Как самостоятельно изготовить печатную плату в домашних условиях - Flm-Krym.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Как самостоятельно изготовить печатную плату в домашних условиях

Как самостоятельно изготовить печатную плату в домашних условиях

Изготовление печатной платы в домашних условиях.

Автор:
Опубликовано 01.01.1970

Занимаясь радиолюбительством в течении многих лет я изготавливал печатные платы разными способами. Рисовал лаком (помните те времена), резаком (простенькие платы) и т.д. В последнее время пользуется популярностью метод “Лазерного принтера и утюга” для переноса рисунка на фольгированый стеклотекстолит. По разным рекомендациям и статьям в Интернете я испытал практически все материалы, что рекомендовалось. Тонкая лощеная бумага от журналов, фотобумага, факсовая бумага, подложки от самоклеющейся пленки и даже бумагу для термопереноса на ткань. Вру, пищевую аллюминевую фольгу не испытывал.

Ни один способ не удовлетворял меня по причине, что результат был не стабильный (могло получиться с первого раза могло только с третьего-пятого). Лучшие результаты были получены на фотобумаге. Хуже на факсовой и на листах от журналов, да еще к тому же после “прокатки” утюгом ее приходилось отмачивать. Сильно это не напрягает по времени, но все же (10 мин в среднем). На бумаге для термо переноса на ткань получалось хорошо, но для снятия подложки требуется изопропиловый спирт, также очень точно надо было выставлять температуру утюга. Чуть ошибка – все брак. На подложках от самоклеющейся пленки тонер при печати отваливался от лощеной поверхности (не знаю какой гадостью они покрыты)

Все со вступлением покончено – приступаем.

Прим: Все, что я буду описывать дальше может и было где то описано раньше, но я не видел.

Как ни странно, но вернемся к подложкам от самоклеющейся пленки (самоклеющиеся обои). В основном технология во многом идентична ранее описанному в разных источниках. Все дело в материале

Что нам потребуется:

1.Фольгированый текстолит (одно-двух сторонний, кому как надо)
2.Лазерный принтер ( у меня дома HP1020 )
3.Утюг – любой
4.Силит-Бэнкс – для очистки поверхности платы
5.Хлорное железо для травления платы ( с другими составами не проверял типа “медный купорос-соль” и т.д. )
6.Тонкие сверла для сверления (это понятно)
7.САМОКЛЕЮЩЕЯСЯ ПЛЕНКА

Вот на пункте 7 остановимся подробней.
Идем на базар или в магазин, где продают обои и ищем дешевую китайскую пленку. Если посмотреть на подложку на которой лежит пленка можно увидеть сетчатый рисунок с буковками рисунками и циферками (у каждой марки по-разному). Так вот, нас интересует пленка, на подложке которой крупные цифры 333. НАС ИНТЕРИСУЕТ ОНА И ТОЛЬКО ОНА. У нас рулон 10 метров шириной 50 см. стоит 100 рублей. Бывают также 777, 555, 556 и т.д. но оно нам не надо.
Вот снимок подложки

Дальше почти как всегда. Вырезаем (кому как удобней и чем удобней) кусок текстолита нужных размеров с запасом 1 см. с каждого края. На этих местах можно просверлить потом отверстия для совмещения двух слоев (если вы делаете двухстороннюю плату) Очищаем плату от загрязнений. Я не тру “шкуркой нулевкой”, а использую Силит-Бэнкс (см. рекламу по телику). Наливаем немного Силита на поверхность платы и ждем. Если поверхность не очень грязная и не сильно окислилась, то хватает 1 мин. Плата на глазах становиться чистенькой и розовой. Если она у вас очень грязная, то ждем подольше или повторяем процедуру несколько раз. Промываем плату водой и несем сушить, За поверхность плату, куда будем переводить рисунок пальцами не брать, но если взялись, то страшного ничего нет, просто перед переносом протрите тампоном, смоченным в ацетоне
Для очистки хорош также “Комет” (см. рекламу по телику), но в порошке .

Вот подготовленная плата

Пока плата сушится, печатаем рисунок. Я рисую и печатаю на программе SprintLayout 4.0. У каждого свои предпочтения . Используйте то что больше нравится.

Вырезаем кусок пленки (саму пленку пока не отрываем) нужных размеров. Так как после отслаивания пленки подложка очень тонкая, принтер будет ее жевать. Поверьте мне – будет. Поэтому наклеиваем ее на лист обычной офисной бумаге. Приклеить надо так, чтоб после снятия пленки на верху осталось лощеная поверхность подложки Я использую несколько капель клея “Момент” в углах подложки и по центру длинных сторон.

Все у нас все готово для печати. Отдираем пленку.
Вставляем “бутерброт” в принтер и печатаем. В установках принтера не забываем выставить максимум тонера. Вы понимаете о чем я.

Отпечатали? смотрим как у нас там с рисунком. Именно на этом типе пленке, вернее подложке 333 у меня и перестало отваливаться тонер, на других сыпался – мама дорогая.

Включаем утюг ( если еще не включили раньше) Температуру можно проверить так. Печатаем на обыкновенной бумаге, кладем тонером вверх на перевернутый утюг и смотрим. Тонер заблестел – все нормально, температуры хватает для расплавления.
Я вообще никак не настраивал, просто поставил на максимум и все.
На стол кладем фанеру (10мм) потом книжку не нужную или журнал из газетной бумаги, (помните, были такие) на книжку плату фольгой вверх

Из бинта или тонкой чистой тряпки делаем тампон. На снимке справа видно.
Подложку с рисунком НЕ КЛАДЕМ – во как.
Накрываем это листом офисной бумаги А4 и кладем утюг. Если плата больше чем поверхность подошвы утюга, то проглаживаем плату Достаточно 30-40 сек, чтоб плата разогрелась

Далее снимаем лист офисной бумаги и кладем наконец подложку рисунком к фольге платы, Разлаживаем тампоном из тряпки Подложка прилипнет к плате тут же (если температура была достаточной, см. выше)

Снова накрываем это листом офисной бумаги А4 и кладем утюг и начинаем гладить. Давить практически не надо, мы просто повторно подогреваем плату ( она уже успела немного остыть). Тут уже и 15-20 сек достаточно, хотя я и больше держал Снимаем лист офисной бумаги.

