Изготовление печатных плат

Хорошо сделанная печатная плата — залог работоспособности изготавливаемого устройства. Конечно получить плату заводского качества в домашних условиях очень сложно, но с применением современных технологий можно получить вполне неплохие результаты. Самое сложное в процессе изготовления платы это пожалуй металлизация отверстий. Она требует применения труднодоступных и вредных для здоровья веществ. В большинстве случаев она не нужна (мне не потребовалась еще ни разу). Для единичного экземпляра устройства, не нужна так же паяльная маска и шелкография. Наверное на каждом сайте про электронику можно найти подобную статью, и я дабы не нарушать традицию решил добавить свои пять копеек опыта, и рассказать как сделать печатную плату при помощи лазерного принтера и утюга. Технология получила название ЛУТ или еще её называют лазерным утюгом :-)

Итак для изготовления платы нам потребуется во-первых текстолит.  Я использую обычный FR-4 односторонний толщиной 1.5мм. Если на плату не планируется устанавливать массивные детали, то вполне можно брать тоньше. Встречается такой текстолит толщиной 1мм. Его легко резать обыкновенными ножницами. Если толщина 1.5 мм то ножницами уже затруднительно, но вот ножницами по металлу вполне возможно как говорят. Сам я такой способ не пробовал, я режу текстолит иначе. Беру железную линейку, прижимаю её к текстолиту с двух концов мини тисочками и царапаю сапожным ножом вдоль линейки. Когда царапина становится достаточно глубокой, то просто отламываю кусок.

текстолит FR4

Теперь когда текстолит отрезан нужно взять напильник с мелкой насечкой и подравнять края будущей платы, иначе мельчайшие волокна из которых состоит текстолит, будут неприятно колоть пальцы разработчика.  Обычно на текстолите полно отпечатков пальцев, пятен, окислов и.т.д. Их не должно быть. Это очень важный момент. Для их устранения потребуется шкурка нулёвка. Берем её и начинаем шкурить платку. Особое внимание следует уделить её краям. Как правило именно там остается грязь из-за которой потом будут проблемы. Шкурить нужно без фанатизма, иначе есть риск протереть медную фольгу до дыр =). Должно получится так:

текстолит FR4

Следующий немаловажный этап  — обезжиривание платы. Если его не сделать, то тонер в некоторых местах может не прилипнуть. Лучше всего обезжиривать плату обычным средством для мытья посуды. Я использую фэри. Если средства для мытья посуды нет, то можно обойтись ацетоном. После обезжиривания плату за фольгу не трогать! Брать только за края иначе снова придётся обезжиривать.
Теперь нам потребуется глянцевая бумага. Я использую LOMOND плотностью 120 г/м2. Если вам не приходилось до этого делать платы данным методом, то я рекомендую купить эту бумагу, а не использовать всякие глянцевые журналы. Бумага у них слишком тонкая для ЛУТа. Из-за этого дорожки будут растекаться в процессе переноса тонера с бумаги на плату. Кроме глянцевой бумаги есть ещё матовая. Я по невнимательности купил целую пачку именно матовой. С ней получались тоже неплохие результаты, но не такие как с глянцевой. Теперь нужно нарисовать саму плату которую будем делать. Специальных программ для этого великое множество: Sprint Layout, DipTrace, Pcad итд. Мне больше всего приглянулась программа ARES. Платки я рисую исключительно в ней.

ARES

На самом деле в чем рисовать разницы почти нет. Главное чтобы программа могла выводить  полученную плату на печать и зеркалить её. Для печати потребуется лазерный принтер. Струйный тут не прокатит. Для ЛУТа я купил себе принтер Samsung ML-1640. Цена ему 100 баксов. Будет лучше если картридж у принтера заправлен родным тонером. Поэтому если приходится много печатать то лучше обзавестись двумя картриджами: один для ЛУТа, а другой для печати всяких документов. Но надо сказать, что если картридж заправлен качественным тонером то проблем нет. Проверено лично. Но вот как отличить качественный тонер от некачественного это уже другой вопрос. При печати необходимо в настройках принтера установить максимальную контрастность и разрешение. Всякие режимы экономии тонера должны быть отключены. В противном случае ничего дельного не выйдет. Для моего принтера настройки должны быть сделаны следующим образом:

