Делаем печатную плату
- Что такое печатная платa
- Какой материал будем использовать для изготовления плат
- Методы изготовления печатных плат дома
- Основные требования к изготовленным платам
- Как сделать двухстороннюю плату из 2-ух односторонних
- Необходимые инструменты и химия
- 1. Компоновка слоев платы на листе бумаги для печати c помощью InkScape
- 2. Печатаем на принтере рисунок платы
- 3. Готовим раствор для химического перевода
- 4. Готовим стеклотекстолит
- 5. Переводим рисунок
- 6. Травим плату
- 7. Сверлим отверстия
- Делаем мини дрель
- Кондуктор для сверления
- 8. Лужение платы
- Тонкий тюнинг метода переноса тонера
- Плата готова
- Альтернативные варианты
Что такое печатная платa
Печа́тная пла́та (англ. printed circuit board, PCB, или printed wiring board, PWB) — пластина из диэлектрика, на поверхности и/или в объёме которой сформированы электропроводящие цепи электронной схемы. Печатная плата предназначена для электрического и механического соединения различных электронных компонентов. Электронные компоненты на печатной плате соединяются своими выводами с элементами проводящего рисунка обычно пайкой.
В отличие от навесного монтажа, на печатной плате электропроводящий рисунок выполнен из фольги, целиком расположенной на твердой изолирующей основе. Печатная плата содержит монтажные отверстия и контактные площадки для монтажа выводных или планарных компонентов. Кроме того, в печатных платах имеются переходные отверстия для электрического соединения участков фольги, расположенных на разных слоях платы. С внешних сторон на плату обычно нанесены защитное покрытие («паяльная маска») и маркировка (вспомогательный рисунок и текст согласно конструкторской документации).
В зависимости от количества слоёв с электропроводящим рисунком, печатные платы подразделяют на:
-
односторонние (ОПП): имеется только один слой фольги, наклеенной на одну сторону листа диэлектрика.
-
двухсторонние (ДПП): два слоя фольги.
-
многослойные (МПП): фольга не только на двух сторонах платы, но и во внутренних слоях диэлектрика. Многослойные печатные платы получаются склеиванием нескольких односторонних или двухсторонних плат.
По мере роста сложности проектируемых устройств и плотности монтажа, увеличивается количество слоёв на платах.
Основой печатной платы служит диэлектрик, наиболее часто используются такие материалы, как стеклотекстолит, гетинакс. Также основой печатных плат может служить металлическое основание, покрытое диэлектриком (например, анодированный алюминий), поверх диэлектрика наносится медная фольга дорожек. Такие печатные платы применяются в силовой электронике для эффективного теплоотвода от электронных компонентов. При этом металлическое основание платы крепится к радиатору. В качестве материала для печатных плат, работающих в диапазоне СВЧ и при температурах до 260 °C, применяется фторопласт, армированный стеклотканью (например, ФАФ-4Д), и керамика.
Какой материал будем использовать для изготовления плат
Самые распространненые, доступные материалы для изготовления плат — это Гетинакс и Стеклотекстолит. Гетинакс-бумага пропитанная бакелитовым лаком, текстолит стекловолокно с эпоксидкой. Однозначно будем использовать стеклотекстолит!
Стеклотекстолит фольгированный представляет собой листы, изготовленные на основе стеклотканей, пропитанных связующим на основе эпоксидных смол и облицованные с двух сторон медной электролитической гальваностойкой фольгой толщиной 35 мкм. Предельно допустимая температура от -60ºС до +105ºС. Имеет очень высокие механические и электроизоляционные свойства, хорошо поддается механической обработке резкой, сверлением, штамповкой.
Стеклотекстолит в основном используется одно или двухсторонний толщиной 1.5мм и с медной фольгой толщиной 35мкм или 18мкм. Мы будем использовать односторонний стеклотекстолит толщиной 0.8мм с фольгой толщиной 35мкм (почему будет подробно рассмотрено далее).
Методы изготовления печатных плат дома
Платы можно изготавливать химическим методом и механическим.
При химическом методе в тех местах где должны быть дорожки (рисунок) на плате на фольгу наносится защитный состав (лак, тонер, краска и т.д.). Далее плата погружается в специальный раствор (хлорное железо, перекись водорода и другие) который «разъедает» медную фольгу, но не действует на защитный состав. В итоге под защитным составом остается медь. Защитный состав в дальнейшем удаляется растворителем и остаётся готовая плата.
При механическом методе используется скальпель (при ручном изготовлении) или фрезерный станок. Специальная фреза делает бороздки на фольге, в итоге оставляя островки с фольгой — необходимый рисунок.
Фрезерные станки довольно дорогое удовольствие, а также сами фрезы дороги и имеют небольшой ресурс. Так что, этот метод мы не будем использовать.
Самый простой химический метод — ручной. Ризографом лаком рисуются дорожки на плате и потом травим раствором. Этот метод не позволяет делать сложные платы, с очень тонкими дорожками — так что это тоже не наш случай.
Следующий метод изготовления плат — с помощью фоторезиста. Это очень распространненая технология (на заводе платы делаются как раз этим методом) и она часто используется в домашних условиях. В интернет очень много статей и методик изготовления плат по этой технологии. Она дает очень хорошие и повторяемые результаты. Однако это тоже не наш вариант. Основная причина — довольно дорогие материалы (фоторезист, который к тому же портится со временем), а также дополнительные инструменты (УФ ламка засветки, ламинатор). Конечно, если у вас будет объемное производство плат дома — то фоторезист вне конкуренции — рекомендуем освоить его. Также стоит отметить, что оборудование и технология фоторезиста позволяет изготовливать шелкографию и защитные маски на платы.
С появлением лазерных принтеров радиолюбители стали активно их использовать для изготовления плат. Как известно, для печати лазерный принтер использует «тонер». Это специальный порошок, который под температурой спекается и прилипает к бумаге — в итоге получается рисунок. Тонер устойчив к различным химическим веществам, это позволяет использовать его как защитное покрытие на поверхности меди.
Итак, наш метод состоит в том, чтобы перенести тонер с бумаги на поверхность медной фольги и потом протравить плату специальным раствором для получения рисунка.
В связи с простотой использования данный метод заслужил очень большое распространение в радиолюбительстве. Если вы наберете в Yandex или Google как перенести тонер с бумаги на плату — то сразу найдёте такой термин как «ЛУТ» — лазерно утюжная технология. Платы по этой технологии делаются так: печатается рисунок дорожек в зеркальном варианте, бумага прикладывается к плате рисунком к меди, сверху данную бумагу гладим утюгом, тонер размягчяется и прилипает к плате. Бумага далее размачивается в воде и плата готова.
В интернет «миллион» статей о том как сделать плату по этой технологии.
-
перегрев — дорожки растекаются — становятся шире
-
недогрев — дорожки остаютяся на бумаге
-
бумага «прижаривается» к плате — даже при размокании сложно отходит — в итоге может повредится тонер. Очень много информации в интернете какую бумагу выбрать.
-
Пористый тонер — после снятия бумаги в тонере остаются микропоры — через них плата тоже травится — получаются изъеденные дорожки
-
повторяемость результата — сегодня отлично, завтра плохо, потом хорошо — стабильного результат добиться очень сложно — нужна строго постоянная температура прогрева тонера, нужно стабильное давление прижима платы.
К слову, у меня этим методом не получилось сделать плату. Пробовал делать и на журналах, и на мелованной бумаге. В итоге даже платы портил — от перегрева вздувалась медь.
В интернет почему-то незаслуженно мало информации про еще один метод переноса тонера — метод холодного химического переноса. Он основан на том факте, что тонер не растворяется спиртом, но растворяется ацетоном. В итоге, если подобрать такую смесь ацетона и спирта, которая будет только размягчать тонер — то его можно «переклеить» на плату с бумаги. Этот метод мне очень понравился и сразу дал свои плоды — первая плата была готова. Однако, как оказалось потом, я нигде не смог найти подробной информации, которая давала бы 100% результат. Нужен такой метод, которым плату мог сделать даже ребёнок. Но на второй раз плату сделать не вышло, потом опять и пришло долго подбирать нужные ингридиенты.
В итоге после долгих была разработана последовательность действий, подобраны все компоненты, которые дают если не 100% то 95% хорошего результата. И самое главное процесс настолько простой, что плату может сделать ребенок полностью самостоятельно. Вот этот метод и будем использовать. (конечно его можно и далее доводить до идеала — если у вас выйдет лучше — то пишите). Плюсы данного метода:
-
все реактивы недорогие, доступные и безопасные
-
не нужны дополнительные инструменты (утюги, лампы, ламинаторы — ничего, хотя нет — нужна кастрюля)
-
нет возможности испортить плату — плата вообще не нагревается
-
бумага отходит сама — видно результат перевода тонера — где перевод не вышел
-
нет пор в тонере (они заклеиваются бумагой) — соответственно нет протравов
-
делаем 1-2-3-4-5 и получаем всегда один и тот же результат — почти 100% повторяемость
Прежде чем начать, посмотрим какие платы нам нужны, и что мы сможем сделать дома данным методом.
