Изготовление печатных плат
Изготовление печатных плат методом травления для радиолюбителей не является чем-то новым, но начинающие любители электроники порой сталкиваются с проблемой изготовления качественной печатной платы для своих самодельных радиоустройств.
Стоит заметить, что обычно новички стремятся изготовить какую-либо несложную схему, с небольшим количеством радиоэлементов и низкой плотностью монтажа.
Основной сложностью при изготовлении печатной платы остаётся процесс формирования устойчивого к травлению слоя, который не позволяет раствору хлорного железа вступить в реакцию с будущими медными проводниками.
Сейчас в ходу так называемая лазерно-утюжная технология, которая позволяет изготавливать очень качественные печатные платы. Но для этого метода нужно соответствующее оборудование и материалы. Например, лазерный принтер, специальная бумага и прочие мелочи.
Но можно ли обойтись минимумом инструментов для производства простой с точки зрения размеров и плотности монтажа печатной платы? Да! Читайте далее.
"Карандашная" технология изготовления печатных плат.
Суть данной технологии заключается в использовании корректирующего карандаша. Данный карандаш служит для исправления помарок и корректировки ошибок при письме. Но этот же карандаш можно с лёгкостью использовать и для нанесения рисунка проводников на поверхность фольгированного стеклотекстолита или гетинакса.
Корректирующий карандаш
В широкой продаже есть также «замазка» – аналог корректирующего карандаша, в котором есть специальная кисточка и маленький тюбик с белой корректирующей жидкостью. Карандаш же замечателен тем, что он позволяет наносить рисунок в виде тонкой дорожки, шириной около 2 миллиметров, что в большинстве случаев вполне пригодно для нанесения рисунка печатной платы.
Процесс изготовления печатной платы "карандашным" методом.
Покажу наглядно весь процесс нанесения устойчивого к травлению слоя на заготовку при изготовлении печатной платы для усилителя на микросхеме TDA2822.
Для начала понадобиться рисунок (разводка) соединительных дорожек, который необходимо перенести на поверхность фольгированного текстолита, стеклотекстолита либо гетинакса. Рисунок можно нарисовать самому, а можно взять готовый из описания устройства, которое планируется собрать. Далее можно поступить таким образом. Если есть принтер – подойдёт любой – распечатываем рисунок на листе бумаги. Затем вырезаем шаблон.
Заготовка печатной платы и шаблон рисунка соединительных дорожек
Далее приклеиваем бумажный шаблон с рисунком на заготовку из фольгированного текстолита со стороны медной фольги. Перебарщивать с клеем не нужно, необходимо лишь 4-6 капель, чтобы зафиксировать шаблон рисунка на заготовке. Клей можно применять в принципе любой – от обычного ПВА до «Момента». Всё равно, заготовку потом придётся шлифовать.
Далее необходимо просверлить отверстия под установку радиодеталей. Для этого понадобится миниатюрный сверлильный станок и свёрла диаметром 0,8 – 0,9 мм. Перед началом сверления отверстий рекомендуется сделать шилом небольшие углубления в местах сверления. Если этого не сделать, то сверло будет уводить. Стоит отметить, что широко распространённые в продаже свёрла плохо сверлят медную фольгу. Поэтому проделывая небольшие углубления в медной фольге, мы уменьшаем нагрузку на свёрла и облегчаем процесс сверления.
Печатная плата после сверления отверстий
После того, как отверстия просверлены – аккуратно отделяем шаблон от заготовки. Если бумажный шаблон не повреждён, то его лучше сохранить. Далее он нам ещё может понадобиться. Кроме всего прочего, его можно использовать повторно при изготовлении платы для такого же устройства.
Для шлифовки желательно использовать наждачную бумагу или ленту с мелкой зернистостью. От неё на медной фольге не останется глубоких царапин.
Шлифуем заготовку со стороны медной фольги до тех пор, пока поверхность не будет очищена от грязи, окисла и остатков клея. Также шлифовка необходима, чтобы убрать острые медные края у отверстий, образовавшиеся от сверления фольгированного стеклотекстолита.
Производить сверление отверстий рекомендуется до нанесения рисунка дорожек карандашом и последующего травления. Причина проста. При сверлении отверстий можно легко испортить уже готовые соединительные дорожки и «пятаки». Например, при сверлении или шлифовке очень легко повредить медную окантовку вокруг отверстий.
Вот теперь настало время применения корректирующего карандаша. Наносим рисунок будущих проводников на фольгированную поверхность в соответствии с рисунком. Это довольно легко, так как отверстия служат своего рода координатами. Кстати, здесь может понадобиться наш бумажный шаблон, ведь на нём указана трассировка всех соединений.
Заготовка печатной платы после нанесения рисунка дорожек
Форму дорожек можно подкорректировать с помощью лезвия безопасной бритвы, скальпелем. Далее необходимо подготовить раствор хлорного железа. Для травления понадобиться небольшой пластиковый резервуар, но, ни в коем случае не металлический !
