Очень часто в процессе технического творчества необходимо изготавливать печатные платы для монтажа электронных схем. И сейчас я расскажу об одном из самых, на мой взгляд, продвинутых способов изготовления печатных плат с помощью лазерного принтера и утюга. Живем мы в 21 веке, поэтому будем облегчать себе работу, используя компьютер.
Шаг 1. Проект платы
Проектировать печатную плату мы будем в специализированной программе. Например в программе sprint Layout 4.
Шаг 2. Печать рисунка платы
После этого нам нужно напечатать рисунок платы. Для этого сделаем следующее:
- В настройках принтера отключим всяческие опции экономии тонера, и если есть соответствующий регулятор – выставим максимальную насыщенность.
- Возьмем лист формата А4 из какого-нибудь ненужного журнальчика. Бумага должна быть мелованной и желательно минимум рисунка на ней.
- Напечатаем рисунок печатной платы на мелованной бумаге в зеркальном отображении. Лучше сразу в нескольких экземплярах.
Шаг 3. Зачистка платы
Напечатанный лист отложим пока в сторону и займемся подготовкой платы. В качестве исходного материала для платы может служить фольгированный гетинакс, фольгированный текстолит. При длительном хранении медная фольга покрывается плёнкой окислов, которая может помешать травлению. Поэтому начнем подготовку платы. Мелкой наждачной бумагой сдираем плёнку окислов с платы. Особо не усердствуйте, фольга тонкая. В идеале плата после зачистки должна блестеть.
Шаг 4. Обезжиривание платы
После зачистки плату промываем проточной водой. После этого нужно плату обезжирить, для того чтобы тонер прилип лучше. Обезжирить можно каким либо бытовым моющим средством, либо промыв органическим растворителем (например, бензином или ацетоном)
Шаг 5. Перевод рисунка на плату
После этого при помощи утюга переведем рисунок с листа на плату. Наложим распечатку рисунком на плату и начнем гладить горячим утюгом, равномерно прогревая всё плату. Тонер начнет плавится и прилипать к плате. Время и усилие прогрева подбирается экспериментально. Нужно что бы тонер не растекся, но и нужно что бы он весь приварился.
Шаг 6. Очистка платы от бумаги
После того, как плата с прилипшей к ней бумажкой остынет – намочим ее и под потоком воды будем скатывать ее пальцами. Мокрая бумага будет собираться в катышки, а прилипший тонер останется на месте. Тонер достаточно прочен и с трудом соскабливается ногтем.
Шаг 7. Травление платы
Травление печатных плат лучше всего производить в хлорном железе (III) Fe Cl 3. Этот реактив продается в любом магазине радиодеталей и стоит недорого. Погружаем плату в раствор и ждем. Процесс травления зависит от свежести раствора, его концентрации и т.п. Может занимать от 10 минут до часа и более. Процесс можно ускорить покачивая ванночку с раствором.
Конец процесса определяется визуально – когда стравится вся незащищенная медь.
Тонер смывается ацетоном.
Шаг 8. Сверление отверстий
На плату перенесено изображение деталей, очень упрощает сборку
Как-то наткнулся в интернете на видео по нанесению надписей на разные поверхности с помощью акрилового лака. Суть там простая, печатаете на лазерном принтере надпись, промазываете её с лицевой стороны лаком, ждете высыхания лака, затем размочив бумагу в теплой воде осторожно скатываете её в комочки и удаляете с засохшего лака, когда вся бумага будет удалена, то останется только прозрачный слой лака с прилипшим к нему тонером в виде вашей надписи.
Но лак очень хрупкий и с него сложно снять бумагу не повредив его. И тут пришла идея вместо лака использовать обычный скотч!
Методика
Печатаем надпись, наклеиваем на лицевую сторону прозрачный скотч, хорошенько проглаживаем, обрезаем ножницами лишнее, и под кран с теплой водой. Бумага снимается очень легко, но сильно тереть не стоит, чтобы не повредить слой тонера, и когда будет казаться что скотч идеально очищен от бумаги, то еще разок внимательно просмотрите на наличие остатков бумаги, т.к. маленькие остатки бумаги в воде практически прозрачны и незаметны.После снятия бумаги есть 2 варианта приклеивания скотча:
1. Сразу клеим, не дожидаясь высыхания воды. Это дает возможность несколько раз отклеить скотч для корректировки положения надписи.
2. Положить скотч липкой стороной вверх и подождать, пока высохнет вода. Для ускорения высыхания хорошо подходит змеевик в ванной или батарея зимой. Как ни странно, липкость восстанавливается полностью. Приклеивать нужно сразу правильно, т.к. просохший скотч сложно отклеить без повреждения надписи.
