Как подготовить к производству плату, сделанную в Eagle
Подготовка к производству состоит из 2 этапов: проверка технологических ограничений (DRC) и генерация файлов в формате Gerber
DRC
У каждого производителя печатных плат существуют технологические ограничения на минимальную ширину дорожек, зазоры между дорожками, диаметры отверстий, и т.п. Если плата не соответствует этим ограничениям, производитель отказывается принимать плату к производству.
При создании файла печатной платы устанавливаются технологические ограничения по умолчанию из файла default.dru из каталога dru. Как правило, эти ограничения не соответствуют ограничениям реальных производителей, поэтому их нужно изменить. Можно настроить ограничения непосредственно перед генерацией файлов Gerber, но лучше сделать это сразу после создания файла платы. Для настройки ограничений нажимаем кнопку DRC
Зазоры
Переходим на вкладку Clearance, где задаются зазоры между проводниками. Видим 2 секции: Different signals и Same signals . Different signals - определяет зазоры между элементами, принадлежащим разным сигналам. Same signals - определяет зазоры между элементами, принадлежащим одному и тому же сигналу. При перемещении между полями ввода картинка меняется, показывая смысл вводимого значения. Размеры можно задавать в миллиметрах (mm) или в тысячных долях дюйма (mil, 0.0254 мм).
Расстояния
На вкладке Distance определяются минимальные расстояния между медью и краем платы (Copper/Dimension ) и между краями отверстий (Drill/Hole )
Минимальные размеры
На вкладке Sizes для двухсторонних плат имеют смысл 2 параметра: Minimum Width - минимальная ширина проводника и Minimum Drill - минимальный диаметр отверстия.
Пояски
На вкладке Restring задаются размеры поясков вокруг переходных отверстий и контактных полщадок выводных компонентов. Ширина пояска задается в процентах от диаметра отверстия, при этом можно задать ограничение на минимальную и максимальную ширину. Для двухсторонних плат имеют смысл параметры Pads/Top , Pads/Bottom (контактные площадки на верхнем и нижнем слое) и Vias/Outer (переходные отверстия).
Маски
На вкладке Masks задаются зазоры от края контактной площадки до паяльной маски (Stop ) и паяльной пасты (Cream ). Зазоры задаются в процентах меньшего размера площадки, при этом можно задать ограничение на минимальный и максимальный зазор. Если производитель плат не указывает специальных требований, можно оставить на этой вкладке значения по умолчанию.
Параметр Limit определяет минимальный диаметр переходного отверстия, которое не будет закрыто маской. Например если узазать 0.6mm то переходные отверстия диаметром 0.6мм и менее будут закрыты маской.
Запуск проверки
После установки ограничений, переходим на вкладку File . Можно сохранить установки в файл, нажав кнопку Save As... . В дальнейшем для других плат можно быстро загрузить установки (Load... ).
Нажатием кнопки Apply установленные технологические ограничения применяются к файлу печатной платы. Это влияет на слои tStop, bStop, tCream, bCream . Также для переходных отверстий и контактных площадок выводных компонентов будет изменен размер, чтобы удовлетворить ограничениям, заданным на вкладке Restring .
Нажатие кнопки Check запускает процесс контроля ограничений. Если плата удовлетворяет всем ограничениям, в строке статуса программы появится сообщение No errors . Если плата не проходит контроль, появляется окно DRC Errors
В окне содержится список ошибок DRC, с указанием типа ошибки и слоя. При двойном щелчке на строке область платы с ошибкой будет показана в центре главного окна. Типы ошибок:
слишком маленький зазор
слишком маленький диаметр отверстия
пересечение дорожек с разными сигналами
фольга слишком близко к краю платы
После исправления ошибок нужно снова запустить контроль, и повторять эту процедуру до тех пор, пока не будут устранены все ошибки. Теперь плата готова к выводу в файлы Gerber.
Генерация файлов в формате Gerber
Из меню File выбрать CAM Processor . Появится окно CAM Processor .
Совокупность параметров генерации файлов называется заданием. Задание состоит из нескольких секций. Секция определяет параметры вывода одного файла. По умолчанию в поставке Eagle имеется задание gerb274x.cam, но оно иммет 2 недостатка. Во-первых, нижние слои выводятся в зеркальном отображении, во-вторых не выводится файл сверловки (для генерации сверловки нужно будет выполнить еще одно задание). Поэтому рассмотрим создание задания "с нуля".
Нам нужно создать 7 файлов: границы платы, медь сверху и снизу, шелкография сверху, паяльная маска сверху и снизу и сверловка.
Начнем с границ платы. В поле Section вводим имя секции. Проверяем, что в группе Style установлены только pos. Coord , Optimize и Fill pads . Из списка Device выбираем GERBER_RS274X . В поле ввода File вводится имя выходного файла. Удобно поместить файлы в отдельный каталог, поэтому в этом поле введем %P/gerber/%N.Edge.grb . Это означает каталог, в котором расположен исходный файл платы, подкаталог gerber , исходное имя файла платы (без расширения .brd ) с добавленным в конце .Edge.grb . Обратите внимание, что подкаталоги не создаются автоматически, поэтому перед генерацией файлов нужно будет создать подкалог gerber в каталоге проекта. В полях Offset вводим 0. В списке слоев выбираем только слой Dimension . На этом создание секции закончено.
Для создания новой секции нажимаем Add . В окне появляется новая вкладка. Устанавливаем параметры секции как описано выше, повторяем процесс для всех секций. Разумеется, для каждой секции должен быть выбран свой набор слоев:
медь сверху - Top, Pads, Vias
медь снизу - Bottom, Pads, Vias
шелкография сверху - tPlace, tDocu, tNames
маска сверху - tStop
маска снизу - bStop
сверловка - Drill, Holes
и имя файла, например:
медь сверху - %P/gerber/%N.TopCopper.grb
медь снизу - %P/gerber/%N.BottomCopper.grb
шелкография сверху - %P/gerber/%N.TopSilk.grb
маска сверху - %P/gerber/%N.TopMask.grb
маска снизу - %P/gerber/%N.BottomMask.grb
сверловка - %P/gerber/%N.Drill.xln
Для файла сверловки устройство вывода (Device ) должно быть EXCELLON , а не GERBER_RS274X
Следует иметь в виду, что некоторые производители плат принимают только файлы с именами в формате 8.3, то есть не более 8 символов в имени файла, не более 3 символов в расширении. Это следует учитывать при задании имен файлов.
