Как изготовить печатную плату в домашних условиях. Как сделать печатную плату своими руками в домашних условиях скальпельным методом

Сегодня мы будем говорить о такой технологии, как изготовление печатных плат в домашних условиях с использованием пленочного фоторезиста.

Примечание : фоторезист - полимерный (пленочный или аэрозольный) светочувствительный материал, который наносится на подложку (основу) методом фотолитографии, образуя на ней рисунок (окна) для их последующей обработки травящими или красящими веществами.

В принципе, существует несколько методов для изготовления печатных плат в домашних условиях. Перечислим их в порядке удобства (от менее удобного к более).

• Самый старый и самый менее точный метод это нанесение рисунка на плату с помощью лака. Таким методом нарисовать плату можно, но возникнут серьезные проблемы с воспроизводимостью и тонкими дорожками. Таким методом невозможно нарисовать дорожки под корпус TQFP-32.
• Более свежим методом является «лазерный утюг» (ЛУТ, лазерно-утюжная технология). Таким способом уже можно делать платы и довольно серьезные, но хорошей воспроизводимости у меня добиться не получилось. (периодически тонер плохо переводится или расплывается). Данным методом дорожки тоньше 0,5 мм делать и не пытался. 0,7 получается относительно стабильно.
• Самым, на мой взгляд, привлекательным способом изготовления плат в домашних условиях является использование пленочного фоторезиста. Данным методом у меня уверенно получаются дорожки 0,2 мм и расстояние между дорожками 0,2 мм. О нем и поговорим.

Для работы нам понадобятся следующие вещи:

1. Фольгированный стеклотекстолит.
2. Пленочный фоторезист (в моем случае негативный)
3. Тонкая игла
4. УФ лампа (у меня экономка на 26 ватт)
5. Пленка для струйного принтера (возможно использовать и лазерный принтер, но для этого нужна специальная пленка да и тонер лазерного принтера более прозрачный)
6. Струйный принтер (лазерный)
7. Разведенная печатная плата (для этого подойдет любая программа, в которой вам будет удобно работать. Лично мне нравится PCB Layout)
8. Стирательная резинка.
9. Канцелярский нож (обойный нож или лезвие)
10. Оргстекло (прозрачная часть от коробки для дисков)
11. Две емкости (одна обязательно должна быть пластиковой)
12. Надфиль
13. Ножовка по металлу или ножницы по металлу
14. Лимонная кислота
15. Перекись водорода

Первое что необходимо сделать, это подготовить фотошаблон. Как работать с программами для создания печатных плат я рассказывать не буду. Они бывают разные и рассказать о всех и нюансах работы с ними будет проблематично. Расскажу только то, что непосредственно относится к печати платы.

При работе с негативным фоторезистом необходимо при печати установить галочку «негатив» при этом дорожки станут прозрачными, а все остальные области закрасятся черным цветом. Далее необходимо отключить все настройки для экономии чернил (тонера). На пленку должно попасть как можно больше чернил. Пленка для печати на струйном принтере имеет две стороны (глянцевая и матовая). Формировать изображение можно только на матовой стороне. При работе с фоторезистом отзеркаливать (как в ЛУТ-е) ничего не нужно (это при создании односторонней платы). Для двусторонней обратную сторону нужно отзеркалить.

Вот так выглядит распечатанный фотошаблон. В моем случае плата будет двусторонней. Поэтому и фотошаблона два. На фотографии нижний фотошаблон - это обратная сторона платы и распечатан он зеркально.

На первый взгляд, совместить шаблоны достаточно проблематично (по отношению к ЛУТ-у это будет верно), но при использовании фоторезиста это не составит большого труда! Это очень просто сделать на фоне любой лампы (подсветив пленку снизу). После совмещения отверстий, я скрепляю фотошаблон с трех сторон степлером.

Подготовка стеклотекстолита

На первом шаге изготовления печатной платы в домашних условиях мы вырезаем текстолит. Для этого я использую ножницы по металлу или ножовку по металлу (хотя собрался переходить на гильотину). Потом края обрабатываются надфилем.

Перед поклейкой фоторезиста с текстолита необходимо удалить всю грязь и окислы. Для этого достаточно одного ластика и чистой бумаги.

Ластиком тщательно обрабатываем всю поверхность текстолита. После обработки пальцами не дотрагиваться (может плохо прилипнуть фоторезист). Важно что бы на текстолите не осталось грязи, жира, окислов.

На фотографии видно обработанную ластиком часть и еще не обработанную. После того как всю плату обработали ластиком она полируется бумагой.

На фото плохо видно, но правая часть отполирована бумагой, а левая еще нет.

Следующим шагом идет поклейка фоторезиста. Здесь нам необходимо отрезать фоторезиста немного больше, чем заготовка из текстолита. Фоторезист состоит из трех частей. С двух сторон прозрачная пленка, между которыми и заключен сам фоторезист.

Для начала необходимо тонкой иглой поддеть внутреннюю тонкую пленку (пленочный фоторезист продается в рулонах и намотан стороной с тонкой пленкой во внутрь) и снять ее на несколько миллиметров (всю не снимать). После чего фоторезист прикладывается к заготовке из текстолита и мягкой тканью (я использую ватные диски) разглаживается. Потом отклеивается еще немного пленки и процесс повторяется. Главное чтобы фоторезист хорошо приклеился к текстолиту. (Работать можно при обычном освещении, главное, чтобы не попадали прямые солнечные лучи, а хранить фоторезист нужно в темном месте).

Далее кладем текстолит нашей будущей печатной платы с наклеенным фоторезистом на ровную поверхность, накрываем фотошаблоном, а сверху все это дело - оргстеклом. После чего включается ультрафиолетовая (УФ) лампа для засветки.

Время засветки платы может изменяться и его необходимо подбирать экспериментально (в моем случае засветка длится три минуты). Для определения времени засветки делается фотошаблон с цифрами 1, 2, 3, 4… (это минуты) Накрывается непрозрачным материалом и каждую минуту сдвигается от большего к меньшему. Оно зависит от расстояния от лампы до заготовки, толщины оргстекла и мощности самой лампы (кстати засвечивать можно и не УФ лампой, а мощной «экономкой»).

Сразу после засветки ультрафиолетовой лампой печатная плата у нас может выглядеть следующим образом:

После засвета плату необходимо прогреть. При этом, рисунок становится более контрастным. Для этого плата кладется между двумя листами белой бумаги и прогревается утюгом на средней температуре в течении пяти секунд.

На этом этапе изготовления печатной платы необходимо отмыть не засвеченный фоторезист. Для этого в емкость набирается немного воды, в которую добавляется сода (я делаю примерно 100 мл воды и чайная ложка соды). Теперь снимается вторая защитная пленка с фоторезиста. Она более толстая и иголка тут не требуется. Снимать необходимо аккуратно, чтобы не отодрать фоторезист с платы. На краях платы он может потянуться за пленкой. В таком случае, необходимо начать снимать плёнку с другой стороны Плата помещается в раствор, каждые три минуты текстолит вынимается и под струей теплой воды протирается мягкой губкой. Процедура повторяется до полного снятия не засвеченного фоторезиста.

Травление платы

Есть множество растворов, в которых можно вытравить плату. У каждого есть свои достоинства и недостатки. Мне нравится травить платы в растворе лимонной кислоты в перекиси водорода. Данный метод мне нравится тем, что раствор не оставляет пятен, не воняет и вообще более экологически чистый.

Для приготовления раствора необходимо растворить 30 грамм лимонной кислоты, одну чайную ложку соли (выступает в качестве катализатора) в 100 мл перекиси водорода. Готовить раствор и дальнейшее травление платы необходимо проводить в пластиковой емкости, желательно на водяной бане. Я использую два судка (пластиковый и металлический). В металлический судок я наливаю горячую воду, а в пластиковом судке провожу процесс травления. Травится относительно быстро (около 10 минут).

Вот как выглядит процесс травления печатной платы в домашних условиях:

А вот и практически готовая плата. На этом этапе необходимо отмыть оставшийся фоторезист. Для этого в ванночку наливаем горячую воду (около 70-80 градусов) и растворяем в ней соду (соду не жалеть, концентрацию делаем раз в пять больше). Оставляем минут на десять, а далее отмываем мочалкой (на этот раз можно тереть жесткой стороной)

Вот как выглядит наша плата после "помывки":

Сверление платы

До того как я начал делать платы, меня всегда пугал этот вопрос. Тонким сверлом работать не просто, а сверлильный станок или дремель стоит денег. Но после первой попытки я понял, что вполне можно работать сверлом диаметром 1 мм и обычным шуруповертом (дрелью). К сожалению для более тонких отверстий шуруповерт уже не подойдет.

Сейчас я сверлю самодельным сверлильным станком. Минимальное сверло использую диаметром 0,5 мм. (для переходных отверстий).

Вот еще один пример:

Лужение печатной платы, пайка

От этого этапа я планирую отказаться. Нет, я не говорю, что лужение это лишнее. Оно очень даже нужно. Лужение защищает медную дорожку от окисления. Просто хочу перейти на УФ маску. Плата выглядит гораздо приятней. Да и дорожка совсем спрятана, что исключает (КЗ) по линиям.