Основные требования к изготовленным платам
Мы будем делать приборы на микроконтроллерах, с применением современных датчиков и микросхем. Микросхемы становятся все меньше и меньше. Соответственно необходимо выполнение следующих требований к платам:
-
платы должны быть двух сторонними (как правило развести одностороннюю плату очень сложно, сделать дома четырехслойные платы довольно сложно, микроконтроллерам нужен земляной слой для защиты от помех)
-
дорожки должны быть толщиной 0.2мм — такого размера вполне достаточно — 0.1мм было бы еще лучше — но есть вероятность протравов, отхода дорожек при пайке
-
промежутки между дорожками — 0.2мм — этого достаточно практически для всех схем. Уменьшение зазора до 0.1мм чревато сливанием дорожек и сложностью в контроле платы на замыкания.
Мы не будем использовать защитные маски, а также делать шелкографию — это усложнит производство, и если вы делаете плату для себя, то в этом нет нужды. Опять же в интернет много информации на эту тему, и если есть желание вы можете навести «марафет» самостоятельно.
Мы не будем лудить платы, в этом тоже нет необходимости (если только вы не делаете прибор на 100лет). Для защиты мы будем использовать лак. Основная наша цель — быстро, качественно, дёшево в домашних условиях сделать плату для прибора.
Вот так выглядит готовая плата. сделанная нашим методом — дорожки 0.25 и 0.3, расстояния 0.2
Как сделать двухстороннюю плату из 2-ух односторонних
Одна из проблем изготовления двухсторонних плат — это совмещение сторон, так чтобы переходные отверстия совпадали. Обычно для этого делается «бутерброд». На листе бумаги печатается сразу 2 стороны. Лист сгибается пополам, на просвет точно совмещаются стороны с помощью специальных меток. Внутрь вкладывается двухсторонний текстолит. При методе ЛУТ такой бутерброд проглаживается утюгом и получается двухсторонняя плата.
Однако, при методе холодного переноса тонера сам перенос осуществляется с помощью жидкости. И поэтому очень сложно организовать процесс смачивания одной стороны одновременно с другой стороной. Это конечно тоже можно сделать, но с помощью специального приспособления — мини пресса (тисков). Берутся плотные листы бумаги — которые впитывают жидкость для переноса тонера. Листы смачиваются так, чтобы жидкость не капала, и лист держал форму. И дальше делается «бутерброд» — смоченный лист, лист туалетной бумаги для впитывания лишней жидкости, лист с рисунком, плата двухсторонняя, лист с рисунком, лист туалетной бумаги, опять смоченный лист. Все это зажимается вертикально в тиски. Но мы так делать не будем, мы поступим проще.
На форумах по изготовлению плат проскочила очень хорошая мысль — какая проблема делать двухстороннюю плату — берем нож и режем текстолит пополам. Так как стеклотекстолит — это слоеный материал, то это не сложно сделать при опредленной сноровке:
В итоге из одной двухсторонней платы толщиной 1.5мм получаем две односторонние половинки.
Далее делаем две платы, сверлим и все — они идеально совмещены. Ровно разрезать текстолит не всегда получалось, и в итоге пришла идея использовать сразу тонкий односторонний текстолит толщиной 0.8мм. Две половинки потом можно не склеивать, они будут держаться за счет запаяных перемычек в переходных отверстиях, кнопок, разъемов. Но если это необходимо без проблем можно склеить эпоксидным клеем.
Основные плюсы такого похода:
-
Текстолит толщиной 0,8мм легко режется ножницами по бумаге! В любую форму, то есть очень легко обрезать под корпус.
-
Тонкий текстолит — прозрачный — посветив фонарем снизу можно легко проверить корректность всех дорожек, замыкания, разрывы.
-
Паять одну сторону проще — не мешают компоненты на другой стороне и легко можно контролировать спайки выводов микросхем— соединить стороны можно в самом конце
Минусы:
-
Сверлить надо в два раза больше отверстий и отверстия могут чуть-чуть не совпасть
-
Немного теряется жёсткость конструкции если не склеивать платы, а склеивать не очень удобно
-
Односторонний стеклотекстолит толщиной 0. 8мм трудно купить, в основном продается 1.5мм, но если не удалось достать, то можно раскроить ножем более толстый текстолит.
Перейдем к деталям.
Необходимые инструменты и химия
Нам понадобятся следующие ингридиенты:
-
стеклотекстолит 0.8мм 1-сторонний
-
губка пружинка для мытья посуды
-
фейри или другая жидкость для мытья посуды
-
ацетон (Не забывайте что его пары ядовиты! Работайте в хорошо провертриваемом помещении!)
-
жидкость для снятия лака без ацетона (например ЛАСКА, она точно подходит). Обязательно проверьте жидкость. сейчас очень много подделок, в которые добавлен ацетон. Для проверки надо смочить распечатку на бумаге этой жидкостью, тонер не должен поплыть!
-
спирт технический (ИЗОПРОПАНОЛ — Изопропиловый спирт абслолютированный 99. 7% безводный), можно и медицинский, но его сейчас трудно купить
-
туалетная бумага мягкая двух-слойная (например Zewa)
-
шприц пластиковый на 2-3мл
-
фото бумага LOMOND 0102145 85gsm InkJet Photo Paper
-
принтер лазерный чернобелый с высоким разрешением — больше 600dpi. Например HP LaserJet P1102. Картридж можно использовать неоригинальный. Например — Profline отлично подходит.
-
Ножницы, лучше швейный для раскроя ткани
-
сверла 0.6, 0.8, 1мм
-
маркер для корректировки плат Edding 140S
-
минидрель из моторчика (ниже будет рассказано как ее сделать)
-
гидроперит (приобретается в аптеке)
-
лимонная кислота (в хозяйсвтенном магазине или супермаркете)
-
соль каменная (без йода)
-
емкость для травления — например пластиковый контейнер
Теперь когда все это есть, делаем по шагам.
1. Компоновка слоев платы на листе бумаги для печати c помощью InkScape
Inkscape — это высококачественный профессиональный инструмент для работы с векторной графикой для Windows, Mac OS X и Linux. Он широко используется любителями и профессионалами по всему миру для создания иллюстраций, иконок, логотипов, диаграмм, карт, а также веб-графики. Inkscape использует открытый стандарт SVG (Scalable Vector Graphics) от W3C в качестве формата по-умолчанию, а также сам является свободным и открытым программным обеспечением.
Эта программа очень хороша для компоновки рисунка будущей платы. На выходе программы трассировки платы Kicad (или другой) мы получаем рисунок каждого слоя в формате svg или pdf. С помощью этой программы можно импортировать на один лист каждый слой (то есть несколько svg файлов), если необходимо отразить их зеркально и разместить их на листе в нужном количестве. Получившийся рисунок можно сохранить в pdf формате или сразу распечтать.
Давайте посмотрим как это делается.
-
Создаем новый документ в InkScape
-
Выбираем «Файл — Импортировать» и выбираем наши файлы svg слоев платы. ОБЯЗАТЕЛЬНО делать импортирование, иначе можно измениться геометрия рисунка! В итоге получается 2 объекта (можно импортировать по одному):
-
Далее растаскиваем два чертежа и необходимый слой платы (если в Kicad делали оба слоя не зеркальные — то F.Cu слой надо сделать зеркальным) делаем зеркальным (кнопка V — вертикально или H — горизонтально, все равно как, больше для наглядности). Располагаем их рядом, чтобы можно было разрезать — достаточно зазора 2-3мм. Для большей точности можно использовать поля с милиметрами в панели инструментов:
-
Если нам надо поместится в печатную плату определенного размера — то можно сделать прямоугольник нужного размера и внутри его располагать наши рисунки. !Перед печатью нужно удалить все лишние элементы!, если оставить то может в итоге выйти не черный цвет.
-
Лучше сразу печатать 2 копии — чтобы сразу посмотреть какая вышла лучше или если не выйдет с первого раз то останется вторая. В этом редакторе легко можно скопировать и сделать второй экземпляр.
-
Выбираем Файл — сохранить Как — формат PDF и сохраняем. Если вы будете печатать непосредственно из Inkscape, то обязательно проверяйте геометрию, диагональные расстояния сверьте линейкой, иначе плата не выйдет. При печати лучше выбирать Тип печати — ВЕКТОРНЫЙ.
Естественно, если вы например делаете несколько плат сразу, то можно на одном листе расположить нужное количество чертежей.
Небольшие советы:
-
Старайтесь оставить отступы от краев, потому что принтер может плохо печатать ближе к краю.
-
Если плата небольшая, то лучше разместить так, чтобы рисунок занимал пол страницы, тогда можно лист фотобумаги разрезать на 2 части при печати и использовать 2 раза.
-
На печати не должно быть никаких серых областей — все только черно-белое!
-
Обязательно проверяйте посадочные места перед изготовлением платы — приложите микросхемы к распечатанным областям на обычном листе бумаги, или прямо к монитору
-
Внимательно следите за зеркальным слоем — проверить очень легко — после печати — переверните лист и на просвет убедитесь, что все соответсвует рисунку в Kicad.
-
Перед началом изготовления выберите лучшую копию — где больше тонера, где он лучше лежит и т. д.
-
Старайтесь, чтобы сама плата была не большой — не больше 10см х 10 см, иначе ее будет сложно равномерно прижать чертеж к плате. То есть если плата большая, лучше сделать каждую сторону за отдельный заход.
-
Если что-то пошло не так, не переживайте, все можно повторить заново.