PrintSettings

Когда рисунок напечатан на бумаге обрезаем всё лишнее, оставляя лишь небольшие краешки, за счёт которых бумажка держится на плате. Должно получится что-то вроде этого:

bumaga

Теперь накладываем бумажку поверх текстолита, загибаем края и начинаем проглаживать утюгом. Гладить нужно равномерно, особое внимания уделять краям т.к. чаще всего дорожки отваливаются именно там. Нажимать нужно не очень сильно но в тоже время и не слабо =) Если используется тоненькая глянцевая бумага от журнала, то при сильном нажиме тонер будет растекаться, и близлежащие дорожки наверняка слипнуться. А если нажим утюга будет слабым, то дорожки не перенесутся с бумаги на плату. Утюжить можно любым утюгом. Я юзаю старинный утюг советского производства:

аццкий утюг

Если на утюге есть регулятор температуры то смело ставим на максимум. После того как плата как следует отутюжена нужно убрать бумагу. Для этого кладем текстолит с бумагой в ёмкость наполненную тёплой водой, пусть полежит минуть пять. После этого начинаем удалять бумагу просто скатывая её пальцем.  Тонер хорошо прижаривается к медной фольге и оторвать его просто так не получится. Когда бумага удалена нужно положить плату сушиться. После сушки на ней можно будет разглядеть те места где осталась бумага. В основном она остается на пятачках или между близко расположенными  дорожками. Удаляю я обычно такие остатки обычным ластиком. Если получилось так что дорожка всё-таки оторвалась то ничего страшного. Берем водостойкий маркер и дорисовываем дорожку.  Должно получится так:

Настало время травить! Обычно для травления используют хлорное железо. Оно безопасно (если конечно его не есть) и не является дефицитом. Если его нет, то можно попробовать медный купорос пропорций я не знаю, и если кому-то надо то в гугле без проблем найдете. 250 граммовую банку хлорного железа я обычно просто доливаю водой до конца. Раствор получается ядрёный и травит махом. Мне просто не хочется разводить лишней тары для этого дела т.к. хлорное железо это такая вещь, которая при попадании на одежду въедается так, что фиг отстираешь. Ну а вообще на 250 грамм хлорного железа примерно 0.7 л воды. Травит тоже ничего. Скорость травления еще сильно зависит от температуры раствора. Если его подогреть, то скорость возрастёт. Ускорить процесс еще можно периодически покачивая платку в растворе. У меня для этих целей есть специальное устройство. Ничего хитроумного не представляет. Обычный мультивибратор в одно из плеч которого включен моторчик вибровызова от какого-то телефона. Платка у меня плавает  за счет куска пенопласта к которому она приклеена скотчем. Скотч можно взять двухсторонний или как я склеить из обычного широкого скотча колечко, внешняя сторона которого клеится. и при помощи него соединить плату и пенопласт. В кусок пенопласта удобно вкрутить шуруп или приделать ручку,чтоб периодически отслеживать процесс травления. Итак плата вытравилась:

Теперь необходимо убрать тонер с дорожек. Для этого нам потребуется ацетон или какой нибудь другой растворитель. Я обычно использую ацетон. Берем ватку или кусок тряпки, смачиваем в ацетоне и вазюкаем по плате. Нажимать сильно не следует. Иначе тонер может въесться в плату и его потом уже не отмыть. На работоспособности не сказывается, но не красиво, так что трём аккуратно. В результате получается что-то вроде этого:

Следующий шаг — сверление отверстий. Для таких целей  как правило используют мини дрель из моторчика и цангового патрона. У меня дрель конечно не совсем микро, но она меня вполне устраивает. В патрон без проблем зажимаются даже самые тоненькие сверла. Самые ходовые у меня это сверла диаметром 0.7, 0.8 и 0.9 мм.  Для удобства сверления, я добавил к ней ШИМ регулятор оборотов на таймере 555 и кнопку включения сверху. Питается всё это дело от обычного китайского блока питания на 18 вольт:

Для того чтоб сверло не гуляло, перед сверлением нужно накернить центры отверстий. Я это делаю обычным шилом. После сверловки плата приобретает такой вид:

Остался последний шаг — лужение. Некоторые не лудят плату, но я считаю что это необходимо делать обязательно. Слой припоя не только защищает медь от окислов, но и позволяет устранить микротрещины в дорожках если они есть. Лудить очень просто. Готовую плату заливаем флюсом и начинаем водить паяльником по дорожкам. Если паяльник с регулировкой температуры, то во избежании отваливания тоненьких дорожек, температуру лучше поставить поменьше. Для лужения годится любой нейтральный флюс вроде ЛТИ-120 или СКФ. Я использую последний, т.к. отмывать его проще. Когда плата залужена остатки флюса смываются ацетоном или другим растворителем. Еще лудить можно обыкновенным глицерином. Припой растекается очень хорошо, даже иногда затекает на соседние дорожки, поэтому лудить большие полигоны с использованием глицерина очень удобно. После лужения с глицерином очень важно хорошо вымыть плату в горячей воде с мылом. В результате мы получаем отличную красивую плату которую не стыдно показать кому-то:

