Производство печатных плат в домашних условиях

Печатные платы — изготовленные из диэлектрика (стеклотекстолита, анодированного алюминия, гетинакса) пластины. В толще либо на поверхности таких пластин проходят проводящие электричество цепочки электронной схемы. Электронные составляющие ПП (печатных плат) соединены друг с другом при помощи пайки, благодаря чему обеспечивается требуемый гальванический контакт и стойкость к механическим воздействиям. Кроме того, такая пластина из диэлектрика способна исполнять функции экранирования, повышения прочности конструкции, теплоотвода.

Существует несколько разновидностей печатных плат — они могут быть одно-или двухсторонними, а также многослойными. Это зависит от того, какое количество слоев из фольги есть у данной платы. Нужно заметить, что изготовление печатных плат из нескольких слоев — очень простой процесс. Для этого понадобится просто склеить между собой односторонние либо двухсторонние диэлектрические пластины. Также различают платы, созданные на жесткой или гибкой основе.

Легкий способ создать печатную плату самостоятельно

Домашнее изготовление печатных плат подразумевает использование механического либо химического метода. В любом случае стоит начать с приобретения необходимых для работы материалов и приспособлений. Для самого недорогого способа производства печатных плат требуется подготовить:

• программное обеспечение, с помощью которого будет создаваться рисунок. Новичку проще всего будет пользоваться Sprint Layout. Здесь простой и понятный интерфейс, есть возможность бесплатного пользования. Также стоит упомянуть о большой библиотеке с самыми часто встречающимися радиокомпонентами;
• фольгированный стеклотекстолит. Это слоистый упругий пластик, который с одной или двух сторон покрывают слоем меди. Обычно выпускается в форме листа. Устойчив к механическим, физическим и химическим воздействиям. Приобрести фольгированный текстолит для печатных плат можно в интернет-магазинах для любителей электроники. Новичкам лучше брать более толстые листы — с ними будет гораздо легче работать;
• прозрачную пленку из полиэтилена, которая понадобится, чтобы перенести рисунок с экрана ПК или ноутбука. Пленка должна быть жесткой (прекрасный вариант — ненужные обложки от учебников);
• скотч для приклеивания пленки к экрану. Лучше брать узкий — его потом легче снимать;
• маркеры. Перенести рисунок на полиэтилен с экрана ПК можно любым фломастером. А вот с пленки на фольгированный текстолит — только особенным маркером, созданным для создания печатных плат. Также подойдут перманентные маркеры (продаются в канцелярских магазинах);
• наждачную бумагу с зернистостью примерно 1000 — 1500 единиц;
• раствор этилового спирта 96% (можно пользоваться также жидкостью для снятия лака);
• зубную щетку;
• инструменты, с помощью которых можно просверлить отверстия 0,7 — 1,2 миллиметров в диаметре;
• чашу для травления (из пластмассы, акрила или стекла);
• кисть для рисования красками;
• хлорное железо (вместо него можно воспользоваться любой смесью для травления плат, к примеру — раствором лимонной кислоты в перекиси водорода);
• паяльник и все для пайки (припой и жидкий флюс).

Пошаговая инструкция

Когда все необходимое для создания печатной платы (ПП) в домашних условиях подготовлено, можно приступать непосредственно к процессу изготовления:

Шаг 1. Создать изображение при помощи специального ПО (в случае, когда проект уникальный), либо скачать готовое изображение из интернета. Перенести рисунок с экрана компьютера на полиэтиленовую пленку (закрепить ее на мониторе скотчем, после чего выполняется прорисовка всех контактных пятачков, токопроводящих дорожек специальным маркером).