Получаем следующее:
Затем открываем файл платы (File => Open => Board ). Убедитесь, что файл платы был сохранен! Нажимаем Process Job - и получаем набор файлов, которые можно отправить производителю плат. Обратите внимание - кроме собственно Gerber файлов будут также сгенерированы информационные файлы (с раширениями .gpi или .dri ) - их отправлять не нужно.
Можно также вывести файлы только из отдельных секций, выбирая нужную вкладку и нажимая Process Section .
Перед отправкой файлов производителю плат полезно просмотреть то, что получилось, с помощью программы просмотра Gerber. Например, ViewMate для Windows или для Linux. Еще бывает полезно сохранить плату в PDF (в редакторе платы File->Print->кнопка PDF) и закинуть этот файл производителю вместе с герберами. А то они ведь тоже люди, это поможет им не ошибиться.
Технологические операции, которые необходимо выполнять при работе с фоторезистом СПФ-ВЩ
1. Подготовка
поверхности.
а) зачистка шлифованным порошком («Маршалит»), размер М-40, промывка
водой
б) декапирование 10% раствором серной кислоты (10-20 сек), промывка
водой
в) сушка при T=80-90 гр.Ц.
г) проверка – если в течение 30 сек. на поверхности остается
сплошная пленка – подложка готова к работе,
если нет – повторить все сначала.
2. Нанесение фоторезиста.
Нанесение фоторезиста производится на ламинаторе с Tвалов =80 гр.Ц.
(см. инструкцию работы на ламинаторе).
С этой целью горячая подложка (после сушильного шкафа) одновременно
с плёнкой из рулона СПФ направляется в зазор между валов, причем
полиэтиленовая (матовая) плёнка должна быть направлена к медной
стороне поверхности. После прижима пленки к подложке начинается
движение валов, при этом полиэтиленовая пленка снимается, а слой
фоторезиста накатывается на подложку. Лавсановая защитная пленка
остается сверху. После этого пленка СПФ обрезается со всех сторон по
размеру подложки и выдерживается при комнатной температуре в течение
30 минут. Допускается выдержка в течение от 30 минут до 2 суток в
темноте при комнатной температуре.
3. Экспонирование.
Экспонирование через фотошаблон производят на установках СКЦИ или
И-1 с УФ-лампами типа ДРКТ-3000 или ЛУФ-30 с вакуумным разрежением
0,7-0,9 кг/см2. Время экспонирования (для получения рисунка)
регламентируется самой установкой и подбирается экспериментально.
Шаблон должен быть хорошо прижат к подложке! После экспонирования
заготовка выдерживается в течение 30 минут (допускается до 2 часов).
4. Проявление.
После экспонирования проводится процесс проявления рисунка. С этой
целью с поверхности подложки снимается верхний защитный слой –
лавсановая пленка. После этого заготовка опускается в раствор
кальцинированной соды (2%) при T=35 гр.Ц. Через 10 секунд начинают
процесс снятия незасвеченной части фоторезиста с помощью
поролонового тампона. Время проявления подбирают опытным путем.
Затем подложку вынимают из проявителя, промывают водой, декапируют
(10 сек.) 10%-ным раствором H2SO4 (серная кислота), снова водой и
сушат в шкафу при T=60 гр.Ц.
Полученный рисунок не должен отслаиваться.
5. Полученный рисунок.
Полученный рисунок (слой фоторезиста) устойчив для травления в:
- хлорном железе
- соляной кислоте
- сернокислой меди
- царской водке (после дополнительного задубливания)
и др. растворах
6. Срок годности фоторезиста СПФ-ВЩ.
Срок годности СПФ-ВЩ 12 месяцев. Хранение осуществляется в темном
месте при температуре от 5 до 25 гр. Ц. в вертикальном положении,
завернутым в черную бумагу.
Очень часто в процессе технического творчества необходимо изготавливать печатные платы для монтажа электронных схем. И сейчас я расскажу об одном из самых, на мой взгляд, продвинутых способов изготовления печатных плат с помощью лазерного принтера и утюга. Живем мы в 21 веке, поэтому будем облегчать себе работу, используя компьютер.
Шаг 1. Проект платы
Проектировать печатную плату мы будем в специализированной программе. Например в программе sprint Layout 4.
Шаг 2. Печать рисунка платы
После этого нам нужно напечатать рисунок платы. Для этого сделаем следующее:
- В настройках принтера отключим всяческие опции экономии тонера, и если есть соответствующий регулятор – выставим максимальную насыщенность.
- Возьмем лист формата А4 из какого-нибудь ненужного журнальчика. Бумага должна быть мелованной и желательно минимум рисунка на ней.
- Напечатаем рисунок печатной платы на мелованной бумаге в зеркальном отображении. Лучше сразу в нескольких экземплярах.
Шаг 3. Зачистка платы
Напечатанный лист отложим пока в сторону и займемся подготовкой платы. В качестве исходного материала для платы может служить фольгированный гетинакс, фольгированный текстолит. При длительном хранении медная фольга покрывается плёнкой окислов, которая может помешать травлению. Поэтому начнем подготовку платы. Мелкой наждачной бумагой сдираем плёнку окислов с платы. Особо не усердствуйте, фольга тонкая. В идеале плата после зачистки должна блестеть.
Шаг 4. Обезжиривание платы
После зачистки плату промываем проточной водой. После этого нужно плату обезжирить, для того чтобы тонер прилип лучше. Обезжирить можно каким либо бытовым моющим средством, либо промыв органическим растворителем (например, бензином или ацетоном)
Шаг 5. Перевод рисунка на плату
После этого при помощи утюга переведем рисунок с листа на плату. Наложим распечатку рисунком на плату и начнем гладить горячим утюгом, равномерно прогревая всё плату. Тонер начнет плавится и прилипать к плате. Время и усилие прогрева подбирается экспериментально. Нужно что бы тонер не растекся, но и нужно что бы он весь приварился.
Шаг 6. Очистка платы от бумаги
После того, как плата с прилипшей к ней бумажкой остынет – намочим ее и под потоком воды будем скатывать ее пальцами. Мокрая бумага будет собираться в катышки, а прилипший тонер останется на месте. Тонер достаточно прочен и с трудом соскабливается ногтем.