-
Оставьте небольшой отступ по длинной стороне итогового чертежа, например 2см, чтобы держать вырезанный рисунок руками.
-
Сама плата должно быть хотя бы на 3мм больше с каждого края чертежа
Вот идеальный вариант:
Еще раз напишу — все добавленные прямоугольники необходимо удалить! Оставить только рисунки платы!
2. Печатаем на принтере рисунок платы
Для нашего метода изготовления плат нужна специальная бумага. Ее подбор — это большая сложная работа. Перепробовав разные бумаги: факсовая, журналы, мелованная, обычная, наконец то была найдена идеальная бумага. Какая бумага нам нужна:
-
Она должна быть легко доступна
-
Недорогая
-
Тонкая, и в то же время не рвущаяся при размачивании
-
Бумага с глянцевым слоем
-
Хорошо и быстро впитывающая влагу (наш раствор), и при этом не коробящаяся при намокании
-
Она должна подходить для лазерного принтера, чтобы не мучиться с приклеиванием бумаги и т. д.
Итак, наш выбор — это бумага фотобумага Lomond (см выше точное название).
Печатать нужно на максимальном расходе тонера. В Windows идем в принтеры, находим нужный принтер и на нем нажимаем правой кнопкой мышки — свойства. Идем на закладку «Параметры устройства» и выбираем плотность печати — максимальная (например 5). В linux такой настройки в драйверах нет, пришлось ставить виртуальную машину с Windows.
Без этой настройки перевод может не получится, и тонер может быть более пористым. При печати также выбираем свойства и чернобелую печать и максимальное разрешение:
Данные настройки могут отличаться для разных принтеров, важно чтобы было максимальное качество печати и расход картриджа. После печати ни в коем случае не трогать руками сам рисунок платы, чтобы не оставить на нем жирных следов!
!При печати PDF файла — обязательно следите за тем, чтобы масштаб был 100% или реальный размер. Adobe PDF любит автоматически размещать на листе меняя масштаб! В этом случае ничего не выйдет.
Теперь вырезаем ножницами рисунок который получился лучше всего. С одного края оставляем 2см бумаги, чтобы держать листок руками (лучше по длинной стороне платы). Режем близко к рисунку 2-3 мм от самого рисунка, чтобы видеть границы рисунка. Кладем его рядом, и он ждет своей участи.
3. Готовим раствор для химического перевода
Сам рецепт очень простой. Берем 2 части жидкости для снятия лака и 1 часть ацетона (например 10мл жидкости и 5мл ацетона). Отмерить можно как угодно — шприцом, мерным стаканчиком. На одну плату 100х50мм идет 2-3мл раствора, так что обычно 30мл хватает на долго, тоесть можно все сразу не смешивать. Хранить такой раствор надо обязательно в плотно закрытой емкости. Очень удобно использовать бутылки стеклянные от физраствора из аптеки с резиновыми крышками:
Ацетон более летучий, так что при длительном хранении может нарушится пропорция. Лучше раствор готовить сразу, и очень долго не хранить. Смешали, немного поболтали и все готово.
4. Готовим стеклотекстолит
На этом этапе лучше сразу подготовить рабочее место где вы будете переводить рисунок на плату. Подойдет стол или табуретка. Сверху лучше положить широкую доску толщиной 2 см или мебельный щит — нужна ровная массивная поверхность. В центр доски кладем 1 лист двухслойной туалетной бумаги.
Для хорошего качества перевода тонера плату необходимо подготовить. Делается это в два этапа. Сначала нашей железной губкой пружинками натираем плату круговыми движениями до блеска. Так как плата у нас тонкая — то лучше положить ее на что-то жесткое. Придерживаем за край и движениями от себя зачищаем плату. Должны уйти все следы окислов, царапины мелкие, отпечатки пальцев. Плата должна блестеть как зеркало, примерно так (для сравнения слева вверху необработанная поверхность):
После этого капаем каплю Фейри в центр платы и хорошо вспениваем руки и саму плату. Моем, трем прямо 2-3 минуты. После этого промываем холодной водой. Держим строго за края платы. Никаких следов от рук остаться не должно. После этого плата готова для перевода. Стряхиваем воду и кладем нашу плату на лист туалетной бумаги, которую мы подготовили. Из шприца выдавливаем пару больших капель нашего раствора на плату и протираем ее куском туалетной бумаги на сухо. На этом этапе следим, чтобы на плату не попали ворсинки, пыль, волосы и т. д. Если у вас грязное помещение, то надо сначала навести порядок.
5. Переводим рисунок
Итак, мы добрались до самого ответственного момента — он него зависит качество полученной платы. Самое приятное тут, что если вдруг что-то пойдет не так, то всегда можно начать сначала и переделать плату заново. Сама плата на этом этапе не портится, и этот этап можно повторять, пока не выйдет идеально.
Переводим рисунок (прежде чем делать — прочитайте несколько раз, делать надо все строго последовательно и быстро).
-
Набираем в шприц наш приготовленный раствор — достаточно около 2-3мл.
-
Кладем нашу подготовленную плату на туалетную бумагу медной поверхностью вверх. На медь наносим с помощью шприца много-много капелек, покрывая всю плату тонким слоем раствора. Шприц здесь очень помогает экономить раствор и равномерно наносить его на плату. Лучше чтобы это была цельная лужа без промежутков.
-
Теперь быстро кладем вырезанный чертеж рисунка платы самим рисунком ВНИЗ и белой стороной бумаги вверх на смоченную раствором плату. Класть лучше держа за тот кусочек, который мы специально оставили. Бумага должна лечь ровно по плате и сразу начнем промокать. Двигать ее в этот момент нельзя! Так что лучше потренироваться с водой, чтобы она ложилась ровно по границе платы. -
По мере промокания бумаги берем пластиковую карту (например карту скидок какого-то магазина) и проводим ей от того места где мы держим бумагу до края, выдавливая лишнюю жидкость и распрямляя наш чертеж. -
Теперь начинаем считать до 10, кладем сверху 2 куска туалетной бумаги и через 10 секунд придавливаем нашу плату грузом весом около 3кг. Можно использовать кастрюлю с ровным дном, налив туда воды (лучше теплой) или что-то похожее. Дно должно быть очень ровным. Поставили кастрюлю на плату — и надавали на нее половиной своей массы на секунд 5. Теперь ждем 5 минут.
-
Через 5 минут снимаем кастрюлю и достаем нашу плату. Бумага должна стать практически белой, рисунка почти не видно. Это значит, что она высохла. Если это не так, то пусть полежит досохнет. На ощупь она должна стать полностью сухой.
Очень важно чтобы обе поверхности пресса были ровные без выступов и дырок. У нас должен получится ровный гладкий пресс. Большую массу тут нельзя применять. Я пробовал делать это с грузом в 10кг — дорожки расплывались. Вес груза 3-4 кг является идеальным. Вы можете попробовать разные варианты, пока не набьете руку, но в принципе этот этап получается обычно сразу и легко.
Теперь необходимо удалить бумагу, чтобы рисунок остался на плате. Если попробовать сделать как в методе ЛУТ, поместить плату под теплую воду, чтобы бумага размокла. То бумага размокнет, но на плате останется тонка пленка фото слоя, которая будет мешать травлению. Если его продолжать удалять щеткой или руками, то повысится пористось тонера и не выйдут полигоны. В общем каким то случайным образом получилось снять бумагу другим методом, который отлично работает на 95% (иногда не выходит, но после небольшой сноровки получается с первого раза). Лучше этот этап внимательно посмотреть на видео несколько раз, там подробно видно как все работает. По сути это ключевой момент всей технологии.
Нам понадобится изопропиловый спирт 97% (см выше) и старая зубная щетка. Окунаем щетку в спирт, и смачиваем сверху нашу бумагу. Она становится немного маслянистой, и в отличие от воды остается полностью целой, не разбухает, не размокает. С того края, где у нас была лишняя бумага без рисунка немного отгибаем бумагу и щеткой заливаем спирт между бумагой и платой. Нам надо намочить бумагу сверху спиртом и подлить его между бумагой и платой. Подливаем спирт несколько раз, бумагу можно прижимать обратно к плате, чтобы спирт стал проникать на зону чертежа. Теперь начинаем очень медленно, желательно с равномерной, силой тянуть листок бумаги. Вы должны почувствовать как бумага отходит от тонера, а он остается на плате.
Когда пройдете 1см, то опять подливаем спирт сверху и между бумагой, она должна быть постоянно смоченной. Продолжаем тянуть и подливать сприт, пока вся бумага не отойдет от тонера.
В итоге у вас в руках должна остаться бумага БЕЗ ТОНЕРА. А на плате остаться ТОНЕР. Бумага здесь является контрольным инструментом — если часть тонера отвалится, то он останется на БУМАГЕ! То есть вы сразу увидите, как получилось перевести тонер. Например черная точка — это часть дорожки. Бумага должна быть абсолютно без тонера.
Хороший результат если тонер отвалился с части полигонов — плата подойет. Если тонер отвалился с пары дорожек — то не беда — можно подреставрировать. Если же отошли большие куски — значит что-то не то, малый груз, грязная плата, где-то попали ворсинки. Всю процедуру надо повторить. Тонер надо смыть ацетоном, и опять начать сначала, с подготовки текстолита.