Корректировка дорожек
В резервуар для травления заливаем немного тёплой, чуть горячей воды. Температура увеличивает скорость протекания химических процессов, и медь вытравится быстрее. Добавляем в резервуар хлорного железа. При этом следует засыпать порошок хлорного железа медленно и держаться от резервуара на расстоянии. Растворение хлорного железа в воде сопровождается выделением пара и брызг.
В процессе травления время от времени рекомендуется покачивать резервуар либо помешивать раствор с целью очистить реагирующую медную поверхность от нерастворимого осадка, который появляется в результате химической реакции. Процесс травления может занять несколько часов, всё зависит от температуры раствора, концентрации реагирующих веществ, конвекции жидкости в резервуаре, чистоты поверхности заготовки.
Заготовка после травления
После того, как ненужные участки вытравились, печатную плату нужно промыть под струёй воды и очистить медные дорожки от защитного покрытия. Затем заготовку нужно ещё раз отшлифовать до блеска. Далее нужно облудить медные дорожки – покрыть их тонким слоем припоя. Чтобы процесс лужения проводников был быстрее и качественнее, рекомендуется покрыть их нейтральным паяльным флюсом, таким как ЛТИ-120. Также можно применить паяльный жир.
Очищенная печатная плата
Далее с помощью паяльника покрываем дорожки тонким слоем припоя. Если в процессе лужения отверстия под выводы деталей "закрыло" припоем, то берём деревянную зубочистку или остро заточенную спичку. Прогреваем место рядом с отверстием и "прокалываем" зубочисткой отверстие.
Готовая печатная плата
И ещё маленький совет. После того, как монтаж деталей в печатную плату будет произведён, протрите или отмойте места пайки тряпкой (или кусочком ваты), смоченной в растворителе (Уайт-спирите) или изопропиловом спирте, чтобы удалить остатки канифоли в местах пайки. Чтобы процесс пошёл быстрее, сначала очищаем от канифоли те места, где её особенно много обычным пинцетом. А оставшуюся канифоль отмываем растворителем.
Как уже говорилось, данная технология годиться для быстрого изготовления печатных плат с низкой плотностью монтажа радиоэлементов. Но, несмотря на это, с её помощью можно изготавливать огромное количество электронных устройств или небольших совместимых модулей.
Как сделать печатную плату
Любой желающий может сделать печатную плату для своего устройства в домашних условиях. Популярный и дешевый метод изготовление печатной платы в домашних условиях — это ЛУТ (Лазерно-утюжная технология).
Что потребуется
Лазерный принтер (только лазерный, струйный не подойдет), утюг, пара дощечек, бумага, пластиковые контейнеры, наждачка, шуруповерт или бормашина, и раствор для травления.
От чего зависит качество
Качество технологии ЛУТ зависит от тонера и принтера. Еще важно то, с помощью какой бумаги переносится печатная плата на текстолит. На успех влияет и толщина текстолита.
Пошаговый процесс
В каждом этапе подробные комментарии и фотографии с примерами.
Печать дорожек на бумаге
Открываем схему платы. В статье используется программа Sprint-Layout и схема мультивибратора на транзисторах.
Используйте максимальное пространство для печати, чтобы не перепечатывать схему снова и приготовить запасные трафареты.
Не нужно зеркалить плату, если она чертилась со стороны радиодеталей. Так же убираем макросы и другие слои, нам нужны только дорожки и граница платы.
Качество перенесенных дорожек на текстолит зависит и от выбранного типа бумаги.
Существует несколько вариантов:
- Обычная бумага;
- Глянцевая бумага. Можно использовать из любого журнала;
- Подложка от самоклеющихся обоев. Отлично отдает тоннр на текстолит;
- Бумага с мягким покрытием. Такая продается на Aliexpress.
Офисная бумага А4 толстая для ЛУТ. Тонер хуже от нее отходит.
Пример неудачного переноса платы на текстолит. Половина дорожек отсутствует. 
С помощью офисной бумаги действительно можно делать печатные платы, но нужен хороший принтер и тонер. Такая бумага капризная, и если вы плохо греете, или перегреете плату, то ничего не получится.
Глянцевая отличается от офисной толщиной. Ее недостаток — она застревает в принтере во время печати. Глянцевая бумага еще легко рвется, и ее легко перегреть, чем офисную.
Подложка от самоклеющихся обоев обрела популярность среди радиолюбителей. Быстро отдает тонер на текстолит, но и распечатать на ней печатную плату довольно трудно.
Речь идет о мягкой поверхности, с которой снимаются самоклеющиеся обои. Также такая подложка иногда застревает в принтере во время печати.
Не имеет особого смысла вырезать целый формат А4 из таких обоев. В таком формате бумага выскользнет из под фотобарабана во время печати. Используйте небольшие кусочки подложки, чтобы можно было их приклеить к обычной бумаге.