Шаг 2. Подготовить фольгированный стеклотекстолит. Для этого нужно вырезать кусок подходящего размера с помощью ножовки/ножниц по металлу, гравера либо обычного канцелярского ножа. После этого необходимо очистить медную поверхность данного материала от защитного покрытия заранее подготовленной наждачной бумагой. Стоит учесть, что не стоит зачищать стеклотекстолит до блеска, поскольку оставляемые частицами наждачной бумаги царапинки способствуют лучшему склеиванию материалов в дальнейшем. Оставшуюся после зачистки пыль необходимо снять с заготовки при помощи жидкости для снятия лака либо спирта.

Шаг 3. Полиэтилен и изображенные на нем шаблоны печатных плат понадобится перенести на стеклотекстолит. Для этого пленку фиксируют на подготовленном материале скотчем, после чего просверливают отверстия согласно нанесенной разметке. Это можно делать прямо через полиэтилен. В случае, когда проектом предусмотрен разный диаметр отверстий, необходимо своевременно менять сверла.

Шаг 4. После того, как отверстия просверлены, нужно снять полиэтиленовую пленку и на время отложить (не выбрасывать). Теперь необходимо нарисовать перманентными маркерами будущие токопроводящие дорожки. Лучше иметь под рукой несколько маркеров, оставляющих разную толщину линий. Рисовать можно, используя в качестве ориентира шаблон на полиэтилене или оригинальное изображение на мониторе. Линии нужно проводить одним движением, чтобы не приходилось вносить корректировки (след от перманентного маркера плохо удаляется). Нанесенный рисунок должен полностью высохнуть.

Шаг 5. Нужно подготовить раствор для травления печатных плат. Если используется хлорное железо, делается смесь сухого порошка с водой в специальной неметаллической емкости. Пропорции указаны на упаковке, но можно сделать раствор немного более концентрированным — это ускорит процесс. Кроме того, профессионалы рекомендуют опустить емкость со смесью в ванночку с горячей водой, при этом химическая реакция также ускорится — вместо 60 мин травление успешно пройдет за 10. Плату нужно постоянно слегка двигать в растворе, удаляя с нее продукты реакции щеточкой.

Шаг 6. Заготовка тщательно промывается под струей проточной воды, после чего с нее удаляются остатки маркера жидкостью для снятия лака либо спиртом. По окончанию очистки печатную плату требуется хорошо просушить.

Шаг 7. Выполняется лужение платы в домашних условиях. Вначале поверхность еще раз зачищается наждачной бумагой, но уже более аккуратно. Затем на подготовленные дорожки нужно нанести жидкий флюс, а на жало паяльника — припой. После припой наносится на оставшуюся после травления медь (очень важно, чтобы токопроводящие дорожки были хорошо прогреты — тогда он должным образом «приклеится»). Можно выполнять также химическое лужение печатных плат с помощью жидкого олова — это очень упрощает задачу, или пользоваться сплавами Вуда или Розе. Последние легко наносятся и распределяются по дорожкам, не образуя комочков.

Можно увидеть, что создавать печатные платы самостоятельно, без чрезмерных затрат, вполне по силам даже начинающему радиолюбителю. Используя предложенную технологию и доступные материалы, удастся изготавливать электронные изделия, не уступающие по качеству заводским.

Технология нанесения рисунка печатной платы с помощью лазерного принтера

Стоит рассмотреть такой способ изготовления ПП в домашних условиях, как лазерно-утюжную технологию (сокр. ЛУТ). Он подойдет тем, у кого в распоряжении имеется лазерный принтер. ЛУТ позволяет создать печатные платы высокого качества, не затрачивая много времени и денежных средств. Методом могут пользоваться как профи, так и начинающие радиолюбители. В этом случае рисунок создается в одной из специально разработанных программ для черчения плат, после чего выводится на печать. Стоит отметить, что рисунок нужно распечатывать в зеркальном отображении, отключив экономный режим печати.