Не верьте тем, кто говорит, что для пайки (лужения) нужна . Я начинал паять 25-ти ваттным паяльником с тонким жалом. И прекрасно справлялся с SMD 0805 и корпусами TQFP32. Сейчас приобрел паяльную станцию. Конечно стало удобней но незаменимой вещью ее назвать нельзя. Кстати сейчас паяю жалом К-типа. Думал приобрести себе микроволну, но настолько мелкие корпуса мне не попадались, а покупать жало так мне не хочется. Да и жала для моей станции стоят не дешево.

Для удобной пайки необходимо жало держать в чистоте. Можно не тратиться на заводские приспособы, а сделать все самостоятельно. Металлическая мочалка поможет убрать лишний припой с жала, а жесткая сторона обычной мочалки, вымоченная в аптечном глицерине прекрасно подойдет для снятия гари и окислившегося припоя.

В процессе лужения флюса не жалейте. После лужения и пайки всех компонентов плату необходимо промыть. Для этого можно купить промывку для печатных плат. А можно промыть в смеси бензина «Калоша» и изопропилового спирта (особой концентрации я не придерживаюсь) это и будет заводская промывка для печатных плат, только гораздо дешевле.

Итог всего сказанного выше: изготовление печатных плат в домашних условиях - вполне реальное и (что важно) не сильно затратное в финансовом плане предприятие, которое может позволить себе каждый! Естественно, если Вас интересует данная тема?

Как всегда, задавайте свои вопросы или высказывайте пожелания в конце статьи в комментариях. Мы будем рады на них ответить!

Как известно, мир электроники покорил многих людей. И как говорят многие эксперты, «За электроникой будущее». Ежегодно с конвейеров заводов сходят тысячи различных плат. Многие увлекаются пайкой плат, ремонтом, некоторые люди даже конструируют какие-либо электронные приборы в домашних условиях. Но мало кому известно то, что саму плату можно изготовить в домашних условиях. Для этого необходимо немного вещей и терпения.

А какие вещи нужны для изготовления платы в домашних условиях, как вообще сделать плату будет рассказано в этой статье.

Начнём с того, что нужно для изготовления печатной платы: Фоторезист, прозрачная плёнка фирмы «Ламонд», разогретый ультрафиолет, шаблон платы, спрей, для усилителя тонера, каустическая сода, для смыва не засвеченного фоторезистора, ватные диски, спирт и ацетон, а также ламинат, для наклеивания фоторезистора. Походу дела всё обо всём будет рассказано, что и для чего нужно. Первое, что стоит сказать, это то, что фоторезист - это основа платы. А спрей нужен, для усилителя рисунка платы. Также стоит отметить, что для изготовления рисунка самой печатной платы понадобится специальная программа. В моём случае я использую программу Sprint Layout 6. На этой программе мы рисуем рисунок платы, то есть саму плату. Также на этой же программе необходимо изготовить паяльную маску, то есть места, где будут пропаиваться электронные элементы (транзисторы, микросхемы и прочее).

Далее, когда плата распечатана на плёнке, то есть планку вставлять вместо бумаги, её необходимо обработать тонером. Рисунок будет более отчётлив и понятен. Перед обработкой рисунка, его необходимо хорошо высушить. После того как рисунок высох, его необходимо побрызгать тонером (В моём случае я использую тонер фирмы «Kdensit») и оставить высыхать на 10–15 минут. После 15 минут высыхания, рисунок будет идеально чёрным. Также хочу сказать, что прям, заливать рисунок тонером не нужно. Его необходимо обрабатывать по мере потребности. Точно так же необходимо обработать и паяльную маску. Если же случится, что тонер кое-где будет блеклым, то его можно подкрасить обычным фломастером. Иногда блеклости бывают, тогда, когда принтер некачественно пропечатывает.

Далее, берём фоторезист. Желательно его постоянно хранить в холодильнике, в тёмной плёнке. Берём наш фоторезистор, и нарезаем его в соответствии с размерами нашей платы. При желании можно отрезать чуть больше (по краям с запасом).

Далее, необходимо наклеить фоторезистор на плату. Это необходимо делать под холодной водой. Под водой это нужно делать для того, чтоб не было никаких складок. Сам фоторезистор представляет собой наклеенную друг на друга плёнку, подобно наклейке, которая часто встречается в жвачках. Итак, на один уголочек фоторезистора наклеиваем обычный бумажный скотч и отклеиваем его от основания. Но отклеиваем не весь. Далее, опускаем плату под воду, и снимаем защитную плёнку фоторезистора, и в то же время наклеиваем его на плату. Проклеиваем основательно, чтоб под ним не осталось пузырьков воздуха. В процессе наклейки, его можно отклеивать и переклеивать как угодно. Главное, делать это под холодной водой, и чтоб не было складок и пузырьков воздуха. Также платы должны быть идеально вымыты, чтоб не было ни соринок, ни разводов и ничего вообще. Платы также можно мыть под водой с мылом, но без всякой бытовой химии. После проклейки под водой необходимо разгладить все складки. Делать это можно обычным строительным, но пластмассовым шпателем. Лишние куски фоторезистора по краям необходимо обрезать. В процессе равнения и вытирания воды, включаем и прогреваем эламинатор, чтоб он нагрелся. Греть его нужно до 125 градусов.

Далее, мы берём наш рисунок платы и печатной стороной кладём на эламинатор, то есть глянцевой вниз, а рисунком наружу. Далее, берём плату и стороной фоторезистора кладём её на рисунок. Нужно положить, так сказать точь-в-точь, поэтому в процессе ровняем плату, так чтобы она ровненько лягла на рисунок. Далее, хорошенько прижимаем плату к рисунку. Если кто не может, то можете положить на неё кирпич или что-либо тяжёлое. Главное, чтоб этот предмет был чист и тяжёл. На моём опыте один знакомый электронщик ложил на плату старый чугунный утюг XVII-XX века, который разогревался, горячим углём. Утюг принадлежал его прабабушке. Если плату не прижать, то может получиться такая вещь, как расфокусировка. Плату держать под прессом 5–7 минут. Время зависит от того, насколько близко лампы преподнесены к плате. Далее, включаем засветку и засекаем время.

Далее, нам необходимо будет смыть не засвеченный фоторезист и оставить только засвеченную часть. Это можно сделать 2 способами: при помощи ацетона или же при помощи каустической соды. В моём случае, я буду смывать каустической содой при помощи малярной кисточки. Кисточку брать ту, которой красят трубы, то есть маленькую. Соду разводить нужно на 1 литр воды, всего 3 грамма на литр воды. Далее, снимаем защитный слов (лавсановая плёнка) и опускаем плату в этот раствор и кисточкой, лёгкими движениями смываем не засвеченный фоторезист. Бывает такое, что лавсановая плёнка снимается довольно трудно. Для того чтобы снять её быстро, плату необходимо положить в морозилку (в холодильник) и продержать её там 1 минуту. После этого, плёнка снимется легко. После того как фоторезист смыт, на плате должны остаться только дорожки, то есть: сама плата у меня была медная и соответственного медного цвета. Фоторезист был синий. После смывки фоторезиста в растворе каустической соды у меня на плате остались только синие дорожки, а сама плата стала медной, то есть цвета меди. После отмывания фоторезиста, плату необходимо промыть водой под краном, чтобы смыть раствор. Промывать плату нужно только в холодной воде, и при промывке необходимо использовать губку и мыло.

Далее, плату нужно «протравить», то есть опустить её сразу в 2 раствора. Опускать надо по очереди. Сначала опускаем плату в раствор хлорного железа, а затем в персульфат омония. При работе с растворами обязательно работать в резиновых перчатках!!!

После травления платы, на них необходимо нанести маску. Под понятием маска понимается нанесение 2-х компонентной паяльной маски. В моем случае я использую «RS 2000». Её можно приобрести в любом магазине для электронщиков. Итак, берём нашу плату, закрепляем её на столе в моём случае я использую скотч и укладываю на неё (плату) картинную раму, которая соответствует её размерам. Одним словом, маску необходимо наносить строго по размеру, и для этого подойдёт любой предмет, так сказать «для уравнивания». Стоит отметить, что маска весьма густая, потому плату необходимо закрепить плотно. Саму же маску необходимо накладывать при помощи резинового, строительного шпателя. После нанесения маски её необходимо просушить феном, разогретым до 75 градусов (не больше) в течение 10–15 минут. После проверить ручным путём, то есть банально прикоснуться руками или пальцами и проверить, прилипает или нет. Если не прилипает, то всё хорошо и нужно переходить к следующему этапу.

Следующий этап состоит в следующем: Мы берём нашу плату и укладываем на одно стекло дорожками вниз, то есть лицевой стороной. Далее, берём рисунок паяльной маски и укладываем его на плату, той стороной, на которой он напечатан. Совмещаем со всеми дорожками, где должны быть паяльные места. После того как все паяльные места совмещены, зажимаем рисунок вторым стеклом. При желании можно скрепить стёкла скотчем, чтоб они не ездили и не сбили рисунок. И далее, кладём плату на ультрафиолет и засвечиваем 9–10 минут. Обычно 8 минут достаточно. Далее, мы снова кладём плату в раствор каустической соды и снова хорошенько смываем не засвеченный фоторезист. Но раствор уже надо разводить другой. Для смывания паяльной маски, необходимо на 0,5 литра воды развести 10 грамм каустической соды. Смывать нужно до того, чтоб паяльные кружки (места припоя) стали белыми. Смывать малярной кисточкой.