Быстренько 20-30 сек разлаживаем тампоном из тряпки всю поверхность, особенно по краям платы. Растираем как вдоль, так и поперек – дорожки же у нас не в одном направлении нарисованы. Вот тут надо немного надавливать, как бы растирая по поверхности.
Прим: кто боится за свои пальцы могут одеть перчатки их ХБ ткани – плата то горячая.
Все, ждем пока плата остынет, чтоб ее спокойно можно было взять в руки.
Хватаем за кончик подложки и легонько отдираем ее от платы. Она практически отходит сама.
И вот он рисунок переведен

Смотрим, что все замечательно – радуемся В первый раз я пищал от восторга.
Шутька.
Повторил лично сам раз 20, и ни разу ничего не отвалилось. 100% результат перевода. (ладно уговорили 99%)
Дорожки 0.2 у меня получились влет.
Вот готовая плата без сверления – ночь уже иду спать. Завтра просверлим

Прошу прощение за последний снимок, фотик не мой и блестящие поверхности снимает видите как. Поверьте там все Ок .
Дальше все как обычно.
Травим. Сверлим. Лудим. Обрезаем до нужных размеров. Паяем
Если все подготовлено (рисунок печатной платы, все материалы) весь процесс у меня занимает минут 20-25 вместе с травлением платы
Вот и все

Печатная плата электроники – инструкция изготовления

Главная страница » Печатная плата электроники – инструкция изготовления

Практика конструирования и монтажа, напрямую связанная с электроникой, никак не обходится без главной детали – печатной платы. Начальная разработка какого-нибудь электронного устройства, конечно, допустима с помощью навесного монтажа. Однако полноценную печатную плату всё равно придётся делать, если речь идёт о серьёзном электронном устройстве. Существуют два варианта: заказать изготовление печатной платы в сервисе или сделать печатную плату своими руками непосредственно дома. Первый вариант требует солидных финансовых вложений и двух-трёх недель ожидания. Второй не требует ничего, кроме личного желания, куска фольгированного текстолита и небольшого количества хлорного железа.

Практика печати на фольгированном текстолите

Листовой текстолит, ламинированный по одной или обеим сторонам тонким слоем меди, традиционно используется для изготовления печатных электронных плат.

Обычно жёсткая основа с разводкой электронных схем под пайку электронных деталей – это приоритеты специализированной производственной сферы.

Однако конструирование электроники для личных нужд и в малых экземплярах выглядит более рационально, когда технология производства «печаток» доступна в условиях быта.

Вот такой результат работы вполне возможно получить в домашних условиях, используя простые доступные средства, инструменты, материалы

Если же освоить все тонкости производства и запастись необходимым материалом, не исключается изготовление печатных плат дома, если не в промышленных масштабах, так в количествах достаточных для бизнеса.

Существует несколько технологий прорисовки и травления миниатюрных дорожек на фольгированном текстолите. Начиная от метода простого рисунка электронной схемы лаком для ногтей с последующим химическим травлением, и заканчивая автоматической лазерной разводкой и микронной резкой.

Однако для домашних условий требуется методика особая – эффективная, но одновременно бюджетная и относительно несложная.

Изготовление печатных плат в домашних условиях

Здесь – в рамках своего рода учебного пособия, рассматривается процесс изготовления печатных плат с использованием технологии переноса тонера лазерным принтером.

Этот метод разработан давно, но до сих пор сопровождается массой новых советов и приемов, благодаря которым эффективность только повышается.

Что потребуется домашнему электронщику?

  • программа разработки дизайна,
  • лазерный принтер,
  • любой глянцевый журнал,
  • утюг бытовой,
  • одна-две пластиковых тары,
  • небольшая кисточка или зубная щетка,
  • резиновые перчатки,
  • хлорное железо,
  • фольгированный текстолит.

Практически все компоненты списка можно найти в бытовом хозяйстве. Исключение составляют: хлорное железо и текстолит с фольгой.

Два материала: хлорид железа и фольгированный текстолит, которые потребуется купить. Всё остальное обычно имеется в наличии среди предметов и материалов домашнего хозяйства

Эти два пункта списка закрываются через посещение радиоэлектронного магазина или радио-рынка. Такие торговые точки имеются в любом среднем по величине населённом пункте. В крайнем случае, можно заказать оба компонента через интернет.

Между тем, хлорное железо вполне заменимо другим химическим веществом, полученным на основе смеси медного купороса (МК) и обычной поваренной соли (ПС). Смесь делается в соотношении 1 часть МК на 2 части ПС, разведённых в 0,5 л кипятка.

Обычно на изготовление средней по размерам электронной печатной платы достаточно взять 4 столовых ложки МК и 2 столовых ложки ПС. Залитую кипятком порошковую смесь тщательно размешать и дать отстояться.

Единственное отличие такого раствора от FeCl3 – несколько увеличенное время травления. Но с другой стороны – смесь на медном купоросе безопаснее FeCl3. Медный купорос (порошковый) доступен в любом хозяйственном магазине.

Создание дизайна печатной платы

Для создания дизайна рисунка ПП оптимальной видится компьютерная программа «KiCad» – профессиональное средство рисования электронных печатных плат, но при этом бесплатное.

Программное обеспечение «KiCad» обеспечивает пользователя функцией маршрутизации кисти, благодаря чему легко разводить дифференциальные пары, интерактивно настраивать длину трассировки.

Рабочее окно программы KiCad — профессионального средства разводки, без которого никак не обойтись в процессе изготовления печатной платы. ПО распространяется бесплатно

С помощью редактора схем создаётся дизайн без ограничений. Имеется обширная библиотека схемной символики. Также встроенный редактор схем позволяет без особых трудностей освоить работу с проектами.

Всё, что нарисовано программой красным цветом принадлежит фронтальной поверхности. Линии жёлтого цвета, является рисунком обратной стороны печатной платы.

Созданный рисунок необходимо экспортировать в pdf формат. Для этого у «KiCad» есть инструмент «Plot». Применяя «Plot», следует выбрать зеркальное отображение.