Любые предложения, вопросы и критика приветствуются в комментариях. Спасибо что дочитали до конца :-)

Изготовление печатных плат: 24 комментария

  1. Я лужу плату немного по-другому. Нагреваю в металлической банке воду до кипения. Потом подсыпаю немного(около половины или чайную ложку лимонной кислоты и окунаю плату дорожками вверх секунд на 15-20 и достаем. После этого бросаем 4-5 «капелек» сплава РОЗЕ (на первый раз, со второго 1-3 хватит если в той же банке), ждем пока он расплавится(2-5с) и бросаем плату уже дорожками вниз и можно слегка надавить на плату. Если достали и некоторые дорожки слиплись или наоборот не залудились, то нужно опять положить плату ножками вниз и слегка подвигать ее в стороны. Сплав продается в радиомагазинах. Этот способ кажется мне проще и не уступает лужению паяльником по времени.

  2. Чтобы отпечатаный шаблон не гулял на плате, загнутые лепестки закрепляю малярным (=бумажным) скотчем. Особенно актуально при изготовлении 2-х сторонних плат (чтоб слои не смещались). Стараюсь делать шаблон так, чтоб загнутые кусочки бумаги ложились «внахлест» с обратной стороны. Есть нюанс: если скотч клеится и на бумагу, и на фольгу (с обратной стороны платы нахлеста не получилось), то клей от скотча переносится на медь и после воздействия утюга оставляет мерзкий липкий слой, который я удаляю «Пемолюксом», который, кстати, при использовании вместо «нулевки» и снимает окисленный слой, и обезжиривает. Так что рекомендую попробовать.

    1. Я заметил что почти у каждого человека есть своя фишка в этой технологии =)
      Кстати на счёт 2-х сторонних плат. Вообще сильно сложно добиться совмещения слоёв? Я просто еще ни разу не делал, но скоро буду делать наверное.

  3. Если набить руку- то несоосность может быть минимальной, по крайней мере, не придется сверлить под углом (первые мои платы страдали такой фишкой:)). Тут 2 фактора: собственно плохое совмещение и изменение размеров бумаги под воздействием горячего утюга (она как бы тянется).
    Для минимизации первого косяка шаблон делаю несколько больше, чем требуется: отступаю по периметру от контура будущей платы по пол-сантиметра и ставлю на обоих сторонах (слоях) по углам 4 пада, они потом пригодятся. Покрываю краской одну из сторон будущей платы (защищаю фольгу от ХЖ), переношу на другую рисунок дорожек ЛУТом, травлю, смываю сплошную закраску и хорошенько драю ее пемолюксом(тонер на другой стороне пусть пока пусть остается). Если после травления тонер на дорожках не вызывает доверия, можно подкрасить дорожки на вытравленной стороне- это гарантия от «перетравов». Затем сверлю дырки в угловых падах- это наши «реперные отверстия». Дальше просто. Шаблон второй стороны протыкается четырьмя иголками по центрам реперных отверстий, иголки вставляются в просверленые нами «реперные отверстия», шаблон фиксируется малярным скотчем и в работу снова вступает утюг и ХЖ. Собственно, по совмещению все.
    Теперь про второй косяк, с растяжкой шаблона под воздействием утюга. Радикальным решением является связка фоторезист+ фотошаблон. Но это не наш метод. Больно заморочная технология, преимущества которой перед ЛУТом (ИМХО) проявляются при изготовлении серии одинаковых плат. А я серию заказываю на производстве. Для изготовления платы-прототипа будущей мухарайки ЛУТа вполне достаточно. Я постоянно читаю споры о том, какая бумага для ЛУТа лучше, но никогда не вмешиваюсь в них. У кого на чем получается, пусть на том и делает. Перепробовал много чего: от глянцевых обложек до подложки от самоклейки. Лучшие результаты получены на подложке с цифрами 333.
    Что мне понравилось:
    1. Нет необходимости пальцами скатывать бумагу с фольги.
    2. Мне показалось, что эта подложка меньше всего деформируется (тянется) под утюгом.
    3. Цена. (Бывает, что и бесплатно- все равно отходы)
    Хотел написать про особенности. Греть эту подложку нужно до тех пор, пока рисунок дорожек только-только начнет проявляться на нагреваемой поверхности. Если дорожки проступили жирно- значит тонер поплыл. Но главное- придется поработать подушечками пальцев, а мне это ненравится.
    И второе. Изменения размеров совсем избежать по определению не получится, особенно на относительно больших платах, но их влияние можно заметно ослабить. Для этого (вот тут — АХТУНГ!) выберите и пометьте один угол и проглаживайте шаблоны обоих сторон от выбраного угла в одном направлении. Тогда совмещение отверстий будет точнее: бумага деформирована в одном направлении. Как то так. Если очень сумбурно написал и что-то непонятно- спрашивайте.

