Печать

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь.
1 час 1 день 1 неделя 1 месяц Навсегда

[RN1TU Александр]

Изготовление печатной платы в домашних условиях
по классическому методу.

Алексей, RA1TBH

Если вы решили собрать понравившуюся электрическую схему, а раньше этим никогда не занимались, то вам пригодятся приводимые ниже советы, а со временем, при появлении опыта, вы сможете выбрать наиболее удобную для себя методику.
Вся современная радиоаппаратура собирается на печатных платах, что позволяет повысить ее надежность, а также упростить сборку. Несложно научиться делать печатные платы своими руками, тем более что особых секретов в технологии нет.
Итак, вы выбрали нужную схему и приобрели необходимые детали. Теперь можно приступать к разводке топологии печатных проводников, учитывая реальные габариты деталей. Удобнее это делать на миллиметровой бумаге, но можно взять и обычный лист в клеточку. Рисуем контуры платы, габариты которой будут определяться с учетом размещения ее в каком-то готовом корпусе, что наиболее удобно, так как изготовление самодельного потребует много времени и не каждый сможет его сделать аккуратно и красиво.
Разводку топологии платы выполняют карандашом, отмечая места отверстий для выводов радиоэлементов и пунктиром контуры самих элементов. Линии соединения элементов выполняются в соответствии с электрической схемой по кратчайшему пути при минимальной длине соединительных проводников. Входные и выходные цепи схемы должны быть разнесены друг относительно друга по возможности дальше, что исключит наводки и самовозбуждение схем усилителей.
Наилучшее размещение элементов с первой попытки, как правило, не получается, и приходится пользоваться ластиком при изменении компоновки деталей. Иногда, чтобы бесконечно не перерисовывать размещение деталей, вырезаются из бумаги или картона макеты корпусов радиоэлементов и передвигаются по рисунку платы до приемлемого размещения.
По окончании данного этапа необходимо еще раз проверить соответствие топологии платы электрической схеме и устранить все выявленные ошибки (они будут обязательно!).
Значительно облегчить этот процесс можно с помощью программы конструирования печатных плат DipTrace 2.0  http://cqnovgorod.ru/smf/index.php?topic=38.0 , пришедшей на смену SprintLayout .
Теперь можно приступать к изготовлению платы. Для этого из фольгированного стеклотекстолита вырезается заготовка печатной платы (ножовкой, резаком или ножницами по металлу). К заготовке закрепляем рисунок топологии (клеем, липкой лентой или пластырем). По рисунку, с помощью керна или шила (сильно не ударять во избежании повреждения будущих контактных площадок!), намечаются отверстия для выводов радиоэлементов и крепления платы.
Сверлим отверстия, сняв бумагу, сверлом диаметром 0,8-1,5 мм для радиоэлементов и 2-3,5 мм - для крепления платы. Иногда можно сверлить плату по бумаге. Это несколько ускоряет изготовление, однако, в случае необходимости рисунок топологии будет уже трудно использовать во второй раз, причем пострадают точность расположения отверстий и аккуратность исполнения.
После сверления мелкой наждачной шкуркой ("нулевкой") слегка зачищаем фольгу, чтобы снять заусенцы и окисную пленку, - это ускоряет процесс травления. Также для этой цели неплохо использовать школьный чернильный ластик.
Перед нанесением рисунка топологии плату нужно обезжирить техническим спиртом или ацетоном (протерев поверхность смоченной тряпкой), подойдут и многие другие растворители.
Для выполнения рисунка проводников используется любой быстро сохнущий лак, например женский лак для ногтей или мебельный (его можно подкрасить пастой от шариковой авторучки, чтобы было хорошо видно на плате). Очень удобно рисовать печатные соединения тонким водостойким маркером (не каждый тип подойдет).
Для нанесения рисунка можно воспользоваться двумя методами:
1. берется рейсфедер или перо (или маркер) и рисуются проводники от отверстия к отверстию в соответствии с рисунком топологии;
2. покрывается лаком вся поверхность платы и при его подсыхании счищаются лишние участки лака при помощи скальпеля и линейки, оставляя закрашенными только токопроводящие дорожки.
Первый метод более быстрый, и чаще используется именно он, а второй иногда необходим для изготовления различных высокочастотных схем и схем с очень высокой плотностью монтажа.
После нанесения рисунка, когда лак подсохнет, топологию проводников можно подретушировать и скорректировать, аккуратно соскоблив скальпелем лишние участки лака. Затем плату помещаем в ванночку с раствором хлорного железа. Если плата двухсторонняя, чтобы заготовка не легла рисунком проводников на дно, необходимо в крепежные отверстия вставить диэлектрические клинья или любым другим способом обеспечить зазор.
Весь процесс травления займет около часа, но если вы хотите его ускорить, то раствор должен быть слегка теплым и при травлении иногда его помешивайте (время зависит и от концентрации раствора хлорного железа в воде).
После окончания травления заготовку промываем под струёй воды и отверткой или ножом соскабливаем лак с платы (его можно также растворить, например ацетоном, но потребуется последующая зачистка шкуркой для лучшего облуживания).
Для удобства монтажа, проводники платы необходимо облудить припоем (ПОС-61 либо с меньшей температурой плавления) с использованием жидкого спирто-канифольного флюса (для лучшей пайки плату можно слегка зачистить мелкой шкуркой или чернильным ластиком и тут же всю покрыть спирто-канифольным флюсом). Прикосновения паяльника должны быть легкими и недолгими, иначе медная фольга дорожек начнет отслаиваться. Особенно это важно при тонких дорожках. Не следует использовать активные флюсы!!! Это может привести к окислению дорожек и последующим замыканиям и разрывам электрических цепей.
Остатки канифоли после облуживания удаляют с платы уайт-спиритом, ацетоном или спиртом (не разбавленным).
На этом процесс изготовления печатной платы считается законченным и можно приступать к монтажу элементов на ней.

Хлорное железо нетрудно изготовить самостоятельно. Для этого берется соляная кислота с концентрацией около 9 % (ее можно приобрести в хозяйственных магазинах) и железные опилки (или тонкие листовые кусочки). Опилки заливаем кислотой и оставляем в открытой емкости на несколько дней. Если кислота имеет низкую концентрацию, то ее берется 25 частей на 1 часть объема опилок для получения водного раствора хлорного железа сразу нужной плотности.
По окончании реакции получается светло-зеленый раствор, который, постояв еще несколько дней, становится желто-бурым.

[RN1TU Александр]

Близок к описанному способ, когда лак для прорисовки дорожек заменяют липкой лентой (скотчем). Поверхность платы заклеивают липкой лентой внахлест. Затем скальпелем прорезают липкую ленту по контуру дорожек и ненужную часть ее удаляют. Травление производится как обычно, только без подогрева, чтобы не отслоился скотч.

В заключение отмечу, что существует способ изготовления печатной платы без использования химических реактивов. При этом зазоры между контактными дорожками выполняются резаком при помощи металлической линейки, но этот метод требует больше сил, времени и определенных навыков, так как резак может соскочить и порезать нужные участки фольги. Поэтому этим методом обычно пользуются очень редко, когда топология очень простая, а хлорного железа нет под руками. Внешний вид изготовленной платы тоже не слишком презентабелен.

[RN1TU Александр]

Изготовление печатной платы в домашних условиях
 по "лазерно-утюжной" технологии

Данная технология изготовления печатных плат представляет собой разновидность классической. В обоих случаях используется одинаковый принцип нанесения на фольгированный текстолит непроницаемой для травящего раствора маски (рисунка проводников печатной платы) и последующего травления.
И лишь в способе нанесения маски кроится основное отличие данного способа. Он стал возможным лишь с распространением офисной техники, а точнее, лазерных принтеров, поскольку появилась возможность формировать рисунок проводников с использованием компьютера.
Основными достоинствами метода являются:
- малое время и малая трудоемкость перенесения рисунка проводников на фольгированный текстолит;
- совместимость по использованию травящих растворов с классическим методом;
- достижения приближающегося к промышленному качества изготовления проводников печатной платы;
- возможность оперативного изменения рисунка проводников;
- возможность изготовления мелких партий плат.
Итак, начнем по порядку.

Первый этап – это формирование маски (рисунка проводников печатной платы) на бумаге.
Производится он на компьютере при помощи специальных программ. Для любительского изготовления малых по размерам печатных плат с небольшим количеством компонентов наиболее оптимальной является программа Sprint Layout лучше версии 5.0. Последняя поддерживает SMD-компоненты, а также простейшую автотрассировку проводников. Файлы более ранних версий она перекодирует довольно успешно. Описание данной программы не привожу, поскольку его нетрудно найти в Интернете. Впрочем, оно мне не понадобилось, поскольку работа с данной программой проста и очевидна. Найти её можно на многих радиолюбительских сайтах. Стоит добавить, что распечатывая рисунки плат, сформированные данной программой, необходимо помнить о двух условиях:
- рисунок проводников должен быть зеркальным по отношению к тому, что мы увидим на плате;
- необходимо установить правильные настройки принтера. Под правильными настройками я имею в виду установку при печати в свойствах принтера графического режима "точечная графика" (в противном случае рисунок возможно будет искажен), а также максимальной интенсивности печати (всякая экономия тонера должна быть исключена полностью).
Возможно использование обычного графического редактора (программы просмотра графических файлов) для распечатки готового рисунка печатной платы. При этом важно помнить о сказанных выше настройках принтера, о зеркальности рисунка, а также о том, чтобы распечатать рисунок с необходимым масштабом. Следует также добавить, что лучше всего такой рисунок перевести в формат .GIF в чёрно-белый цвет (без полутонов).
Несколько слов об используемой бумаге. Она должна быть мелованной (т.е. блестеть, если смотришь под углом к свету). Обычная плотная бумага (не мелованная) не подходит. Хорошие результаты дает использование бумаги от иностранных журналов, бумаги для факсов и др.  Рисунок и текст на журнальных листах процессу не мешает. Каждый подбирает подходящую для себя бумагу после небольшой серии проб, и останавливаться на бесконечных экспериментах я не советую.