Нельзя использовать жидкий клей и другие жидкие материалы. Вы можете повредить фотобарабан по время печати, и на нем останутся следы. Приклеить можно и самими обоями.
Бумага с мягким покрытием продается на Aliexpress. Она желтого цвета. Аналогично глянцевой бумаге застревает в принтере. Все зависит от вашей модели принтера.
Распечатка и подготовка
Отрезать текстолит можно с помощью ножовки по металлу, ножницами или отрезными дисками.
Оставляем плату с запасом, чтобы было удобнее наносить дорожки во время нагрева утюгом.
Бархатной наждачкой обрабатываем поверхность текстолита. Чистим ее от грязи и микрочастиц меди ацетоном или изопропанолом.
Нанесение дорожек
Понадобится утюг, дощечка, бумага и тара с водой. 
Разогреваем утюг до 100 °C, и на деревянную дощечку кладем текстолит. Почему деревянную? Она быстро нагревается и медленно отдает тепло в окружающую среду. 
Ставим разогретый утюг на текстолит. Держим в течение 20 секунд. Горячий текстолит схватит бумагу.
Кладем трафарет на разогретый текстолит. Он частично прилипает. 
Кладем на текстолит один лист бумаги и гладим утюгом плату в течении одной или двух минут. Бумага нужна для снижения перегрева. Гладить надо аккуратно, без резких движений.
Оставляем плату остывать на пять минут, чтобы тонер не отлип от меди. Помещаем ее в тару с водой.
Также ждем около пяти минут. С помощью пальцев или губки, снимем слой бумаги.
Ни в коем случае не снимайте бумагу ногтями. Так можно содрать тонер с меди.
Удаляем границы на плате. Они не нужны со стороны дорожек. 
Восстановление контактов
Дорожки можно восстановить перфорированным маркером или лаком для ногтей. Нанесите на поврежденный участок лак или маркер.
Это защитит медь во время травления в растворе. Дождитесь полного высыхания лака, чтобы он был устойчив к воде. Все готово к следующему этапу.
Чем травить печатные платы
Основные и популярные методы:
- Хлорное железо. Можно использовать повторно. При неосторожном обращении оставляет следы на одежде и коже;
- Медный купорос. Продается в садоводческих магазинах. Медленно травит плату;
- Соляная кислота. Быстрый и опасный вариант. К тому же, кислоту трудно достать. Выделяет опасные токсины;
- Электролиз. Самый долгий и малоэффективный способ;
- Перекись водорода. Доступный и эффективный раствор. Основной недостаток — нельзя использовать повторно. Во время травления образуются осадки, которые замедляют скорость травления.
Для небольших плат дешевле всего будет перекись. К тому же, она намного доступнее хлорного железа и продается в аптеках, а лимонная кислота есть почти в каждом продуктовом магазине. 
Однако если печатная плата большая, то лучше выбрать хлорное железо. По соотношению цена/размеры платы железо будет максимально эффективнее. 
К тому же, если делать аналогичный раствор под большую плату с перекисью, то время на приготовление уйдет больше.
Процесс травления платы
В этой статье мы будем использовать метод с перекисью. Для платы площадью 100 см достаточно 100 миллилитров 3% переписи водорода, 30 грамм лимонной кислоты и 5 грамм поваренной соли. В пластиковой таре смешиваем все компоненты какой-нибудь палочкой до полного растворения лимонной кислоты, и кладем плату в получишийся раствор. 
Травить печатные платы нужно только в проветриваемом помещении. При травлении выделяются ядовитые пары меди, которые негативно могут повлиять на ваше здоровье.
Чтобы процесс травления не замедлялся, перемешивайте раствор.
Как ускорить травление
Для повышения скорости травления меди, надо подогреть раствор. Это катализатор химической реакции. Заодно ватной палочкой перемешиваем раствор, убирая протравленную медь с поверхности платы.
Раствор можно подогревать водяной баней. Это можно сделать при помощи второго контейнера снизу. 
Не надо наливать кипяток в сам раствор. Налейте кипяток в другую тару, и поставьте на нее тару с раствором.
После травления промываем плату в холодной воде и оставляем сушиться. Травящий раствор можно вылить как обычные отходы в раковину.
Сверление
Просверлить отверстия можно как до травления, так и после. В качестве инструментов подойдет шуруповерт или бормашина.
Перед сверлением платы желательно сделать керновку отверстий. Это углубления для точного позиционирования сверла. Если нет керна, можно использовать гвоздь.
Не делайте слишком большие углубления и не берите гвозди большего диаметра, чем будущее отверстие на плате.
Основной недостаток шуруповертов — это их низкая скорость оборотов.
Чем меньше диаметр сверла — тем больше должно быть оборотов.
Шуруповертом не получится сделать отверстия диаметром меньше 0,8 миллиметра. От низких оборотов сверло быстро затупится. Если будете сильно давить на сверло сверху, оно погнется или сломается.