Скотч остается липким только там, где нет тонера! Бумага - обычная офисная.
Вот несколько примеров того, что получается:
В амперметр печатал шкалу, надпись под вольтметром, и + -, это первая проба на старом добром экспериментальном БП. 
Печатные платы с помощью лазерного принтера
Способ первый.
Ингредиенты:
Фольга алюминиевая.
Покупается в хозяйственном магазине. Существует два типа фольги: толстая мягкая и тонкая жесткая. Толстую фольгу, наверно, делают только у нас, а тонкая бывает и наша, и импортная. В данном нужна только тонкая. У нее одна сторона зеркальная, а вторая матовая. Если отрезать полоску такой фольги размером 1 х 10 см, и пытаться держать ее горизонтально за один конец, то полоска будет гнуться под собственным весом. Если фольга толстая, гнуться в таких условиях она не будет. В новой упаковке тонкая фольга обычно имеет зубчатый край листа, а рулон запаян в прозрачную пленку.
Принтер лазерный.Я использовал НР LJ 6L, но наверно пойдет любой. Надо выключить всякие экономические режимы, заставить принтер делать рисунок темнее, т.е. расходовать побольше тонера. Желательно пропускать бумагу через принтер так, чтобы она поменьше изгибалась. С этой точки зрения, наверно, лучше первые модели НР LJ, там вроде бы можно было пропустить бумагу почти совсем без изгиба. Но и выпускать бумагу на нижний выход тоже нормально. Утюг электрический. Ставим терморегулятор на одну точку (синтетика), и начинаем проводить эксперименты для тонкой регулировки. Утюг должен расплавлять изображение, сделанное лазерным принтером, не сразу. То есть тонер при такой температуре должен стать из твердого вязким, но не жидким. Самоклеющиеся наклейки для печати на них лазерным принтером. В принципе, можно заменить их чем-нибудь еще, но мне жалко принтер (см. ниже). Лист резины. Как можно более гладкий, лучше мягкий. Я использовал пористую резину толщиной ~5 мм, с гладким (не пористым) верхним слоем. Теперь берем лист обычной бумаги, на которой печатает ваш принтер. Накладываем на него чуть меньшего размера кусок фольги, матовой стороной кверху, и осторожно, но ровно приклеиваем его по одной короткой стороне полосками, отрезанными от самоклеющихся наклеек. Скотчем клеить нельзя, потому что в принтере есть печка, на которой скотч и останется. Клейкая поверхность не должна, естественно, высовываться за края бумаги. Теперь заправляем эту конструкцию в принтер, так чтобы приклеенный край фольги шел первым, и заставляем принтер протащить этот лист (напечатайте текстовый файл из одного пробела:). Я считаю, что испортить принтер фольгой очень трудно. Ну, хотя бы потому, что в бумаге, на которую он рассчитан, очень много мела, а он достаточно твердый. Ну а забить принтер фольгой можно точно так же, как и бумагой. Поэтому приклеена фольга должна быть прочно, ровно, чтоб не образовывалось складок. Ну и разрывов по краям быть не должно. Вышедший из принтера лист фольги имеет явные полосы от всяких колесиков, которыми принтер протаскивает бумагу. Запомните, где эти полосы расположены, эти места будут нерабочими, на них не удается сделать точный рисунок. Может, что нибудь грубое и получится, но мне это не было нужно. Теперь нужен собственно рисунок будущей платы. В чем угодно, практически. Если это будет растровый рисунок будут проблемы с точными размерами, пиксели будут видны и т. п., но можно в принципе. С векторными же форматами (*.wmf, например) морока только с масштабом. Я больше всего люблю Автокад, в нем просто чертить, размеры всегда точные и т.п. Невытравленные места (дорожки) должны быть черные, и не забудьте про то, что рисунок на плате будет зеркальным по отношению к чертежу. Плата должна быть обведена дорожкой шириной в 2 мм, которая получается плохо, но защищает остальную плату. Но по этой дорожке удобно потом плату обрезать. Возможно, проще всего будет нарисовать плату на большом листе бумаги в масштабе и отсканерить. Заправляем лист бумаги в принтер и выводим наш рисунок. Смотрим, чтоб он был в правильном масштабе и на нужном месте листа. Теперь делаем еще раз конструкцию из листа бумаги, фольги и липкой полоски, с той разницей, что теперь известно, где будет рисунок, и кусок фольги нужен небольшой. Под фольгой должна быть чистая бумага, иначе фольга обратной стороной приклеится к бумаге. Печатаем рисунок платы и внимательно его рассматриваем. Наверняка где-то получился брак из-за неровной фольги, попавшей соринки и т. п., в таком случае лучше напечатать все еще раз, на новом куске фольги. Если весь рисунок уехал и растянулся, наверняка вы напечатали его не на матовой, а на гладкой