Если у вас небольшие куски тонера отвалились, то проще не переделывать плату, а воспользоваться маркером. Он отлично подкрашивает нужные участки. Красить лучше как бы ставя много точек с небольшим нажимом. Оставленный рисунок должен быть плотный и видным как наплыв черного лака. Красить надо минимум в 2 слоя. Вот на дорожке видим отвалился тонер:
На бумаге тоже это будет видно:
А вот так выглядит плата после реставрации (маркер просто идеальный, в конце фото платы после травления):
Плата готова для травления. На этом этапе вы можете еще раз проверить все хорошо. Возьмите яркий источник света и посветите на плату, и наклоняйте ее из стороный в сторну как бы ловя солнечный зайчик. Если в тонере есть поры, или где-то он плохо прилип, то вы без сомнения увидите отблески меди обычно на полигонах. Это говорит скорее всего о том, что у вас сел картридж или низкое разрешение принтера. Можно оставить — плата скорее всего получится, но дорожки могут быть пористыми или переделать.
В нашем методе после высыхания тонер будет иметь белый налет, на нем остается фото слой — он дополнительно защищает поры тонера. Осталось протравить плату.
Если вдруг у вас не получается этот этап, то все равно плату можно сделать — сняв слой бумаги обычным методом как в ЛУТ технологии — размочив в теплой воде, плата получится хорошо — но будет не так идеально на полигонах.
Внимание! Прежде чем травить плату, еще раз проверьте рисунок, там ли находятся отверстия, те ли корпуса под микросхемы, нет ли разрывов на дорожкам. Тут еще можно все переделать. После того как вы протравите плату, придется только работать ножом и проводками. !При переносе тонера, если сдвинуть бумагу или сильно давить картой при выравнивании, может измениться геометрия рисунка. Обязательно проверьте линейкой по диагональным точкам расстояние!
6. Травим плату
В интернет рассмотрено очень много травильных растворов. Самый известный — хлорное железо. Но так как мы занимаемся платами дома, будем использовать самый чистый и безопасный раствор — перекись водорода. Абсолютно безвредная жидкость, можно выливать в раковину, конечно нельзя ПИТЬ.
Минус у нашего раствора один — его нельзя хранить. То есть готовится он на раз. Но с другой стороны его плюс — недорогая стоимость и доступность всех ингридиентов.
Готовим раствор для травления, лучше это делать например в обычной литровой банке, удобно помешивать.
-
Наливаем в банку 50мл теплой воды.
-
Кладем туда 3 таблетки Гидроперита (1 таблетка 1.5г в упаковке 8 таблеток) и помешиваем круговыми движениями, пока она полностью не растворится! Должен получится 3% раствор перекиси водорода.
-
Кладем 15 грамм Лимонной кислоты (можно 20) и 5 гр (чайную ложку) НЕ ЙОДИРОВННОЙ СОЛИ. Все это опять помешиваем круговыми движениями до полного растворения.
Теперь выливаем этот раствор в плоскую емкость, контейнер, и в него кладем нашу плату. Лучше класть плату дорожками вниз! В этом случае процесс будет идти быстрее. Иначе на поверхности платы будет образовываться нерастворимый осадок, который будет мешать травлению. Сразу должен пойти процесс — вся плата должна покрыться пузырьками. Ждем где-то около 20-30 минут и все должно быть готово. Иногда немного дольше — 40минут. Контролировать процесс очень легко — светим фонариком снизу контейнера, и мы должны увидеть рисунок платы. В процессе травления раствор становится сначала зеленый, а потом, когда вся кислота уже прореагировала и стала солью — синий. Если раствор пенится и пузырится, вы перебрали с солью. Капните туда еще немного перекиси и воды. Сильное пузырение может повредить тонер. Когда пузырение прекратится — плата готова.
Если все протравилось — нет точек лишних и т.д. — то достаем плату, еще раз смотрим внимательно и промываем теплой водой, можно добавить немного соды, чтобы нейтрализовать лимонную кислоту. Если плату вы сразу не будете запаивать, то можно оставить тонер как защиту меди. Второй вариант снять тонер ацетоном и покрыть плату спиртоканифольным флюсом. Качество готовой платы вы можете оценить по этому фото (дорожки 0.25):
7. Сверлим отверстия
Не смотрите на то, какие сверла указаны в KICAD, эти размеры используются при сверлении на заводе, при очень точно центровке. При ручной сверловке, подбирайте сверла как можно меньшего диаметра, по деталям, которые будут в эти отверстия запаиваться (Ориентируйтесь на список свёрел, приведенный ниже).
Посмотрим какие свёрла нам могут понадобиться:
-
Сверло диаметр 0.6мм — тоньше сверла не нужны, это самое тонкое которое нужно. Чем тоньше сверло, тем более точно вы попадаете в разметку, поэтому этим сверлом можно сверлить ответсвенные переходные отверстия там где нужна особая точность. Потом отверстие можно рассверлить любым нужным сверлом. Такая двухэтапная сверловка будет гораздо точнее, чем сразу сверлить нужным сверлом. Если брать тонкую проволку на переходные отверстия, то оно подойдет для них (например из витой пары).
-
Сверло диаметр 0.7мм — самое ходовое сверло, под все выводные компоненты можно сверлить им — резисторы, конденсаторы, кварцы, монтажные провода, переходные отверстия.
-
Сверло диаметр 0.8мм — можно использовать для отверстий под монтажные провода и некоторые разъемы.
-
Сверло диаметр 1мм — подходит для разъемов типа PIN 2.54 — штыри. Можно конечно попробовать 0.8 — но его чуть-чуть не хватает.
-
Сверло диаметр 2мм — хорошо подходит для монтажных отверстий под маленькие шурупы — крепление платы к корпусу
-
Сверло диаметр 3мм — монтажные отверстия под болты М3
Чтобы упростить себе работу, сверлить надо только те отверстия где подходит дорожка, и второе отверстие просверлить уже потом, когда запяете переходные отверстия. Чтобы не склеивать плату, для обеспечения жесткости, можно добавить неоходимые переходы по земляным полигонам по краям платы.
Сверла такого диаметра нельзя зажать в обычную дрель. Нужна специальная мини-дрель. Можно использовать готовые — например Дремель или специальный мини станок для сверления плат, но гораздо проще и дешевле сделать минидрель из моторчика.
Делаем мини дрельДля того чтобы сделать мини дрель нужен только моторчик и цанговый патрон для маленьких сверл. Мотор лучше выбрать с высокими оборотами — около 10тыс оборотов в минуту. Отличный мотор R380-2580. При 12в питании выдает 14тыс оборотов. Диаметр вала — 2.3мм.
Цанговый патрон бывает двух видов — набор цанг на фиксированный диаметр сверла:
Автоматический цанговый набор:
Мы рекомендуем первый вариант — он дешевле. Далее необходимо к мотору припаять провода и выключатель (лучше кнопку). Кнопку лучше разместить на корпусе, чтобы удобнее было быстро включать и выключать моторчик. Остается подобрать блок питания, можно взять любой блок питания на 7-12в током 1А (можно и меньше), если такого блока питания нет, то может подойти зарядка по USB на 1-2А или батарейка Крона (только надо пробовать — не все зарядки любят моторы, мотор может не запустится).
Дрель готова, можно сверлить. Но вот только необходимо сверлить строго под углом 90градусов. Можно соорудить мини станок — в интернет есть различные схемы:
Но есть более простое решение.
Кондуктор для сверления
Чтобы сверлить ровно под 90 градусов достаточно изготовить кондуктор для сверления. Мы будем делать вот такой:
Изготовить его очень легко. Берем квадратик любого пластика. Кладем нашу дрель на стол или другую ровную поверхность. И сверлим в пластике нужным сверлом отверстие. Важно обеспечить ровное горизонтальное смещение дрели. Можно прислонить моторчик к стене или рейке и пластик тоже. Далее большим сверлом рассверлить отверстие под цангу. С обратной стороны рассверлить или срезать кусок пластика, чтобы было видно сверло. На низ можно приклеить нескользящую поверхность — бумагу или резинку. Такой кондуктор надо сделать под каждое сверло. Это обеспечит идеально точное сверление!
Такой вариант тоже подойдет, срезать сверху часть пластика и срезать уголок снизу.
Вот как производится сверление с его помощью:
Зажимаем сверло так, чтобы оно торчало на 2-3мм при полном погружении цанги. Ставим сверло на место где надо сверлить (при травлении платы у нас будет оставаться метка где сверлить в виде мини отверстия в меди — в Kicad мы специально ставили галку для этого, так что сверло будет само вставать туда), прижимаем кондуктор и включаем мотор — отверстие готово. Для подстветки можно использовать фонарик, положив его на стол.
Как уже мы писали ранее, сверлить можно только отверстия с одной стороны — там где подходят дорожки — вторую половину можно досверлить уже без кондуктора по направляющему первому отверстию. Это немного экономит силы.
8. Лужение платы
Зачем лудить платы — в основном для защиты меди от корозии. Основной минус лужения — перегрев платы, возможная порча дорожек. Если у вас нет паяльной станции — однозначо — не лудите плату! Если она есть, то риск минимальный.