Шаг 7. Травление платы
Травление печатных плат лучше всего производить в хлорном железе (III) Fe Cl 3. Этот реактив продается в любом магазине радиодеталей и стоит недорого. Погружаем плату в раствор и ждем. Процесс травления зависит от свежести раствора, его концентрации и т.п. Может занимать от 10 минут до часа и более. Процесс можно ускорить покачивая ванночку с раствором.
Конец процесса определяется визуально – когда стравится вся незащищенная медь.
Тонер смывается ацетоном.
Шаг 8. Сверление отверстий
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.
Изготовление качественных печатных плат в домашних условиях (пошаговая инструкция в картинках).
Здравствуйте друзья!
На этой странице я расскажу Вам о том, каким способом успешно пользуюсь для изготовления печатных плат в домашних условиях вот уже несколько лет.
СОВЕТ. Перед тем, как взяться за дело, пожалуйста, прочитайте сначала эту страницу хотя бы один раз полностью, от начала и до конца.
Ну что ж, начнем.
Итак, чтобы сделать плату, сначала необходимо разработать ее проект. Раньше для этого я брал шариковую ручку и специальную тетрадку в клеточку, в которой у меня были все мои проекты будущих печатных плат, и упорно, "от руки", рисовал эскиз будущей печатной платы:
Если во время этого процесса появлялись идеи как улучшить уже нарисованное или возникали ошибки , рисунок перерисовывался на новом месте и так до тех пор, пока не получался идеальный, с моей точки зрения, эскиз будущей печатной платы
К счастью теперь у меня есть компьютер, чему до сих пор я остаюсь рад несказанно!
Для разработки проекта радиотехнической части будущего устройства я использую программу P-CAD 2001 (знаю, давно уже есть и более новые версии, и, возможно, более лучшие программы, однако возможностей данной версии мне пока вполне хватает). Надо сказать, что полноценно использовать эту программу для "сквозного проектирования", т. е. от разработки схемы устройства до автоматической разработки готовой платы на основе этой схемы я до сих пор так и не научился. До сих пор я использую разные части этой программы по-отдельности. Так, для разработки схемы будущего устройства используется программа P-CAD 2001 Schematic :
В ней у меня имеется заготовленная библиотека символьных обозначений отдельных компонентов, которая при необходимости мною быстро пополняется.
Для разработки проекта самой печатной платы используется программа P-CAD 2001 PCB, для которой у меня также имеется собственная библиотека чертежей различных радиокомпонентов:
Обычно, я начинаю разрисовывать и схему будущего устройства, и его печатную плату одновременно, вопреки тем, кто привык сначала полностью сделать только схему, а затем уж по этой готовой схеме "разводить" печатную плату. Такой способ работы очень удобен при разработке устройств на микроконтроллерах – дело в том, что в большинстве своем ноги (выводы) микроконтроллера взаимозаменяемы между собой (за исключением некоторых особых случаев). Поэтому я "развожу" часть платы около микроконтроллера так, как это удобно с точки зрения именно самой платы (чтобы дорожки платы, по возможности, не пересекались, выглядели красиво и были, при этом, по возможности, более короткими), а затем, по уже разведенному участку платы, рисую этот же участок в схеме.
Для тех устройств, которые выполняются в стандартных (другими словами, уже имеющихся в наличии) корпусах, разработку печатной платы разумно начинать с определения ее габаритов и крепежных отверстий для этого корпуса. Правда, ряд своих самодельных устройств я делал в самодельных же корпусах, причем размер корпуса, зачастую, определялся размерами получившихся печатных плат.
Конечная цель разработки проекта печатной платы – получить чертеж "дорожек" платы, который можно распечатать на принтере. В принципе, для этого вовсе не обязательно пользоваться именно P-CAD- ом. Одну из своих первых печатных плат, выполненных мною по предлагаемой Вам технологии, я нарисовал с помощью стандартной Windows- овской рисовалки Paint
Затем долгое время пользовался AutoCAD- ом – программой для разработки конструкторских проектов и чертежей, но как потом оказалось, P-CAD все-таки, несравнимо более удобен.
ПРИМЕЧАНИЕ. Диаметры ВСЕХ отверстий в проекте будущей печатной платы следует установить равным 0.4 мм, независимо от того, какого диаметра эти отверстия должны быть в действительности. Данное мероприятие позволит в последующем легко центровать сверло на заготовке при сверлении этих отверстий.
Итак, проект будущей печатной платы готов к печати. Еще раз проверим его соответствие схеме (ведь именно по схеме мы будем затем подбирать детали и налаживать устройство). Для этого я обычно распечатываю схему, и внимательно глядя на изображение проекта печатной платы на мониторе, вычеркиваю ручкой те участки и те элементы на бумажной схеме, которые точно совпадают и не вызывают сомнений. К концу этой процедуры вся бумажная схема оказывается обведена ручкой. Теперь, еще раз, внимательно посмотрим на схему, не нарушена ли в ней где-либо логика работы устройства, нет ли в ней не замеченных "косяков".
К слову сказать, еще ни разу мне не удалось с первого раза сделать устройство, в котором во время сборки или при наладке не обнаружилось бы ни одного "косяка" (хотя со второго раза удавалось почти всегда). Иногда, "косяки" носили фатальный характер (так, например, планарная микросхема "не с той стороны" платы, т.е. зеркально отображенная, номера выводов при этом, естественно, не совпадают). Приходилось даже заново переделывать уже готовые печатные платы. И в большинстве случаев этого можно было избежать, если еще раз просто внимательно посмотреть и проверить готовый проект печатной платы ДО начала ее изготовления.
В качестве заготовки будущей печатной платы берем односторонний или двусторонний фольгированный стеклотекстолит нужной толщины (в Москве его легко приобрести в сети магазинов " ЧИП и ДИП " или на Митинском радиорынке ).
ПРИМЕЧАНИЕ. Двусторонний фольгированный стеклотекстолит берем для изготовления двусторонних печатных плат.
Распечатываем чертеж будущей печатной платы на листе обычной бумаги и по нему вырезаем заготовку, с припуском примерно 5 мм с каждого края.