У бормашины число оборотов достигает 10 000 в минуту. Поэтому для отверстий менее 0,8 миллиметров лучше использовать ее. 
Устанавливаем сверло в цангу. 
Центруем сверло и закрепляем. 
Во время такого рода работ надевайте защитные прозрачные очки. Опилки могут попасть на лицо от высоких оборотов. Надевайте маску от пыли.
Сверлить надо на дощечке и только перпендикулярно к плате.
Если угол будет острый или вы будете держать плату в руках, то сверло вылетит или сломается.
Дальше чистим плату наждачкой, чтобы удалить заусенцы и куски текстолита. Удаляем лишние куски платы и формируем границу с помощью макросов.
Как нанести макросы
Макросы — это рисунки на печатной плате, которые расположены с обратной стороны. И их можно нанести точно также, как и дорожки на плату. Только теперь надо отзеркалить макросы, и потом их можно нанести на обратную сторону платы.
Пайка и проверка работы
Печатную плату почистите бархатной наждачной бумагой. С помощью спиртоканифоли залудите дорожки.
Первые в очереди на пайку — это маленькие радиодетали. Сначала припаиваем небольшие резисторы. Транзисторы и светодиоды чувствительны к температуре, поэтому паять их надо аккуратно, и с перерывами.
После пайки проверяем работу схемы. Проверьте плату на наличие металлического мусора. Мультивибратор можно подключить к обычному аккумулятору, с напряжением 4 вольта.
Ошибки во время изготовления
Среди популярных ошибок — это перегрев платы и плохой раствор для травления. Всегда перемешивайте все компоненты раствора, иначе он не начнет травить плату. Во время лужения платы нельзя использовать паяльную кислоту. Она со временем повредит плату, если вы ее плохо почистите.
Еще у некоторых радиолюбителей есть практика лудить платы сплавом Розе. Не стоит так делать, поскольку такой сплав предназначен для выпаивания деталей, а не для постоянной пайки. К тому же, он хрупкий и со временем быстро окислится.
Другие способы
Еще можно сделать печатную плату с помощью фоторезиста, но этот метод сложнее и дороже, чем ЛУТ. Также есть вариант заказать печатную плату по интернету, однако ее придется ждать от двух недель. Да и цена может быть выше, и не получится оперативно устранить ошибку на плате.
А собрать плату можно и при помощи монтажных (макетных) плат. Стоимость самой простой односторонней макетной платы около 20 рублей. Они бывают двухсторонними, прямоугольными, квадратными, с разметками и с разными диаметрами отверстий.
Изготовить печатную плату дома может любой начинающий. Пробуйте разные методы, разную бумагу для нанесения схемы и экспериментируйте. Только с помощью опыта, пройденных ошибок и полученных знаний можно сделать действительно качественную плату дома.
Печатная плата – изготовление в домашних условиях
Печатная плата – это диэлектрическое основание, на поверхности и в объеме которого нанесены токопроводящие дорожки в соответствии с электрической схемой. Печатная плата предназначена для механического крепления и электрического соединения между собой методом пайки выводов, установленных на нее электронных и электротехнических изделий.
Операции по вырезанию заготовки из стеклотекстолита, сверлению отверстий и травление печатной платы для получения токоведущих дорожек в независимости от способа нанесения рисунка на печатную плату выполняются по одинаковой технологии.
Технология ручного способа нанесения
дорожек печатной платы
Подготовка шаблона
Бумага, на которой рисуется разводка печатной платы обычно тонкая и для более точного сверления отверстий, особенно в случае использования ручной самодельной дрели, чтобы сверло не вело в сторону, требуется сделать ее более плотной. Для этого нужно приклеить рисунок печатной платы на более плотную бумагу или тонкий плотный картон с помощью любого клея, например ПВА или Момент.
Далее плотная бумага вырезается по контуру приклеенного рисунка и шаблон для сверления готов.
Вырезание заготовки
Подбирается заготовка фольгированного стеклотекстолита подходящего размера, шаблон печатной платы прикладывается к заготовке и обрисовывается по периметру маркером, мягким простым карандашом или нанесением риски острым предметом.
Далее стеклотекстолит режется по нанесенным линиям с помощью ножниц по металлу или выпиливается ножовкой по металлу. Ножницами отрезать быстрее, и нет пыли. Но надо учесть, что при резке ножницами стеклотекстолит сильно изгибается, что несколько ухудшает прочность приклейки медной фольги и если потребуется перепайка элементов, то дорожки могут отслоиться. Поэтому если плата большая и с очень тонкими дорожками, то лучше отрезать с помощью ножовки по металлу.
Приклеивается шаблон рисунка печатной платы на вырезанную заготовку с помощью клея Момент, четыре капли которого наносятся по углам заготовки.
Так как клей схватывается всего за несколько минут, то сразу можно приступать к сверлению отверстий под радиодетали.
