Как сделать действительно хорошую плату в домашних условиях. Изготовление высококачественных печатных плат в «домашних» условиях

Как подготовить к производству плату, сделанную в Eagle

Подготовка к производству состоит из 2 этапов: проверка технологических ограничений (DRC) и генерация файлов в формате Gerber

DRC

У каждого производителя печатных плат существуют технологические ограничения на минимальную ширину дорожек, зазоры между дорожками, диаметры отверстий, и т.п. Если плата не соответствует этим ограничениям, производитель отказывается принимать плату к производству.

При создании файла печатной платы устанавливаются технологические ограничения по умолчанию из файла default.dru из каталога dru. Как правило, эти ограничения не соответствуют ограничениям реальных производителей, поэтому их нужно изменить. Можно настроить ограничения непосредственно перед генерацией файлов Gerber, но лучше сделать это сразу после создания файла платы. Для настройки ограничений нажимаем кнопку DRC

Зазоры

Переходим на вкладку Clearance, где задаются зазоры между проводниками. Видим 2 секции: Different signals и Same signals . Different signals - определяет зазоры между элементами, принадлежащим разным сигналам. Same signals - определяет зазоры между элементами, принадлежащим одному и тому же сигналу. При перемещении между полями ввода картинка меняется, показывая смысл вводимого значения. Размеры можно задавать в миллиметрах (mm) или в тысячных долях дюйма (mil, 0.0254 мм).

Расстояния

На вкладке Distance определяются минимальные расстояния между медью и краем платы (Copper/Dimension ) и между краями отверстий (Drill/Hole )

Минимальные размеры

На вкладке Sizes для двухсторонних плат имеют смысл 2 параметра: Minimum Width - минимальная ширина проводника и Minimum Drill - минимальный диаметр отверстия.

Пояски

На вкладке Restring задаются размеры поясков вокруг переходных отверстий и контактных полщадок выводных компонентов. Ширина пояска задается в процентах от диаметра отверстия, при этом можно задать ограничение на минимальную и максимальную ширину. Для двухсторонних плат имеют смысл параметры Pads/Top , Pads/Bottom (контактные площадки на верхнем и нижнем слое) и Vias/Outer (переходные отверстия).

Маски

На вкладке Masks задаются зазоры от края контактной площадки до паяльной маски (Stop ) и паяльной пасты (Cream ). Зазоры задаются в процентах меньшего размера площадки, при этом можно задать ограничение на минимальный и максимальный зазор. Если производитель плат не указывает специальных требований, можно оставить на этой вкладке значения по умолчанию.

Параметр Limit определяет минимальный диаметр переходного отверстия, которое не будет закрыто маской. Например если узазать 0.6mm то переходные отверстия диаметром 0.6мм и менее будут закрыты маской.

Запуск проверки

После установки ограничений, переходим на вкладку File . Можно сохранить установки в файл, нажав кнопку Save As... . В дальнейшем для других плат можно быстро загрузить установки (Load... ).

Нажатием кнопки Apply установленные технологические ограничения применяются к файлу печатной платы. Это влияет на слои tStop, bStop, tCream, bCream . Также для переходных отверстий и контактных площадок выводных компонентов будет изменен размер, чтобы удовлетворить ограничениям, заданным на вкладке Restring .

Нажатие кнопки Check запускает процесс контроля ограничений. Если плата удовлетворяет всем ограничениям, в строке статуса программы появится сообщение No errors . Если плата не проходит контроль, появляется окно DRC Errors

В окне содержится список ошибок DRC, с указанием типа ошибки и слоя. При двойном щелчке на строке область платы с ошибкой будет показана в центре главного окна. Типы ошибок:

слишком маленький зазор

слишком маленький диаметр отверстия

пересечение дорожек с разными сигналами

фольга слишком близко к краю платы

После исправления ошибок нужно снова запустить контроль, и повторять эту процедуру до тех пор, пока не будут устранены все ошибки. Теперь плата готова к выводу в файлы Gerber.

Генерация файлов в формате Gerber

Из меню File выбрать CAM Processor . Появится окно CAM Processor .