стороне фольги. Ну, когда все получится правильно и качественно, осторожно отрезаем фольгу от бумаги. Теперь кладем на какую-нибудь теплостойкую поверхность лист резины, на него фольгу рисунком кверху, и накрываем куском старательно очищенного фольгированного стеклотекстолита, фольгой вниз. Сверху ставим горячий утюг, и прижимаем его чем-нибудь тяжелым. Я использовал пачку керамической плитки в 16 кг:) Через 5 минут аккуратно снимаем утюг, но на его место ставим что-то холодное и тяжелое, но с ровной нижней поверхностью. Я ставил все ту же пачку плитки. Минут через 10 конструкция окончательно остынет, тогда стеклотекстолит с прилипшей к нему фольгой травим. Тонкая алюминиевая фольга стравливается в хлорном железе очень быстро, оставляя, правда, какие-то лохмотья, которые мешают нормально травиться меди. Поэтому плату нужно промыть водой, заодно можно посмотреть на качество получившегося рисунка, и если нужно, подретушировать. Если дорожки смазанные вы неаккуратно снимали утюг или ставили холодный груз. Если дорожки где-то отсутствуют утюг слишком холодный, или выделяющийся газ при травлении алюминия сорвал алюминий вместе с краской. Если дорожки стали широкими утюг слишком горячий, или слишком долго грели плату. Ну вот, после травления у вас будет односторонняя плата. Как синхронизировать рисунок на второй стороне, если она нужна я не знаю пока. Проще сделать две платы, и склеить обратными сторонами.Точность у меня получилась 0.3 мм, хотя это не точность, а как-то по другому называется. Дорожки или пробелы между ними уже (ударение на первый слог) 0.3 мм получаются с трудом. Я, например, сделал небольшую плату, на которой стоят SOIC"и с разным количеством ног и чип-элементы, и точность оказалась вполне достаточной.
Способ второй.
У меня есть еще более простой способ изготовления плат с шагом 1.25 мм, в качестве носителя используется бумага с каким-то блестящим покрытием, продается в магазинах наравне с обычной офисной, в таких серых неказистых пачках по 250 листов. Она довольно тонкая, одна сторона похожа на мелованную, и эта сторона немного блестит. Термоусадка, конечно, есть, но допустимая. Дык вот, развожу я платки на OrCad РCB 4.42 (386+),можно сразу с него печатать на любой НР LaserJet (там есть опции зеркала, негатива и т.д.),но я выдаю печать в файл (300DРI),а потом преобразую в РCX примочкой НР2РCX (была в комплекте РaintBrusН 4.5),а потом уже компоную лист из нескольких платок любым граф. редактором (мне нравится Рaint SНoр Рro под ВЫНЬ95).Далее - обычный процесс печати (мне удобнее тем же РB4.5 - просто и один к одному) на блестящий слой, хватит одного прохода, если плата двухсторонняя, обе стороны должны быть на одном листе во избежание сильного рассогласования из-за разной термоусадки бумаги. Кстати, если перед печатью ее прогнать чистым листом на лазерке,то сей глюк стремится к нулю. Потом обезжиренная плата ложится медью вверх на ровную поверхность, сверху отпечаток мордой вниз. Это все прижимается утюгом, разогретым до температуры глажения крепдешина (спросите у дам), можно сначала через тонкую сухую хлопковую материю,а потом уже можно аккуратно приглаживать бумагу до полного приставания тонера к плате, потом он уже не отстает. Далее плата остывает, ее нужно опустить в воду нагретую где-то до 40C,подержать там пару минут (видно будет, как бумага раскиснет),легко все сдерется, остальное просто скатать пальцем. Из-за покрытия на плате не будет ворса, как при обычной бумаге, когда плата высыхает, видно, что поверх слоя тонера осталось беловатое покрытие с бумаги. Если плата двухсторонняя, то сначала на просвет совмещаются обе бумажки сторон, в любых свободных противоположных местах колятся иголкой два технологических отверстия, первая сторона платы "гладится" как обычно, потом сверлится по тех. отв. тонким сверлом, и с другой стороны по ним же на просвет совмещается с бумажкой другой стороны, которую можно зафиксировать, а потом так же "пригладить", как и первую сторону, никакого вреда противоположной стороне не будет. Естественно, размачивать плату, когда обе стороны уже приглажены. Травилось это все и FeCl3, и солянкой с гидроперитом без проблем. Все это проверялось даже на гетинаксе, никаких отслоений дорожек нет. После травления сверлю, OrCad настроил так, что при печати внутри площадок остаются незакрашенные точки, которые после травления будут вместо кернения. В итоге получалась линия шириной в 1пиксель на 300DРI,конечно,немного она была шире, но факт налицо. Слышал, люди использовали вместо бумаги фторопластовую пленку, но не сказали, где ее брать.