После того как паяльная маска нанесена, нарисованные паяльные дорожки и плата почти готова. Далее, необходимо нанести рисунок, для обозначения наших электронных элементов или как ещё говорят трафаретную маску (микросхем, транзисторов, конденсаторов и т. д., надеюсь, меня поняли). Для этого необходимо сделать шаблон рисунка шелкографии. И наносить его мы будем на лицевую сторону платы. Лицевая сторона соответственно у нас пуста, и ничем не обработана. Она имеет обычный зелёный фон.

После того как шаблон трафаретной маски готов, и соответствует всем нужным требованиям, мы снова используем картинную рамку. В моём случае она самодельная и состоит из картона. Итак, плату необходимо вложить в рамку и совместить по размерам с трафаретной маской. После того как всё совмещено, необходимо на край трафаретной маски нанести немного белой краски. Краску ничем не разводить, а наносить, как говорят строители, «пасту», то есть густую краску. Далее, при помощи резинового строительного шпателя, необходимо сначала, приподнять шаблон и провести по нему шпателем, предварительно нанеся на него красу. Это необходимо для того, чтоб заполнить все пустоты трафаретной маски. После «прогона» краски, уже непосредственно прижимаем шаблон и снова проводим шпателем, ровно распределяя краску по всей плате. И всё рисунок готов! Стоить также, напомнить, что расстояние между платой и шаблоном должно быть 2 миллиметра. Вплотную шаблон прижимать нельзя. Иначе в процессе прогона краски рисунок может получиться неровным.

Далее, после того как плата готова остаётся только просверлить дырочки для паяльных элементов (микросхем, конденсаторов, транзисторов и других.). После того, как дырочки просверлены, наступает время впаивания всех необходимых элементов. Но это уже другая история.

Как видно из статьи, в изготовлении печатных плат нет ничего сложного. Главное знания и больше терпения.

Надеюсь, статья была интересна всем.

Всем удачных производств плат.

Изготовление качественных печатных плат в домашних условиях (пошаговая инструкция в картинках).

Здравствуйте друзья!

На этой странице я расскажу Вам о том, каким способом успешно пользуюсь для изготовления печатных плат в домашних условиях вот уже несколько лет.

СОВЕТ. Перед тем, как взяться за дело, пожалуйста, прочитайте сначала эту страницу хотя бы один раз полностью, от начала и до конца.

Ну что ж, начнем.

Итак, чтобы сделать плату, сначала необходимо разработать ее проект. Раньше для этого я брал шариковую ручку и специальную тетрадку в клеточку, в которой у меня были все мои проекты будущих печатных плат, и упорно, "от руки", рисовал эскиз будущей печатной платы:

Если во время этого процесса появлялись идеи как улучшить уже нарисованное или возникали ошибки , рисунок перерисовывался на новом месте и так до тех пор, пока не получался идеальный, с моей точки зрения, эскиз будущей печатной платы

К счастью теперь у меня есть компьютер, чему до сих пор я остаюсь рад несказанно!

Для разработки проекта радиотехнической части будущего устройства я использую программу P-CAD 2001 (знаю, давно уже есть и более новые версии, и, возможно, более лучшие программы, однако возможностей данной версии мне пока вполне хватает). Надо сказать, что полноценно использовать эту программу для "сквозного проектирования", т. е. от разработки схемы устройства до автоматической разработки готовой платы на основе этой схемы я до сих пор так и не научился. До сих пор я использую разные части этой программы по-отдельности. Так, для разработки схемы будущего устройства используется программа P-CAD 2001 Schematic :

В ней у меня имеется заготовленная библиотека символьных обозначений отдельных компонентов, которая при необходимости мною быстро пополняется.

Для разработки проекта самой печатной платы используется программа P-CAD 2001 PCB, для которой у меня также имеется собственная библиотека чертежей различных радиокомпонентов:

Обычно, я начинаю разрисовывать и схему будущего устройства, и его печатную плату одновременно, вопреки тем, кто привык сначала полностью сделать только схему, а затем уж по этой готовой схеме "разводить" печатную плату. Такой способ работы очень удобен при разработке устройств на микроконтроллерах – дело в том, что в большинстве своем ноги (выводы) микроконтроллера взаимозаменяемы между собой (за исключением некоторых особых случаев). Поэтому я "развожу" часть платы около микроконтроллера так, как это удобно с точки зрения именно самой платы (чтобы дорожки платы, по возможности, не пересекались, выглядели красиво и были, при этом, по возможности, более короткими), а затем, по уже разведенному участку платы, рисую этот же участок в схеме.

Для тех устройств, которые выполняются в стандартных (другими словами, уже имеющихся в наличии) корпусах, разработку печатной платы разумно начинать с определения ее габаритов и крепежных отверстий для этого корпуса. Правда, ряд своих самодельных устройств я делал в самодельных же корпусах, причем размер корпуса, зачастую, определялся размерами получившихся печатных плат.

Конечная цель разработки проекта печатной платы – получить чертеж "дорожек" платы, который можно распечатать на принтере. В принципе, для этого вовсе не обязательно пользоваться именно P-CAD- ом. Одну из своих первых печатных плат, выполненных мною по предлагаемой Вам технологии, я нарисовал с помощью стандартной Windows- овской рисовалки Paint

Затем долгое время пользовался AutoCAD- ом – программой для разработки конструкторских проектов и чертежей, но как потом оказалось, P-CAD все-таки, несравнимо более удобен.

ПРИМЕЧАНИЕ. Диаметры ВСЕХ отверстий в проекте будущей печатной платы следует установить равным 0.4 мм, независимо от того, какого диаметра эти отверстия должны быть в действительности. Данное мероприятие позволит в последующем легко центровать сверло на заготовке при сверлении этих отверстий.

Итак, проект будущей печатной платы готов к печати. Еще раз проверим его соответствие схеме (ведь именно по схеме мы будем затем подбирать детали и налаживать устройство). Для этого я обычно распечатываю схему, и внимательно глядя на изображение проекта печатной платы на мониторе, вычеркиваю ручкой те участки и те элементы на бумажной схеме, которые точно совпадают и не вызывают сомнений. К концу этой процедуры вся бумажная схема оказывается обведена ручкой. Теперь, еще раз, внимательно посмотрим на схему, не нарушена ли в ней где-либо логика работы устройства, нет ли в ней не замеченных "косяков".

К слову сказать, еще ни разу мне не удалось с первого раза сделать устройство, в котором во время сборки или при наладке не обнаружилось бы ни одного "косяка" (хотя со второго раза удавалось почти всегда). Иногда, "косяки" носили фатальный характер (так, например, планарная микросхема "не с той стороны" платы, т.е. зеркально отображенная, номера выводов при этом, естественно, не совпадают). Приходилось даже заново переделывать уже готовые печатные платы. И в большинстве случаев этого можно было избежать, если еще раз просто внимательно посмотреть и проверить готовый проект печатной платы ДО начала ее изготовления.

В качестве заготовки будущей печатной платы берем односторонний или двусторонний фольгированный стеклотекстолит нужной толщины (в Москве его легко приобрести в сети магазинов " ЧИП и ДИП " или на Митинском радиорынке ).

ПРИМЕЧАНИЕ. Двусторонний фольгированный стеклотекстолит берем для изготовления двусторонних печатных плат.

Распечатываем чертеж будущей печатной платы на листе обычной бумаги и по нему вырезаем заготовку, с припуском примерно 5 мм с каждого края.

Для резки стеклотекстолита удобно пользоваться ножницами по металлу

Теперь вспоминаем дурацкую рекламу чистящих средств, которые "не царапают поверхность". Такую рекламу можно увидеть с вероятностью 99% по телевизору, включив его на любой "народной" программе и посмотрев всего 10 минут. Поэтому, я больше не смотрю телевизор – надоело бестолково тратить свое время на просмотр тупой рекламы.

Так вот, в данном конкретном случае нам лучше взять чистящее средство, которое как раз НЕ не царапает поверхность!

Или ему подобный, и натираем им заготовку будущей печатной платы (со стороны фольги) до блеска и еще в 2 раза лучше. Руками медную поверхность при этом не трогаем, чтобы не оставить следов жира.

Затем хорошо промываем под струей воды, опять таки не трогая медную поверхность,

Стряхиваем воду и сушим размашистыми движениями рук (заготовка должна быть в руках при этом), или феном, или просто положив в спокойное, но не пыльное место. Я в последнее время использую для сушки заготовок печатных плат компрессор – очень хорошая вещь – струя воздуха под давлением 5 атмосфер - результат "сушки" почти моментальный и никаких разводов (хотя небольшие разводы, в общем-то, не страшны).

С этого момента начинается самое интересное.

Теперь нам необходим фоторезист. Фоторезист – это специальное вещество, жидкость, темно-синего цвета, с характерным запахом, похожим на запах нитрокраски. Он наноситься на медь заготовки будущей печатной платы и после высыхания образует светочувствительный слой – если некоторое время освещать одни участки этого слоя и не освещать другие, то после, посредством некоторых химических процессов, те участки, которые были освещены, с заготовки платы можно будет удалить. Те же участки, которые освещены не были – останутся на заготовке. Но об этом чуть ниже.

Фоторезист можно приобрести в магазине или в специализированных торговых фирмах. Так, например, в Москве фоторезист можно приобрести, опять таки в сети магазинов " ЧИП и ДИП ", но там он продается за безумные деньги (судя по соотношению цена – количество) и будучи расфасован в аэрозольных баллончиках. Аэрозольный баллончик – с одной стороны удобно, покрасил и все, быстро и просто… Но! Как показывает практика, результат такой покраски зачастую не удовлетворительный и приходится переделывать. И кроме того, больше половины фоторезиста, который отнюдь не дешев, уходит на покраску не самой заготовки платы, а пространства вокруг нее.