Для резки стеклотекстолита удобно пользоваться ножницами по металлу
Теперь вспоминаем дурацкую рекламу чистящих средств, которые "не царапают поверхность". Такую рекламу можно увидеть с вероятностью 99% по телевизору, включив его на любой "народной" программе и посмотрев всего 10 минут. Поэтому, я больше не смотрю телевизор – надоело бестолково тратить свое время на просмотр тупой рекламы.
Так вот, в данном конкретном случае нам лучше взять чистящее средство, которое как раз НЕ не царапает поверхность!
Или ему подобный, и натираем им заготовку будущей печатной платы (со стороны фольги) до блеска и еще в 2 раза лучше. Руками медную поверхность при этом не трогаем, чтобы не оставить следов жира.
Затем хорошо промываем под струей воды, опять таки не трогая медную поверхность,
Стряхиваем воду и сушим размашистыми движениями рук (заготовка должна быть в руках при этом), или феном, или просто положив в спокойное, но не пыльное место. Я в последнее время использую для сушки заготовок печатных плат компрессор – очень хорошая вещь – струя воздуха под давлением 5 атмосфер - результат "сушки" почти моментальный и никаких разводов (хотя небольшие разводы, в общем-то, не страшны).
С этого момента начинается самое интересное.
Теперь нам необходим фоторезист. Фоторезист – это специальное вещество, жидкость, темно-синего цвета, с характерным запахом, похожим на запах нитрокраски. Он наноситься на медь заготовки будущей печатной платы и после высыхания образует светочувствительный слой – если некоторое время освещать одни участки этого слоя и не освещать другие, то после, посредством некоторых химических процессов, те участки, которые были освещены, с заготовки платы можно будет удалить. Те же участки, которые освещены не были – останутся на заготовке. Но об этом чуть ниже.
Фоторезист можно приобрести в магазине или в специализированных торговых фирмах. Так, например, в Москве фоторезист можно приобрести, опять таки в сети магазинов " ЧИП и ДИП ", но там он продается за безумные деньги (судя по соотношению цена – количество) и будучи расфасован в аэрозольных баллончиках. Аэрозольный баллончик – с одной стороны удобно, покрасил и все, быстро и просто… Но! Как показывает практика, результат такой покраски зачастую не удовлетворительный и приходится переделывать. И кроме того, больше половины фоторезиста, который отнюдь не дешев, уходит на покраску не самой заготовки платы, а пространства вокруг нее.
К счастью, я однажды купил такой фоторезист в железной банке. Стоила такая банка гораздо дороже, чем любой аэрозольный баллон в магазине " ЧИП и ДИП ", но если рассчитать удельную стоимость (цена - количество) – получается значительно дешевле:
И храню ее в холодильнике (не потому что там холодно, а потому что там темно, и всегда под руками)
(кстати, это холодильник "ЗИЛ"; он рассчитан на работу от сети 127 В и работает уже более 50-ти лет (теперь через трансформатор) , претерпев на 30- ом году своей жизни замену холодильного агрегата).
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ! Работать с фоторезистом необходимо в темноте. Нет, не совсем уж в темноте. Даже если в помещении будет гореть одна лампочка накаливания на 60Вт где-нибудь в углу – это нормально. Даже если на улице будет пасмурная погода, и окна НЕ занавешены шторами – это тоже нормально (хотя лучше, все-таки, полузанавешены). Но вот работать при ярком солнечном или электрическом освещении категорически не стоит.
Итак, наша задача – нанести фоторезист на медную поверхность заготовки платы равномерным тонким слоем. Сделать это очень просто – надо налить немного фоторезиста на эту поверхность (я для этого использую медицинский шприц) и немного наклоняя заготовку в разные стороны добиться растекания фоторезиста по всей поверхности заготовки. Излишки сливаются обратно в банку. При этом по краям скапливаются фоторезистные "наплывы", но ведь мы сделали заготовку на 5 мм больше с каждой стороны, и теперь эти "наплывы" нам не страшны. Зато, остальная часть заготовки будущей печатной платы оказывается равномерно покрыта тонким слоем фоторезиста.
ПИМЕЧАНИЕ. Лампочка подсветки из духовки была заранее мною заботливо удалена.
Берем покрытую фоторезистом заготовку, размещаем в духовке и сушим ее там минут 40. Окошечко духовки занавешиваем плотной тканью, или чем-нибудь загораживаем, чтобы внутрь не проникал свет:
А пока заготовка будущей печатной платы сохнет, возвращаемся к компьютеру и приступаем к изготовлению фотошаблона.
Для этого потребуется лазерный принтер и специальная прозрачная пленка, предназначенная для печати на лазерных принтерах
Почему именно лазерный принтер?
Некоторое время я успешно пользовался струйным принтером Canon S450. Печатал я не на пленке, а на кальке – это такая тонкая белая бумага, используемая ранее в чертежном деле. И именно эту кальку я успешно использовал в качестве фотошаблона, и все работало отлично, не смотря на то, что эта калька далеко не выглядит прозрачной в тех местах, где она должна прозрачной быть. Однако, при нанесении принтером чернил на кальку, она промокает и разбухает, что вызывает ее вспучивание. При больших закрашенных чернилами участках калька вспучивается настолько сильно, что головка принтера, проезжающая над вспухшими участками задевает их, и начинает размазывать уже нанесенные чернила. Получается брак. Хотя для изготовления небольших печатных плат или печатных плат с небольшими закрашенными чернилами областями, этот способ вполне подходит.
Однажды я приобрел прозрачную пленку для печати на струйных принтерах, и попробовал использовать ее вместо кальки, но результат получился неудовлетворительным, так как на данной пленке капельки чернил из принтера оставались именно маленькими круглыми капельками, и не растекались на некоторую площадь, как на кальке. При этом, те области, которые должны быть НЕ прозрачными, были черными лишь "на глаз", но при ближайшем рассмотрении "на свет" представляли лишь множество отдельных мелких черных точек и были вполне прозрачными. Возможно, при использовании других струйных принтеров или другой пленки результат будет лучше. Не знаю. Но у меня было именно так.