Сверление отверстий
Сверлить отверстия лучше всего с помощью специального мини сверлильного станка твердосплавным сверлом диаметром 0,7-0,8 мм. Если мини сверлильного станка в наличии нет, то можно просверлить отверстия маломощной дрелью простым сверлом. Но при работе универсальной ручной дрелью количество переломанных сверл будет зависеть от твердости Вашей руки. Одним сверлом точно не обойдетесь.
Если сверло зажать не удается, то можно его хвостовик обернуть несколькими слоями бумаги или одним слоем наждачной шкурки. Можно на хвостовик намотать плотно виток к витку тонкой металлической проволочки.
После окончания сверления проверяется, все ли просверлены отверстия. Это хорошо видно, если посмотреть на печатную плату на просвет. Как видно, пропущенных отверстий нет.
Нанесение топографического рисунка
Для того, чтобы места фольги на стеклотекстолите, которые будут токопроводящими дорожками, защитить при травлении от разрушения, их необходимо покрыть маской, устойчивой к растворению в водном растворе. Для удобства рисования дорожек, их лучше предварительно наметить с помощью мягкого простого карандаша или маркера.
Перед нанесением разметки нужно обязательно удалить следы клея Момент, которым приклеивался шаблон печатной платы. Так как клей не сильно затвердел, то его легко можно удалить, скатав пальцем. Поверхность фольги также нужно обязательно обезжирить с помощью ветоши любым средством, например ацетоном или уайт-спиртом (так называется очищенный бензин), можно и любым моющим средством для мытья посуды, например Ферри.
После разметки дорожек печатной платы можно приступать к нанесению их рисунка. Для рисования дорожек хорошо подходит любая водостойкая эмаль, например алкидная эмаль серии ПФ, разведенная до подходящей консистенции растворителем уайт-спиртом. Рисовать дорожки можно разными инструментами – стеклянным или металлическим рейсфедером, медицинской иглой и даже зубочисткой. В этой статье я расскажу, как рисовать дорожки печатных плат с помощью чертежного рейсфедера и балеринки, которые предназначены для черчения на бумаге тушью.
Раньше компьютеров не было и все чертежи чертили простыми карандашами на ватмане и затем переводили тушью на кальку, с которой с помощью копировальных аппаратов делали копии.
Нанесение рисунка начинают с контактных площадок, которые рисуют балеринкой. Для этого нужно отрегулировать зазор раздвижных губок рейсфедера балеринки до требуемой ширины линии и для установки диаметра круга выполнить регулировку вторым винтом отодвинув рейсфедер от оси вращения.
Далее рейсфедер балеринки на длину 5-10 мм наполняется с помощью кисточки краской. Для нанесения защитного слоя на печатную плату лучше всего подходит краска марки ПФ или ГФ, так как она медленно высыхает и позволяет спокойно работать. Краску марки НЦ тоже можно применять, но работать с ней сложно, так как она быстро сохнет. Краска должна хорошо ложиться и не растекаться. Перед рисованием краску нужно развести до жидкой консистенции, добавляя в нее понемногу при интенсивном перемешивании подходящий растворитель и пробуя рисовать на обрезках стеклотекстолита. Для работы с краской удобнее всего ее налить во флакон от маникюрного лака, в закрутке которого установлена кисточка, устойчивая к растворителям.
После регулировки рейсфедера балеринки и получения требуемых параметров линий можно приступить к нанесению контактных площадок. Для этого острая часть оси вставляется в отверстие и основание балеринки проворачивается по кругу.
При правильной настройке рейсфедера и нужной консистенции краски вокруг отверстий на печатной плате получаются окружности идеально круглой формы. Когда балеринка начинает плохо рисовать, из зазора рейсфедера тканью удаляются остатки подсохшей краски и рейсфедер заполняется свежей. чтобы обрисовать все отверстия на этой печатной плате окружностями понадобилось всего две заправки рейсфедера и не более двух минут времени.
Когда круглые контактные площадки на плате нарисованы, можно приступать к рисованию токопроводящих дорожек с помощью ручного рейсфедера. Подготовка и регулировка ручного рейсфедера не отличается от подготовки балеринки.
Единственное, что дополнительно понадобится, так это плоская линейка, с приклеенными на одной из ее сторон по краям кусочками резины, толщиной 2,5-3 мм, чтобы линейка при работе не скользила и стеклотекстолит, не касаясь линейки, мог свободно проходить под ней. Лучше всего подходит в качестве линейки деревянный треугольник, он устойчив и одновременно может служить при рисовании печатной платы опорой для руки.
Чтобы печатная плата при рисовании дорожек не скользила, желательно ее разместить на лист наждачной бумаги, представляющий собой два склепных между собой бумажными сторонами наждачных листа.
Если при рисовании дорожек и окружностей они соприкоснулись, то не стоит принимать никаких мер. Нужно дать краске на печатной плате подсохнуть до состояния, когда она не будет пачкать при прикосновении и с помощью острия ножа удалить лишнюю часть рисунка. Чтобы краска быстрее высохла плату нужно расположить в теплом месте, например в зимнее время на батарею отопления. В летнее время года — под лучи солнца.