К счастью, я однажды купил такой фоторезист в железной банке. Стоила такая банка гораздо дороже, чем любой аэрозольный баллон в магазине " ЧИП и ДИП ", но если рассчитать удельную стоимость (цена - количество) – получается значительно дешевле:

И храню ее в холодильнике (не потому что там холодно, а потому что там темно, и всегда под руками)

(кстати, это холодильник "ЗИЛ"; он рассчитан на работу от сети 127 В и работает уже более 50-ти лет (теперь через трансформатор) , претерпев на 30- ом году своей жизни замену холодильного агрегата).

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ! Работать с фоторезистом необходимо в темноте. Нет, не совсем уж в темноте. Даже если в помещении будет гореть одна лампочка накаливания на 60Вт где-нибудь в углу – это нормально. Даже если на улице будет пасмурная погода, и окна НЕ занавешены шторами – это тоже нормально (хотя лучше, все-таки, полузанавешены). Но вот работать при ярком солнечном или электрическом освещении категорически не стоит.

Итак, наша задача – нанести фоторезист на медную поверхность заготовки платы равномерным тонким слоем. Сделать это очень просто – надо налить немного фоторезиста на эту поверхность (я для этого использую медицинский шприц) и немного наклоняя заготовку в разные стороны добиться растекания фоторезиста по всей поверхности заготовки. Излишки сливаются обратно в банку. При этом по краям скапливаются фоторезистные "наплывы", но ведь мы сделали заготовку на 5 мм больше с каждой стороны, и теперь эти "наплывы" нам не страшны. Зато, остальная часть заготовки будущей печатной платы оказывается равномерно покрыта тонким слоем фоторезиста.

ПИМЕЧАНИЕ. Лампочка подсветки из духовки была заранее мною заботливо удалена.

Берем покрытую фоторезистом заготовку, размещаем в духовке и сушим ее там минут 40. Окошечко духовки занавешиваем плотной тканью, или чем-нибудь загораживаем, чтобы внутрь не проникал свет:

А пока заготовка будущей печатной платы сохнет, возвращаемся к компьютеру и приступаем к изготовлению фотошаблона.

Для этого потребуется лазерный принтер и специальная прозрачная пленка, предназначенная для печати на лазерных принтерах

Почему именно лазерный принтер?

Некоторое время я успешно пользовался струйным принтером Canon S450. Печатал я не на пленке, а на кальке – это такая тонкая белая бумага, используемая ранее в чертежном деле. И именно эту кальку я успешно использовал в качестве фотошаблона, и все работало отлично, не смотря на то, что эта калька далеко не выглядит прозрачной в тех местах, где она должна прозрачной быть. Однако, при нанесении принтером чернил на кальку, она промокает и разбухает, что вызывает ее вспучивание. При больших закрашенных чернилами участках калька вспучивается настолько сильно, что головка принтера, проезжающая над вспухшими участками задевает их, и начинает размазывать уже нанесенные чернила. Получается брак. Хотя для изготовления небольших печатных плат или печатных плат с небольшими закрашенными чернилами областями, этот способ вполне подходит.

Однажды я приобрел прозрачную пленку для печати на струйных принтерах, и попробовал использовать ее вместо кальки, но результат получился неудовлетворительным, так как на данной пленке капельки чернил из принтера оставались именно маленькими круглыми капельками, и не растекались на некоторую площадь, как на кальке. При этом, те области, которые должны быть НЕ прозрачными, были черными лишь "на глаз", но при ближайшем рассмотрении "на свет" представляли лишь множество отдельных мелких черных точек и были вполне прозрачными. Возможно, при использовании других струйных принтеров или другой пленки результат будет лучше. Не знаю. Но у меня было именно так.

К сожалению, и лазерный принтер далеко не безупречен. Во-первых, он сильно нагревает пленку, что вызывает ее деформацию. В относительных размерах эта деформация не велика, но в абсолютных может испортить весь результат. Во-вторых, "черные" области, напечатанные лазерным принтером также далеко не такие черные, какими кажутся. Если посмотреть на яркий свет, можно увидеть следующее: тонкие линии по краю у "черной" области действительно черные, а сама "черная" область полупрозрачна:

Для борьбы с этим недостатком я придумал следующее – напечатаем одно и тоже изображение на трех пленках, затем наложим их друг на друга и точно совместим, чтобы изображения совпали. Тогда, те места, что были полупрозрачными, становятся действительно "черными" настолько, что результат получается вполне приемлемый. Правда, в данном случае первый обозначенный недостаток лазерных принтеров (деформация пленки при нагревании) имеет решающее влияние на качество изготовления такого "строенного" фотошаблона. Даже при небольшом отличии в условиях печати отдельных изображений они получаются разного размера, и совместить их точно становится невозможно.

Поэтому, как показала практика, не удается напечатать эти три отдельных изображения сразу на одном листе пленки. После вырезания их из этого одного листа пленки и попытки их совмещения, часто можно наблюдать, что размеры изображений не совпадают между собой.

Данную проблему можно побороть, если взять три отдельных одинаковых листа прозрачной пленки и одни лист обычной бумаги. Запускаем изображение "дорожек" платы на печать 4 (четыре! а не три) раза, в принтер вкладываем три листа пленки и один лист бумаги, так, чтобы изображение на бумаге было напечатано в первую очередь:

Первый лист (тот, который из обычной бумаги) служит только для разогрева принтера и далее в производственном процессе более никак не участвует. Зато, условия печати остальных трех листов (но уже листов прозрачной пленки) будут практически одинаковы.

" Выданные" принтером листы пленки не стоит сразу хватать. Лучше подождать одну минутку, пока они полежат рядом друг с другом и остынут все вместе. Затем лишь только брать их.

Теперь изображения для фотошаблона будущей печатной платы следует вырезать с запасом примерно в 3…5см (Внимание! "см", а не "мм") с какой-либо одной определенной стороны, и с запасом примерно 1 см со всех остальных сторон:

Если изображение печатной платы занимает лишь малую часть от общего размера листа прозрачной пленки, оставшиеся после вырезания изображений части этих трех пленок следует сложить вместе и положить на хранение. В следующий раз их можно будет снова использовать для тех же целей, но только снова все три вместе.

Итак, вырезанные с запасом по 3…5 см с одной стороны изображения фотошаблона, необходимо совместить между собой. Для этой цели от одного из трех изображений отрезаем примерно 1 см с того самого определенного края (этот 1 см берется из 3…5 см запаса), от второго из трех изображений отрезаем примерно 2 см с того же края. Третье изображение остается без изменений.

Теперь, изображение "-1см" накладываем на "необрезанное" изображение, совмещаем и прижимаем по углам какими-либо тяжелыми предметами.

Берем узкий (шириной 1.5…2см) скотч, отрезаем от него полоску необходимой длины с некоторым запасом, таким, чтобы было, за что ухватиться пальцами, и, НЕ натягивая ее, склеиваем ею два совмещенных изображения по линии отреза "-1 см". Если полоску скотча натянуть – после приклеивания она будет стремиться сжаться и может деформировать фотошаблон.

Все то же самое проделываем затем с третьим изображением ("-2см") . Итак, фотошаблон готов:

Если необходимо сделать двустороннюю печатную плату, все то же самое проделываем для изображения "дорожек" второй стороны. Основная "хитрость" заключается в том, что изображение обратной стороны платы в данном случае НЕ следует печатать в зеркально отображенном виде. Следует его печатать в той же проекции, что и фотошаблон первой стороны (так, как оно выглядит на мониторе). В этом случае условия печати, а значит и условия деформации пленки в лазерном принтере для фотошаблонов первой и второй стороны также будут практически одинаковыми, что является решающим фактором для их последующего соответствия друг другу. Кроме того, при вырезании изображений из пленки для случая двусторонних печатных плат оставляем запас примерно по 3…5 см с КАЖДОЙ стороны.

Также, при изготовлении двусторонних печатных плат возникает вопрос: как центровать фотошаблоны с разных сторон платы между собой? Этот вопрос легко решить, если взять толстый (ТОЛСТЫЙ, а не широкий!) двусторонний скотч и склеить с его помощью из наших двух фотошаблонов специальный "кармашек", в который мы затем вложим заготовку. В этом случае при совмещении фотошаблонов заготовки платы между ними еще нет, и их совмещению и центрированию друг относительно друга ничто не мешает.

Теперь нам потребуются 2 стекла, между которыми мы будем зажимать нашу заготовку будущей печатной платы вместе с фотошаблоном. В качестве таких стекол я использую два стекла от книжной полки. Стекла должны быть чистыми.

Берем одно стекло. Располагаем горизонтально. Сверху на него кладем заготовку печатной платы фоторезистом вверх:

На заготовку платы накладываем фотошаблон правильной стороной.

ВНИМАНИЕ! Еще раз внимательно смотрим на фотошаблон у нас в руках и на проект печатной платы на мониторе. И кладем фотошаблон на заготовку ПРАВИЛЬНОЙ стороной!