К сожалению, и лазерный принтер далеко не безупречен. Во-первых, он сильно нагревает пленку, что вызывает ее деформацию. В относительных размерах эта деформация не велика, но в абсолютных может испортить весь результат. Во-вторых, "черные" области, напечатанные лазерным принтером также далеко не такие черные, какими кажутся. Если посмотреть на яркий свет, можно увидеть следующее: тонкие линии по краю у "черной" области действительно черные, а сама "черная" область полупрозрачна:
Для борьбы с этим недостатком я придумал следующее – напечатаем одно и тоже изображение на трех пленках, затем наложим их друг на друга и точно совместим, чтобы изображения совпали. Тогда, те места, что были полупрозрачными, становятся действительно "черными" настолько, что результат получается вполне приемлемый. Правда, в данном случае первый обозначенный недостаток лазерных принтеров (деформация пленки при нагревании) имеет решающее влияние на качество изготовления такого "строенного" фотошаблона. Даже при небольшом отличии в условиях печати отдельных изображений они получаются разного размера, и совместить их точно становится невозможно.
Поэтому, как показала практика, не удается напечатать эти три отдельных изображения сразу на одном листе пленки. После вырезания их из этого одного листа пленки и попытки их совмещения, часто можно наблюдать, что размеры изображений не совпадают между собой.
Данную проблему можно побороть, если взять три отдельных одинаковых листа прозрачной пленки и одни лист обычной бумаги. Запускаем изображение "дорожек" платы на печать 4 (четыре! а не три) раза, в принтер вкладываем три листа пленки и один лист бумаги, так, чтобы изображение на бумаге было напечатано в первую очередь:
Первый лист (тот, который из обычной бумаги) служит только для разогрева принтера и далее в производственном процессе более никак не участвует. Зато, условия печати остальных трех листов (но уже листов прозрачной пленки) будут практически одинаковы.
" Выданные" принтером листы пленки не стоит сразу хватать. Лучше подождать одну минутку, пока они полежат рядом друг с другом и остынут все вместе. Затем лишь только брать их.
Теперь изображения для фотошаблона будущей печатной платы следует вырезать с запасом примерно в 3…5см (Внимание! "см", а не "мм") с какой-либо одной определенной стороны, и с запасом примерно 1 см со всех остальных сторон:
Если изображение печатной платы занимает лишь малую часть от общего размера листа прозрачной пленки, оставшиеся после вырезания изображений части этих трех пленок следует сложить вместе и положить на хранение. В следующий раз их можно будет снова использовать для тех же целей, но только снова все три вместе.
Итак, вырезанные с запасом по 3…5 см с одной стороны изображения фотошаблона, необходимо совместить между собой. Для этой цели от одного из трех изображений отрезаем примерно 1 см с того самого определенного края (этот 1 см берется из 3…5 см запаса), от второго из трех изображений отрезаем примерно 2 см с того же края. Третье изображение остается без изменений.
Теперь, изображение "-1см" накладываем на "необрезанное" изображение, совмещаем и прижимаем по углам какими-либо тяжелыми предметами.
Берем узкий (шириной 1.5…2см) скотч, отрезаем от него полоску необходимой длины с некоторым запасом, таким, чтобы было, за что ухватиться пальцами, и, НЕ натягивая ее, склеиваем ею два совмещенных изображения по линии отреза "-1 см". Если полоску скотча натянуть – после приклеивания она будет стремиться сжаться и может деформировать фотошаблон.
Все то же самое проделываем затем с третьим изображением ("-2см") . Итак, фотошаблон готов:
Если необходимо сделать двустороннюю печатную плату, все то же самое проделываем для изображения "дорожек" второй стороны. Основная "хитрость" заключается в том, что изображение обратной стороны платы в данном случае НЕ следует печатать в зеркально отображенном виде. Следует его печатать в той же проекции, что и фотошаблон первой стороны (так, как оно выглядит на мониторе). В этом случае условия печати, а значит и условия деформации пленки в лазерном принтере для фотошаблонов первой и второй стороны также будут практически одинаковыми, что является решающим фактором для их последующего соответствия друг другу. Кроме того, при вырезании изображений из пленки для случая двусторонних печатных плат оставляем запас примерно по 3…5 см с КАЖДОЙ стороны.
Также, при изготовлении двусторонних печатных плат возникает вопрос: как центровать фотошаблоны с разных сторон платы между собой? Этот вопрос легко решить, если взять толстый (ТОЛСТЫЙ, а не широкий!) двусторонний скотч и склеить с его помощью из наших двух фотошаблонов специальный "кармашек", в который мы затем вложим заготовку. В этом случае при совмещении фотошаблонов заготовки платы между ними еще нет, и их совмещению и центрированию друг относительно друга ничто не мешает.
Теперь нам потребуются 2 стекла, между которыми мы будем зажимать нашу заготовку будущей печатной платы вместе с фотошаблоном. В качестве таких стекол я использую два стекла от книжной полки. Стекла должны быть чистыми.
Берем одно стекло. Располагаем горизонтально. Сверху на него кладем заготовку печатной платы фоторезистом вверх:
На заготовку платы накладываем фотошаблон правильной стороной.
ВНИМАНИЕ! Еще раз внимательно смотрим на фотошаблон у нас в руках и на проект печатной платы на мониторе. И кладем фотошаблон на заготовку ПРАВИЛЬНОЙ стороной!
Несколько раз у меня были случаи, что по невнимательности или из-за спешки я накладывал фотошаблон обратной стороной. При этом изображение "дорожек" на плате получается зеркально отображенным и в ряде случаев (например, при использовании планарных микросхем) плату приходилось переделывать заново.
Затем кладем на все это второе стекло и скрепляем все бельевыми прищепками:
Для случая двусторонних печатных плат, кладем заготовку платы в заготовленный заранее кармашек из фотошаблонов, и затем кармашек с заготовкой зажимаем между двумя стеклами вышеописанным способом.
Теперь нам необходим мощный источник света для облучения нашей "сборки". Я для этого применяю специальный прибор для загара – он содержит ртутную дуговую лампу, которая дает много ультрафиолетового света – что является как раз очень желательным в нашем славном деле:
" Сборку" из стекол и заготовки будущей печатной платы устанавливаем на расстоянии 30…40 см от лампы, включаем ее и оставляем в таком виде на 13 минут. А 12 можно? Можно. А если 15? Тоже можно. Но я обычно отмеряю примерно 13 минут. Как показала практика, в данных конкретных условиях результат, при этом, получается вполне хорошим.