Способ третий
Нужно:
Утюг...
Я использую обычный старый электроутюжок с терморегулятором, регулятор ставлю на "лен".. Лазерный принтер или ксер _с однокомпонентным тонером. Опробованы НР LJ3Р и LJ4L с полным успехом, с QMS и копирами Mita не получилось ничего - слой тонера очень тонкий. При печати из виндов ставлю контраст на максимум, слой тонера при этом легко прощупывается пальцем. С перезаправленными картриджами не пробовал, хотя по моим наблюдениям они иногда дают даже более толстый слой тонера... Мелкая шкурка, очищенный бензин или ацетон для обезжиривания... Бумага... Я пользуюсь листками из журнала Stereo&Video. Там очень тонкая мелованная бумага. Типографская краска не мешает. На обычной каландрированной бумаге тоже пробовал, но получается отвратно... Финская меловка (~80 г/м) вроде бы подходит, но размокает слишком медленно...
Процесс:
Печатается на тонкую меловку зеркально перевернутый рисунок платы. Стеклотекстолит вырезается под размер платы с полями минимум по сантиметру с каждой стороны и зачищается круговыми движениями шкуркой. Главная задача - покрыть всю поверхность меди микроцарапинами, чтобы она казалась как бы матовой. После зашкурки обезжирить тщательнейшим образом, а заодно убрать всю пыль, даже из царапин...Стеклотекстолит кладется медью на тонер и бумага оборачивается и фиксируется скотчем чтобы не съехала при пришкваривании. Нужен легкий натяг, но перетягивать вредно...Иногда полезно обернуть полученный бутерброд еще одним листом писчей бумаги для того, чтобы уменьшить вероятность того, что под утюгом бумага с тонером "поедет". Плата кладется тонерной стороной вверх. На нее плоскостью ставится прогретый утюг секунд на 20-30, чтобы стеклотекстолит прогрелся... Потом ребром утюга с умеренным нажимом (тут надо руку набить экспериментально) несколько раз тщательно проходится вся поверхность. Если пережать тонер растекается в стороны и рисунок получится размазанным, если недожать - может не прилипнуть... На плату 10x10 см у меня уходит около 2-3 минут... После того, как остыла, плата кладется в теплую воду минут на 20-30, после чего размокшая бумага легко удаляется, оставляя тонер на плате, а меловой слой на тонере. Если бумага раскисла и оставила лохмотья, их можно скатать подушечкой пальца под водой. Нормально приставший тонер даже ногтем скорябать тяжко, так что если под пальцем что то отвалится - значит недогрели или недожали в пункте 5... 8-) Mеловой слой на поверхности тонера играет роль дополнительной маски, которая закрывает поры в тонере, но если недоразмочить, то он может закрывать и отверстия под последующее сверление(я всегда их делаю, потому как это потом избавляет от накернивания). Сушится без нагрева, тонер имеет свойство отваливаться если мокрую плату сушить под лампой или на батарее... Непропечатки подрисовываются несмываемым маркером. Полезно взять заранее все имеющиеся, нарисовать ими полоски на ненужном куске стеклотекстолита и кинуть в хлорное железо. Примерно половина встречавшихся мне маркеров с характерным запахом чего то типа толуола подходят для этого неплохо. Во всяком случае минут 5 держат, если не тереть... BTW: у меня непропечатки появляются максимум на одной плате из 10... 8-) Если меловой слой где то прикрыл отверстия (на сухой плате это видно прекрасно) - можно его аккуратно с них убрать иголочкой... Травится в подогретом растворе хлорного железа. Раствор должен быть достаточно концентрированным, я одну объемную часть кристаллов на глазок заливаю двумя частями горячей (60-70 градусов) кипяченой воды и после полного растворения фильтрую... Температуру выше 50 градусов не делал никогда, уже при 40-50 на травление уходит всего несколько минут, а при более горячем растворе тонер и поплыть может. Тереть плату ватным тампоном нежелательно, лучше покачивать, но надо следить, чтобы не осталось воздушных пузырьков на поверхности... После травления тонер удаляется чем нибудь (я пользовал смывку для лака для ногтей или аэрозоль Flux-Off который стал регулярно появляться на рынке в Митино). После этого сверлится, обрезается и так далее, как обычно... Проверено, работает. Если хлорное железо не севшее, то практически никогда не подтравливается. Дорожки уже 0.5 мм могут не получиться, я обычно делаю в районе 0.8мм. Двухсторонние платы делать просто не пробовал - не очень то и надо было, хотя не исключаю что при известной аккуратности и тщательном совмещении листов на просвет перед закладкой между ними текстолита удастся сделать и их...Единственное - не представляю как фиксировать при этом (может быть узкие Полоски двухстороннего скотча на полях?)