Читайте также:  Какие антибиотики принимать при лимфадените

Печать рисунка разводки на принтере

После получения файла печатной платы в формате «pdf», нужно распечатать проект на лазерном принтере. Для выполнения этой операции подойдёт страница любого глянцевого журнала.

Страница вставляется в лоток ручной подачи лазерного принтера. Наряду с журнальной, допустимо применить обычную глянцевую бумагу. Не стоит беспокоиться относительно уже существующих изображений на журнальной странице. Они не помешают.

Отпечаток тонера на глянцевой странице журнала. Как видно из рисунка, качество печати достаточно высокое. Такой же след должен получиться на фольге печатной платы

Фактор присутствия сторонних изображений не оказывает никакого влияния на процесс. Рисунок тонером принтера в любом случае остаётся на глянцевой поверхности страницы журнала (бумаги). А это именно тот результат, который требуется получить.

Желательно дважды (на двух разных страницах) провести печать, чтобы удостовериться, что напечатанный рисунок не имеет пятен, мазков, иных дефектов.

Если печать выходит с пятнами, рекомендуется использовать страницу другого журнала и повторить попытку. Необходимо получить максимально качественный результат печати.

Перенос разводки с принтера на фольгу

Если след разводки печатной платы качественно выдан лазерным принтером, глянцевую страницу журнала с полученным оттиском следует аккуратно извлечь из принтера и поместить рисунком вниз на медную поверхность текстолита.

Предварительно медное покрытие рекомендуется зачистить шкуркой-нулевкой и обезжирить техническим спиртом. Затем включают в сеть бытовой утюг на максимум нагрева, прогревают инструмент глажки белья до отключения автоматикой.

Термическая обработка печатной платы с помощью обычного хозяйственного утюга. Температура нагрева — максимум. Иначе страдает качество переноса

Нагретой подошвой утюга прижимают журнальный лист с напечатанной разводкой схемы к поверхности фольгированного текстолита. Выдерживают утюг на листе без движений в течение примерно 30 секунд.

Далее необходимо плавными круговыми движениями разгладить утюгом поверхность листа в течение 2-3 минут. За этот промежуток времени термальной обработкой, тонер намертво прилипает к медному покрытию текстолита.

Результат переноса оттиска тонера от журнальной страницы на медное покрытие текстолита. Выглядит не хуже варианта промышленного изготовления

Завершением процесса переноса отпечатка на медную фольгу текстолита является удаление приклеенного листа журнала. Здесь требуется терпение и аккуратность.

Облегчает операцию очистки текстолита от приклеенной бумаги ванночка с холодной водой, куда нужно поместить на время обрабатываемый объект.

Вода размягчает бумагу, чем обеспечивается полный съём остатков бумажных волокон. Тонер при этом остаётся на текстолите.

Травление печатной платы

Итак, рисунок схемы соединений нанесён на текстолит. Можно приступать к следующей части процесса – травлению излишек меди.

Травление меди в растворе хлорного железа. Химическое содержимое хлорида железа опасно. Поэтому следует применять защитные аксессуары

Для этого потребуется раствор хлорного железа, залитый в пластиковую ванну подходящих размеров.

Внимание! Раствор хлорида железа является опасной химией.

Обязательно следует проводить работы травления внутри хорошо проветриваемого помещения. Защитные аксессуары – резиновые перчатки и очки также обязательны.

Печатную плату рекомендуется оснастить ниткой, протянутой сквозь отверстие, высверленное в свободном углу заготовки. Этот аксессуар позволит вынимать периодически заготовку из раствора для контроля. Или же можно использовать пластиковый пинцет.

Среднее время травления хлорным железом составляет примерно 20-25 минут. Правда, конкретное значение времени во многом зависит от размеров заготовки и объёма меди, который требуется вытравить.

Как только свободная от печати медь будет вытравлена, печатную плату нужно извлечь из раствора и поместить в посуду с проточной водой.

Тщательная промывка готового продукта необходима обязательно. Если на поверхности останутся излишки хлорида железа, существует риск повреждения разводки

Оставшийся раствор хлорида железа следует перелить из ванночки в герметичную пластиковую ёмкость и плотно закрыть крышкой. Этот раствор допустимо использовать многократно.

Вытравленную печатную плату следует тщательно промыть водой, применяя мыльные средства. Далее останется только очистить медные дорожки печатной платы, сохранившиеся целыми под слоем тонера.

Здесь применима та же мелкозернистая шкурка или металлическая сетка. После очистки, печатная плата обрезается по требуемому размеру, грани выравниваются мелким рашпилем. Вот и всё – электронная печатная плата готова.

Таким способом доступно готовить непосредственно в домашних условиях разные по сложности электронные печатные платы, в том числе двухсторонние.

Нужно отметить вполне приличное качество производства печатных плат методом «журнальной» печати на лазерном принтере.

Ещё одна оригинальная методика изготовления печатных плат

Изготовление печатных плат дома

В этой заметке я разберу популярные способы для создания печатных плат самостоятельно в домашних условиях: ЛУТ, фоторезист, ручное рисование. А также с помощью каких программ лучше всего рисовать ПП.

Когда-то электронные устройства монтировали с помощью навесного монтажа. Сейчас так собирают разве что ламповые аудиоусилители. В массовом ходу печатный монтаж, который преквратился уже давно в настоящую отрасль со своими хитростями, особенностями и технологиями. А хитростей там немало. Особенно при создании ПП для высокочастотных устройств. (Думаю, что сделаю как-нибудь обзор литературы и особенностей проектирования расположения проводников ПП)

Общий принцип создания печатных плат (ПП) заключается в том, чтобы на поверность из непроводящего ток материала нанести дорожки, которые этот самый ток проводят. Дорожки соединяют радиодетали согласно требуемой схеме. На выходе получается электронное устройство, которое можно трясти, носить, иногда даже мочить без боязни его повредить.