  4. Да нет, это читать долго, на самом деле все это не напрягает. А пленка продается там же, где и обои с клеенками. Возьми 2 метра- надолго хватит. Цвет и рисунок- до лампочки. Лишь бы на подложке «333» было.

  5. Если хочется «шелкографии» — на стороне с фольгой после травления можно сделать отпечаток тем же способом, что и при перенесении рисунка дорожек. Конечно, до идеала далеко, но…

  6. Перепробовал различные типы бумаги. Наиболее понравившаяся фотобумага для струйника — Epson. Снимается полностью листом и без заморочек.

  7. мелкого размера платы(типа 50*50 мм) без проблем на подложке от самоклейки. рекламу к НГ на витрине лепили, попросил. 60*100 — товарищу чуть маркер в руки взять пришлось. пришли к выводу, что не прогрел. переделывать было лень. после времени, когда по внутреннему убеждению — хватит утюжить, убрав утюг накрываем железякой(холодным «утюгом»)
    на две стороны — не заморачивались. утюжим через тонкий лист а4

    1. Про подложку от самоклейки слышал много хороших отзывов. Сам пока проверить не могу т.к. нет её у меня. Да и на глянцевой бумаге результат хороший получается.

  8. Здравствуйте всем. Всех с праздничком!
    Вот купил сегодня самоклейку 333, долго искал, случайно попал, попробую, давно о ней слыхал. Но я хочу сказать о двухсторонних платах. Давече надо было сделать, сделал.
    В Sprint Layout5 наваял плату, распечатал две стороны. Бумага LOMOND 150 d/m. Плотная, но и свой плюс, дорожки меньше плывут и ничего не надо ложить сверху. В общем распечатал, желательно рамку или границы платы обозначать, помогают при совмещении. Даем широкие запасы бумаги по сторонам, складываем вдвое. На свет, хоть и плотная бумага, а при яркой лампе вполне все видно, совмещаем, степлером фиксируем. Получается своего рода карман. Вставляем заготовку платы, гладим, излишки бумаги обрезаем, дальше по рецепту. Сразу две стороны и экономия времени. Сверлю на станочке, если плата не сильно плотная, можно чуть больше размеры площадок дать для ручной дрельки…

  9. По поводу бумаги для печати. Пробовал разную, но лучше всех оказалась ч/б фотобумага (фотобром, унибром и т.п.), даже с проявленым снимком. Дело в том, что фотослой на желатине и отмокает в воде чудесно — не надо ничего оттирать и даже тонкие дорожки не отдираются. Попробуйте.

  10. У нас продаётся глянцевая фотобумага для принтеров с минимальной плотностью от 180 г/м2. Есть просто глянцевая (не фотобумага) для принтеров 120 г/м2. Какую лучше выбрать?

    1. Чем больше плотность тем меньше вероятность того что дорожки будут слипаться от сильного нажатия утюга. Но плотную бумагу замучишься отдирать. Я бы попробовал просто глянцевую

  11. Если есть водостойкий маркер, которым можно рисовать по плате, то значит должно быть где-то то, чем его заправляют.

    Интересно, никто не пробовал заправить струйный принтер, умеющий печатать на CD (т.е. умеющий печатать без загибания бумаги — на плоском) этим составом?

  12. Намучался я с этим LOMOND, взял 130г/M глянцевую раз пять пробовал уже точно не помню дорожки 0.5 мм и расстояние между ними 0.5мм глянец прилипает и если долго тереть идут следом дорожки.Те кто пробовал LOMOND пробовал другую фотобумагу,я да,с ними та же ситуация.Так что разницы нет!

  13. Печатаю на Kodak Photo Paper, полного названия не знаю к сожалению, брал штук 20 у знакомого в фотостудии. Греть долго не надо, тонер вроде не плывёт, после набухания под струйкой тёплой воды бумага отваливается сама вместе с глянцем оставляя ровненькие дорожки.

Добавить комментарий