Способ четвертый
Не знаю (а хотел бы) является ли моя разработка оригинальной смотрите: Тонер НР LaserJet 5L(6L etc) является плавким полимером отл. растворимым в ацетоне (и др.).Отражённую разводку, напечатанную на бумаге УТЮГОМ приплавлял к медной плате. Бумагу растворял в серной кислоте. Вытравливал треххлорным железом. Осташийся тонер стирал растворителем. Лучший результат - тонер напечатался на 98%, под рисунком кое-где проело 3% итого 95% без потери резкости.
Подробности:
Способ пятый (лазерно-ацетоновый)
Прислал в конференцию Sergey Kovalev E-Mail: [email protected]
Все как в лазерно-утюжной технологии, за исключением утюга.
Обычно двух-трех опытов достаточно, чтобы освоить эту технологию. В целом она заметно менее капризна, чем традиционная утюжная.
КАК ИЗГОТОВИТЬ ПЕЧАТНУЮ ПЛАТУ НЕ УСТУПАЮЩУЮ ПРОМЫШЛЕННОЙ
Абрамов Сергей, г.Оренбург.
mailto: [email protected]
Для изготовления печатной платы лучше использовать односторонний стеклотекстолит. Это конечно усложняет разводку дорожек, но зато удобен в случае изготовления платы методом термопереноса. Если дорожки разводиться трассировщиком будут плохо то можно поставить со стороны деталей перемычки. Таким способом мы избавляемся от проблемы совмещения слоев, в случае с двухсторонней разводкой. Итак нарисовав плату в каком либо редакторе (удобен ACCEL 15), устанавливаем лазерный принтер на максимальный выход тонера и печатаем на мелованную бумагу (например рекламные проспекты в журнале радио, и.т.д. - типографская краска не мешает) или термобумагу от факса предварительно наклеенную на стандартный лист, чувствительным слоем наружу. Затем накладываем на стеклотекстолит предварительно зашкуренный нулевкой тонером к фольге и при помощи утюга разглаживаем около минуты (это зависит от размеров платы). Утюг установлен на максимум. Если тонер расплылся уменьшают время проглаживания и операцию повторяют. После этого ложат под струю теплой воды и замачивают минут 15-20. Затем пальцами стирают как резинкой бумагу, при этом остается тонер. Сцепление и кислотостойкость тонера позволяют травить практически в любых известных растворах и получать плату по качеству не уступающему промышленной. Печатать на бумагу лучше из программы на которой разводится плата. В частности очень удобен ACCEL 15 позволяет выводить дорожки 1:1, а так же инвертировать и разворачивать при необходимости.
3D-принтеры открыли безграничные возможности для домашнего или быстрого прототипирования. Теперь можно легко создать в 3D-программе практически любую модель и напечатать на 3D-принтере. Но до настоящего момента мало кто задумывался о том, что с помощью 3D-принтера можно еще изготовить электронику для того или иного решения (модели).
До сегодняшнего дня, если нужно было изготовить печатную плату для прототипа, приходилось корпеть над ней с паяльником, либо заказывать небольшую партию на производстве. Правда, многие из нас могут еще сделать это с помощью обычного утюга и лазерного принтера.
Хотя этот процесс не очень эстетичный и технологичный. В данной статье я хотел бы рассказать еще об одном способе. Для этого подойдет не только 3D-принтер, но и любой DIY гравер:
Или конструктор типа makeblock plotter xy.
Кстати, практически на любой 3D-принтер можно поставить диодный лазер, установив его в качестве дополнения или на место экструдера. Диодные лазеры отличаются малыми размерами и компактностью. Их сравнительно небольшая мощность по сравнению с СО2 лазерами в данном процессе не помеха.