ПРИМЕЧАНИЕ. В помещении, кроме данной лампы, других сильных источников света желательно не иметь.
У Вас нет прибора для загара? Не страшно! Вместо него возможно использовать обычную лампу "Ильича" (лампочку накаливания), желательно возможно большей мощности. В моей практике есть опыт применения для этой цели лампы накаливания мощностью 500 Вт от прожектора. Правда, при использовании такой лампы, время облучения потребовалось увеличить примерно до 25 минут, что было определено экспериментально.
При изготовлении двусторонней печатной платы "сборку" из стекол и заготовки следует облучить сначала с одной, затем с другой стороны. Сторону, обратную облучаемой, желательно прикрыть чем-нибудь не прозрачным , например плотной тканью или куском картонки. Сделать это нужно, чтобы защитить другую сторону заготовки платы от рассеянного света, отраженного от стен помещения и предметов мебели.
После облучения вынимаем заготовку из "сборки".
Теперь нам потребуется раствор едкой щелочи (едкого натра) (NaOH) в воде в соотношении 7 грамм кристаллов щелочи на 1 литр воды (так предписывает инструкция по использованию фоторезиста).
Где взять едкий натр? Пойти в хозяйственный магазин и купить средство для прочистки канализационных труб "Крот":
Это, собственно, и есть раствор едкого натра, о чем свидетельствует этикетка:
Правда, не в чистом виде, а со всякими добавками, однако, как показывает практика, добавки делу не мешают.
Само средство "Крот" довольно концентрировано, поэтому его необходимо разбавить водой в соотношении примерно 1 часть "Крота" на 15…25 частей воды.
Полученный раствор наливаем в ванночку, в качестве которой можно успешно применить упаковку от "заморских" фруктов:
В этот раствор помещаем плату.И смотрим. Через некоторое время (пару минут, примерно), те части фоторезиста, которые были облучены (области между "дорожек"), растворяются в растворе едкого натра. Те же области, что находились под "черными" участками фотошаблона и потому облучены не были, данным раствором не растворяются (точнее, сразу не растворяются).
Теперь берем раствор хлорного железа (в воде). Порошок хлорного железа можно купить в магазине радиодеталей (в Москве опять таки, например, в сети все тех же магазинов " ЧИП и ДИП " или на Митинском радиорынке ). Для приготовления раствора размешиваем порошок в воде. Чем выше концентрация – тем лучше.
Раствор хлорного железа наливаем все в ту же ванночку и опускаем в него заготовку печатной платы медью вниз. При этом, класть заготовку на самое дно категорически не следует – под нее не будет затекать свежий раствор и процесс травления не пойдет. Лучше, если удастся уголками заготовки воткнуться в стенки ванночки (еще раз поблагодарим производителей "заморских" фруктов, на этот раз за то, что они делают свои ванночки из мягкого материала). "Верх изыска" – аккуратно положить заготовку на поверхность раствора (медью вниз), так, чтобы она оставалась на плаву за счет сил поверхностного натяжения раствора .
Почему медью вниз, а не вверх? Дело в том, что продукты реакции тяжелее раствора и опускаются вниз, освобождая место свежей порции раствора. Процесс пойдет быстро. Если заготовку будущей печатной платы расположить в растворе хлорного железа медью вверх, продукты реакции напротив, будут оседать на поверхности заготовки и мешать доступу свежего раствора. Процесс будет идти медленно, а результат может быть не качественным .
Время вытравливания платы зависит от концентрации раствора и составляет от 20 минут до нескольких часов.
Во время травления желательно несколько раз вынуть заготовку платы из раствора, посмотреть на нее и убедиться в качестве травления (например, иногда бывает, что под плату "забираются" пузырьки воздуха; в этих местах раствор не контактирует с поверхностью меди, и она под этими пузырьками не вытравливается).
По окончании травления, когда вся ненужная медь будет растворена, заготовку вынимаем, отмываем под водой, а раствор хлорного железа сливаем в подходящую бутылку для повторного использования в следующий раз. Обратите внимание: на следующей фотографии видны про дукты реакции, осевшие на дно:
Кстати, раствор хлорного железа, при необходимости, можно заменить другим раствором. "Другой" раствор приготовляется из кристаллов медного купороса и обычной столовой поваренной соли. Для этого сначала приготовляется насыщенный раствор медного купороса в воде. "Насыщенный" – значит такой, при котором кристаллы медного купороса уже больше в нем не растворяются (раствор имеет характерный сине-голубой цвет). Затем приготовляется такой же раствор из соли (тоже насыщенный) (цвет – прозрачный). Теперь необходимо смешать оба раствора между собой примерно в равных пропорциях. Полученный раствор становиться ярко-зеленого цвета. В нем-то и можно травить платы. Однако, у такого раствора есть ряд недостатков. Во-первых, платы в нем травятся значительно дольше, чем в растворе хлорного железа, во-вторых, на его поверхности, на открытом воздухе, образуются пленки кристаллов , и при вынимании заготовки будущей печатной платы из этого раствора / опускании в него, эти пленки местами оседают не поверхности заготовки и мешают дальнейшему нормальному травлению в этих местах.
Как бы то ни было, после травления обильно промыв заготовку водой, протираем ее тряпкой насухо.
Далее берем ватку с ацетоном (или спиртом) и протираем ею заготовку со стороны "дорожек". При этом с заготовки смываются остатки фоторезиста – более он нам не нужен, и мы получаем заготовку, уже почти похожую на настоящую плату:
Теперь обрезаем лишние "поля" (ведь при вырезании заготовки мы сделали ее с запасом по 5 мм с каждой стороны):
Края заготовки шлифуем на ровном точильном бруске под струей воды. Вода необходима для немедленного удаления пыли:
Получаем вытравленные заготовки плат:
Далее, необходимо проделать отверстия под компоненты и крепеж . Как раз теперь нам очень пригодятся те самые вытравленные в меди точки в центрах контактных площадок, которые получились под изображениями отверстий на фотошаблоне диаметром 0.4 мм.
Для целей сверления отверстий я использую самодельный сверлильный станочек, сделанный на основе электромоторчика от видеомагнитофона "Электроника" (у которого видеокассеты сверху загружаются). На валу моторчика установлен цанговый патрон, в который зажимаются сверла разного диаметра.