Можно лудить плату сплавом РОЗЕ в кипящей воде, но он дорого стоит и его сложно достать. Лудить лучще обычным припоем. Чтобы сдеалать это качественно, очень тонким слоем надо сделать простое приспособление. Берем кусочек оплетки для выпайки деталей и одеваем ее на жало, прикручиваем проволокой к жалу, чтобы она не соскочила:
Плату покрываем флюсом — например ЛТИ120 и оплетку тоже. Теперь в оплетку набираем олово и ей водим по плате (красим)— получается отличный результат. Но по мере использования оплетка расподается и на плате начинают оставаться ворскинки медные — их обязательно надо убрать, а то будет замыкание! Увидеть это очень легко посветив фонарем с обратной стороны платы. При таком методе хорошо использовать или мощный паяльник (60ват) или сплав РОЗЕ.
В итоге, платы лучше не лудить, а покрывать лаком в самом конце— например PLASTIC 70, или простой акриловый лак купленный в автозапчастях KU-9004:
Тонкий тюнинг метода переноса тонера
В методе есть два момента, которые поддаются тюнингу, и могут не получиться сразу. Для их настройки, необходимо в Kicad сделать тестовую плату, дорожки по квадратной спирали разной толщины, от 0. 3 до 0.1 мм и с разными промежутками, от 0.3 до 0.1 мм. Лучше сразу распечатать несколько таких образцов на одном листе и провести подстройку.
Возможные проблемы, которые мы будем устранять:
1) дорожки могут менять геометрию — растекаться, становится шире, обычно очень не значительно, до 0.1мм — но это не хорошо
2) тонер может плохо прилипать к плате, отходить при снятии бумаги, плохо держаться на плате
Первая и вторая проблема взаимосвязаны. Решаю первую, вы приходите ко второй. Надо найти компромисс.
Дорожки могут растекаться по двум причинам — слишкой большой груз прижима, слишком много ацетона в составе полученной жидкости. В первую очередь надо попробовать уменьшить груз. Минимальный груз — около 800гр, ниже уменьшать не стоит. Соответственно груз кладем без всякого прижима — просто ставим сверху и все. Обязательно должно быть 2-3 слоя туалетной бумаги для хорошего впитывания лишнего раствора. Вы должны добиться того, что после снятия груза, бумага должна быть белая, без фиолетовых подтеков. Такие подтеки говорят о сильном расплавлении тонера. Если грузом отрегулировать не получилось, дорожки все равно расплываются, то увеличиваем долю жидкости для снятия лака в растворе. Можно увеличить до 3 части жидкости и 1 часть ацетона.
Вторая проблема, если нет нарушения геометрии, говорит о недостаточном весе груза или малом количестве ацетона. Начать опять же стоит с груза. Больше 3кг смысла не имеет. Если тонер все равно плохо держится на плате, то надо увеличить количество ацетона.
Эта проблема в основном возникает, когда вы меняете жидкость для снятия лака. К сожалению, это не постоянный и не чистый компонент, но на другой его заменить не получилось. Пробовал заменить его спиртом, но видимо получается не однородная смесь и тонер прилипает какими-то вкраплениями. Также жидкость для снятия лака может содержать ацетон, тогда ее надо будет меньше. В общем, такой тюнинг вам надо будет провести один раз, пока не закончится жидкость.
Плата готова
Если вы не будете сразу запаивать плату, то ее необходимо защитить. Самый простой способ сделать это — покрыть спиртоканифольным флюсом. Перед пайкой это покрытие надо будет снять например изопропиловым спиртом.
Альтернативные варианты
Вы также можете сделать плату:
-
методом ЛУТ
-
методом фоторезиста
Дополнительно, сейчас набирает популярность сервис изготовления плат на заказ — например Easy EDA. Если необходима более сложная плата (например 4-х слойная) — то это единственный выход.
Делаем печатную плату
- Что такое печатная платa
- Какой материал будем использовать для изготовления плат
- Методы изготовления печатных плат дома
- Основные требования к изготовленным платам
- Как сделать двухстороннюю плату из 2-ух односторонних
- Необходимые инструменты и химия
- 1. Компоновка слоев платы на листе бумаги для печати c помощью InkScape
- 2. Печатаем на принтере рисунок платы
- 3. Готовим раствор для химического перевода
- 4. Готовим стеклотекстолит
- 5. Переводим рисунок
- 6. Травим плату
- 7. Сверлим отверстия
- Делаем мини дрель
- Кондуктор для сверления
- 8. Лужение платы
- Тонкий тюнинг метода переноса тонера
- Плата готова
- Альтернативные варианты
Что такое печатная платa
Печа́тная пла́та (англ. printed circuit board, PCB, или printed wiring board, PWB) — пластина из диэлектрика, на поверхности и/или в объёме которой сформированы электропроводящие цепи электронной схемы. Печатная плата предназначена для электрического и механического соединения различных электронных компонентов. Электронные компоненты на печатной плате соединяются своими выводами с элементами проводящего рисунка обычно пайкой.
В отличие от навесного монтажа, на печатной плате электропроводящий рисунок выполнен из фольги, целиком расположенной на твердой изолирующей основе. Печатная плата содержит монтажные отверстия и контактные площадки для монтажа выводных или планарных компонентов. Кроме того, в печатных платах имеются переходные отверстия для электрического соединения участков фольги, расположенных на разных слоях платы. С внешних сторон на плату обычно нанесены защитное покрытие («паяльная маска») и маркировка (вспомогательный рисунок и текст согласно конструкторской документации).
В зависимости от количества слоёв с электропроводящим рисунком, печатные платы подразделяют на:
-
односторонние (ОПП): имеется только один слой фольги, наклеенной на одну сторону листа диэлектрика.
-
двухсторонние (ДПП): два слоя фольги.
-
многослойные (МПП): фольга не только на двух сторонах платы, но и во внутренних слоях диэлектрика. Многослойные печатные платы получаются склеиванием нескольких односторонних или двухсторонних плат.
По мере роста сложности проектируемых устройств и плотности монтажа, увеличивается количество слоёв на платах.
Основой печатной платы служит диэлектрик, наиболее часто используются такие материалы, как стеклотекстолит, гетинакс. Также основой печатных плат может служить металлическое основание, покрытое диэлектриком (например, анодированный алюминий), поверх диэлектрика наносится медная фольга дорожек. Такие печатные платы применяются в силовой электронике для эффективного теплоотвода от электронных компонентов. При этом металлическое основание платы крепится к радиатору. В качестве материала для печатных плат, работающих в диапазоне СВЧ и при температурах до 260 °C, применяется фторопласт, армированный стеклотканью (например, ФАФ-4Д), и керамика. Гибкие платы делают из полиимидных материалов, таких как каптон.
Какой материал будем использовать для изготовления плат
Самые распространненые, доступные материалы для изготовления плат — это Гетинакс и Стеклотекстолит. Гетинакс-бумага пропитанная бакелитовым лаком, текстолит стекловолокно с эпоксидкой. Однозначно будем использовать стеклотекстолит!
Стеклотекстолит фольгированный представляет собой листы, изготовленные на основе стеклотканей, пропитанных связующим на основе эпоксидных смол и облицованные с двух сторон медной электролитической гальваностойкой фольгой толщиной 35 мкм. Предельно допустимая температура от -60ºС до +105ºС. Имеет очень высокие механические и электроизоляционные свойства, хорошо поддается механической обработке резкой, сверлением, штамповкой.
Стеклотекстолит в основном используется одно или двухсторонний толщиной 1.5мм и с медной фольгой толщиной 35мкм или 18мкм. Мы будем использовать односторонний стеклотекстолит толщиной 0.8мм с фольгой толщиной 35мкм (почему будет подробно рассмотрено далее).
Методы изготовления печатных плат дома
Платы можно изготавливать химическим методом и механическим.
При химическом методе в тех местах где должны быть дорожки (рисунок) на плате на фольгу наносится защитный состав (лак, тонер, краска и т.д.). Далее плата погружается в специальный раствор (хлорное железо, перекись водорода и другие) который «разъедает» медную фольгу, но не действует на защитный состав. В итоге под защитным составом остается медь. Защитный состав в дальнейшем удаляется растворителем и остаётся готовая плата.
При механическом методе используется скальпель (при ручном изготовлении) или фрезерный станок. Специальная фреза делает бороздки на фольге, в итоге оставляя островки с фольгой — необходимый рисунок.
Фрезерные станки довольно дорогое удовольствие, а также сами фрезы дороги и имеют небольшой ресурс. Так что, этот метод мы не будем использовать.
Самый простой химический метод — ручной. Ризографом лаком рисуются дорожки на плате и потом травим раствором. Этот метод не позволяет делать сложные платы, с очень тонкими дорожками — так что это тоже не наш случай.
Следующий метод изготовления плат — с помощью фоторезиста. Это очень распространненая технология (на заводе платы делаются как раз этим методом) и она часто используется в домашних условиях. В интернет очень много статей и методик изготовления плат по этой технологии. Она дает очень хорошие и повторяемые результаты. Однако это тоже не наш вариант. Основная причина — довольно дорогие материалы (фоторезист, который к тому же портится со временем), а также дополнительные инструменты (УФ ламка засветки, ламинатор). Конечно, если у вас будет объемное производство плат дома — то фоторезист вне конкуренции — рекомендуем освоить его. Также стоит отметить, что оборудование и технология фоторезиста позволяет изготовливать шелкографию и защитные маски на платы.