В общих чертах технология создания печатной платы в домашних условиях состоит из нескольких шагов:

  1. Выбрать подходящий фольгированный стеклотекстолит. Почему текстолит? Его проще достать. Да и подешевле получается. Зачастую для любительского устройства этого достаточно.
  2. Нанести на текстолит рисунок печатной платы
  3. Стравить лишнюю фольгу. Т.е. убрать лишнюю фольгу с участков платы, на которых нет рисунка проводников.
  4. Просверлить отверстия под выводы компонентов. Если требуется просверлить отверстия под компоненты с выводами. Для чип компонентов этого очевидно не требуется.
  5. Залудить токоведущие дорожки
  6. Нанести паяльную маску. Опционально, если хочешь внешне приблизить свою плату к заводским.

Другой вариант — это просто заказать свлю плату на заводе. Сейчас множество компаний предоставляют услуги по производсту печатных плат. Получишь отличную заводскую печатную плату. Различаться с любительской они будут не только наличием паяльной маски, но и многими другими параметрами. Например, если у тебя двусторонняя ПП, то на плату бедт присутствовать металлизация отверстий. Можно выбирать цвет паяльной маски и т.д. Преимуществ море, только успевай отслюнявливать деньги!

Шаг 0

Прежде, чем изготавливать ПП, она должна быть где-то нарисована. Можно по старинке нарисовать её на миллиметровой бумаге и потом переносить рисунок на заготовку. А можно воспользоваться одной из многочисленных программ для создания печатных плат. Программы эти называются общим словом САПР (CAD). Из доступных радиолюбителю можно назвать DeepTrace (беспл. версия), Sprint Layout, Eagle (можно конечно найти и специализированные типа Altium Designer)

С помощью этих программ можно не только нарисовать ПП, но и подготовить её к производству в заводских условиях. Вдруг захочется заказать десяток платок? А если не захочется, то такую ПП удобно распечатать и с помощью ЛУТ или фоторезиста изготовить самостоятельно. Но об этом ниже.

Шаг 1

Итак, заготовку для ПП условно можно разделить на две части: непроводящая основа и проводящее покрытие.

Заготовки для ПП бывают разные, но чаще всего они различаются материалом непроводящего слоя. Можно встретить такую подложку из гетинакса, стеклотекстолита, гибкая основа из полимеров, композиции целлюлозной бумаги и стеклоткани с эпоксидной смолой, даже металлическая основа бывает. Все эти материаллы разлиаются своими физическими и механическими свойствами. И на производстве материал для ПП выбирается исходя из экономических соображений и технических условий.

Для домашних ПП я рекомендую фольгированный стеклотекстолит. Легко достать и цена приемлемая. Гетинаксы наверно дешевле, но лично я их терпеть не могу. Если ты разбирал хоть одно массовое китайское устройство, то наверно видел из чего там сделаны ПП? Они ломкие, а при пайке воняют. Пусть китайцы это нюхают.

В зависимости от собираемого устройства и условий его эксплуатации можно выбрать подходящий текстолит: односторонний, двусторонний, с разной толщиной фольги (18 мкм, 35 мкм и т.д. и т.п.

Шаг 2

Для нанесения рисунка ПП на фольгированную основу радиолюбители отработали множество методов. Среди них два самых популярных в нынешнее время: ЛУТ и фоторезист. ЛУТ — это сокращение от “лезерно утюжная технология”. Как и следует из названия потребюутся лазерный принтер, утюг и глянцевая фотобумага.

На фотобумагу печатается рисунок в отзеракленном виде. Затем он накладывается на фольгированный текстолит. И хорошенько прогревается утюгом. Под воздействием температуры тонер с глянцевой фотобумаги прилипает к медной фольге. После прогрева плата отмачивается в воде и бумага аккуратно убирается.

На фото выше как раз плата после травления. Черный цвет токоведущих дорожек из-за того, что они еще покрыты затвердевшим тонером от принтера.

Фоторезист

Это более сложная технология. Но и результат с его помощью можно получить более качественный: без протравов, более тонкие дорожки и т.д. Процесс похож на ЛУТ, но рисунок ПП печатается на прозрачной пленке. Таким образом получается шаблон, который можно использовать многократно. Затем на текстолит наносится “фоторезист” — чувствительная к ультрафиолету пленка или жидкость (фоторезист бывает разным).

Затем поверх фоторезиста прочно закрепляется фотошаблон с рисунком ПП и затем этот бутерброд облучается ультрафиолетовй лампой четко отмеренное время. Надо сказать, что рисунок ПП на фотошаблоне печатается инвертированным: дорожки прозрачные, а пустоты темные. Делается это для того, чтобы при засветке фоторезиста незакрытые шаблоном участки фоторезиста среагировали на ультрафиолет и стали нерастворимыми.

После засветки (или экспонирования, как это называют спецы) плата и “проявляется” — засвеченные участки становятся тёмными, незасвеченные — светлыми, так как там фоторезист просто растворился в проявителе (обычная кальцинированная сода). Затем плата травится в растворе, а после фоторезист удаляется, к примеру, ацетоном.

В природе обитает несколько видов фоторезиста: жидкий, самоклеющаяся плёнка, позитивный, негативный. В чем разница и как выбрать себе подходящий? На мой взгляд в любительском применении особой разницы нет. Тут уж как ты наловчишься, тот вид применять и будешь. Я выделил бы только два основных критерия: цена и на сколько удобно лично мне пользоваться тем или иным фоторезистом.

Шаг 3

Травление заготовки ПП с нанесённым рисунком. Растворить незащищенную часть фолги с ПП можно множеством способов: травление в персульфате аммония, хлорном железе, смеси перекиси водорода и лимонной кислоты. Мне нравится последний способ: быстро, чисто, дешево.

Помещаем заготовку в раствор для травления, ждем минут 10, вынимаем, промываем, зачищаем дорожки на плате и переходим к следующему этапу.

Шаг 4

Плату можно залудить либо сплавом Розе, либо Вуда, лубо просто покрыть дорожки флюсом и пройтись по ним паяльником с припоем. Сплавы Розе и Вуда — многокомпонентные легкоплавкие сплавы. А сплав Вуда ещё и кадмий содержит. Так то в домашних условиях проводить такие работы следует под вытяжкой с фильтром. Идеально иметь простенький дымоуловитель. Ты же хочешь жить долго и счастливо?:=)

Шаг 6

Пятый шаг я пропущу, там всё понятно. А вот нанесение паяльной маски довольно интересный и не самый простой этап. Так что давай изучим его подробней.