Итак, как же выглядит процесс изготовления печатной платы в офисе или дома? Для этого нам понадобится омедненный стеклотекстолит, любая темная виниловая пленка (подойдет любая, прожигаемая лазером насквозь), хлорид железа (продается открыто в любых магазинах химических реактивов) и, конечно же, диодный лазер, установленный на 3D-принтер. Мощность здесь не столь важна, но мы рекомендуем использовать лазер с выходной мощностью более 2Вт (2000 мВт).
Установить лазер на любой 3D-принтер довольно легко: пример установки на Ultimaker и WanHao DuPlicator .
Итак, начнем:
1. Создайте модель платы в любой программе типа inkscape (инверсионная картинка. Позже объясним, почему инверсия).
2. Переведите ее в gcode.
3. Наклейте на пластинку омедненного стелкотекстолита виниловую пленку.
4. Положите стеклотекстолит, покрытый пленкой, на 3D-принтер и включите 3D-принтер в режиме лазерной резки/гравировки.
5. Лазер выжжет на пленке инверсионную картинку того, что должно получиться в итоге.
6. Разведите порошок хлорида железа в воде (не волнуйтесь, никакой химической реакции не будет)
7. Стелкотекстолит поместите на 45-60 минут в водный раствор хлорида железа.
В водном растворе хлорида железа медь на поверхности стеклотекстолита, свободной от пленки после работы лазера, вступит в реакцию с хлоридом железа (химическая реакции травления меди) и перейдет в раствор, оставив чистый стеклотекстолит в контурах инверсионной картинки.
Дальше с помощью маленького сверла сделайте отверстия под необходимые разъемы или оставьте, как есть, и напаивайте разъемы на плату сверху.
Вот мы и рассказали вкратце о том, как с помощью обычного 3D-принтера и лазера можно создать небольшую фабрику – лабораторию по изготовлению печатных плат.
Данная технология, безусловно, неидеальна и имеет ряд недостатков, но вполне работоспособна и может найти применение в домашних условиях и небольших лабораториях.
Когда в распоряжении есть лазерный принтер, радиолюбителями применяется технология изготовления печатных плат, которая называется ЛУТ. Однако такой прибор имеется далеко не в каждом доме, поскольку даже в наше время стоит он достаточно дорого. Еще есть технология изготовления с применением фоторезистивной пленки. Однако для работы с ней тоже нужен принтер, но уже струйный. Уже проще, но сама пленка стоит достаточно дорого, а начинающему радиолюбителю на первых порах лучше потратить имеющиеся средства на хорошую паяльную станцию и прочие принадлежности.
Можно ли изготовить печатную плату приемлемого качества в домашних условиях, не имея принтера? Да. Можно. Причем, если все сделать, как описано в материале, понадобится совсем немного денег и времени, а качество будет на очень высоком уровне. Во всяком случае электрический ток «побежит» по таким дорожкам с большим удовольствием.
Перечень необходимых инструментов и расходников
Начать стоит с подготовки инструментов, приспособлений и расходных материалов, без которых просто нельзя обойтись. Для реализации самого бюджетного способа изготовления печатных плат в домашних условиях понадобится следующее:- Программное обеспечение для разработки рисунка.
- Прозрачная полиэтиленовая пленка.
- Узкий скотч.
- Маркер.
- Фольгированный стеклотекстолит.
- Наждачная бумага.
- Спирт.
- Ненужная зубная щетка.
- Инструмент для сверления отверстий диаметром от 0,7 до 1,2 мм.
- Хлорное железо.
- Пластиковая емкость для травления.
- Кисточка для рисования красками.
- Паяльник.
- Припой.
- Жидкий флюс.
Программ для разработки печатных плат существует сегодня огромное количество, но для начинающего радиолюбителя самым простым вариантом будет Sprint Layout. Несложно освоить интерфейс, пользоваться можно бесплатно, присутствует огромная библиотека, включающая распространенные радиокомпоненты.
Полиэтилен нужен для переноса рисунка с монитора. Лучше взять пленку пожестче, например, от старых обложек для школьных книг. Для ее крепления к монитору подойдет любой скотч. Лучше взять узкий – проще будет отклеивать (монитору эта процедура не вредит).
На маркерах стоит остановиться более подробно, так как это больная тема. Для переноса рисунка на полиэтилен, в принципе, подойдет любой вариант. А вот для рисования по фольгированному стеклотекстолиту нужен специальный маркер. Но тут есть маленькая хитрость, как сэкономить, и не покупать достаточно дорогие «специальные» маркеры для рисования печатных плат. Дело в том, что эти изделия по своим свойствам абсолютно ни чем не отличаются от обычных перманентных маркеров, которые продаются в 5-6 раз дешевле в любом канцелярском магазине. Но маркер должен обязательно иметь надпись «Permanent». Иначе ничего не получится.