С появлением лазерных принтеров радиолюбители стали активно их использовать для изготовления плат. Как известно, для печати лазерный принтер использует «тонер». Это специальный порошок, который под температурой спекается и прилипает к бумаге — в итоге получается рисунок. Тонер устойчив к различным химическим веществам, это позволяет использовать его как защитное покрытие на поверхности меди.
Итак, наш метод состоит в том, чтобы перенести тонер с бумаги на поверхность медной фольги и потом протравить плату специальным раствором для получения рисунка.
В связи с простотой использования данный метод заслужил очень большое распространение в радиолюбительстве. Если вы наберете в Yandex или Google как перенести тонер с бумаги на плату — то сразу найдёте такой термин как «ЛУТ» — лазерно утюжная технология. Платы по этой технологии делаются так: печатается рисунок дорожек в зеркальном варианте, бумага прикладывается к плате рисунком к меди, сверху данную бумагу гладим утюгом, тонер размягчяется и прилипает к плате. Бумага далее размачивается в воде и плата готова.
В интернет «миллион» статей о том как сделать плату по этой технологии. Но у данной технологии есть много минусов, которые требуют прямых рук и очень долгой пристройки себя к ней. То есть ее надо почувствовать. Платы не выходят с первого раза, получаются через раз. Есть много усовершенствований — использовать ламинатор (с переделкой — в обычном не хватает температуры), которые позволяют добиться очень хороших результатов. Даже есть методы построения специальных термопрессов, но все это опять требует специального оборудования. Основные недостатки ЛУТ технологии:
-
перегрев — дорожки растекаются — становятся шире
-
недогрев — дорожки остаютяся на бумаге
-
бумага «прижаривается» к плате — даже при размокании сложно отходит — в итоге может повредится тонер. Очень много информации в интернете какую бумагу выбрать.
-
Пористый тонер — после снятия бумаги в тонере остаются микропоры — через них плата тоже травится — получаются изъеденные дорожки
-
повторяемость результата — сегодня отлично, завтра плохо, потом хорошо — стабильного результат добиться очень сложно — нужна строго постоянная температура прогрева тонера, нужно стабильное давление прижима платы.
К слову, у меня этим методом не получилось сделать плату. Пробовал делать и на журналах, и на мелованной бумаге. В итоге даже платы портил — от перегрева вздувалась медь.
В интернет почему-то незаслуженно мало информации про еще один метод переноса тонера — метод холодного химического переноса. Он основан на том факте, что тонер не растворяется спиртом, но растворяется ацетоном. В итоге, если подобрать такую смесь ацетона и спирта, которая будет только размягчать тонер — то его можно «переклеить» на плату с бумаги. Этот метод мне очень понравился и сразу дал свои плоды — первая плата была готова. Однако, как оказалось потом, я нигде не смог найти подробной информации, которая давала бы 100% результат. Нужен такой метод, которым плату мог сделать даже ребёнок. Но на второй раз плату сделать не вышло, потом опять и пришло долго подбирать нужные ингридиенты.
В итоге после долгих была разработана последовательность действий, подобраны все компоненты, которые дают если не 100% то 95% хорошего результата. И самое главное процесс настолько простой, что плату может сделать ребенок полностью самостоятельно. Вот этот метод и будем использовать. (конечно его можно и далее доводить до идеала — если у вас выйдет лучше — то пишите). Плюсы данного метода:
-
все реактивы недорогие, доступные и безопасные
-
не нужны дополнительные инструменты (утюги, лампы, ламинаторы — ничего, хотя нет — нужна кастрюля)
-
нет возможности испортить плату — плата вообще не нагревается
-
бумага отходит сама — видно результат перевода тонера — где перевод не вышел
-
нет пор в тонере (они заклеиваются бумагой) — соответственно нет протравов
-
делаем 1-2-3-4-5 и получаем всегда один и тот же результат — почти 100% повторяемость
Прежде чем начать, посмотрим какие платы нам нужны, и что мы сможем сделать дома данным методом.
Основные требования к изготовленным платам
Мы будем делать приборы на микроконтроллерах, с применением современных датчиков и микросхем. Микросхемы становятся все меньше и меньше. Соответственно необходимо выполнение следующих требований к платам:
-
платы должны быть двух сторонними (как правило развести одностороннюю плату очень сложно, сделать дома четырехслойные платы довольно сложно, микроконтроллерам нужен земляной слой для защиты от помех)
-
дорожки должны быть толщиной 0.2мм — такого размера вполне достаточно — 0.1мм было бы еще лучше — но есть вероятность протравов, отхода дорожек при пайке
-
промежутки между дорожками — 0.2мм — этого достаточно практически для всех схем. Уменьшение зазора до 0.1мм чревато сливанием дорожек и сложностью в контроле платы на замыкания.
Мы не будем использовать защитные маски, а также делать шелкографию — это усложнит производство, и если вы делаете плату для себя, то в этом нет нужды. Опять же в интернет много информации на эту тему, и если есть желание вы можете навести «марафет» самостоятельно.
Мы не будем лудить платы, в этом тоже нет необходимости (если только вы не делаете прибор на 100лет). Для защиты мы будем использовать лак. Основная наша цель — быстро, качественно, дёшево в домашних условиях сделать плату для прибора.
Вот так выглядит готовая плата. сделанная нашим методом — дорожки 0.25 и 0.3, расстояния 0.2
Как сделать двухстороннюю плату из 2-ух односторонних
Одна из проблем изготовления двухсторонних плат — это совмещение сторон, так чтобы переходные отверстия совпадали. Обычно для этого делается «бутерброд». На листе бумаги печатается сразу 2 стороны. Лист сгибается пополам, на просвет точно совмещаются стороны с помощью специальных меток. Внутрь вкладывается двухсторонний текстолит. При методе ЛУТ такой бутерброд проглаживается утюгом и получается двухсторонняя плата.
Однако, при методе холодного переноса тонера сам перенос осуществляется с помощью жидкости. И поэтому очень сложно организовать процесс смачивания одной стороны одновременно с другой стороной. Это конечно тоже можно сделать, но с помощью специального приспособления — мини пресса (тисков). Берутся плотные листы бумаги — которые впитывают жидкость для переноса тонера. Листы смачиваются так, чтобы жидкость не капала, и лист держал форму. И дальше делается «бутерброд» — смоченный лист, лист туалетной бумаги для впитывания лишней жидкости, лист с рисунком, плата двухсторонняя, лист с рисунком, лист туалетной бумаги, опять смоченный лист. Все это зажимается вертикально в тиски. Но мы так делать не будем, мы поступим проще.
На форумах по изготовлению плат проскочила очень хорошая мысль — какая проблема делать двухстороннюю плату — берем нож и режем текстолит пополам. Так как стеклотекстолит — это слоеный материал, то это не сложно сделать при опредленной сноровке:
В итоге из одной двухсторонней платы толщиной 1.5мм получаем две односторонние половинки.
Далее делаем две платы, сверлим и все — они идеально совмещены. Ровно разрезать текстолит не всегда получалось, и в итоге пришла идея использовать сразу тонкий односторонний текстолит толщиной 0.8мм. Две половинки потом можно не склеивать, они будут держаться за счет запаяных перемычек в переходных отверстиях, кнопок, разъемов. Но если это необходимо без проблем можно склеить эпоксидным клеем.
Основные плюсы такого похода:
-
Текстолит толщиной 0,8мм легко режется ножницами по бумаге! В любую форму, то есть очень легко обрезать под корпус.
-
Тонкий текстолит — прозрачный — посветив фонарем снизу можно легко проверить корректность всех дорожек, замыкания, разрывы.
-
Паять одну сторону проще — не мешают компоненты на другой стороне и легко можно контролировать спайки выводов микросхем— соединить стороны можно в самом конце
Минусы:
-
Сверлить надо в два раза больше отверстий и отверстия могут чуть-чуть не совпасть
-
Немного теряется жёсткость конструкции если не склеивать платы, а склеивать не очень удобно
-
Односторонний стеклотекстолит толщиной 0. 8мм трудно купить, в основном продается 1.5мм, но если не удалось достать, то можно раскроить ножем более толстый текстолит.
Перейдем к деталям.
Необходимые инструменты и химия
Нам понадобятся следующие ингридиенты:
-
стеклотекстолит 0.8мм 1-сторонний
-
губка пружинка для мытья посуды
-
фейри или другая жидкость для мытья посуды
-
ацетон (Не забывайте что его пары ядовиты! Работайте в хорошо провертриваемом помещении!)
-
жидкость для снятия лака без ацетона (например ЛАСКА, она точно подходит). Обязательно проверьте жидкость. сейчас очень много подделок, в которые добавлен ацетон. Для проверки надо смочить распечатку на бумаге этой жидкостью, тонер не должен поплыть!
-
спирт технический (ИЗОПРОПАНОЛ — Изопропиловый спирт абслолютированный 99. 7% безводный), можно и медицинский, но его сейчас трудно купить
-
туалетная бумага мягкая двух-слойная (например Zewa)
-
шприц пластиковый на 2-3мл
-
фото бумага LOMOND 0102145 85gsm InkJet Photo Paper
-
принтер лазерный чернобелый с высоким разрешением — больше 600dpi. Например HP LaserJet P1102. Картридж можно использовать неоригинальный. Например — Profline отлично подходит.