Паяльная маска используется в процессе создания ПП для того, чтобы защитить дорожки платы от окислений, влаги, флюсов при монтаже компонентов, а также, чтобы облегчить сам монтаж. Особенно, когда используются SMD-компоненты.

Читайте также:  Как восстановить функцию яичников

Обычно, чтобы защитить дорожки ПП без маски от хим. и мех воздействий матерые радиолюбители такие дорожки покрывают слоем припоя. После лужения такая плата часто выглядит как-то не очень красиво. Но хуже, что в процессе лужения можно перегреть дорожки или повесить между ними “соплю”. В первом случае проводник отвалится, а во втором придётся удалять такие нежданные “сопли”, чтобы устранить короткое замыкание. Еще одним минусом является увеличение ёмкости между такими проводниками.

Прежде всего: паяльная маска довольно токсична. Все работы следует проводить в хорошо проветриваемом помещении (а лучше под вытяжкой), а также избегать попадания маски на кожу, слизистые оболочки и в глаза.

Не могу сказать, что процесс нанесения маски довольно сложный, но все же требует большого числа шагов. После обдумывания решил, что дам ссылку на более-менее подробное описание нанесения паяльной маски, так как нет сейчас возможности самостоятельно продемонстрировать процесс.

Творите, ребята, это интересно =) Создания ПП в наше время сродни не просто ремеслу, а целому искусству!

Как изготовить печатную плату в домашних условиях

Самодельная печатная плата

Как изготовить печатную плату в домашних условиях с помощью лазерно-утюжнаой технологии. Имеется в виду термоперенос тонера с бумаги на поверхность металлизации будущей печатной платы.

Много раз пытался изготовить печатную плату с использованием лазерно-утюжнаой технологии, но мне так ни разу не удалось получить надёжный легко повторяемый результат. Кроме того, при изготовлении платы мне необходимы протравленные отверстия в контактных площадках размером не более 0,5мм. Впоследствии, я их использую при сверлении, для того, чтобы отцентровать сверло диаметром 0,75мм.

Брак проявляется в виде смещения или изменения ширины дорожек, а так же в неодинаковой толщине тонера оставшегося на медной фольге после удаления бумаги. Кроме того, при удалении бумаги перед травлением, проблематично очистить каждое отверстие в тонере от остатков целлюлозы. В результате, при травлении печатной платы появляются дополнительные трудности, которых удалось избежать, только сделав всё наоборот. http://oldoctober.com/ru/

Предполагаю, что причина, вызывающая брак следующая.

Бумага, нагреваясь до высокой температуры начинает коробиться. В то время как температура фольгированного стеклотекстолита всегда немного ниже. Тонер частично закрепляется на фольге, но остаётся расплавленным со стороны бумаги. При короблении, бумага сдвигается и изменяет первоначальную форму проводников.

В самом начале хочу предупредить, что технология не лишена определённых недостатков.

Первый, это отсутствие специальной бумаги для термопереноса, вместо которой я предлагаю подобрать подходящую бумагу для самоклеящихся этикеток. К сожалению, не всякая бумага годится. Нужно выбрать ту, у которой этикетки плотнее, а подложка имеет хорошую, ровную поверхность.

Второй недостаток состоит в том, что размер печатной платы ограничен размерами подошвы утюга. Кроме того, не каждый утюг может достаточно равномерно разогреть фольгированный стеклотекстолит, поэтому лучше выбрать самый массивный.

Однако, при всех этих недостатках, описываемая ниже технология позволила мне получить стабильный, легко повторяемый результат, при мелкосерийном производстве.

Суть изменения традиционного процесса состоит в том, что предлагается нагревать не бумагу с тонером, а сам фольгированный стеклотекстолит.

Основное преимущество состоит в том, что при этом способе легко контролировать температуру в зоне плавления тонера. Кроме того, резиновый валик позволяет равномерно распределить давление и предотвратить раздавливание тонера.(Я везде пишу именно про фольгированный стеклотекстолит, так как другие материалы не испытывал).

Технология одинаково хорошо подходит для фольгированного стеклотекстолита разной толщины, но лучше использовать материал не толще одного миллиметра, так как его легко резать ножницами.

Итак, берём кусок, самого что ни на есть, затрапезного фольгированного стеклотекстолита и обрабатываем его шкуркой. Очень крупную шкурку использовать не стоит, так как можно повредить будущие дорожки. Однако можно не шкурить, если вы располагаете куском нового стеклотекстолита. Поверхность меди требуется тщательно очистить и обезжирить в любом случае.

Поверхность меди требуется тщательно очистить и обезжирить

Делаем трафарет для термопереноса. Для чего отрезаем необходимый кусок от листа бумаги для этикеток отделяем от подложки сами этикетки. В начале листа нужно оставить кусочек этикетки, чтобы предотвратить застревание подложки в механизме принтера.

Не следует прикасаться руками тех мест на подложке, куда впоследствии будет нанесён тонер.

Делаем трафарет для термопереноса

Если толщина фольгированного стеклотекстолита один и менее миллиметра, то расстояние между краями отдельных плат можно выбрать 0,2мм, если больше и вы собираетесь разрезать заготовку ножовкой, то — 1,5-2,0мм в зависимости от толщины полотна и допуска на обработку.

Задание слоя тонера при печати

Слой тонера я использую тот, что заложен по-умолчанию в дрйвере принтера, а вот «B & W Halftones:» (Ч/Б Полутон) следует выбрать «Solid» (Сплошной). Иными словами, нужно предотвратить появление растра. Вы его можете не увидеть на трафарете, однако это может сказаться на толщине тонера.

Слой тонера при печати

Закрепляем трафарет на отрезке фольгированного стеклотекстолита канцелярскими скрепками. Ещё одну скрепку цепляем на свободный край трафарета, чтобы он не соприкоснулся с утюгом.

Температура плавления тонера разных марок составляет примерно 160-180С. Поэтому, температура утюга должна быть чуть выше на 10-20С. Если ваш утюг не нагревается до температуры 180С, то придётся его подрегулировать.

Перед нагревом, подошву утюга следует тщательно очистить от жира и других загрязнений!