Когда рисунок на печатной плате полностью нанесен и исправлены все дефекты можно переходить к ее травлению.
Технология нанесения рисунка печатной платы
с помощью лазерного принтера
При печати на лазерном принтере происходит перенос за счет электростатики образованного тонером изображения с фото барабана, на котором лазерный луч нарисовал изображение, на бумажный носитель. Тонер удерживается на бумаге, сохраняя изображение, только за счет электростатики. Для закрепления тонера бумага прокатывается между валиками, один из которых является термопечкой, разогретой до температуры 180-220°C. Тонер расплавляется и проникает в текстуру бумаги. После остывания тонер отвердевает и прочно удерживается на бумаге. Если бумагу опять нагреть до 180-220°C, то тонер опять станет жидким. Это свойство тонера и используется для переноса изображения токоведущих дорожек на печатную плату в домашних условиях.
После того, как файл с рисунком печатной платы готов, необходимо его распечатать с помощью лазерного принтера на бумажный носитель. Обратите внимание, изображение рисунка печатной платы для данной технологии должно иметь вид со стороны установки деталей! Струйный принтер для этих целей не подходит, так как работает на другом принципе.
Подготовка бумажного шаблона для переноса рисунка на печатную плату
Если напечатать рисунок печатной платы на обыкновенной бумаге для офисной техники, то из-за пористой ее структуры, тонер глубоко проникнет в тело бумаги и при переносе тонера на печатную плату, большая часть его останется в бумаге. В дополнение будут сложности с удалением бумаги с печатной платы. Придется ее долго размачивать в воде. Поэтому для подготовки фотошаблона необходима бумага, не имеющая пористую структуру, например фотобумага, подложка от самоклеящихся пленок и этикеток, калька, страницы от глянцевых журналов.
В качестве бумаги для печати рисунка печатной платы я использую кальку из старых запасов. Калька очень тонкая и печатать шаблон непосредственно на ней невозможно, она в принтере заминается. Для решения этой проблемы, нужно перед печатью на кусок кальки требуемого размера по углам нанести по капельке любого клея и приклеить на лист офисной бумаги А4.
Такой прием позволяет распечатывать рисунок печатной платы даже на самой тонкой бумаге или пленке. Для того, чтобы толщина тонера рисунка была максимальной, перед печатью, нужно выполнить настройку «Свойств принтера», отключив режим экономной печати, а если такая функция не доступна, то выбрать самый грубый тип бумаги, например картон или что то подобное. Вполне возможно с первого раза хороший отпечаток не получится, и придется немного поэкспериментировать, подобрав наилучший режим печати лазерного принтера. В полученном отпечатке рисунка дорожки и контактные площадки печатной платы должны быть плотными без пропусков и смазывания, так как ретушь на данном технологическом этапе бесполезна.
Осталось обрезать кальку по контуру и шаблон для изготовления печатной платы будет готов и можно приступать к следующему шагу, переносу изображения на стеклотекстолит.
Перенос рисунка с бумаги на стеклотекстолит
Перенос рисунка печатной платы является самым ответственным этапом. Суть технологии проста, бумага, стороной напечатанного рисунка дорожек печатной платы прикладывается к медной фольге стеклотекстолита и с большим усилием прижимается. Далее этот бутерброд разогревается до температуры 180-220°C и затем охлаждается до комнатной. Бумага отдирается, а рисунок остается на печатной плате.
Некоторые умельцы предлагают переносить рисунок с бумаги на печатную плату, используя электроутюг. Я пробовал такой способ, но результат получался нестабильным. Сложно обеспечить одновременно нагрев тонера до нужной температуры и равномерный прижим бумаги ко всей поверхности печатной платы при затвердевании тонера. В результате рисунок переносится не полностью и остаются пробелы в рисунке дорожек печатной платы. Возможно, утюг недостаточно нагревался, хотя регулятор был выставлен на максимальный нагрев утюга. Вскрывать утюг и перенастраивать терморегулятор не хотелось. Поэтому я воспользовался другой технологией, менее трудоемкой и обеспечивающей стопроцентный результат.
На вырезанную в размер печатной платы и обезжиренную ацетоном заготовку фольгированного стеклотекстолита приклеил по углам кальку с напечатанным на ней рисунком. На кальку сверху положил, для более равномерного прижима, пяток листиков офисной бумаги. Полученный пакет положил на лист фанеры и сверху накрыл листом такого же размера. Весь этот бутерброд зажал с максимальной силой в струбцинах.
Осталось нагреть сделанный бутерброд до температуры 200°C и остудить. Для нагрева идеально подходит электродуховка с регулятором температуры. Достаточно поместить сотворенную конструкцию в шкаф, дождаться набора заданной температуры и через полчаса извлечь плату для остывания.