Несколько раз у меня были случаи, что по невнимательности или из-за спешки я накладывал фотошаблон обратной стороной. При этом изображение "дорожек" на плате получается зеркально отображенным и в ряде случаев (например, при использовании планарных микросхем) плату приходилось переделывать заново.

Затем кладем на все это второе стекло и скрепляем все бельевыми прищепками:

Для случая двусторонних печатных плат, кладем заготовку платы в заготовленный заранее кармашек из фотошаблонов, и затем кармашек с заготовкой зажимаем между двумя стеклами вышеописанным способом.

Теперь нам необходим мощный источник света для облучения нашей "сборки". Я для этого применяю специальный прибор для загара – он содержит ртутную дуговую лампу, которая дает много ультрафиолетового света – что является как раз очень желательным в нашем славном деле:

" Сборку" из стекол и заготовки будущей печатной платы устанавливаем на расстоянии 30…40 см от лампы, включаем ее и оставляем в таком виде на 13 минут. А 12 можно? Можно. А если 15? Тоже можно. Но я обычно отмеряю примерно 13 минут. Как показала практика, в данных конкретных условиях результат, при этом, получается вполне хорошим.

ПРИМЕЧАНИЕ. В помещении, кроме данной лампы, других сильных источников света желательно не иметь.

У Вас нет прибора для загара? Не страшно! Вместо него возможно использовать обычную лампу "Ильича" (лампочку накаливания), желательно возможно большей мощности. В моей практике есть опыт применения для этой цели лампы накаливания мощностью 500 Вт от прожектора. Правда, при использовании такой лампы, время облучения потребовалось увеличить примерно до 25 минут, что было определено экспериментально.

При изготовлении двусторонней печатной платы "сборку" из стекол и заготовки следует облучить сначала с одной, затем с другой стороны. Сторону, обратную облучаемой, желательно прикрыть чем-нибудь не прозрачным , например плотной тканью или куском картонки. Сделать это нужно, чтобы защитить другую сторону заготовки платы от рассеянного света, отраженного от стен помещения и предметов мебели.

После облучения вынимаем заготовку из "сборки".

Теперь нам потребуется раствор едкой щелочи (едкого натра) ( NaOH) в воде в соотношении 7 грамм кристаллов щелочи на 1 литр воды (так предписывает инструкция по использованию фоторезиста).

Где взять едкий натр? Пойти в хозяйственный магазин и купить средство для прочистки канализационных труб "Крот":

Это, собственно, и есть раствор едкого натра, о чем свидетельствует этикетка:

Правда, не в чистом виде, а со всякими добавками, однако, как показывает практика, добавки делу не мешают.

Само средство "Крот" довольно концентрировано, поэтому его необходимо разбавить водой в соотношении примерно 1 часть "Крота" на 15…25 частей воды.

Полученный раствор наливаем в ванночку, в качестве которой можно успешно применить упаковку от "заморских" фруктов:

В этот раствор помещаем плату.И смотрим. Через некоторое время (пару минут, примерно), те части фоторезиста, которые были облучены (области между "дорожек"), растворяются в растворе едкого натра. Те же области, что находились под "черными" участками фотошаблона и потому облучены не были, данным раствором не растворяются (точнее, сразу не растворяются).

Теперь берем раствор хлорного железа (в воде). Порошок хлорного железа можно купить в магазине радиодеталей (в Москве опять таки, например, в сети все тех же магазинов " ЧИП и ДИП " или на Митинском радиорынке ). Для приготовления раствора размешиваем порошок в воде. Чем выше концентрация – тем лучше.

Раствор хлорного железа наливаем все в ту же ванночку и опускаем в него заготовку печатной платы медью вниз. При этом, класть заготовку на самое дно категорически не следует – под нее не будет затекать свежий раствор и процесс травления не пойдет. Лучше, если удастся уголками заготовки воткнуться в стенки ванночки (еще раз поблагодарим производителей "заморских" фруктов, на этот раз за то, что они делают свои ванночки из мягкого материала). "Верх изыска" – аккуратно положить заготовку на поверхность раствора (медью вниз), так, чтобы она оставалась на плаву за счет сил поверхностного натяжения раствора .

Почему медью вниз, а не вверх? Дело в том, что продукты реакции тяжелее раствора и опускаются вниз, освобождая место свежей порции раствора. Процесс пойдет быстро. Если заготовку будущей печатной платы расположить в растворе хлорного железа медью вверх, продукты реакции напротив, будут оседать на поверхности заготовки и мешать доступу свежего раствора. Процесс будет идти медленно, а результат может быть не качественным .

Время вытравливания платы зависит от концентрации раствора и составляет от 20 минут до нескольких часов.

Во время травления желательно несколько раз вынуть заготовку платы из раствора, посмотреть на нее и убедиться в качестве травления (например, иногда бывает, что под плату "забираются" пузырьки воздуха; в этих местах раствор не контактирует с поверхностью меди, и она под этими пузырьками не вытравливается).

По окончании травления, когда вся ненужная медь будет растворена, заготовку вынимаем, отмываем под водой, а раствор хлорного железа сливаем в подходящую бутылку для повторного использования в следующий раз. Обратите внимание: на следующей фотографии видны про дукты реакции, осевшие на дно:

Кстати, раствор хлорного железа, при необходимости, можно заменить другим раствором. "Другой" раствор приготовляется из кристаллов медного купороса и обычной столовой поваренной соли. Для этого сначала приготовляется насыщенный раствор медного купороса в воде. "Насыщенный" – значит такой, при котором кристаллы медного купороса уже больше в нем не растворяются (раствор имеет характерный сине-голубой цвет). Затем приготовляется такой же раствор из соли (тоже насыщенный) (цвет – прозрачный). Теперь необходимо смешать оба раствора между собой примерно в равных пропорциях. Полученный раствор становиться ярко-зеленого цвета. В нем-то и можно травить платы. Однако, у такого раствора есть ряд недостатков. Во-первых, платы в нем травятся значительно дольше, чем в растворе хлорного железа, во-вторых, на его поверхности, на открытом воздухе, образуются пленки кристаллов , и при вынимании заготовки будущей печатной платы из этого раствора / опускании в него, эти пленки местами оседают не поверхности заготовки и мешают дальнейшему нормальному травлению в этих местах.

Как бы то ни было, после травления обильно промыв заготовку водой, протираем ее тряпкой насухо.

Далее берем ватку с ацетоном (или спиртом) и протираем ею заготовку со стороны "дорожек". При этом с заготовки смываются остатки фоторезиста – более он нам не нужен, и мы получаем заготовку, уже почти похожую на настоящую плату:

Теперь обрезаем лишние "поля" (ведь при вырезании заготовки мы сделали ее с запасом по 5 мм с каждой стороны):

Края заготовки шлифуем на ровном точильном бруске под струей воды. Вода необходима для немедленного удаления пыли:

Получаем вытравленные заготовки плат:

Далее, необходимо проделать отверстия под компоненты и крепеж . Как раз теперь нам очень пригодятся те самые вытравленные в меди точки в центрах контактных площадок, которые получились под изображениями отверстий на фотошаблоне диаметром 0.4 мм.

Для целей сверления отверстий я использую самодельный сверлильный станочек, сделанный на основе электромоторчика от видеомагнитофона "Электроника" (у которого видеокассеты сверху загружаются). На валу моторчика установлен цанговый патрон, в который зажимаются сверла разного диаметра.

При сверлении двусторонних плат бывает, что сверло, выходя с обратной стороны заготовки, отрывает медные контактные площадки от самой основы платы (от стеклотекстолита), если эти контактные площадки достаточно маленькие (что, обычно, так и бывает). Чтобы побороть этот нежелательный эффект, необходимо сначала просверлить все отверстия с одной стороны печатной платы примерно на половину толщины заготовки, затем перевернуть ее и досверлить все отверстия с другой стороны, теперь уже насквозь.

Отверстия большого диаметра сверлим обычными сверлами обычным сверлильным станком или дрелью.

После сверления отверстий зачищаем заготовку платы со стороны "дорожек" мелкой наждачной бумагой

Пыль сдуваем, и покрываем все медные "дорожки" по всей длине раствором канифоли в спирте. Канифоль защитит медь от окисления и сделают последующую пайку компонентов "легкой и непринужденной"

Например, при пайке планарных компонентов место установки компонента обильно смазывается данным раствором канифоли в спирте, с помощью пинцета компонент позиционируется на нужном месте, прижимается зубочисткой и опаивается.

У Вас ведь уже есть полный набор компонентов для Вашего устройства? Если еще нет, подберите необходимые прямо сейчас, иначе после изготовления печатной платы некоторые компоненты могут оказаться либо слишком большими, либо слишком маленькими, либо совсем другими. В основном, это касается конденсаторов. Так, например, несколько раз я проектировал плату, взяв за образец электролитические конденсаторы (типа К50-35), выпаянные из старых отечественных телевизоров, а придя в магазин радиодеталей получал от продавца современные "буржуйские" конденсаторы на тот же номинал, но гораздо меньшего размера и с меньшим расстоянием между ног. Приходилось пересверливать отверстия в уже готовой плате. То же касается пленочных конденсаторов типа К73-17. "Буржуйские" аналоги на тот же номинал могут иметь не только меньшие размеры, но и совершенно другое расположение выводов. О таких же вещах, как моточные изделия (дроссели, трансформаторы) а также радиаторы, можно даже не заикаться.