Разогреваем утюг до температуры 180-190 градусов и плотно прижимаем к фольгированному стеклотекстолиту так, как показано на рисунке. Если расположить утюг иначе, плата может разогреться слишком неравномерно, так как обычно утюг разогревается на 20-30С сильнее в широкой части. Выдерживаем две минуты.

Плотно прижимаем утюг к фольгированному стеклотекстолиту

После этого, снимаем утюг и одним движением, с усилием прикатываем трафарет к фольгированному стеклотекстолиту используя резиновый валик для накатки фотографий.

Если во время прикатывания происходит раздавливание тонера, то есть, дорожки съёзжают в сторону или меняют свои очертания, то следует уменьшить количество тонера в драйвере принтера.

Нужно, чтобы центр валика всегда двигался вдоль центра платы. Ручку валика нужно держать так, чтобы не допустить появления вектора силы направленного “вокруг” ручки.

Прикатываем трафарет резиновым валиком

Ещё несколько раз сильно прикатываем трафарет и прижимаем полученный «бутерброд» чем-нибудь тяжёлым, предварительно проложив сложенную в несколько раз газету для того, чтобы равномерно распределить вес.

Прикатывать трафарет следует всякий раз в одну и ту же сторону. Валик начинает движение от места крепления трафарета.

Прижимаем полученный чем-нибудь тяжёлым

Минут через десять можно снять пресс и удалить трафарет. Вот что получилось.

Вот что получилось

Лишнюю часть заготовки можно отрезать и использовать в следующий раз.

Лишнюю часть заготовки можно отрезать и использовать в следующий раз

Теперь нужно к обратной стороне платы приклеить любым способом что-то такое, за что впоследствии можно будет эту плату удерживать при травлении. (Я использую термоклей.)

К обратной стороне платы приклеиваем держатель

Травим плату в растворе хлорного железа.

Как приготовить раствор?

Если банка с хлорным железом разгерметизирована, то там, скорее всего, уже есть сверхконцентрированный раствор. Его можно слить в посуду для травления и добавить немного воды.

Если хлорное железо ещё не покрылось водой, то это можно сделать самому. Наверное, можно достать и сами кристаллы из банки, но не используйте для этого фамильное серебро.

Имейте в виду, в сверконцентрированном растворе процесс травления не пойдёт, поэтому, получив такой раствор, нужно добавить немного воды.

В качестве посуды лучше всего использовать фото ванночку из винипласта, но можно и любую другую.

На снимке видно, что плата плавает на поверхности раствора за счёт его поверхностного натяжения. Этот метод хорош тем, что продукты травления не задерживаются на поверхности платы, а сразу опускаются на дно ванночки.

В самом начале травления нужно убедиться, что под платой не осталось воздушных пузырей. В процессе травления желательно проверять, чтобы травление протекало равномерно на всей поверхности платы.

Если есть какая-то неоднородность, то нужно активировать процесс старой зубной щёткой или чем-то подобным. Но делать это нужно осторожно, чтобы не разрушить слой тонера.

Особое внимание следует уделить отверстиям в контактных площадках. Места, на которых процесс травления не пошёл сразу — более светлые. В принципе, достаточно в самом начале процесса добиться потемнения всей поверхности и всех отверстий и тогда успех предрешён.

В тех местах, где медь вытравилась полностью, стеклотекстолит начинает просвечиваться.

В тех местах, где медь вытравилась полностью, стеклотекстолит начинает просвечиваться.

Если основная часть платы вытравилась за 15 минут, то не стоит увеличивать общее время травления больше, чем в два раза, то есть более 30 минут. Дальнейшее травление не только уменьшит ширину проводников, но и может частично разрушить тонер.

Обычно за удвоенное время вытравляются все отверстия 0,5мм в контактных площадках.

Моторчик крутит небольшой эксцентрик, который создаёт вибрации в растворе (не обязательно, если периодически приподнимать и шевелить плату).

Смываем тонер тампоном смоченным в ацетоне.

Вот, что получилось. Слева плата ещё покрыта тонером. Ширина дорожек 0,4мм.

Вот, что получилось

Сверлим отверстия, не забывая периодически затачивать сверло.

Сверлим отверстия, не забывая периодически затачивать сверло.

Теперь можно удалить заусенцы, образовавшиеся на меди при сверлении. Для этого, сначала закатываем их при помощи шарикоподшипника закреплённого в какой-нибудь удобной оправке. При этом плату лучше разместить на твёрдой ровной поверхности. Затем, мелкой шкуркой удаляем окисел с поверхности меди, если он образовался.

Теперь можно удалить заусенцы

Лудим заготовку, для чего предварительно покрываем её слоем флюса.

Разрезаем заготовку на отдельные платы.

Разрезаем заготовку на отдельные платы

Выполняем монтаж элементов.

Выполняем монтаж элементов

Сходил в магазин канцтоваров и сфотографировал упаковку с Самоклеящимися этикетками. Именно эта бумага плохо подходит для термопереноса. Хотя, если нет другой, то можно использовать и эту после некоторой доработки.

Бумага для термопереноса

Бумага, которая оказалась самой удобной для термопереноса, оказалась производства финской компании «Campas». А так как на мелкой упаковке нет никаких опознавательных знаков, то вряд ли удастся её идентифицировать без тестирования.

Настоящая Handmade электроника для начинающих: делаем печатную плату, паяем, настраиваем

Пролог

Все мы являемся потребителями электронных приборов: телефонов, планшетов, телевизоров и т.п. Но лишь один из тысячи примерно представляет себе, как это всё устроено «изнутри», а уж создать электронную конструкцию «с нуля» своими руками способны поистине лишь избранные. Предлагаем и вам вступить в клуб избранных. Прочтите этот материал, и, если он вас заинтересует, попробуйте свои силы в освоении рукотворной электроники!

В статье рассказывается о некоторых этапах ручного производства электроники, а особенно подробно о первом этапе: изготовлении печатной платы. Подробные фотоиллюстрации процесса помогут разобраться в деталях. А «на десерт» для закрепления теоретического материала мы соберём простое электронное устройство – простейшее электронное пианино на интегральном таймере NE555.