Если электродуховки в распоряжении нет, то можно воспользоваться и газовой духовкой, отрегулировав температуру ручкой подачи газа по встроенному термометру. Если термометра нет или он неисправен, то могут помочь женщины, подойдет положение ручки регулятора, при котором пекут пироги.
Так как концы фанеры покоробило, на всякий случай зажал их дополнительными струбцинами. чтобы избежать подобного явления, лучше печатную плату зажимать между металлическими листами толщиной 5-6 мм. Можно просверлить в их углах отверстия и зажимать печатные платы, стягивать пластины с помощью винтов с гайками. М10 будет достаточно.
Через полчаса конструкция остыла достаточно, чтобы тонер затвердел, плату можно извлекать. При первом же взгляде на извлеченную печатную плату становится понятно, что тонер перешел с кальки на плату отлично. Калька плотно и равномерно прилегала по линиям печатных дорожек, кольцам контактных площадок и буквам маркировки.
Калька легко оторвалась практически от всех дорожек печатной платы, остатки кальки были удалены с помощью влажной ткани. Но все, же не обошлось без пробелов в нескольких местах на печатных дорожках. Такое может случиться в результате неравномерности печати принтера или оставшейся грязи или коррозии на фольге стеклотекстолита. Пробелы можно закрасить любой водостойкой краской, маникюрным лаком или заретушировать маркером.
Для проверки пригодности маркера для ретуши печатной платы, нужно нарисовать ним на бумаге линии и бумагу смочить водой. Если линии не расплывутся, значит, маркер для ретуши подходит.
Травить печатную плату в домашних условиях лучше всего в растворе хлорного железа или перекиси водорода с лимонной кислотой. После травления тонер с печатных дорожек легко удаляется тампоном, смоченным в ацетоне.
Затем сверлятся отверстия, лудятся токопроводящие дорожки и контактные площадки, запаиваются радиоэлементы.
Такой вид приняла печатная плата с установленными на ней радиодеталями. Получился блок питания и коммутации для электронной системы, дополняющий обыкновенный унитаз функцией биде.
Травление печатной платы
Для удаления медной фольги с незащищенных участков фольгированного стеклотекстолита при изготовлении печатных плат в домашних условиях радиолюбители обычно используют химический способ. Печатная плата помещается в травильный раствор и за счет химической реакции медь, незащищенная маской, растворяется.
Рецепты травильных растворов
В зависимости от доступности компонентов радиолюбители применяют один из растворов, приведенных в таблице ниже. Травильные растворы расположены в порядке популярности их применения радиолюбителями в домашних условиях.
Травить печатные платы в металлической посуде не допускается. Для этого нужно использовать емкость из стекла, керамики или пластика. Утилизировать отработанный травильный раствор допускается в канализацию.
Травильный раствор из перекиси водорода и лимонной кислоты
Раствор на основе перекиси водорода с растворенной в ней лимонной кислотой является самым безопасным, доступным и быстро работающим. Из всех перечисленных растворов по всем критериям это лучший.
Перекись водорода можно приобрести в любой аптеке. Продается в виде жидкого 3% раствора или таблеток под названием гидроперит. Для получения жидкого 3% раствора перекиси водорода из гидроперита нужно в 100 мл воды растворить 6 таблеток весом 1,5 грамма.
Лимонная кислота в виде кристаллов продается в любом продуктовом магазине, расфасованная в пакетиках весом 30 или 50 грамм. Поваренная соль найдется в любом доме. 100 мл травильного раствора хватит на удаление медной фольги толщиной 35 мкм с печатной платы площадью 100 см 2 . Отработанный раствор не хранится и повторному использованию не подлежит. Кстати, лимонную кислоту можно заменить уксусной, но из-за ее едкого запаха травить печатную плату придется на открытом воздухе.
Травильный раствор на основе хлорного железа
Вторым по популярности травильным раствором является водный раствор хлорного железа. Ранее он был самым популярным, так как на любом промышленном предприятии хлорное железо было легко достать.
Травильный раствор не требователен к температуре, травит достаточно быстро, но скорость травления снижается по мере расходования хлорного железа в растворе.
Хлорное железо очень гигроскопично и поэтому из воздуха быстро впитывает воду. В результате на дне банки появляется желтая жидкость. Это не влияет на качество компонента и такое хлорное железо пригодно для приготовления травильного раствора.
Если использованный раствор хлорного железа хранить в герметичной таре, то его можно использовать многократно. Подлежит регенерации, достаточно в раствор насыпать железных гвоздей (они сразу покроются рыхлым слоем меди). При попадании на любые поверхности оставляет трудноудаляемые желтые пятна. В настоящее время раствор хлорного железа для изготовления печатных плат применяют реже в связи с его дороговизной.
Травильный раствор на основе перекиси водорода и соляной кислоты
Отличный травильный раствор, обеспечивает высокую скорость травления. Соляную кислоту при интенсивном помешивании вливают в 3% водный раствор перекиси водорода тоненькой струйкой. Вливать перекись водорода в кислоту недопустимо! Но из-за наличия в травильном растворе соляной кислоты при травлении платы нужно соблюдать большую осторожность, так как раствор разъедает кожу рук и портит все, на что попадает. По этой причине травильный раствор с соляной кислотой в домашних условиях использовать не рекомендуется.