Второй этап – это перенесение рисунка печатной платы с бумаги на фольгированный стеклотекстолит.
Есть два варианта данного процесса. Первый является классическим для данной технологии и заключается в том, что рисунок, распечатанный на бумаге, прижимается к медной фольге заготовки платы и приваривается к ней термическим способом. Приваривается тонер, поэтому не перепутайте сторону . В качестве термоустройства доступнее и потому чаще используется утюг, давший название технологии. Но возможны и другие устройства.
Необходимо обратить внимание на следующие моменты:
- сначала защищаем и тщательно обезжириваем плату как обычно (для зачистки можно использовать чернильный ластик и наждачную бумагу "нулевку");
- затем необходимо подогреть заготовку платы утюгом и приложить бумагу с рисунком; прижать ее утюгом, но не сильно;
- после того, как рисунок немного "прихватится" и исчезнет опасность сдвинуть с места бумагу, следует тщательно прогладить ее поверхность. Данному этапу необходимо уделить особое внимание, так как от его тщательности зависит качество будущей платы. Прижимать очень сильно не следует так как можно расплавить тонер настолько, что исказятся дорожки. Под конец на поверхности бумаги должны стать просматриваться дорожки, что особенно заметно при использовании тонкой бумаги;
- даем данному "слоеному пирогу" остыть.
Для данного "горячего" варианта технологии необходимо уделить внимание и фольгированному стеклотекстолиту. При высокой температуре возможно отслоение фольги у текстолита низкого качества.
Второй вариант процесса мною лично не опробован, но заключается в "приваривании" тонера спирто-ацетоновой смесью (по сообщениям в пропорции 2:1-3:1), для чего бумага с рисунком смачивается указанной смесью и помещается под пресс. Смесь растворяет полимер, содержащийся в тонере, и приклеивает его к фольге. Лично я лишний раз дышать химией не намерен и отказался от опробования, но некоторые пользуются им активно.

Третий этап – удаление бумаги с заготовки платы.
Этап простой, бумага удаляется отмачиванием, а затем остатки ее удаляются скатыванием подушечками пальцев. Самое главное не повредить рисунок дорожек. Если такое произошло, то подрисовать недостающие элементы водонесмываемым маркером. Для ускорения можно использовать кипяток. Качества он не ухудшит. На этом этапе и становится заметным качество использованной бумаги.

Четвертый этап – травление печатной платы и лужение.
Все происходит как в классической технологии. Для травления можно использовать водный раствор хлорного железа, медного купороса с солью (1 ст.ложка купороса на 2 ст.ложки соли в 0,5 литра кипятка) или др. травящий раствор. Длительность травления зависит от температуры раствора. Для размешивания растворов не используйте алюминиевые ложки – алюминий вступает в бурную реакцию с компонентами растворов.

[RN1TU Александр]

Изготовление печатных плат на пятачках

Интересный способ изготовления печатных плат мне был предложен во время учебы в Ленинградском авиационном институте. Он ныне не очень распространен (все большую популярность приобретает "лазерно-утюжный" способ), но для макетного изготовления ВЧ цепей более чем хорош. Правда, имеет существенный недостаток – непригодность для массового изготовления печатных плат. Впрочем, внешний вид плат тоже "непромышленный". Данный метод является разновидностью к навесного монтажа, но все крепления производятся на "пятачках" на печатной плате.
Заключается он с следующем:
1.Берется обыкновенное сверло (можно сломанное) диаметром в пределах разумного (от 6мм) и стачивается под 90 градусов, чтобы острия не было. Затем на рабочем конце делаются две полукруглые проточки любым пригодным инструментом (наждаком, алмазным надфилем и т.п.). Выглядеть это должно в сечении близко к букве "М". Таким образом, мы получим своеобразный циркуль с тонким острием и двумя тонкими режущими гранями.
2.Зажимаем наш инструмент в небольшой ручной дрели и аккуратно в нужных точках снимаем круговым вращением полоски фольги, образуя похожий на букву "О" "пятачок". В центре "пятачка" фольга тоже снимается, но при аккуратном использовании и качественном изготовлении режущего инструмента этим можно пренебречь.
3.Полученные контактные площадки-"пятачки" залуживаем и монтируем на них радиодетали. Важно не перегревать полученные "пятачки", чтобы они не отслоились от текстолита. Оставшуюся фольгу используем в качестве общего провода.
Такой метод был описан в книге Жутяева, но режущий инструмент громоздок и явно сложнее в изготовлении.