Тот из вас, кто найдёт в себе силы прочесть статью до конца, может гордо заявить о себе «я что-то понимаю в производстве электроники», а уж тот, кто совершит подвиг и осилит сборку предлагаемой конструкции, вполне достоин присвоения звания «настоящий электронщик-профи» (ну, почти :).

Читайте также:  Какой недорогой подарок выбрать на 23 февраля

Данный мастер-класс базируется на наборе Мастер Кит NN201, в который входят детали и материалы, необходимые для изготовления печатной платы и электронного пианино. Конечно, при желании все материалы и инструменты можно приобрести самостоятельно, только придётся потратить время и побегать, а надо ли вам это?

Необходимый теоретический минимум

Любая электронная конструкция содержит десятки, а то и сотни и тысячи компонентов: резисторы, конденсаторы, диоды, микросхемы и т.п. Все эти компоненты должны определённым образом электрически и механически соединяться между собой.

Самые простые схемы можно паять «на коленке» навесным монтажом, но такая конструкция получается некрасивой, запутанной, имеет сомнительную механическую жёсткость. Поэтому в любой серьёзной электронной конструкции должно быть что-то вроде шасси, на котором и монтируются все детали. В разные годы шасси изготавливались и из металла, из картона или фанеры, но в последние 20-30 лет технологическим стандартом шасси является печатная плата.

Печатная плата – это лист диэлектрического материала, на поверхности которого в определённой конфигурации нанесены полосы проводящего материала (обычно фольги). В качестве основы чаще всего применяют стеклотекстолит: он не горюч, обладает высокими диэлектрическими свойствами, недорог. В стеклотекстолите сверлят отверстия, в которые пропускают выводы деталей. С обратной стороны платы выводы припаивают к медным токопроводящим проводникам, которые определённым образом сконфигурированы. Благодаря пайке осуществляется механическая фиксация компонентов к плате, а благодаря медным токопроводящим дорожкам выводы деталей электрически соединяются между собой.

Конечно, медные дорожки-проводники можно в необходимых местах приклеить к плате стеклотекстолита. Но технологически проще сделать наоборот: взять лист текстолита с уже приклеенным сплошным слоем фольги и удалить фольгу с ненужных мест.

Удалить фольгу с ненужных участков можно механическим способом: сделав острым ножом прорези в необходимых участках. Однако этот способ трудоёмкий, травмоопасный, и подходит в первую очередь для самых несложных схем.

Фольгу можно удалить и химическим способом: достаточно погрузить плату в раствор, разъедающий медь (чаше всего применяется раствор хлорного железа). Только предварительно нужно защитить от воздействия растворителя те участки меди (будущие токоведущие проводники), которые необходимо сохранить. В качестве такого защитного средства иногда применяют лак, но удобнее рисовать дорожки специальным маркером. Также в практике электронщиков широкое распространение получила так называемая лазерно-утюжная технология (ЛУТ). При этом методе рисунок будущих токоведущих проводников печатается на лазерном принтере на специальной бумаге. Затем бумагу прикладывают к заготовке стеклотекстолита и проглаживают этот «бутерброд» утюгом: в результате частицы тонера остаются на заготовке и в последующем не будут протравлены растворителем.

Процесс удаления фольги называется травлением. Травление продолжается в зависимости от концентрации и температуры раствора от нескольких минут до часа. После окончания процесса плату промывают водой и удаляют защитный состав, под которым должны остаться медные проводники.

Затем производится сверление отверстий под выводы компонентов. Обычно используются микродрели и свёрла диаметром 0.8…1 мм. Медь быстро окисляется на воздухе, и это усложняет её пайку. Поэтому непосредственно перед пайкой плату необходимо как минимум зачистить мелкой шкуркой, сняв тем самым слой окислов. Но лучше всего покрыть медные проводники защитным составом – слоем припоя. Такой процесс называется лужением, и это позволяет сохранить высокую степень пригодности платы к пайке в течение нескольких лет.

В производственных условиях поверх токоведущих дорожек наносится также так называемая паяльная маска – слой защитного материала. Этот слой защищает токоведущие дорожки от случайных замыканий и повреждений. Только контактные площадки остаются свободными от маски, что позволяет легко производить их пайку.

Ещё один техпроцесс – шелкография – подразумевает нанесение на «лицевую» сторону платы специальной краской обозначений и надписей. Это упрощает жизнь монтажникам платы и специалистам по её ремонту.

Но в домашних условиях осуществить процессы нанесения паяльной маски и шелкографии сложно, поэтому мы этого делать не будем.

Всё, печатная плата готова. После этого на плату монтируются все компоненты, а потом припаиваются. Затем получившаяся конструкция настраивается и тестируется. На современных фабриках большинство этих процессов выполняют промышленные роботы, но мы – люди, поэтому всё будем делать своими руками.

Долгожданная практика

Гораздо интереснее делать не просто скучную печатную плату, а плату, на основе которой можно собрать практически полезное устройство. Мы будем делать простейший электромузыкальный инструмент – игрушечное пианино с 8 клавишами.

Материалы и компоненты, которые нам потребуются:

– заготовка фольгированного стеклотекстолита размерами не менее 10х15 см;

– маркер (лучше лаковый) или лак для ногтей для защиты токоведущих дорожек (маркер можно найти в магазинах канцтоварах, а лак позаимствовать у мамы/подруги/жены);

– хлорное железо – порошка весом 100 грамм хватит за глаза;

– дрель и сверла диаметром 0.8, 1.0 и 1.2 мм;

– неметаллическая ванночка (глубокая миска) – в неё должна поместиться наша заготовка. Лучше найти какую-нибудь старую ненужную ёмкость, потому что после наших экспериментов её наверняка придётся выбросить или продолжать использовать для травления;

– резиновые перчатки для защиты наших рук от раствора.

Отметим, что в набор Мастер Кит NN201 входит заготовка с уже просверленными отверстиями, специальный фломастер и красивая красная баночка с хлорным железом весом 100г. Набор поставляется в пластиковом блистере, который служит отличной ванночкой для травления!

Для пайки потребуются:

– паяльник, бокорезы, припой, флюс;

– радиодетали, список которых приводится ниже.

Всё необходимое можно отыскать в магазинах радиотоваров или хозтоваров.