Травильный раствор на основе медного купороса
Метод изготовления печатных плат с применение медного купороса обычно используют в случае невозможности изготовления травильного раствора на основе других компонентов из-за их недоступности. Медный купорос является ядохимикатом и широко применяется для борьбы с вредителями в сельском хозяйстве. В дополнение время травления печатной платы составляет до 4 часов, при этом необходимо поддерживать температуру раствора 50-80 °С и обеспечить постоянную смену раствора у стравливаемой поверхности.
Технология травления печатных плат
Для травления платы в любом из вышеперечисленных травильных растворов подойдет стеклянная, керамическая или пластиковая посуда, например от молочных продуктов питания. Если под рукой подходящего размера емкости не оказалось, то можно взять любую коробку из плотной бумаги или картона подходящего размера и выстелить ее внутренность полиэтиленовой пленкой. В емкость наливается травильный раствор и на его поверхность аккуратно рисунком вниз кладется печатная плата. За счет сил поверхностного натяжения жидкости и небольшого веса плата будет плавать.
Для удобства к центру платы клеем момент можно приклеить пробку от пластиковой бутылки. Пробка одновременно будет служить ручкой и поплавком. Но тут есть опасность, что на плате образуются пузырьки воздуха и в этих местах медь не вытравится.
Чтобы обеспечить равномерное вытравливание меди можно положить печатную плату на дно емкости вверх рисунком и периодически покачивать ванночку рукой. Через некоторое время, в зависимости от травильного раствора, начнут появляться участки без меди, а затем медь растворится полностью на всей поверхности печатной платы.
После окончательного растворения меди в травильном растворе печатную плату извлекают из ванночки и тщательно промывают под струей проточной воды. Тонер удаляется с дорожек ветошью, смоченной в ацетоне, а краска хорошо удаляется ветошью, смоченной в растворителе, который добавлялся в краску для получения нужной ее консистенции.
Подготовка печатной платы к монтажу радиодеталей
Следующий шаг, это подготовка печатной платы к монтажу радиоэлементов. После снятия с платы краски, дорожки нужно обработать круговыми движениями мелкой наждачной бумагой. Увлекаться не нужно, потому что медные дорожки тонкие и можно легко их сточить. Достаточно всего нескольких проходов абразивом со слабым прижимом.
Далее токоведущие дорожки и контактные площадки печатной платы покрываются спирто-канифольным флюсом и лудятся мягким припоем эклектрическим паяльником. чтобы отверстия на печатной плате, не затягивались припоем, его на жало паяльника нужно брать немного.
После завершения изготовления печатной платы, останется только вставить в предназначенные позиции радиодетали и запаять их выводы к площадкам. Перед пайкой ножки деталей нужно обязательно смочить спирто-канифольным флюсом. Если ножки радиодеталей длинные, то их нужно перед пайкой обрезать бокорезами до длины выступания над поверхностью печатной платы 1-1,5 мм. После окончания монтажа деталей нужно удалить остатки канифоли с помощью любого растворителя — спирта, уайт-спирта или ацетона. Они все успешно растворяют канифоль.
Подробно о технологии пайки на примерах пайки деталей, о марках припоев и флюсов, устройстве и ремонте паяльников Вы можете узнать из цикла статей раздела «Как паять паяльником».
На воплощение этой простой схемы емкостного реле от разводки дорожек для изготовления печатной платы до создания действующего образца ушло не более пяти часов, гораздо меньше, чем на верстку этой страницы.
Как сделать дорожки на печатной плате?
как сделать дорожки на печатной плате? Что для этого нужна? О чем надо знать и помнить при выполнение этой работы? Опишите процесс как можно подробнее.
Как уже сказал автор выше, либо протравить, либо прорезать фольгу до изолятора. Однако хотелось бы дополнить написанное, в старых журналах "Радио" был описан способ черчения плат рейсфедером, где в качестве защиты проводников использовался цветной цапонлак. Травить можно даже раствором поваренной соли, хотя это довольно долгий процесс — длительность несколько часов. В большинстве же случае используют раствор хлорного железа, это занимает не более получаса. А если у вас есть лазерный принтер, то сейчас применяют простой способ, печатают рисунок проводников на бумаге, и накладывают ее на фольгированный гетинакс или текстолит, далее смачивают бумагу ацетоном, чтобы она приклеилась тонером к фольге. Впоследствии аккуратно вымачивают бумагу в обычной воде и смывают с будущей платы. Тонер остается на плате, и плату травят обычным способом. Для того, чтобы убрать лак или тонер вам нужно либо смыть его тампоном с ацетоном, либо аккуратно почистить плату наждачкой с самым мелким зерном.