[Саша]

Очень хорошо обезжиривать просто слегка протравив плату в хлорном железе. Для лазерно-утюжной технологии наиболее приемлемый вариант.

[RN1TU Александр]

Это не будет обезжириванием конечно. Обезжиривать нужно ацетоном. А вот то что это хорошая подготовка платы перед прижиганием тонера соглашусь полностью. В этом случае тонер держится надежнее и получаются более тонкие дорожки.

[RN1TU Александр]

Изготовление печатных плат при помощи режущего плоттера

Выше я писал про способ изготовления печатных плат с помощью скотча. А вот здесь написали про более технологичный и современный способ, аналогичный "скотчевому". Используется режущий плоттер для рекламы. Способ не новый, но теперь стал доступнее в связи с распространением рекламного бизнеса.
http://datagor.ru/practice/diy-tech/page,1,2,1175-rezhushhijj-plotter-v-izgotovleniii-pechatnykh.html
Самое главное, что ширина дорожки с учетом возможной разбитости плоттера должна быть до 0,8мм, а отверстия лучше не вырезать. Ну и естественно, прежде чем идти в рекламную компанию, нужно заранее подготовить файл платы в программе CorelDraw.

[RA1TBH]

Припои.
Выбор припоя зависит от соединяемых металлов или сплавов, от способа пайки, температурных ограничений, размеров деталей, требуемой механической прочности, коррозионной стойкости и др. 
Наиболее широко применяются в любительской практике легкоплавкие припои. Буквы ПОС в марке припоя означают припой оловянно-свинцовый, цифры — содержание олова в процентах (ПОС 61, ПОС 40). Для получения специальных свойств в состав оловянно-свинцовых припоев вводят сурьму, кадмий, висмут и другие металлы. Например, ПОССу 4—6 — оловянно-свинцовый припой с добавлением сурьмы (3—4% олова, 5—6% сурьмы), ПОСК 50 — кадмия, ПОСВ 33 — висмута.
Выпускают легкоплавкие припои в виде литых чушек, прутков, проволоки, лент фольги, порошков, трубок диа¬метром от 1 до 5 мм, заполненных канифолью, а также в виде паст, составленных из порошка припоя и жидкого флюса.
Флюсы
Растворяют и удаляют оксиды и загрязнения с поверхности паяемого соединения. Кроме того, во время пайки они защищают от окисления поверхность нагреваемого металла и расплавленный припой. Все это способствует увеличению растекаемости припоя, а следовательно, улучшению качества пайки.
Флюс выбирают в зависимости от соединяемых пайкой металлов или сплавов и применяемого припоя, а также от способа пайки.
Остатки флюса, особенно активного, и продукты его разложения нужно удалять сразу после пайки, так как они загрязняют места соединений и являются очагами коррозии.
При монтаже электро- и радиоаппаратуры наиболее широко применяются канифоль и флюсы, приготовляемые на ее основе с добавлением неактивных веществ — спирта, глицерина и даже скипидара. Канифоль негигроскопична, является хорошим диэлектриком, поэтому неудаленный остаток ее не представляет опасности.
RA1TBH http://cqra1tbh.ru

[RN1TU Александр]

Травление меди перекисью водорода в присутствие лимонной кислоты.
http://radiokot.ru/lab/hardwork/62/
 Кто первый попробует?

[R1TBJ Константин П]

Травление меди перекисью водорода в присутствие лимонной кислоты.
http://radiokot.ru/lab/hardwork/62/
 Кто первый попробует?

Попробовал. Не заметил чтобы травилось быстрее, чем при использовании хлорного железа, но за 30минут плату 40х35мм вытравил, в растворе на 50мл Н2О2. Как-то непривычно пузырится все )
Фото ниже:
Фото 1, Фото 2, Фото 3, Фото 4, Фото 5
Самый большой минус для меня - это то, что нельзя хранить раствор для повторного использования.