Схема-шаблон расположения токоведущих проводников печатной платы (вид со стороны фольги):

Подготовка печатной платы к травлению

Зачищаем плату со стороны слоя меди мелкозернистой наждачной бумагой (в крайнем случае, подойдёт грубый чернильный ластик) и обезжириваем спиртом или бензином;

Прикладываем шаблон к печатной плате и сверлим в необходимых точках отверстия;

Наносим маркером рисунок проводников и площадок для пайки деталей, ориентируясь на монтажную схему и просверленные отверстия, стараясь не слишком сильно «заляпать» руками фольгу (поэтому желательно работать в нитяных перчатках). В случае ошибок маркер легко смывается спиртовыми растворами. Размеры контактных площадок под выводы деталей можно сделать побольше (там, где позволяет место).

Удобно наносить рисунки при помощи линейки, в два слоя. После нанесения рисунков надо дать плате просохнуть около 10 минут, затем осмотреть плату и исправить возможные ошибки: дорисовать там, где слой получился тонкий, и проскрести шилом или толстой иглой места ошибочного слияния дорожек или контактных площадок.

Приготовление раствора и меры предосторожности

Теперь следует приготовить раствор хлорного железа. Для этого 100 граммов хлорного железа надо размешать примерно в 200-250 граммах (один стакан) тёплой воды. Не обязательно отмерять всё с точностью до грамма: процесс пойдёт и при несколько ином соотношении хлорного железа и воды, надо только учесть, что от концентрации раствора и его температуры зависит время травления платы.

При приготовлении раствора надо соблюдать основные правила безопасности:

  • работать в резиновых перчатках в проветриваемом помещении!;
  • не наклоняться близко к раствору: выделяются вредные пары!;
  • попадая на предметы, раствор оставляет несмываемые ржавые пятна, поэтому следует принять меры, чтобы порошок или раствор не попадали на окружающие предметы!;
  • готовить раствор следует в стеклянной или пластиковой посуде, но только не в металлической, ее раствор будет разъедать!;
  • размешивать раствор следует пластиковыми (очень удобны одноразовые ложки) или деревянными предметами (ненужный карандаш);
  • оптимальная температура раствора – 45-50 градусов;

Теперь всё готово к процессу травления платы.

Травление платы

  • Заливаем в ёмкость раствор хлорного железа;
  • аккуратно помещаем плату фольгой вверх в раствор таким образом, чтобы раствор с запасом 5-7 мм покрывал всю плату;
  • длительность процесса зависит от температуры и концентрации раствора и занимает от 10 до 30 минут. Желательно для уменьшения времени травления покачивать блистер, чтобы раствор перемешивался и был свежим в местах контакта с фольгой;
  • визуально наблюдаем за процессом травления: сначала начинают стравливаться участки фольги на краях платы и возле просверленных отверстий за счет того, что раствор в этих местах контактирует с фольгой не только на плоскости, но и на срезе фольги;
  • когда вся лишняя фольга стравится, аккуратно сливаем раствор в емкость для последующего использования или утилизации;
  • блистер с фольгой помещаем под струю теплой воды и тщательно промываем (в перчатках!) блистер и плату. Следим за тем, чтобы остатки раствора активно разбавлялись водой, прежде чем попасть в раковину, иначе останутся желтые пятна! Можно для начала поместить блистер в непищевую емкость с водой и начать в ней промывку;
  • промывать плату нужно в растворе любого моющего средства или мыла, для этого можно использовать поролоновую губку, смоченную водой и моющим средством;
  • окончательно промываем плату теплой водой, затем сушим ее бумажными салфетками;
  • удаляем защитный слой, нанесенный фломастером, с помощью спиртового раствора, нанесенного на губку или тряпку: протираем плату несколько раз, пока защитный слой не будет удален полностью;
  • еще раз тщательно промываем плату с моющим средством и высуши (см. выше). Если есть сомнения, попал ли на плату жир с рук или откуда либо еще, следует еще раз зачистить и обезжирить плату. После этого не нужно касаться фольги руками. Плата почти готова!

Лужение проводников платы (необязательный, но желательный процесс)

  • Покрываем проводники платы слоем спиртоканифольного флюса (СКФ) или нейтрального флюса ЛТИ-120;
  • лужение производится хорошо прогретым паяльником с плоским жалом;
  • погружаем жало паяльника в канифоль, затем берём на него немного припоя и прикладываем жало к дорожке;
  • держим жало несколько секунд – так, чтобы припой начал стекать с жала и растекаться по прогретому проводнику, и медленно продвигаем жало вдоль проводника, при этом припой должен тянуться за жалом и покрывать дорожку. Не надо втирать припой в дорожку: он растекается по ней сам, если дорожка достаточно прогрета. Скорость движения жала подбирается опытным путем.
  • Не следует держать жало паяльника на одном и том же участке платы дольше нескольких секунд: в противном случае медный проводник может отклеиться от платы;
  • отверстия должны оставаться свободными от припоя. Если припой закрыл отверстие, надо очистить жало паяльника, окунуть его в канифоль и приложить жало к такому отверстию;
  • подобным образом надо облудить все дорожки на плате.

Проверяем, правильно ли получились дорожки. Если ошибки все же есть, их можно исправить, перерезав ненужные дорожки острым ножом или напаяв вместо отсутствующих кусочки провода.

Теперь плата готова к установке и пайке компонентов.

Описание работы схемы

Рассмотрим схему нашей конструкции.

Схема построена на базе известной микросхемы NE555. Микросхема включена по классической схеме генератора, частота которого определяется ёмкостью С1 и сопротивлением между выводом «2» микросхемы и «+» питания. При нажатии кнопок SW1…SW8 в частотозадающую цепь микросхемы включаются разные подстроечные сопротивления – соответственно, динамик BA1 издаёт звуки различной тональности. В результате даже на таком элементарном музыкальном инструменте можно исполнить многие простые мелодии.

Настройка инструмента производится подстроечными резисторами VR1…VR8.

Схема электрическая принципиальная:

Монтажная схема (вид со стороны деталей):

Нам потребуются следующие детали, которые можно приобрести в магазине радиотоваров; все эти детали входят в состав набора NN201:

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector