Что такое печатная плата?
Печатная плата (ПП) служит для механического монтажа радиокомпонентов и электрического их соединения с помощью проводящего рисунка, контактных площадок и других компонентов, вытравленных на медном слое ламинированной пластины. На ПП находятся заранее спроектированные медные дорожки. Правильно проектирование соединений посредством этих дорожек сокращает количество использованных проводов, а значит, и количество повреждений, вызванных разрывами соединений. Компоненты монтируются на ПП пайкой.
Пошаговый процесс
В каждом этапе подробные комментарии и фотографии с примерами.
Печать дорожек на бумаге
Открываем схему платы. В статье используется программа Sprint-Layout и схема мультивибратора на транзисторах.
Печать схемы на бумагу
Используйте максимальное пространство для печати, чтобы не перепечатывать схему снова и приготовить запасные трафареты.
Не нужно зеркалить плату, если она чертилась со стороны радиодеталей. Так же убираем макросы и другие слои, нам нужны только дорожки и граница платы.
Качество перенесенных дорожек на текстолит зависит и от выбранного типа бумаги.
Существует несколько вариантов:
- Обычная бумага;
- Глянцевая бумага. Можно использовать из любого журнала;
- Подложка от самоклеющихся обоев. Отлично отдает тоннр на текстолит;
- Бумага с мягким покрытием. Такая продается на Aliexpress.
Офисная бумага А4 толстая для ЛУТ. Тонер хуже от нее отходит.
Пример неудачного переноса платы на текстолит. Половина дорожек отсутствует.
Пример плохого переноса
С помощью офисной бумаги действительно можно делать печатные платы, но нужен хороший принтер и тонер. Такая бумага капризная, и если вы плохо греете, или перегреете плату, то ничего не получится.
Глянцевая отличается от офисной толщиной. Ее недостаток — она застревает в принтере во время печати. Глянцевая бумага еще легко рвется, и ее легко перегреть, чем офисную.
Подложка от самоклеющейся бумаги и распечатанные платы
Подложка от самоклеющихся обоев обрела популярность среди радиолюбителей. Быстро отдает тонер на текстолит, но и распечатать на ней печатную плату довольно трудно.
Речь идет о мягкой поверхности, с которой снимаются самоклеющиеся обои. Также такая подложка иногда застревает в принтере во время печати.
Не имеет особого смысла вырезать целый формат А4 из таких обоев. В таком формате бумага выскользнет из под фотобарабана во время печати. Используйте небольшие кусочки подложки, чтобы можно было их приклеить к обычной бумаге.
Нельзя использовать жидкий клей и другие жидкие материалы. Вы можете повредить фотобарабан по время печати, и на нем останутся следы. Приклеить можно и самими обоями.
Бумага с мягким покрытием продается на Aliexpress. Она желтого цвета. Аналогично глянцевой бумаге застревает в принтере. Все зависит от вашей модели принтера.
Распечатка и подготовка
Отрезать текстолит можно с помощью ножовки по металлу, ножницами или отрезными дисками.
Подготовка и разметка текстолита
Отрезаем плату с запасом, чтобы было удобнее наносить дорожки во время нагрева утюгом.
Бархатной наждачкой обрабатываем поверхность текстолита. Чистим ее от грязи и микрочастиц меди ацетоном или изопропанолом.
Нанесение дорожек
Понадобится утюг, дощечка, бумага и тара с водой.
Разогреваем утюг до 100 °C, и на деревянную дощечку кладем текстолит. Почему деревянную? Она быстро нагревается и медленно отдает тепло в окружающую среду.
Ставим разогретый утюг на текстолит. Держим в течение 20 секунд. Горячий текстолит схватит бумагу.
Греем текстолит
Кладем трафарет на разогретый текстолит. Он частично прилипает.
Кладем на текстолит один лист бумаги и гладим утюгом плату в течении одной или двух минут. Бумага нужна для снижения перегрева. Гладить надо аккуратно, без резких движений.
Нанесение дорожек
Оставляем плату остывать на пять минут, чтобы тонер не отлип от меди. Помещаем ее в тару с водой.
Удаление бумаги с платы
Также ждем около пяти минут. С помощью пальцев или губки, снимем слой бумаги.
Ни в коем случае не снимайте бумагу ногтями. Так можно содрать тонер с меди.
Удаляем границы на плате. Они не нужны со стороны дорожек.
Восстановление контактов
Дорожки можно восстановить перфорированным маркером или лаком для ногтей. Нанесите на поврежденный участок лак или маркер.
Восстановление дорожек лаком для ногтей
Это защитит медь во время травления в растворе. Дождитесь полного высыхания лака, чтобы он был устойчив к воде.
Все готово к следующему этапу.
Травление платы
Основные и популярные методы:
- Хлорное железо. Можно использовать повторно. При неосторожном обращении оставляет следы на одежде и коже;
- Медный купорос. Продается в садоводческих магазинах. Медленно травит плату;
- Соляная кислота. Быстрый и опасный вариант. К тому же, кислоту трудно достать. Выделяет опасные токсины;
- Электролиз. Самый долгий и малоэффективный способ;
- Перекись водорода. Доступный и эффективный раствор. Основной недостаток — нельзя использовать повторно. Во время травления образуются осадки, которые замедляют скорость травления.