Технология ЛУТ основана на свойстве тонера затвердевать после остывания, надежно удерживаясь на бумаге, и вновь становиться мягким после нагревания до высоких температур (180 ? ?220?). Стоит отметить, что для изготовления бумажного шаблона ПП нужна фотобумага, в структуре которой практически нет пор — в этом случае тонер легко перенесется с бумажного носителя на печатную плату. Также можно пользоваться любой бумагой с глянцевым покрытием (к примеру, обложками старых глянцевых журналов).

После того, как бумажный шаблон подготовлен, выполняются следующие этапы:

Этап 1. Перенос изображения с бумаги на стеклотекстолит (подготовленный так же, как и в вышерассмотренном способе). Это важный этап, поскольку от точности перенесенного рисунка будет зависеть качество полученного изделия. Бумагу нужно плотно прижать со стороны рисунка к медной поверхности стеклотекстолита. Затем полученную конструкцию необходимо разогреть до температуры 180 ? ?220 ?. Для этого можно воспользоваться обычным электроутюгом, электродуховкой или духовкой в газовой плите. После нагрева до заданной температуры, стеклотекстолит нужно остудить. Для этого следует подождать около 30 минут, в течение которых тонер, перенесенный с бумаги на медную поверхность, успеет затвердеть.

Этап 2. Плату нужно опустить в любой мыльный раствор (отлично подойдет разведенная в воде жидкость для мытья посуды) — это необходимо для того, чтобы бумага размокла и ее можно было удалить с поверхности ПП. Нужно проверить, насколько точно перенесся рисунок, и в случае необходимости подправить его перманентным маркером.

Этап 3. Следующим шагом станет травление печатной платы при помощи одного из растворов, приведенных в таблице ниже.

Любой раствор нужно наливать в неметаллическую емкость — подойдет посуда из керамики, стекла, акрила и т.д. Остатки неиспользованной смеси разрешается смывать в канализацию.

Плату можно аккуратно положить рисунком вниз на поверхность полученного раствора, благодаря своему небольшому весу она будет плавать. Однако есть риск появления пузырьков воздуха между медной поверхностью и травильным раствором. Чтобы его избежать, лучше положить ПП на дно емкости и периодически ее покачивать. Необходимо выждать нужное время травления, после чего извлечь печатную плату и тщательно прополоскать в проточной воде.

Этап 4. После воздействия на заготовку травильным раствором можно увидеть результат — медь осталась только под слоем тонера. Для дальнейшей работы нужно этот слой снять при помощи ветиши, смоченной в любом растворителе. Затем поверхность необходимо обработать наждачной бумагой — так повысятся ее абразивные свойства. Теперь печатная плата подготовлена к очередному этапу работы.

Этап 5. Химическое лужение дорожек с помощью специальных сплавов Вуда или Розе. Последний не имеет в составе кадмия, а значит — выделяет меньше токсических веществ при работе с ним. Данный этап необходим, чтобы подготовить ПП к пайке. По окончанию лужения платы ее нужно промыть под проточной водой и хорошенько высушить.

Этап 6. Выполняется механическое сверление отверстий в ПП. Лучше, когда для этих целей используется сверлильный станок либо особая дрель. После того, как все отверстия готовы, оставшиеся шероховатости платы обрабатываются надфилем с плоскими гранями либо наждачным камнем. Теперь ПП готова для монтажа радиодеталей.

Этап 7. В случае, когда ножки необходимых радиодеталей слишком длинные, их необходимо при помощи бокорезов сделать короче (они не должны выступать над поверхностью заготовки более чем на 1,5 мм). Радиодетали вставляются в подготовленные отверстия, после чего их выводы к площадкам запаиваются. Перед пайкой ножки этих деталей обязательно смачиваются в спирто-канифольном флюсе, а после того, как монтаж радиодеталей будет окончен, остатки флюса снимаются растворителем. Это может быть жидкость для снятия лака, уайт-спирит или обычный раствор этилового спирта 96%.

Результатом работы станут красивые и аккуратные печатные платы, изготовление которых можно поставить на поток и превратить в прибыльный бизнес.