После напайки компонентов проверяем монтаж (чтобы все компоненты были требуемого номинала и стояли на своих местах), включаем, налаживаем работу устройства. После наладки, когда к нашей плате более уже ничего не будет ни отпаиваться, ни припаиваться, промываем плату от канифоли ваткой с ацетоном или спиртом. Ацетон лучше отмывает канифоль, но может также отмыть и маркировку с некоторых компонентов. Чтобы на плате не оставались ошметки от ваты, вату следует завернуть в кусочек ткани или марли

Затем покрываем сторону с "дрожками" лаком, например, цапонлаком. Также можно использовать специальные лаки для плат в аэрозольных баллончиках. И цапонлак и специальный лак в аэрозольных баллончиках можно приобрести в магазине радиодеталей (в Москве опять таки, например, в сети все тех же магазинов " ЧИП и ДИП " или на Митинском радиорынке ).

После высыхания лака плата готова к использованию:

Описанным выше способом можно изготовить платы с точность до 0.25 мм ( 0.25 мм ширина "дорожки" и 0.25 мм расстояние между соседними "дорожками"). Точность зависит от размеров платы. Чем меньше размер – тем большей точности можно достичь. Верно и обратное – чем больше размер, тем меньше точность. Связано это все с той же пресловутой деформацией прозрачной пленки при печати на лазерном принтере. Несмотря на все принимаемые меры, три изображения для изготовления одного фотошаблона все равно не получаются идеально совпадающими. При больших размерах платы (например, размером чуть меньше листа формата А 4) эта ошибка становится столь заметна, что может вызвать (при изготовлении фотошаблона, во время совмещения отдельных изображений) перекрытие узких "дорожек", если эти "дорожки" будут слишком тонкими и расстояния между ними будут слишком узкими.

В своей практике я стараюсь не делать "дрожки" на плате и зазоры между ними шириной менее 0.4…0.5 мм.

Если Вы сочли материалы с этой страницы полезными, если они принесли Вам новые знания и помогли разобраться с некоторыми моментами в радиотехнике - Вы можете выразить благодарность автору этой статьи, переведя немного денег на его

Яндекс-кошелек : 41001208237816

Спасибо за то, что посетили эту страницу!

Печа́тная пла́та (англ. printed circuit board, PCB, или printed wiring board, PWB) - пластина из диэлектрика, на поверхности и/или в объёме которой сформированы электропроводящие цепи электронной схемы. Печатная плата предназначена для электрического и механического соединения различных электронных компонентов. Электронные компоненты на печатной плате соединяются своими выводами с элементами проводящего рисунка обычно пайкой.

В отличие от навесного монтажа, на печатной плате электропроводящий рисунок выполнен из фольги, целиком расположенной на твердой изолирующей основе. Печатная плата содержит монтажные отверстия и контактные площадки для монтажа выводных или планарных компонентов. Кроме того, в печатных платах имеются переходные отверстия для электрического соединения участков фольги, расположенных на разных слоях платы. С внешних сторон на плату обычно нанесены защитное покрытие («паяльная маска») и маркировка (вспомогательный рисунок и текст согласно конструкторской документации).

В зависимости от количества слоёв с электропроводящим рисунком, печатные платы подразделяют на:

односторонние (ОПП): имеется только один слой фольги, наклеенной на одну сторону листа диэлектрика.

двухсторонние (ДПП): два слоя фольги.

многослойные (МПП): фольга не только на двух сторонах платы, но и во внутренних слоях диэлектрика. Многослойные печатные платы получаются склеиванием нескольких односторонних или двухсторонних плат.

По мере роста сложности проектируемых устройств и плотности монтажа, увеличивается количество слоёв на платах.

Основой печатной платы служит диэлектрик, наиболее часто используются такие материалы, как стеклотекстолит, гетинакс. Также основой печатных плат может служить металлическое основание, покрытое диэлектриком (например, анодированный алюминий), поверх диэлектрика наносится медная фольга дорожек. Такие печатные платы применяются в силовой электронике для эффективного теплоотвода от электронных компонентов. При этом металлическое основание платы крепится к радиатору. В качестве материала для печатных плат, работающих в диапазоне СВЧ и при температурах до 260 °C, применяется фторопласт, армированный стеклотканью (например, ФАФ-4Д), и керамика. Гибкие платы делают из полиимидных материалов, таких как каптон.

Какой материал будем использовать для изготовления плат

Самые распространненые, доступные материалы для изготовления плат - это Гетинакс и Стеклотекстолит. Гетинакс-бумага пропитанная бакелитовым лаком, текстолит стекловолокно с эпоксидкой. Однозначно будем использовать стеклотекстолит!

Стеклотекстолит фольгированный представляет собой листы, изготовленные на основе стеклотканей, пропитанных связующим на основе эпоксидных смол и облицованные с двух сторон медной электролитической гальваностойкой фольгой толщиной 35 мкм. Предельно допустимая температура от -60ºС до +105ºС. Имеет очень высокие механические и электроизоляционные свойства, хорошо поддается механической обработке резкой, сверлением, штамповкой.

Стеклотекстолит в основном используется одно или двухсторонний толщиной 1.5мм и с медной фольгой толщиной 35мкм или 18мкм. Мы будем использовать односторонний стеклотекстолит толщиной 0.8мм с фольгой толщиной 35мкм (почему будет подробно рассмотрено далее).

Методы изготовления печатных плат дома

Платы можно изготавливать химическим методом и механическим.

При химическом методе в тех местах где должны быть дорожки (рисунок) на плате на фольгу наносится защитный состав (лак, тонер, краска и т.д.). Далее плата погружается в специальный раствор (хлорное железо, перекись водорода и другие) который «разъедает» медную фольгу, но не действует на защитный состав. В итоге под защитным составом остается медь. Защитный состав в дальнейшем удаляется растворителем и остаётся готовая плата.

При механическом методе используется скальпель (при ручном изготовлении) или фрезерный станок. Специальная фреза делает бороздки на фольге, в итоге оставляя островки с фольгой - необходимый рисунок.

Фрезерные станки довольно дорогое удовольствие, а также сами фрезы дороги и имеют небольшой ресурс. Так что, этот метод мы не будем использовать.

Самый простой химический метод - ручной. Ризографом лаком рисуются дорожки на плате и потом травим раствором. Этот метод не позволяет делать сложные платы, с очень тонкими дорожками - так что это тоже не наш случай.

Следующий метод изготовления плат - с помощью фоторезиста. Это очень распространненая технология (на заводе платы делаются как раз этим методом) и она часто используется в домашних условиях. В интернет очень много статей и методик изготовления плат по этой технологии. Она дает очень хорошие и повторяемые результаты. Однако это тоже не наш вариант. Основная причина - довольно дорогие материалы (фоторезист, который к тому же портится со временем), а также дополнительные инструменты (УФ ламка засветки, ламинатор). Конечно, если у вас будет объемное производство плат дома - то фоторезист вне конкуренции - рекомендуем освоить его. Также стоит отметить, что оборудование и технология фоторезиста позволяет изготовливать шелкографию и защитные маски на платы.

С появлением лазерных принтеров радиолюбители стали активно их использовать для изготовления плат. Как известно, для печати лазерный принтер использует «тонер». Это специальный порошок, который под температурой спекается и прилипает к бумаге - в итоге получается рисунок. Тонер устойчив к различным химическим веществам, это позволяет использовать его как защитное покрытие на поверхности меди.

Итак, наш метод состоит в том, чтобы перенести тонер с бумаги на поверхность медной фольги и потом протравить плату специальным раствором для получения рисунка.

В связи с простотой использования данный метод заслужил очень большое распространение в радиолюбительстве. Если вы наберете в Yandex или Google как перенести тонер с бумаги на плату - то сразу найдёте такой термин как «ЛУТ» - лазерно утюжная технология. Платы по этой технологии делаются так: печатается рисунок дорожек в зеркальном варианте, бумага прикладывается к плате рисунком к меди, сверху данную бумагу гладим утюгом, тонер размягчяется и прилипает к плате. Бумага далее размачивается в воде и плата готова.

В интернет «миллион» статей о том как сделать плату по этой технологии. Но у данной технологии есть много минусов, которые требуют прямых рук и очень долгой пристройки себя к ней. То есть ее надо почувствовать. Платы не выходят с первого раза, получаются через раз. Есть много усовершенствований - использовать ламинатор (с переделкой - в обычном не хватает температуры), которые позволяют добиться очень хороших результатов. Даже есть методы построения специальных термопрессов, но все это опять требует специального оборудования. Основные недостатки ЛУТ технологии:

перегрев - дорожки растекаются - становятся шире

недогрев - дорожки остаютяся на бумаге

бумага «прижаривается» к плате - даже при размокании сложно отходит - в итоге может повредится тонер. Очень много информации в интернете какую бумагу выбрать.

Пористый тонер - после снятия бумаги в тонере остаются микропоры - через них плата тоже травится - получаются изъеденные дорожки

повторяемость результата - сегодня отлично, завтра плохо, потом хорошо - стабильного результат добиться очень сложно - нужна строго постоянная температура прогрева тонера, нужно стабильное давление прижима платы.

К слову, у меня этим методом не получилось сделать плату. Пробовал делать и на журналах, и на мелованной бумаге. В итоге даже платы портил - от перегрева вздувалась медь.