Фольгированный стеклотекстолит можно брать любой. Лучше, если он будет потолще. Начинающим с таким материалом работать куда проще. Для его очистки понадобится наждачная бумага зернистостью около 1000 единиц, а также спирт (есть в любой аптеке). Последний расходник можно заменить жидкостью для сведения лака для ногтей, которая есть в любом доме, где живет женщина. Однако это средство довольно противно пахнет и долго выветривается.
Для сверления платы лучше иметь специальную мини-дрель или гравер. Однако можно пойти и более дешевым путем. Достаточно купить цанговый или кулачковый патрон под маленькие сверла и приспособить его к обычной бытовой дрели.
Хлорное железо можно заменить другими химическими средствами, включая те, которые уже наверняка есть в вашем доме. Например, подойдет раствор лимонной кислоты в перекиси водорода. Информацию о том, как готовятся альтернативные хлорному железу составы для травления плат, без проблем можно найти в Сети. Единственное, на что стоит обратить внимание, это на емкость для такой химии – она должна быть пластиковой, акриловой, стеклянной, но никак не металлической.
Про паяльник, припой и жидкий флюс подробнее говорить не стоит. Если радиолюбитель дошел до вопроса изготовления печатной платы, то с этими вещами он уже наверняка знаком.
Разработка и перенос рисунка платы на шаблон
Когда все вышеперечисленные инструменты, приспособления и расходные материалы подготовлены, можно браться за разработку платы. Если изготавливаемое устройство не уникальное, то гораздо проще будет скачать его проект из Сети. Подойдет даже обычный рисунок в формате JPEG.
Хотите пойти более сложным путем – рисуйте плату самостоятельно. Этот вариант часто бывает неизбежным, например, в ситуациях, когда у вас нет в наличии точно таких же радиодеталей, которые нужны для сборки оригинальной платы. Соответственно, заменяя компоненты аналогами, под них приходится выделять место на стеклотекстолите, подгонять отверстия и дорожки. Если проект уникальный, то плату придется разрабатывать с нуля. Для этого и нужно вышеупомянутое программное обеспечение.
Когда макет платы готов, его остается только перенести на прозрачный шаблон. Полиэтилен фиксируется прямо на мониторе при помощи скотча. Далее просто переводим имеющийся рисунок – дорожки, контактные пятачки и так далее. Для этих целей лучше всего использовать все тот же перманентный маркер. Он не стирается, не размазывается, и его хорошо видно.
Подготовка фольгированного стеклотекстолита
Следующим этапом идет подготовка стеклотекстолита. Для начала нужно отрезать его по размерам будущей платы. Делать это лучше с небольшим запасом. Для раскройки фольгированного стеклотекстолита можно использовать одни из нескольких способов.Во-первых, материал отлично режется при помощи ножовки по металлу. Во-вторых, если у вас есть гравер с отрезными кругами, то удобно будет использовать его. В-третьих, стеклотекстолит можно отрезать по размеру канцелярским ножом. Принцип раскройки такой же, как и при работе со стеклорезом – в несколько проходов наносится линия отреза, затем материал просто отламывается.
Теперь обязательно нужно очистить медный слой стеклотекстолита от защитного покрытия и окисла. Лучшего способа, чем обработка наждачной бумагой, для решения этой задачи нет. Зернистость берется от 1000 до 1500 единиц. Цель – получить чистую блестящую поверхность. До зеркального блеска зачищать медный слой не стоит, так как мелкие царапины от наждачной бумаги увеличивают адгезию поверхности, что понадобится дальше.
В завершение остается только очистить фольгу от пыли и следов ваших пальцев. Для этого используется спирт или ацетон (жидкость для снятия лака). После обработки к медной поверхности руками не прикасаемся. Для последующих манипуляций захватываем стеклотекстолит за грани.
Совмещение шаблона и стеклотекстолита
Теперь нашей задачей является совмещения полученного на полиэтилене рисунка с подготовленным стеклотекстолитом. Для этого пленка накладывается на нужное место и позиционируется. Остатки заворачиваются на обратную сторону и крепятся при помощи все того же скотча.