-
Ножницы, лучше швейный для раскроя ткани
-
сверла 0.6, 0.8, 1мм
-
маркер для корректировки плат Edding 140S
-
минидрель из моторчика (ниже будет рассказано как ее сделать)
-
гидроперит (приобретается в аптеке)
-
лимонная кислота (в хозяйсвтенном магазине или супермаркете)
-
соль каменная (без йода)
-
емкость для травления — например пластиковый контейнер
Теперь когда все это есть, делаем по шагам.
1. Компоновка слоев платы на листе бумаги для печати c помощью InkScape
Inkscape — это высококачественный профессиональный инструмент для работы с векторной графикой для Windows, Mac OS X и Linux. Он широко используется любителями и профессионалами по всему миру для создания иллюстраций, иконок, логотипов, диаграмм, карт, а также веб-графики. Inkscape использует открытый стандарт SVG (Scalable Vector Graphics) от W3C в качестве формата по-умолчанию, а также сам является свободным и открытым программным обеспечением.
Эта программа очень хороша для компоновки рисунка будущей платы. На выходе программы трассировки платы Kicad (или другой) мы получаем рисунок каждого слоя в формате svg или pdf. С помощью этой программы можно импортировать на один лист каждый слой (то есть несколько svg файлов), если необходимо отразить их зеркально и разместить их на листе в нужном количестве. Получившийся рисунок можно сохранить в pdf формате или сразу распечтать.
Давайте посмотрим как это делается.
-
Создаем новый документ в InkScape
-
Выбираем «Файл — Импортировать» и выбираем наши файлы svg слоев платы. ОБЯЗАТЕЛЬНО делать импортирование, иначе можно измениться геометрия рисунка! В итоге получается 2 объекта (можно импортировать по одному):
-
Далее растаскиваем два чертежа и необходимый слой платы (если в Kicad делали оба слоя не зеркальные — то F.Cu слой надо сделать зеркальным) делаем зеркальным (кнопка V — вертикально или H — горизонтально, все равно как, больше для наглядности). Располагаем их рядом, чтобы можно было разрезать — достаточно зазора 2-3мм. Для большей точности можно использовать поля с милиметрами в панели инструментов:
-
Если нам надо поместится в печатную плату определенного размера — то можно сделать прямоугольник нужного размера и внутри его располагать наши рисунки. !Перед печатью нужно удалить все лишние элементы!, если оставить то может в итоге выйти не черный цвет.
-
Лучше сразу печатать 2 копии — чтобы сразу посмотреть какая вышла лучше или если не выйдет с первого раз то останется вторая. В этом редакторе легко можно скопировать и сделать второй экземпляр.
-
Выбираем Файл — сохранить Как — формат PDF и сохраняем. Если вы будете печатать непосредственно из Inkscape, то обязательно проверяйте геометрию, диагональные расстояния сверьте линейкой, иначе плата не выйдет. При печати лучше выбирать Тип печати — ВЕКТОРНЫЙ.
Естественно, если вы например делаете несколько плат сразу, то можно на одном листе расположить нужное количество чертежей.
Небольшие советы:
-
Старайтесь оставить отступы от краев, потому что принтер может плохо печатать ближе к краю.
-
Если плата небольшая, то лучше разместить так, чтобы рисунок занимал пол страницы, тогда можно лист фотобумаги разрезать на 2 части при печати и использовать 2 раза.
-
На печати не должно быть никаких серых областей — все только черно-белое!
-
Обязательно проверяйте посадочные места перед изготовлением платы — приложите микросхемы к распечатанным областям на обычном листе бумаги, или прямо к монитору
-
Внимательно следите за зеркальным слоем — проверить очень легко — после печати — переверните лист и на просвет убедитесь, что все соответсвует рисунку в Kicad.
-
Перед началом изготовления выберите лучшую копию — где больше тонера, где он лучше лежит и т. д.
-
Старайтесь, чтобы сама плата была не большой — не больше 10см х 10 см, иначе ее будет сложно равномерно прижать чертеж к плате. То есть если плата большая, лучше сделать каждую сторону за отдельный заход.
-
Если что-то пошло не так, не переживайте, все можно повторить заново.
-
Оставьте небольшой отступ по длинной стороне итогового чертежа, например 2см, чтобы держать вырезанный рисунок руками.
-
Сама плата должно быть хотя бы на 3мм больше с каждого края чертежа
Вот идеальный вариант:
Еще раз напишу — все добавленные прямоугольники необходимо удалить! Оставить только рисунки платы!
2. Печатаем на принтере рисунок платы
Для нашего метода изготовления плат нужна специальная бумага. Ее подбор — это большая сложная работа. Перепробовав разные бумаги: факсовая, журналы, мелованная, обычная, наконец то была найдена идеальная бумага. Какая бумага нам нужна:
-
Она должна быть легко доступна
-
Недорогая
-
Тонкая, и в то же время не рвущаяся при размачивании
-
Бумага с глянцевым слоем
-
Хорошо и быстро впитывающая влагу (наш раствор), и при этом не коробящаяся при намокании
-
Она должна подходить для лазерного принтера, чтобы не мучиться с приклеиванием бумаги и т. д.
Итак, наш выбор — это бумага фотобумага Lomond (см выше точное название).
Печатать нужно на максимальном расходе тонера. В Windows идем в принтеры, находим нужный принтер и на нем нажимаем правой кнопкой мышки — свойства. Идем на закладку «Параметры устройства» и выбираем плотность печати — максимальная (например 5). В linux такой настройки в драйверах нет, пришлось ставить виртуальную машину с Windows.
Без этой настройки перевод может не получится, и тонер может быть более пористым. При печати также выбираем свойства и чернобелую печать и максимальное разрешение:
Данные настройки могут отличаться для разных принтеров, важно чтобы было максимальное качество печати и расход картриджа. После печати ни в коем случае не трогать руками сам рисунок платы, чтобы не оставить на нем жирных следов!
!При печати PDF файла — обязательно следите за тем, чтобы масштаб был 100% или реальный размер. Adobe PDF любит автоматически размещать на листе меняя масштаб! В этом случае ничего не выйдет.
Теперь вырезаем ножницами рисунок который получился лучше всего. С одного края оставляем 2см бумаги, чтобы держать листок руками (лучше по длинной стороне платы). Режем близко к рисунку 2-3 мм от самого рисунка, чтобы видеть границы рисунка. Кладем его рядом, и он ждет своей участи.
3. Готовим раствор для химического перевода
Сам рецепт очень простой. Берем 2 части жидкости для снятия лака и 1 часть ацетона (например 10мл жидкости и 5мл ацетона). Отмерить можно как угодно — шприцом, мерным стаканчиком. На одну плату 100х50мм идет 2-3мл раствора, так что обычно 30мл хватает на долго, тоесть можно все сразу не смешивать. Хранить такой раствор надо обязательно в плотно закрытой емкости. Очень удобно использовать бутылки стеклянные от физраствора из аптеки с резиновыми крышками:
Ацетон более летучий, так что при длительном хранении может нарушится пропорция. Лучше раствор готовить сразу, и очень долго не хранить. Смешали, немного поболтали и все готово.
4. Готовим стеклотекстолит
На этом этапе лучше сразу подготовить рабочее место где вы будете переводить рисунок на плату. Подойдет стол или табуретка. Сверху лучше положить широкую доску толщиной 2 см или мебельный щит — нужна ровная массивная поверхность. В центр доски кладем 1 лист двухслойной туалетной бумаги.
Для хорошего качества перевода тонера плату необходимо подготовить. Делается это в два этапа. Сначала нашей железной губкой пружинками натираем плату круговыми движениями до блеска. Так как плата у нас тонкая — то лучше положить ее на что-то жесткое. Придерживаем за край и движениями от себя зачищаем плату. Должны уйти все следы окислов, царапины мелкие, отпечатки пальцев. Плата должна блестеть как зеркало, примерно так (для сравнения слева вверху необработанная поверхность):
После этого капаем каплю Фейри в центр платы и хорошо вспениваем руки и саму плату. Моем, трем прямо 2-3 минуты. После этого промываем холодной водой. Держим строго за края платы. Никаких следов от рук остаться не должно. После этого плата готова для перевода. Стряхиваем воду и кладем нашу плату на лист туалетной бумаги, которую мы подготовили. Из шприца выдавливаем пару больших капель нашего раствора на плату и протираем ее куском туалетной бумаги на сухо. На этом этапе следим, чтобы на плату не попали ворсинки, пыль, волосы и т. д. Если у вас грязное помещение, то надо сначала навести порядок.
5. Переводим рисунок
Итак, мы добрались до самого ответственного момента — он него зависит качество полученной платы. Самое приятное тут, что если вдруг что-то пойдет не так, то всегда можно начать сначала и переделать плату заново. Сама плата на этом этапе не портится, и этот этап можно повторять, пока не выйдет идеально.
Переводим рисунок (прежде чем делать — прочитайте несколько раз, делать надо все строго последовательно и быстро).
-
Набираем в шприц наш приготовленный раствор — достаточно около 2-3мл.
-
Кладем нашу подготовленную плату на туалетную бумагу медной поверхностью вверх. На медь наносим с помощью шприца много-много капелек, покрывая всю плату тонким слоем раствора. Шприц здесь очень помогает экономить раствор и равномерно наносить его на плату. Лучше чтобы это была цельная лужа без промежутков.