При сверлении двусторонних плат бывает, что сверло, выходя с обратной стороны заготовки, отрывает медные контактные площадки от самой основы платы (от стеклотекстолита), если эти контактные площадки достаточно маленькие (что, обычно, так и бывает). Чтобы побороть этот нежелательный эффект, необходимо сначала просверлить все отверстия с одной стороны печатной платы примерно на половину толщины заготовки, затем перевернуть ее и досверлить все отверстия с другой стороны, теперь уже насквозь.
Отверстия большого диаметра сверлим обычными сверлами обычным сверлильным станком или дрелью.
После сверления отверстий зачищаем заготовку платы со стороны "дорожек" мелкой наждачной бумагой
Пыль сдуваем, и покрываем все медные "дорожки" по всей длине раствором канифоли в спирте. Канифоль защитит медь от окисления и сделают последующую пайку компонентов "легкой и непринужденной"
Например, при пайке планарных компонентов место установки компонента обильно смазывается данным раствором канифоли в спирте, с помощью пинцета компонент позиционируется на нужном месте, прижимается зубочисткой и опаивается.
У Вас ведь уже есть полный набор компонентов для Вашего устройства? Если еще нет, подберите необходимые прямо сейчас, иначе после изготовления печатной платы некоторые компоненты могут оказаться либо слишком большими, либо слишком маленькими, либо совсем другими. В основном, это касается конденсаторов. Так, например, несколько раз я проектировал плату, взяв за образец электролитические конденсаторы (типа К50-35), выпаянные из старых отечественных телевизоров, а придя в магазин радиодеталей получал от продавца современные "буржуйские" конденсаторы на тот же номинал, но гораздо меньшего размера и с меньшим расстоянием между ног. Приходилось пересверливать отверстия в уже готовой плате. То же касается пленочных конденсаторов типа К73-17. "Буржуйские" аналоги на тот же номинал могут иметь не только меньшие размеры, но и совершенно другое расположение выводов. О таких же вещах, как моточные изделия (дроссели, трансформаторы) а также радиаторы, можно даже не заикаться.
После напайки компонентов проверяем монтаж (чтобы все компоненты были требуемого номинала и стояли на своих местах), включаем, налаживаем работу устройства. После наладки, когда к нашей плате более уже ничего не будет ни отпаиваться, ни припаиваться, промываем плату от канифоли ваткой с ацетоном или спиртом. Ацетон лучше отмывает канифоль, но может также отмыть и маркировку с некоторых компонентов. Чтобы на плате не оставались ошметки от ваты, вату следует завернуть в кусочек ткани или марли
Затем покрываем сторону с "дрожками" лаком, например, цапонлаком. Также можно использовать специальные лаки для плат в аэрозольных баллончиках. И цапонлак и специальный лак в аэрозольных баллончиках можно приобрести в магазине радиодеталей (в Москве опять таки, например, в сети все тех же магазинов " ЧИП и ДИП " или на Митинском радиорынке ).
После высыхания лака плата готова к использованию:
Описанным выше способом можно изготовить платы с точность до 0.25 мм ( 0.25 мм ширина "дорожки" и 0.25 мм расстояние между соседними "дорожками"). Точность зависит от размеров платы. Чем меньше размер – тем большей точности можно достичь. Верно и обратное – чем больше размер, тем меньше точность. Связано это все с той же пресловутой деформацией прозрачной пленки при печати на лазерном принтере. Несмотря на все принимаемые меры, три изображения для изготовления одного фотошаблона все равно не получаются идеально совпадающими. При больших размерах платы (например, размером чуть меньше листа формата А 4) эта ошибка становится столь заметна, что может вызвать (при изготовлении фотошаблона, во время совмещения отдельных изображений) перекрытие узких "дорожек", если эти "дорожки" будут слишком тонкими и расстояния между ними будут слишком узкими.
В своей практике я стараюсь не делать "дрожки" на плате и зазоры между ними шириной менее 0.4…0.5 мм.
Если Вы сочли материалы с этой страницы полезными, если они принесли Вам новые знания и помогли разобраться с некоторыми моментами в радиотехнике - Вы можете выразить благодарность автору этой статьи, переведя немного денег на его
Яндекс-кошелек : 41001208237816
Спасибо за то, что посетили эту страницу!
Печатная плата – это диэлектрическое основание, на поверхности и в объеме которого нанесены токопроводящие дорожки в соответствии с электрической схемой. Печатная плата предназначена для механического крепления и электрического соединения между собой методом пайки выводов, установленных на нее электронных и электротехнических изделий.
Операции по вырезанию заготовки из стеклотекстолита, сверлению отверстий и травление печатной платы для получения токоведущих дорожек в независимости от способа нанесения рисунка на печатную плату выполняются по одинаковой технологии.
Технология ручного способа нанесения
дорожек печатной платы
Подготовка шаблона
Бумага, на которой рисуется разводка печатной платы обычно тонкая и для более точного сверления отверстий, особенно в случае использования ручной самодельной дрели, чтобы сверло не вело в сторону, требуется сделать ее более плотной. Для этого нужно приклеить рисунок печатной платы на более плотную бумагу или тонкий плотный картон с 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 принтера
При печати на лазерном принтере происходит перенос за счет электростатики образованного тонером изображения с фото барабана, на котором лазерный луч нарисовал изображение, на бумажный носитель. Тонер удерживается на бумаге, сохраняя изображение, только за счет электростатики. Для закрепления тонера бумага прокатывается между валиками, один из которых является термопечкой, разогретой до температуры 180-220°C. Тонер расплавляется и проникает в текстуру бумаги. После остывания тонер отвердевает и прочно удерживается на бумаге. Если бумагу опять нагреть до 180-220°C, то тонер опять станет жидким. Это свойство тонера и используется для переноса изображения токоведущих дорожек на печатную плату в домашних условиях.
После того, как файл с рисуночком печатной платы готов, необходимо его распечатать с помощью лазерного принтера на бумажный носитель. Обратите внимание, изображение рисунка печатной платы для данной технологии должно иметь вид со стороны установки деталей! Струйный принтер для этих целей не подходит, так как работает на другом принципе.
