох проходів абразивом зі слабким притиском.
Далі струмопровідні доріжки та контактні майданчики друкованої плати покриваються спирто-каніфольним флюсом і лудяться м'яким припоєм електричним паяльником. щоб отвори на друкованій платі не затягувалися припоєм, його на жало паяльника потрібно брати небагато.
Після завершення виготовлення друкованої плати, залишиться лише вставити у призначені позиції радіодеталі та запаяти їх висновки до майданчиків. Перед паянням ніжки деталей потрібно обов'язково змочити спирто-каніфольним флюсом. Якщо ніжки радіодеталей довгі, їх потрібно перед пайкою обрізати бокорізами до довжини виступання над поверхнею друкованої плати 1-1,5 мм. Після закінчення монтажу деталей потрібно видалити залишки каніфолі за допомогою будь-якого розчинника – спирту, уайт-спирту або ацетону. Вони успішно розчиняють каніфоль.
На втілення цієї простої схеми ємнісного реле від розведення доріжок для виготовлення друкованої плати до створення зразка, що діє, пішло не більше п'яти годин, набагато менше, ніж на верстку цієї сторінки.