В интернет почему-то незаслуженно мало информации про еще один метод переноса тонера - метод холодного химического переноса. Он основан на том факте, что тонер не растворяется спиртом, но растворяется ацетоном. В итоге, если подобрать такую смесь ацетона и спирта, которая будет только размягчать тонер - то его можно «переклеить» на плату с бумаги. Этот метод мне очень понравился и сразу дал свои плоды - первая плата была готова. Однако, как оказалось потом, я нигде не смог найти подробной информации, которая давала бы 100% результат. Нужен такой метод, которым плату мог сделать даже ребёнок. Но на второй раз плату сделать не вышло, потом опять и пришло долго подбирать нужные ингридиенты.

В итоге после долгих была разработана последовательность действий, подобраны все компоненты, которые дают если не 100% то 95% хорошего результата. И самое главное процесс настолько простой, что плату может сделать ребенок полностью самостоятельно. Вот этот метод и будем использовать. (конечно его можно и далее доводить до идеала - если у вас выйдет лучше - то пишите). Плюсы данного метода:

все реактивы недорогие, доступные и безопасные

не нужны дополнительные инструменты (утюги, лампы, ламинаторы - ничего, хотя нет - нужна кастрюля)

нет возможности испортить плату - плата вообще не нагревается

бумага отходит сама - видно результат перевода тонера - где перевод не вышел

нет пор в тонере (они заклеиваются бумагой) - соответственно нет протравов

делаем 1-2-3-4-5 и получаем всегда один и тот же результат - почти 100% повторяемость

Прежде чем начать, посмотрим какие платы нам нужны, и что мы сможем сделать дома данным методом.

Основные требования к изготовленным платам

Мы будем делать приборы на микроконтроллерах, с применением современных датчиков и микросхем. Микросхемы становятся все меньше и меньше. Соответственно необходимо выполнение следующих требований к платам:

платы должны быть двух сторонними (как правило развести одностороннюю плату очень сложно, сделать дома четырехслойные платы довольно сложно, микроконтроллерам нужен земляной слой для защиты от помех)

дорожки должны быть толщиной 0.2мм - такого размера вполне достаточно - 0.1мм было бы еще лучше - но есть вероятность протравов, отхода дорожек при пайке

промежутки между дорожками - 0.2мм - этого достаточно практически для всех схем. Уменьшение зазора до 0.1мм чревато сливанием дорожек и сложностью в контроле платы на замыкания.

Мы не будем использовать защитные маски, а также делать шелкографию - это усложнит производство, и если вы делаете плату для себя, то в этом нет нужды. Опять же в интернет много информации на эту тему, и если есть желание вы можете навести «марафет» самостоятельно.

Мы не будем лудить платы, в этом тоже нет необходимости (если только вы не делаете прибор на 100лет). Для защиты мы будем использовать лак. Основная наша цель - быстро, качественно, дёшево в домашних условиях сделать плату для прибора.

Вот так выглядит готовая плата. сделанная нашим методом - дорожки 0.25 и 0.3, расстояния 0.2

Как сделать двухстороннюю плату из 2-ух односторонних

Одна из проблем изготовления двухсторонних плат - это совмещение сторон, так чтобы переходные отверстия совпадали. Обычно для этого делается «бутерброд». На листе бумаги печатается сразу 2 стороны. Лист сгибается пополам, на просвет точно совмещаются стороны с помощью специальных меток. Внутрь вкладывается двухсторонний текстолит. При методе ЛУТ такой бутерброд проглаживается утюгом и получается двухсторонняя плата.

Однако, при методе холодного переноса тонера сам перенос осуществляется с помощью жидкости. И поэтому очень сложно организовать процесс смачивания одной стороны одновременно с другой стороной. Это конечно тоже можно сделать, но с помощью специального приспособления - мини пресса (тисков). Берутся плотные листы бумаги - которые впитывают жидкость для переноса тонера. Листы смачиваются так, чтобы жидкость не капала, и лист держал форму. И дальше делается «бутерброд» - смоченный лист, лист туалетной бумаги для впитывания лишней жидкости, лист с рисунком, плата двухсторонняя, лист с рисунком, лист туалетной бумаги, опять смоченный лист. Все это зажимается вертикально в тиски. Но мы так делать не будем, мы поступим проще.

На форумах по изготовлению плат проскочила очень хорошая мысль - какая проблема делать двухстороннюю плату - берем нож и режем текстолит пополам. Так как стеклотекстолит - это слоеный материал, то это не сложно сделать при опредленной сноровке:

В итоге из одной двухсторонней платы толщиной 1.5мм получаем две односторонние половинки.

Далее делаем две платы, сверлим и все - они идеально совмещены. Ровно разрезать текстолит не всегда получалось, и в итоге пришла идея использовать сразу тонкий односторонний текстолит толщиной 0.8мм. Две половинки потом можно не склеивать, они будут держаться за счет запаяных перемычек в переходных отверстиях, кнопок, разъемов. Но если это необходимо без проблем можно склеить эпоксидным клеем.

Основные плюсы такого похода:

Текстолит толщиной 0,8мм легко режется ножницами по бумаге! В любую форму, то есть очень легко обрезать под корпус.

Тонкий текстолит - прозрачный - посветив фонарем снизу можно легко проверить корректность всех дорожек, замыкания, разрывы.

Паять одну сторону проще - не мешают компоненты на другой стороне и легко можно контролировать спайки выводов микросхем- соединить стороны можно в самом конце

Сверлить надо в два раза больше отверстий и отверстия могут чуть-чуть не совпасть

Немного теряется жёсткость конструкции если не склеивать платы, а склеивать не очень удобно

Односторонний стеклотекстолит толщиной 0.8мм трудно купить, в основном продается 1.5мм, но если не удалось достать, то можно раскроить ножем более толстый текстолит.

Перейдем к деталям.

Необходимые инструменты и химия

Нам понадобятся следующие ингридиенты:

Теперь когда все это есть, делаем по шагам.

1. Компоновка слоев платы на листе бумаги для печати c помощью InkScape

Автоматический цанговый набор:

Мы рекомендуем первый вариант - он дешевле. Далее необходимо к мотору припаять провода и выключатель (лучше кнопку). Кнопку лучше разместить на корпусе, чтобы удобнее было быстро включать и выключать моторчик. Остается подобрать блок питания, можно взять любой блок питания на 7-12в током 1А (можно и меньше), если такого блока питания нет, то может подойти зарядка по USB на 1-2А или батарейка Крона (только надо пробовать - не все зарядки любят моторы, мотор может не запустится).

Дрель готова, можно сверлить. Но вот только необходимо сверлить строго под углом 90градусов. Можно соорудить мини станок - в интернет есть различные схемы:

Но есть более простое решение.

Кондуктор для сверления

Чтобы сверлить ровно под 90 градусов достаточно изготовить кондуктор для сверления. Мы будем делать вот такой:

Изготовить его очень легко. Берем квадратик любого пластика. Кладем нашу дрель на стол или другую ровную поверхность. И сверлим в пластике нужным сверлом отверстие. Важно обеспечить ровное горизонтальное смещение дрели. Можно прислонить моторчик к стене или рейке и пластик тоже. Далее большим сверлом рассверлить отверстие под цангу. С обратной стороны рассверлить или срезать кусок пластика, чтобы было видно сверло. На низ можно приклеить нескользящую поверхность - бумагу или резинку. Такой кондуктор надо сделать под каждое сверло. Это обеспечит идеально точное сверление!

Такой вариант тоже подойдет, срезать сверху часть пластика и срезать уголок снизу.

Вот как производится сверление с его помощью:

Зажимаем сверло так, чтобы оно торчало на 2-3мм при полном погружении цанги. Ставим сверло на место где надо сверлить (при травлении платы у нас будет оставаться метка где сверлить в виде мини отверстия в меди - в Kicad мы специально ставили галку для этого, так что сверло будет само вставать туда), прижимаем кондуктор и включаем мотор - отверстие готово. Для подстветки можно использовать фонарик, положив его на стол.

Как уже мы писали ранее, сверлить можно только отверстия с одной стороны - там где подходят дорожки - вторую половину можно досверлить уже без кондуктора по направляющему первому отверстию. Это немного экономит силы.

8. Лужение платы

Зачем лудить платы - в основном для защиты меди от корозии. Основной минус лужения - перегрев платы, возможная порча дорожек. Если у вас нет паяльной станции - однозначо - не лудите плату! Если она есть, то риск минимальный.

Можно лудить плату сплавом РОЗЕ в кипящей воде, но он дорого стоит и его сложно достать. Лудить лучще обычным припоем. Чтобы сдеалать это качественно, очень тонким слоем надо сделать простое приспособление. Берем кусочек оплетки для выпайки деталей и одеваем ее на жало, прикручиваем проволокой к жалу, чтобы она не соскочила:

Плату покрываем флюсом - например ЛТИ120 и оплетку тоже. Теперь в оплетку набираем олово и ей водим по плате (красим)- получается отличный результат. Но по мере использования оплетка расподается и на плате начинают оставаться ворскинки медные - их обязательно надо убрать, а то будет замыкание! Увидеть это очень легко посветив фонарем с обратной стороны платы. При таком методе хорошо использовать или мощный паяльник (60ват) или сплав РОЗЕ.

В итоге, платы лучше не лудить, а покрывать лаком в самом конце- например PLASTIC 70, или простой акриловый лак купленный в автозапчастях KU-9004:

Тонкий тюнинг метода переноса тонера

В методе есть два момента, которые поддаются тюнингу, и могут не получиться сразу. Для их настройки, необходимо в Kicad сделать тестовую плату, дорожки по квадратной спирали разной толщины, от 0.3 до 0.1 мм и с разными промежутками, от 0.3 до 0.1 мм. Лучше сразу распечатать несколько таких образцов на одном листе и провести подстройку.