Подготовка бумажного шаблона для переноса рисунка на печатную плату
Если напечатать рисунок печатной платы на обыкновенной бумаге для офисной техники, то из-за пористой ее структуры, тонер глубоко проникнет в тело бумаги и при переносе тонера на печатную плату, большая часть его останется в бумаге. В дополнение будут сложности с удалением бумаги с печатной платы. Придется ее долго размачивать в воде. Поэтому для подготовки фотошаблона необходима бумага, не имеющая пористую структуру, например фотобумага, подложка от самоклеящихся пленок и этикеток, калька, страницы от глянцевых журналов.
В качестве бумаги для печати рисунка печатной платы я использую кальку из старых запасов. Калька очень тонкая и печатать шаблон непосредственно на ней невозможно, она в принтере заминается. Для решения этой проблемы, нужно перед печатью на кусок кальки требуемого размера по углам нанести по капельке любого клея и приклеить на лист офисной бумаги А4.
Такой прием позволяет распечатывать рисунок печатной платы даже на самой тонкой бумаге или пленке. Для того, чтобы толщина тонера рисунка была максимальной, перед печатью, нужно выполнить настройку «Свойств принтера», отключив режим экономной печати, а если такая функция не доступна, то выбрать самый грубый тип бумаги, например картон или что то подобное. Вполне возможно с первого раза хороший отпечаток не получится, и придется немного поэкспериментировать, подобрав наилучший режим печати лазерного принтера. В полученном отпечатке рисунка дорожки и контактные площадки печатной платы должны быть плотными без пропусков и смазывания, так как ретушь на данном технологическом этапе бесполезна.
Осталось обрезать кальку по контуру и шаблон для изготовления печатной платы будет готов и можно приступать к следующему шагу, переносу изображения на стеклотекстолит.
Перенос рисунка с бумаги на стеклотекстолит
Перенос рисунка печатной платы является самым ответственным этапом. Суть технологии проста, бумага, стороной напечатанного рисунка дорожек печатной платы прикладывается к медной фольге стеклотекстолита и с большим усилием прижимается. Далее этот бутерброд разогревается до температуры 180-220°C и затем охлаждается до комнатной. Бумага отдирается, а рисунок остается на печатной плате.
Некоторые умельцы предлагают переносить рисунок с бумаги на печатную плату, используя электроутюг. Я пробовал такой способ, но результат получался нестабильным. Сложно обеспечить одновременно нагрев тонера до нужной температуры и равномерный прижим бумаги ко всей поверхности печатной платы при затвердевании тонера. В результате рисунок переносится не полностью и остаются пробелы в рисунке дорожек печатной платы. Возможно, утюг не достаточно нагревался, хотя регулятор был выставлен на максимальный нагрев утюга. Вскрывать утюг и перенастраивать терморегулятор не хотелось. Поэтому я воспользовался другой технологией, менее трудоемкой и обеспечивающей сто процентный результат.
На вырезанную в размер печатной платы и обезжиренную ацетоном заготовку фольгированного стеклотекстолита приклеил по углам кальку с напечатанным на ней рисунком. На кальку сверху положил, для более равномерного прижима, пяток листиков офисной бумаги. Полученный пакет положил на лист фанеры и сверху накрыл листом такого же размера. Весь этот бутерброд зажал с максимальной силой в струбцинах.
Осталось нагреть сделанный бутерброд до температуры 200°C и остудить. Для нагрева идеально подходит электродуховка с регулятором температуры. Достаточно поместить сотворенную конструкцию в шкаф, дождаться набора заданной температуры и через полчаса извлечь плату для остывания.
Если электродуховки в распоряжении нет, то можно воспользоваться и газовой духовкой, отрегулировав температуру ручкой подачи газа по встроенному термометру. Если термометра нет или он неисправен, то могут помочь женщины, подойдет положение ручки регулятора, при котором пекут пироги.
Так как концы фанеры покоробило, на всякий случай зажал их дополнительными струбцинами. чтобы избежать подобного явления, лучше печатную плату зажимать между металлическими листами толщиной 5-6 мм. Можно просверлить в их углах отверстия и зажимать печатные платы, стягивать пластины с помощью винтов с гайками. М10 будет достаточно.
Через полчаса конструкция остыла достаточно, чтобы тонер затвердел, плату можно извлекать. При первом же взгляде на извлеченную печатную плату становится понятно, что тонер перешел с кальки на плату отлично. Калька плотно и равномерно прилегала по линиям печатных дорожек, кольцам контактных площадок и буквам маркировки.
Калька легко оторвалась практически от всех дорожек печатной платы, остатки кальки были удалены с помощью влажной ткани. Но все, же не обошлось без пробелов в нескольких местах на печатных дорожках. Такое может случиться в результате неравномерности печати принтера или оставшейся грязи или коррозии на фольге стеклотекстолита. Пробелы можно закрасить любой водостойкой краской, маникюрным лаком или заретушировать маркером.
Для проверки пригодности маркера для ретуши печатной платы, нужно нарисовать ним на бумаге линии и бумагу смочить водой. Если линии не расплывутся, значит, маркер для ретуши подходит.
Травить печатную плату в домашних условиях лучше всего в растворе хлорного железа или перекиси водорода с лимонной кислотой. После травления тонер с печатных дорожек легко удаляется тампоном, смоченным в ацетоне.
Затем сверлятся отверстия, лудятся токопроводящие дорожки и контактные площадки, запаиваются радиоэлементы.
Такой вид приняла печатная плата с установленными на ней радиодеталями. Получился блок питания и коммутации для электронной системы, дополняющий обыкновенный унитаз функцией биде .
Травление печатной платы
Для удаления медной фольги с незащищенных участков фольгированного стеклотекстолита при изготовлении печатных плат в домашних условиях радиолюбители обычно используют химический способ. Печатная плата помещается в травильный раствор и за счет химической реакции медь, незащищенная маской, растворяется.
Рецепты травильных растворов
В зависимости от доступности компонентов радиолюбители применяют один из растворов, приведенных в таблице ниже. Травильные растворы расположены в порядке популярности их применения радиолюбителями в домашних условиях.
| Наименование раствора | Состав | Количество | Технология приготовления | Достоинства | Недостатки |
|---|---|---|---|---|---|
| Перекись водорода плюс лимонная кислота | Перекись водорода (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.