Совокупность параметров генерации файлов называется заданием. Задание состоит из нескольких секций. Секция определяет параметры вывода одного файла. По умолчанию в поставке Eagle имеется задание gerb274x.cam, но оно иммет 2 недостатка. Во-первых, нижние слои выводятся в зеркальном отображении, во-вторых не выводится файл сверловки (для генерации сверловки нужно будет выполнить еще одно задание). Поэтому рассмотрим создание задания "с нуля".

Нам нужно создать 7 файлов: границы платы, медь сверху и снизу, шелкография сверху, паяльная маска сверху и снизу и сверловка.

Начнем с границ платы. В поле Section вводим имя секции. Проверяем, что в группе Style установлены только pos. Coord , Optimize и Fill pads . Из списка Device выбираем GERBER_RS274X . В поле ввода File вводится имя выходного файла. Удобно поместить файлы в отдельный каталог, поэтому в этом поле введем %P/gerber/%N.Edge.grb . Это означает каталог, в котором расположен исходный файл платы, подкаталог gerber , исходное имя файла платы (без расширения .brd ) с добавленным в конце .Edge.grb . Обратите внимание, что подкаталоги не создаются автоматически, поэтому перед генерацией файлов нужно будет создать подкалог gerber в каталоге проекта. В полях Offset вводим 0. В списке слоев выбираем только слой Dimension . На этом создание секции закончено.

Для создания новой секции нажимаем Add . В окне появляется новая вкладка. Устанавливаем параметры секции как описано выше, повторяем процесс для всех секций. Разумеется, для каждой секции должен быть выбран свой набор слоев:

медь сверху - Top, Pads, Vias

медь снизу - Bottom, Pads, Vias

шелкография сверху - tPlace, tDocu, tNames

маска сверху - tStop

маска снизу - bStop

сверловка - Drill, Holes

и имя файла, например:

медь сверху - %P/gerber/%N.TopCopper.grb

медь снизу - %P/gerber/%N.BottomCopper.grb

шелкография сверху - %P/gerber/%N.TopSilk.grb

маска сверху - %P/gerber/%N.TopMask.grb

маска снизу - %P/gerber/%N.BottomMask.grb

сверловка - %P/gerber/%N.Drill.xln

Для файла сверловки устройство вывода (Device ) должно быть EXCELLON , а не GERBER_RS274X

Следует иметь в виду, что некоторые производители плат принимают только файлы с именами в формате 8.3, то есть не более 8 символов в имени файла, не более 3 символов в расширении. Это следует учитывать при задании имен файлов.

Получаем следующее:

Затем открываем файл платы (File => Open => Board ). Убедитесь, что файл платы был сохранен! Нажимаем Process Job - и получаем набор файлов, которые можно отправить производителю плат. Обратите внимание - кроме собственно Gerber файлов будут также сгенерированы информационные файлы (с раширениями .gpi или .dri ) - их отправлять не нужно.

Можно также вывести файлы только из отдельных секций, выбирая нужную вкладку и нажимая Process Section .

Перед отправкой файлов производителю плат полезно просмотреть то, что получилось, с помощью программы просмотра Gerber. Например, ViewMate для Windows или для Linux. Еще бывает полезно сохранить плату в PDF (в редакторе платы File->Print->кнопка PDF) и закинуть этот файл производителю вместе с герберами. А то они ведь тоже люди, это поможет им не ошибиться.

Технологические операции, которые необходимо выполнять при работе с фоторезистом СПФ-ВЩ

1. Подготовка поверхности.
а) зачистка шлифованным порошком («Маршалит»), размер М-40, промывка водой
б) декапирование 10% раствором серной кислоты (10-20 сек), промывка водой
в) сушка при T=80-90 гр.Ц.
г) проверка – если в течение 30 сек. на поверхности остается сплошная пленка – подложка готова к работе,
если нет – повторить все сначала.