Возможные проблемы, которые мы будем устранять:

1) дорожки могут менять геометрию - растекаться, становится шире, обычно очень не значительно, до 0.1мм - но это не хорошо

2) тонер может плохо прилипать к плате, отходить при снятии бумаги, плохо держаться на плате

Первая и вторая проблема взаимосвязаны. Решаю первую, вы приходите ко второй. Надо найти компромисс.

Дорожки могут растекаться по двум причинам - слишкой большой груз прижима, слишком много ацетона в составе полученной жидкости. В первую очередь надо попробовать уменьшить груз. Минимальный груз - около 800гр, ниже уменьшать не стоит. Соответственно груз кладем без всякого прижима - просто ставим сверху и все. Обязательно должно быть 2-3 слоя туалетной бумаги для хорошего впитывания лишнего раствора. Вы должны добиться того, что после снятия груза, бумага должна быть белая, без фиолетовых подтеков. Такие подтеки говорят о сильном расплавлении тонера. Если грузом отрегулировать не получилось, дорожки все равно расплываются, то увеличиваем долю жидкости для снятия лака в растворе. Можно увеличить до 3 части жидкости и 1 часть ацетона.

Вторая проблема, если нет нарушения геометрии, говорит о недостаточном весе груза или малом количестве ацетона. Начать опять же стоит с груза. Больше 3кг смысла не имеет. Если тонер все равно плохо держится на плате, то надо увеличить количество ацетона.

Эта проблема в основном возникает, когда вы меняете жидкость для снятия лака. К сожалению, это не постоянный и не чистый компонент, но на другой его заменить не получилось. Пробовал заменить его спиртом, но видимо получается не однородная смесь и тонер прилипает какими-то вкраплениями. Также жидкость для снятия лака может содержать ацетон, тогда ее надо будет меньше. В общем, такой тюнинг вам надо будет провести один раз, пока не закончится жидкость.

Плата готова

Если вы не будете сразу запаивать плату, то ее необходимо защитить. Самый простой способ сделать это - покрыть спиртоканифольным флюсом. Перед пайкой это покрытие надо будет снять например изопропиловым спиртом.

Альтернативные варианты

Вы также можете сделать плату:

Дополнительно, сейчас набирает популярность сервис изготовления плат на заказ - например Easy EDA . Если необходима более сложная плата (например 4-х слойная) - то это единственный выход.

В этой статье мы поговорим о методе переноса рисунка разведенной печатной платы на текстолит с помощью лазерного принтера. Будет рассмотрен именно более современный метод ЛУТ. Если раньше, в советское время, для того чтобы защитить слой медной фольги на текстолите, приходилось наносить рисунок с помощью разных лаков, кто-то пользовался битумным лаком, кто-то даже растворял в растворителе кусочек гудрона которым покрывают крыши и рисовал получившимся раствором, консистенции лака.

Битумный лак

Некоторые для этих целей пользовались лаком для ногтей. Но при рисовании лаком с помощью рейхсфедера (как в принципе и при рисовании чем-либо другим) на плате было трудно внести какие либо исправления. При попытке счистить часть рисунка нанесенного лаком, нередко лак скалывался там, где это не было нужно. Причем такая работа требовала большой аккуратности и отнимала значительное время.

С появлением в продаже перманентных маркеров, ситуация значительно упростилась, стало достаточно нарисовать рисунок маркером, прямо на фольгированном текстолите в несколько слоев. Но у этого способа также есть недостатки, при травлении хлорным железом или другими реактивами, часто случались подтравы на дорожках. Именно для этой цели, чтобы лучше защитить рисунок печатной платы, мы и рисовали рисунок в несколько слоев. Я пользуюсь для рисования дорожек на печатных платах, а также для того чтобы подправить переносимый рисунок методом ЛУТ, в случае если перенос рисунка, в каком-либо месте осуществился не полностью, вот такими маркерами:

Ранее мной были приобретены 3 разных маркера, в результате их использования на платах все равно были подтравы. После мне подарили набор таких маркеров, 4 штуки разных цветов. Результат отличный, почти нет подтравов.

К тому же эти маркеры двусторонние, с одного конца у них пишущий стержень обычной толщины, на втором конце стержень очень тонкий, по ширине, черта проведенная им, получается почти как у шариковой ручки.

Это удобно, если у нас на плате есть две близко расположенные дорожки, а между ними нужно проложить еще одну дорожку. Разумеется, так, чтобы они не сливались, здесь как раз выручает тонкий стержень маркера. И наконец, перейдем к самому популярному методу переноса рисунка на текстолит к методу ЛУТ. Этот метод незаменим, когда нужно перенести сложную по топологии печатную плату на текстолит. Если бы мы рисовали такую печатную плату маркером, у нас ушло бы, возможно, больше часа на такую работу. Метод ЛУТ позволяет выполнить ту же работу максимум за полчаса - сорок минут с более высоким качеством рисунка и несравнимо меньшими трудностями в переносе.

К тому же таким способом можно нанести буквенно - цифровые обозначения и контуры деталей с обратной стороны фольгированного текстолита, слой самодельной шелкографии. Что же понадобится нам для того, чтобы воспользоваться методом ЛУТ?

1. Разведенная печатная плата в любой программе для разводки печатных плат, с возможностью вывода на печать. Для начинающих рекомендую программу .

2. Кусочек фольгированного текстолита, отпиленный по размерам разведенной платы, хорошо подходит импортный текстолит FR-4.

3. Утюг, желательно самый простой советский, без электронной регулировки температуры.

4. Уайтспирит, бензин Калоша или растворитель, для того чтобы смыть тонер с платы после травления.

5. Мягкий абразивный круг или наждачная бумага “нулевка” для механической зачистки платы перед нанесением рисунка.

6. Моющее средство типа Фэйри или любой другое обезжиривающее.

7. Бумага для метода ЛУТ нужна не стандартная офисная. Здесь каждый находит себе бумагу по вкусу: кто-то предпочитает основу для самоклеящейся пленки типа ORAJET, её не нужно размачивать, достаточно после остывания аккуратно отклеить.

Кто-то предпочитает кальку, но так как калька тонкая и принтер её однозначно “зажуёт”, её нужно предварительно наклеивать на лист офисной бумаги. Некоторые используют бумагу для струйных фотопринтеров марки LOMOND, но она недешевая. Я предпочитаю для этих целей пользоваться тонкой бумагой из глянцевых журналов типа "Гламур" и подобных.

Лист обрезается по ширине листа А4, его можно заправлять сразу в принтер подобно офисной бумаге, без дополнительных манипуляций. То, что на нем находится рисунок, это нам не помеха. При печати следует помнить о том, что sprint layout по умолчанию выводит на печать зеркально, если требуется прямая печать, следует снять галочку на опции отображать зеркально в программе. При печати рекомендую делать на одном листе несколько копий платы на некотором расстоянии одна от другой. С учетом того чтобы бумаги хватило на загиб вокруг платы.

После того, как мы механически зачистили плату, её нужно промыть с Фейри (Fairy ) и дать просохнуть. Трогать фольгу пальцами после этого нельзя. Далее загибаем бумагу вокруг платы, для того чтобы плата получилась строго по центру, можно в программе разводя плату нанести контур платы, или хотя бы сделать уголки.

Этот контур выведется на печать и перенесется на текстолит, но он нам не мешает, если конечно плата сделана грамотно и контур ничего не замыкает. Толщину линий рекомендую 0.1 мм. При желании, эти уголки или контур, после травления и смывания контура (он останется в виде фольги на плате) можно механически удалить с платы (соскрести ножом). Бумагу с обратной стороны платы можно закрепить кусочками изоленты.

Травление платы

Что касается протравливания дорожек, есть много различных методов. Можно сделать например травление медным купоросом:

1. Три столовые ложки с горкой, медного купороса.
2. Три столовые ложки с горкой, соли пищевой.
3. 500 грамм воды

При травлении, нагреваю на паровой бане, и занимает от 30мин до 2 часов. При попадании легко смывается или застирывается, следов не оставляет.

На утюге ставим максимальный нагрев, ждем когда нагреется, кладем плату на ровную твердую поверхность, можно кусок фанеры, и проложив лист бумаги между утюгом и нашей бумажной основой, глянцевой бумагой, в течение минуты тщательно проглаживая, сильно надавливая, утюжим плату, расположенную, разумеется, фольгой кверху. После выключаем утюг, плате обязательно даем остыть минут 15! Если мы пользовались глянцевой бумагой, кладем нашу плату в теплую воду, ждем полчаса и начинаем подушечками пальцев скатывать бумагу в комочки. Отдирать бумагу нельзя! После того, как всю бумагу скатали, у нас остаются дорожки с тонером белесого цвета (из-за вкраплений оставшейся бумаги). Смываем тонер растворителем или бензином Калошей, отмываем плату дочиста от грязи, особенно много грязи бывает, когда удаляешь рисунок нанесенный маркером.

После того, как очистили плату, её для лучшей пайки необходимо залудить, покрыть дорожки слоем припоя, это легко можно сделать, набрав немного припоя на демонтажную оплетку. Также плату можно залудить сплавом . Обзор технологии подготовил - AKV.