Компоненты для травления
В этой статье мы будем использовать метод с перекисью. Для платы площадью 100 см достаточно 100 миллилитров 3% переписи водорода, 30 грамм лимонной кислоты и 5 грамм поваренной соли.
Начинается процесс травления.
В пластиковой таре смешиваем все компоненты до полного растворения, и кладем плату в раствор.
Процесс травления
Травить печатные платы надо в проветриваемом помещении. При травлении выделяются ядовитые пары меди.
Чтобы процесс травления не замедлялся, перемешивайте раствор.
Как ускорить травление
Для повышения скорости травления меди, надо подогреть раствор. Это катализатор химической реакции.
Ватной палочкой перемешиваем раствор для лучшего травления
Подогрев раствора с помощью второго контейнера
Не надо наливать кипяток в сам раствор. Налейте кипяток в другую тару, и поставьте на нее тару с раствором.
Остаются небольшие участки меди
После травления промываем плату в холодной воде и оставляем сушиться. Травящий раствор можно вылить как обычные отходы в раковину.
Сверление
Просверлить отверстия можно как до травления, так и после. В качестве инструментов подойдет шуруповерт или бормашина.
Перед сверлением платы желательно сделать керновку отверстий. Это углубления для точного позиционирования сверла. Если нет керна, можно использовать гвоздь.
Не делайте слишком большие углубления и не берите гвозди большего диаметра, чем будущее отверстие на плате.
Основной недостаток шуруповертов — это их низкая скорость оборотов.
Чем меньше диаметр сверла — тем быстрее должны быть обороты.
Шуруповертом не получится сделать отверстия диаметром меньше 0,8 миллиметра. От низких оборотов сверло быстро затупится. Если будете сильно давить на сверло сверху, оно погнется или сломается.
У бормашины число оборотов достигает 10 000 в минуту. Поэтому для отверстий менее 0,8 миллиметров лучше использовать ее.
Устанавливаем сверло в цангу.
Центруем сверло и закрепляем.
Во время такого рода работ надевайте защитные прозрачные очки. Опилки могут попасть на лицо от высоких оборотов. Надевайте маску от пыли.
Сверлить надо на дощечке и только перпендикулярно к плате. Если угол будет острый или вы будете держать плату в руках, то сверло вылетит или сломается.
Дальше чистим плату наждачкой, чтобы удалить заусенцы и куски текстолита. Удаляем лишние куски платы и формируем границу с помощью макросов.
Как нанести макросы
Макросы — это рисунки на печатной плате, которые расположены с обратной стороны. И их можно нанести точно также, как и дорожки на плату. Только теперь надо отзеркалить макросы, и потом их можно нанести на обратную сторону платы.
Пайка и проверка работы
Печатную плату почистите бархатной наждачной бумагой. С помощью спиртоканифоли залудите дорожки. Не нужно использовать паяльную кислоту.
Полностью собранная схема
Первые в очереди — это маленькие радиодетали. Сначала паяйте их. Транзисторы и светодиоды чувствительны к температуре, поэтому паять их надо аккуратно и с перерывами.
Готовый мультивибратор
После пайки проверяем работу схемы. Проверьте плату на наличие металлического мусора. Мультивибратор можно подключить к обычному аккумулятору, с напряжением 4 вольта.
↑ P.S. Немного воспоминаний, не совсем в тему
В далёкие школьные и студенческие времена, «идея» заложенная в описанную в статье макетную плату сильно пригодилась в условиях недостатка фольгированных материалов. Изрядно подустав крутить проволочки, стал собирать не очень сложные схемы, припаивая детали на устаноленных в нужных местах платы жестяных площадках и дорожках, в общем делал нечто среднее между печатным и навесным монтажом. Конечно способ не без недостатков, но обслуживание изделия, замену неисправных деталей, и внесение изменений в схему делать быстрей и удобней чем на стандартной «печатке». До сих пор сохранилось несколько артефактов изготовленных этим экзотическим способом:
Микрофонный усилитель
Одна из первых собственноручно спаянных удачных схем. Долгое время удивлял знакомых чувствительностью, позволяющей записывать тиканье часов из соседней комнаты:) До наших дней сохранился только чудом.
Одна из гитарных примочек
Как видите пара плат сделана из картона. Давно уже, лет двадцать назад. Видать торопился тогда. Подумываю заменить их на печатные да и схему изрядно перелопатить, только всё руки не доходят. Тем более в уличных концертах этому изделию уже вряд-ли предстоит участвовать.
Неведомая антинаучная фигня
Когда-то в докомпьютерные времена служила ритм-боксом и обеспечивала моё гитарное брыньканье ударным сопровождением бумканьем и дыцканьем :russian: Несмотря на опять же картонные платы, криво сделанную, не вполне законченную схему и общую неактуальность, работает до сих пор.
Ну, для изготовления рабочих плат я этот способ уж точно никому рекомендовать не буду. Так, для смеха вспомнил. Хотя, думаю, вполне можно использовать для быстрой сборки и настройки чего-нибудь не очень сложного, когда нет времени или настроения делать макетку описанную в статье.
Одна такая плата, сделанная под одну из первых гитарных примочек, впоследствии разобранную, в разное время «носила на себе» предусилитель, генератор, и ещё несколько похожих по смыслу и топологии платы схем. Некоторые из этих блоков после доведения до ума работают на других платах, сделанных уже специально под них.