2. Нанесение фоторезиста.
Нанесение фоторезиста производится на ламинаторе с Tвалов =80 гр.Ц. (см. инструкцию работы на ламинаторе).
С этой целью горячая подложка (после сушильного шкафа) одновременно с плёнкой из рулона СПФ направляется в зазор между валов, причем полиэтиленовая (матовая) плёнка должна быть направлена к медной стороне поверхности. После прижима пленки к подложке начинается движение валов, при этом полиэтиленовая пленка снимается, а слой фоторезиста накатывается на подложку. Лавсановая защитная пленка остается сверху. После этого пленка СПФ обрезается со всех сторон по размеру подложки и выдерживается при комнатной температуре в течение 30 минут. Допускается выдержка в течение от 30 минут до 2 суток в темноте при комнатной температуре.

3. Экспонирование.
Экспонирование через фотошаблон производят на установках СКЦИ или И-1 с УФ-лампами типа ДРКТ-3000 или ЛУФ-30 с вакуумным разрежением 0,7-0,9 кг/см2. Время экспонирования (для получения рисунка) регламентируется самой установкой и подбирается экспериментально. Шаблон должен быть хорошо прижат к подложке! После экспонирования заготовка выдерживается в течение 30 минут (допускается до 2 часов).

4. Проявление.
После экспонирования проводится процесс проявления рисунка. С этой целью с поверхности подложки снимается верхний защитный слой – лавсановая пленка. После этого заготовка опускается в раствор кальцинированной соды (2%) при T=35 гр.Ц. Через 10 секунд начинают процесс снятия незасвеченной части фоторезиста с помощью поролонового тампона. Время проявления подбирают опытным путем.
Затем подложку вынимают из проявителя, промывают водой, декапируют (10 сек.) 10%-ным раствором H2SO4 (серная кислота), снова водой и сушат в шкафу при T=60 гр.Ц.
Полученный рисунок не должен отслаиваться.

5. Полученный рисунок.
Полученный рисунок (слой фоторезиста) устойчив для травления в:
- хлорном железе
- соляной кислоте
- сернокислой меди
- царской водке (после дополнительного задубливания)
и др. растворах

6. Срок годности фоторезиста СПФ-ВЩ.
Срок годности СПФ-ВЩ 12 месяцев. Хранение осуществляется в темном месте при температуре от 5 до 25 гр. Ц. в вертикальном положении, завернутым в черную бумагу.

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!

Самодельная печатная плата

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

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

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

Предполагаю, что причина, вызывающая брак следующая.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Травим плату в растворе хлорного железа.

Как приготовить раствор?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Смываем тонер тампоном смоченным в ацетоне.

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

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

Лудим заготовку, для чего предварительно покрываем её слоем флюса.

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

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

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!

В построении электронных схем можно пользоваться универсальной печатной платой с отверстиями без дорожек, но удобнее использовать печатную плату, изготовленную согласно этой схеме.

Есть разные способы изготовления печатных плат, но в этой статье будет рассмотрен фоторезистивный метод.

Этот метод, конечно дороже ЛУТ, но результат практически всегда идеальный, главное «руку набить». Да и в эстетическом плане у фоторезиста все преимущества.

Фоторезистом — это чувствительное к свету вещество (в нашем случае это лак), которое под воздействием освещения изменяет свои свойства. Фоторезист накладывается фотошаблон и производится его засветка, после чего засвеченные (или незасвеченные) участки фоторезиста смываются специальным растворителем, в качестве которого обычно выступает едкий натр (NaOH).

Все фоторезисты делятся на две категории: позитивные и негативные. Для позитивных фоторезистов дорожке на плате соответствует черный участок на фотошаблоне, а для негативных, соответственно, прозрачный. На многих предприятиях работают с негативными фоторезистами, но мы будем использовать позитивный, как получивший наибольшее распространение в свободной продаже. Остановимся более подробно на использовании позитивных фоторезистов в аэрозольной упаковке.

При изготовлении печатных плат, особенно сложных, наиболее пригоден метод при использовании фоторезиста. Основным его преимуществом является
высококонтрастный рисунок на текстолите с разрешением 0,1мм (0,1мм в идеале, а вот 0,25 мм прекрасно получается) при изготовлении в домашних условиях. К тому же иногда изготавливая печатную плату, немаловажное требование относится к эстетическому оформлению готового изделия, особенно если печатная плата находится в «открытом» положении или запакована в прозрачную термотрубку.