Сверление отверстий
Перед сверлением рекомендуется каким-либо способом закрепить стеклотекстолит с шаблоном на поверхности. Это позволит добиться большей точности, а также исключит внезапное проворачивание материала во время прохода сверла насквозь. Если у вас есть сверлильный станок для такой работы, то описанная проблема вообще не возникнет.
Сверлить отверстия в стеклотекстолите можно на любой скорости. Кто-то работает на малых оборотах, кто-то на больших. Опыт показывает, что сами сверла служат намного дольше, если их эксплуатировать на низких скоростях. Так их сложнее сломать, погнуть и повредить заточку.
Отверстия сверлятся прямо через полиэтилен. Ориентирами будут служить будущие контактные пятачки, нарисованные на шаблоне. Если того требует проект, то своевременно меняем сверла под нужный диаметр.
Рисование дорожек
Далее шаблон снимается, но не выбрасывается. К медному покрытию по-прежнему стараемся не прикасаться руками. Для рисования дорожек используем маркер, обязательно перманентный. Его хорошо видно по следу, который он оставляет. Рисовать лучше за один проход, так как после застывания лака, который есть в составе перманентного маркера, правки делать будет весьма затруднительно.
В качестве ориентира используем все тот же шаблон из полиэтилена. Можно рисовать также перед компьютером, сверяясь с оригинальным макетом, где есть маркировка и прочие пометки. Если есть возможность, то лучше использовать несколько маркеров с наконечниками разной толщины. Это позволит более качественно прорисовать и тонкие дорожки, и обширные полигоны.
После нанесения рисунка обязательно ждем некоторое время, необходимое для окончательного отвердевания лака. Можно даже подсушить феном. От этого будет зависеть качество будущих дорожек.
Травление и очистка дорожек от маркера
Теперь самое интересное – травление платы. Тут есть несколько нюансов, о которых мало кто упоминает, но они существенно влияют на качество результата. В первую очередь готовим раствор хлорного железа согласно рекомендациям на упаковке. Обычно порошок разбавляется водой в соотношении 1:3. И тут первый совет. Сделайте раствор более насыщенным. Это поможет ускорить процесс, и нарисованные дорожки не отвалятся прежде, чем вытравится все необходимое.
Сразу же совет второй. Ванночку с раствором рекомендуется погрузить в горячую воду. Можно нагреть ее в металлической посуде. Повышение температуры, как известно еще со школьной программы, значительно ускоряет химическую реакцию, которой травление нашей платы и является. Сокращение времени процедуры нам на руку. Нанесенные маркером дорожки достаточно нестабильны, и чем меньше они будут киснуть в жидкости, тем лучше. Если при комнатной температуре плата в хлорном железе травится около часа, то в теплой воде этот процесс сокращается до 10 минут.
В завершение еще один совет. В процессе травления, хоть он и так ускорен за счет подогрева, рекомендуется постоянно двигать плату, а также счищать продукты реакции щеточкой для рисования. Совмещая все вышеописанные манипуляции вполне возможно вытравить лишнюю медь всего за 5-7 минут, что является просто отличным результатом для этой технологии.
В конце процедуры плату нужно тщательно промыть под проточной водой. Затем просушиваем ее. Остается только смыть следы от маркера, все еще закрывающие наши дорожки и пятачки. Делается это все тем же спиртом или ацетоном.
Лужение печатных плат
Перед лужением еще раз обязательно проходимся по медному слою наждачной бумагой. Но теперь делаем это предельно осторожно, чтобы не повредить дорожки. Самый простой и доступный способ лужения – традиционный, с помощью паяльника, флюса и припоя. Можно также использовать сплавы Розе или Вуда. Также существует на рынке так называемое жидкое олово, которое значительно может упростить задачу.Но все эти новые технологии требуют дополнительных затрат и некоторого опыта, потому для первого раза подойдет и классический метод лужения. На очищенные дорожки наносится жидкий флюс. Далее набирается припой на жало паяльника и распределяется по оставшейся после травления меди. Здесь важно прогреть дорожки, иначе припой может не «приклеиться».
Если у вас все же есть сплавы Розе или Вуда, то их можно использовать и не по технологии. Они просто замечательно плавятся паяльником, легко распределяются по дорожкам, не сбиваются в комки, что для начинающего радиолюбителя будет только плюсом.
Заключение
Как видно из вышеописанного, бюджетная технология изготовления печатных плат в домашних условиях действительно доступная и недорогая. Не нужен ни принтер, ни утюг, ни дорогущая фоторезистивная пленка. Используя все вышеописанные советы вы легко сможете изготавливать простейшие электронные , не вкладывая в это больших денег, что очень важно на первых этапах занятия радиолюбительством.