Подробное описание изготовления печатной платы

Подготовка текстолита

Чтобы изготовить печатную плату с минимальными материальными затратами нужно тщательно подготовить текстолит перед нанесением лака.

Подразумеваем, что текстолит выпилен в примерный размер будущей печатной платы с запасом по краям 5мм с каждой стороны. Обычно затирку меди начинают специальными абразивными пастами, но при отсутствии таковой сойдёт помесь геля для мытья посуды и моющего чистящего порошка. Затирку ведём металлической сеткой для мытья посуды, тем самым удалим окиси, грязь с поверхности текстолита, а сетка в свою очередь зацарапает фольгу, что повысит в дальнейшем адгезию лака (фоторезиста) с поверхностью.

Затирку ведём в зависимости от степени загрязнения поверхности до тех пор, пока
поверхность не будет иметь равномерный ровный оттенок, фактически золотой.

Химические пятна на текстолите можно перед нанесением фоторезиста удалить опустив текстолит в раствор горячего хлорного железа, если фольга на текстолите стала равномерно красной, то в принципе будущее травление пройдёт без проблем, плату после такого метода следует тщательно промыть горячей водой и заново заполировать абразивом до золотого оттенка.

Теперь промываем очищенный текстолит горячей водой и стараемся его
поверхность руками не трогать…

Теперь сушим при температуре 60-70°С с минуту, пока поверхность не примет лёгкий розоватый оттенок. Если при этом процессе на поверхности образовался иней, то его надо удалить салфеткой. Ворса на поверхности быть не должно!

Для сушки годится обыкновенный фен для сушки волос…

Подготовка фотшаблона

Пока текстолит остывает готовим фотошаблон… В данном случае имеется несколько способов его изготовления, но я настоятельно рекомендую использовать струйный принтер с разрешением печати чёрного цвета не менее 1200 точек на дюйм. Печать будем производить на прозрачную плёнку (у струйных принтеров она с ворсом, у лазерных без ворса специальная термоплёнка).

Обращаем внимание на типичную ошибку при первом самостоятельным
изготовлением печатной платы – обычно забываем «зеркалить» лицевую сторону
печатной платы.

Внимание! Лицевая сторона печатной платы при печати должна быть зеркальной! Обратная не зеркальной!

Таким образом, после печати рисунок на плёнке будет перевёрнут с рабочей стороны плёнки (у струйной – это ворсистая сторона). А когда будем проецировать картинку на текстолит — плёнка будет приложена уже рабочей стороной к нему и с проецированный рисунок будет правильный (уже не зеркальный). Чтобы не ошибиться при печати рекомендую на фотошаблон нанести, например буквы своих инициалов.

Рекомендую сделать пару копий фотошаблонов для рационального использования
плёнки и исключения ошибок при проявлении фоторезиста… Т.е. делайте не одну печатку, а например, две одновременно (если они не большие), потом выбирайте наиболее качественную и травите в хлорном железе.

Напечатанный таким способом фотошаблон (позитив) проверяем на прозрачность, в идеале рабочий рисунок (печатные проводники) должен быть абсолютно чёрным!

Отрезаем фотошаблон от плёнки и стараемся это сделать ровнее, оставшейся кусок плёнки можно будет использовать ещё (для печати другого проекта).

На моём примере я разделил фотошаблон на два, и буду делать одновременно две
платы…

Нанесение фоторезиста

Так как за это время он остыл, пора нанести на него светочувствительный лак. Делать это рекомендуется в тёмном помещении при слабом свете, чтобы видеть какой слой фоторезиста мы нанесли.

Этот процесс один из наиболее важных, а именно – следует быстро нанести
равномерный слой лака со слабо-фиолетовым оттенком без пузырьков и потёков!

Рекомендуется конечно распылять фоторезист на центрифуге, но при отсутствии таковой можно «набив руку» делать это как на фото выше. Сразу оценив примерно оттенок на глаз, делаем следующий вывод – стоит ли переходить к следующей фазе операции или нет. Оттенок должен быть бледно-фиолетовый, прозрачный, т.е медь (царапины на ней от металлической сетки) должны просматриваться! Не пугайтесь что фоторезист имеет такой тонкий слой после нанесения – главное медь мы перед травлением изолировали.

Обычно рекомендуют сушить фоторезист в течении часа, но я произвожу сушку при относительно высокой 60-70ºС в течении 3-5 минут. Потом оставляю текстолит охлаждаться пока полностью не остынет. При сушке плату не перегревать, может отслоиться лак, резко тоже не охлаждать! Лучше подождать лишних 5 минут, зато потом результат будет отличный… в этом деле главное не торопиться!

Не забываем, конечно, что всю эту процедуру производим при слабом освещении
(слабая энергосберегающая лампа или люминесцентная лампа где-нибудь позади нам особого вреда не принесут).

После просушки фоторезиста следует внимательно осмотреть поверхность
нанесённого нами лака, на краях платы не должно быть наплывов, лучше их просто аккуратно содрать, именно для этого текстолит и рекомендуется вырезать с запасом 5мм по краям. Обычно наплывы образуются на одном ребре, смотрите фото выше, плата перед нанесением лака специально наклонена, чтобы фоторезист, а точнее его излишки стекали на один из краёв платы. При напылении на центрифуге этот вариант практически исключён.

Экспонирование

Процесс этот не сложный и кратковременный, заключается в подготовке фотошаблона на поверхности фоторезиста и его последующей засветке ртутной лампой (ультрафиолетовый спектр).

Я использую медицинские облучатели для дезинфекции помещений (УФО-1, УФО-2 и им подобные). УФО-1 содержит в себе 100 Вт ртутную кварцевую лампу в паре со спиралью накаливания в кварцевых трубках (выполняют роль резистора и являются как бы инфракрасными лампами с сильным выделением тепла). Со времён СССР у многих подобные излучатели в квартирах имеются… Нам же из этого излучателя надо только это:

Если и этого нету, подойдёт 500 Вт прожектор для гаражей, стоянок и т.п., к примеру фирмы «Космос», раньше я им производил засветку, время засветки уже не помню, придётся опытным путем подбирать, а расстояние засветки не менее 30см (высокая температура прожектора повредит фоторезист, он склеится с шаблоном).

Быстро на напылённый фоторезист укладывает рабочей стороной фотошаблон на
плёнке и накрываем куском тонкого стекла (от фоторамки например). И засвечиваем фотошаблон с расстояния не менее 25 см, но не более 35 см при использовании УФО-1 ровно 2 минуты 15 секунд, если фоторезист имеет слабо-фиолетовый оттенок:

После засветки плату убираем в тёмное место на время 5-8 минут, типа для
закрепления фоторезиста…

Подготовка раствора

Пока у нас фоторезист закрепляется, готовим раствор для его травления. Рекомендуют, что Немецкие, что Бельгийские производители использовать для проявки каустическую соду, он же едкий натр, порошок крупнозернистый белого цвета, не прозрачный, и в прямом смысле слова – едкий. Т.е работать надо бы в резиновых перчатках.

Мешаем 7 грамм этого вещества на один литр тёплой воды до тех пор, пока порошок полностью не растворится, можно осадок удалить. Если же перемешать в горячей воде, то осадок тоже растворится. Берём тару, к примеру, пластиковый контейнер. Опускаем нашу засвеченную плату в него. (Раствор не должен быть горячий, лучше просто тёплый!).

Сразу после проявки тщательно промыть плату тёплой водой смыв остатки каустической соды. У меня на фото этот процесс занял менее минуты, так как раствор у меня не 7 грамм на литр воды, а несколько больше… Изначально раствор каустической соды в воде прозрачный, далее он поменяет оттенок – станет фиолетовым (видно на фото выше), т.е в нём растворён лак.

Использовать раствор можно неоднократно, я бывало до пяти раз с недельным
интервалом фоторезист проявлял, раствор при этом уже был тёмно-фиолетового цвета.

Травление платы

Ну и собственно теперь травим в растворе хлорного железа в воде в пропорции 1:3