-
Теперь быстро кладем вырезанный чертеж рисунка платы самим рисунком ВНИЗ и белой стороной бумаги вверх на смоченную раствором плату. Класть лучше держа за тот кусочек, который мы специально оставили. Бумага должна лечь ровно по плате и сразу начнем промокать. Двигать ее в этот момент нельзя! Так что лучше потренироваться с водой, чтобы она ложилась ровно по границе платы. -
По мере промокания бумаги берем пластиковую карту (например карту скидок какого-то магазина) и проводим ей от того места где мы держим бумагу до края, выдавливая лишнюю жидкость и распрямляя наш чертеж. -
Теперь начинаем считать до 10, кладем сверху 2 куска туалетной бумаги и через 10 секунд придавливаем нашу плату грузом весом около 3кг. Можно использовать кастрюлю с ровным дном, налив туда воды (лучше теплой) или что-то похожее. Дно должно быть очень ровным. Поставили кастрюлю на плату — и надавали на нее половиной своей массы на секунд 5. Теперь ждем 5 минут.
-
Через 5 минут снимаем кастрюлю и достаем нашу плату. Бумага должна стать практически белой, рисунка почти не видно. Это значит, что она высохла. Если это не так, то пусть полежит досохнет. На ощупь она должна стать полностью сухой.
Очень важно чтобы обе поверхности пресса были ровные без выступов и дырок. У нас должен получится ровный гладкий пресс. Большую массу тут нельзя применять. Я пробовал делать это с грузом в 10кг — дорожки расплывались. Вес груза 3-4 кг является идеальным. Вы можете попробовать разные варианты, пока не набьете руку, но в принципе этот этап получается обычно сразу и легко.
Теперь необходимо удалить бумагу, чтобы рисунок остался на плате. Если попробовать сделать как в методе ЛУТ, поместить плату под теплую воду, чтобы бумага размокла. То бумага размокнет, но на плате останется тонка пленка фото слоя, которая будет мешать травлению. Если его продолжать удалять щеткой или руками, то повысится пористось тонера и не выйдут полигоны. В общем каким то случайным образом получилось снять бумагу другим методом, который отлично работает на 95% (иногда не выходит, но после небольшой сноровки получается с первого раза). Лучше этот этап внимательно посмотреть на видео несколько раз, там подробно видно как все работает. По сути это ключевой момент всей технологии.
Нам понадобится изопропиловый спирт 97% (см выше) и старая зубная щетка. Окунаем щетку в спирт, и смачиваем сверху нашу бумагу. Она становится немного маслянистой, и в отличие от воды остается полностью целой, не разбухает, не размокает. С того края, где у нас была лишняя бумага без рисунка немного отгибаем бумагу и щеткой заливаем спирт между бумагой и платой. Нам надо намочить бумагу сверху спиртом и подлить его между бумагой и платой. Подливаем спирт несколько раз, бумагу можно прижимать обратно к плате, чтобы спирт стал проникать на зону чертежа. Теперь начинаем очень медленно, желательно с равномерной, силой тянуть листок бумаги. Вы должны почувствовать как бумага отходит от тонера, а он остается на плате.
Когда пройдете 1см, то опять подливаем спирт сверху и между бумагой, она должна быть постоянно смоченной. Продолжаем тянуть и подливать сприт, пока вся бумага не отойдет от тонера.
В итоге у вас в руках должна остаться бумага БЕЗ ТОНЕРА. А на плате остаться ТОНЕР. Бумага здесь является контрольным инструментом — если часть тонера отвалится, то он останется на БУМАГЕ! То есть вы сразу увидите, как получилось перевести тонер. Например черная точка — это часть дорожки. Бумага должна быть абсолютно без тонера.
Хороший результат если тонер отвалился с части полигонов — плата подойет. Если тонер отвалился с пары дорожек — то не беда — можно подреставрировать. Если же отошли большие куски — значит что-то не то, малый груз, грязная плата, где-то попали ворсинки. Всю процедуру надо повторить. Тонер надо смыть ацетоном, и опять начать сначала, с подготовки текстолита.
Если у вас небольшие куски тонера отвалились, то проще не переделывать плату, а воспользоваться маркером. Он отлично подкрашивает нужные участки. Красить лучше как бы ставя много точек с небольшим нажимом. Оставленный рисунок должен быть плотный и видным как наплыв черного лака. Красить надо минимум в 2 слоя. Вот на дорожке видим отвалился тонер:
На бумаге тоже это будет видно:
А вот так выглядит плата после реставрации (маркер просто идеальный, в конце фото платы после травления):
Плата готова для травления. На этом этапе вы можете еще раз проверить все хорошо. Возьмите яркий источник света и посветите на плату, и наклоняйте ее из стороный в сторну как бы ловя солнечный зайчик. Если в тонере есть поры, или где-то он плохо прилип, то вы без сомнения увидите отблески меди обычно на полигонах. Это говорит скорее всего о том, что у вас сел картридж или низкое разрешение принтера. Можно оставить — плата скорее всего получится, но дорожки могут быть пористыми или переделать.
В нашем методе после высыхания тонер будет иметь белый налет, на нем остается фото слой — он дополнительно защищает поры тонера. Осталось протравить плату.
Если вдруг у вас не получается этот этап, то все равно плату можно сделать — сняв слой бумаги обычным методом как в ЛУТ технологии — размочив в теплой воде, плата получится хорошо — но будет не так идеально на полигонах.
Внимание! Прежде чем травить плату, еще раз проверьте рисунок, там ли находятся отверстия, те ли корпуса под микросхемы, нет ли разрывов на дорожкам. Тут еще можно все переделать. После того как вы протравите плату, придется только работать ножом и проводками. !При переносе тонера, если сдвинуть бумагу или сильно давить картой при выравнивании, может измениться геометрия рисунка. Обязательно проверьте линейкой по диагональным точкам расстояние!
6. Травим плату
В интернет рассмотрено очень много травильных растворов. Самый известный — хлорное железо. Но так как мы занимаемся платами дома, будем использовать самый чистый и безопасный раствор — перекись водорода. Абсолютно безвредная жидкость, можно выливать в раковину, конечно нельзя ПИТЬ.
Минус у нашего раствора один — его нельзя хранить. То есть готовится он на раз. Но с другой стороны его плюс — недорогая стоимость и доступность всех ингридиентов.
Готовим раствор для травления, лучше это делать например в обычной литровой банке, удобно помешивать.
-
Наливаем в банку 50мл теплой воды.
-
Кладем туда 3 таблетки Гидроперита (1 таблетка 1.5г в упаковке 8 таблеток) и помешиваем круговыми движениями, пока она полностью не растворится! Должен получится 3% раствор перекиси водорода.
-
Кладем 15 грамм Лимонной кислоты (можно 20) и 5 гр (чайную ложку) НЕ ЙОДИРОВННОЙ СОЛИ. Все это опять помешиваем круговыми движениями до полного растворения.
Теперь выливаем этот раствор в плоскую емкость, контейнер, и в него кладем нашу плату. Лучше класть плату дорожками вниз! В этом случае процесс будет идти быстрее. Иначе на поверхности платы будет образовываться нерастворимый осадок, который будет мешать травлению. Сразу должен пойти процесс — вся плата должна покрыться пузырьками. Ждем где-то около 20-30 минут и все должно быть готово. Иногда немного дольше — 40минут. Контролировать процесс очень легко — светим фонариком снизу контейнера, и мы должны увидеть рисунок платы. В процессе травления раствор становится сначала зеленый, а потом, когда вся кислота уже прореагировала и стала солью — синий. Если раствор пенится и пузырится, вы перебрали с солью. Капните туда еще немного перекиси и воды. Сильное пузырение может повредить тонер. Когда пузырение прекратится — плата готова.
Если все протравилось — нет точек лишних и т.д. — то достаем плату, еще раз смотрим внимательно и промываем теплой водой, можно добавить немного соды, чтобы нейтрализовать лимонную кислоту. Если плату вы сразу не будете запаивать, то можно оставить тонер как защиту меди. Второй вариант снять тонер ацетоном и покрыть плату спиртоканифольным флюсом. Качество готовой платы вы можете оценить по этому фото (дорожки 0.25):
7. Сверлим отверстия
Не смотрите на то, какие сверла указаны в KICAD, эти размеры используются при сверлении на заводе, при очень точно центровке. При ручной сверловке, подбирайте сверла как можно меньшего диаметра, по деталям, которые будут в эти отверстия запаиваться (Ориентируйтесь на список свёрел, приведенный ниже).
Посмотрим какие свёрла нам могут понадобиться:
-
Сверло диаметр 0.6мм — тоньше сверла не нужны, это самое тонкое которое нужно. Чем тоньше сверло, тем более точно вы попадаете в разметку, поэтому этим сверлом можно сверлить ответсвенные переходные отверстия там где нужна особая точность. Потом отверстие можно рассверлить любым нужным сверлом. Такая двухэтапная сверловка будет гораздо точнее, чем сразу сверлить нужным сверлом. Если брать тонкую проволку на переходные отверстия, то оно подойдет для них (например из витой пары).
-
Сверло диаметр 0.7мм — самое ходовое сверло, под все выводные компоненты можно сверлить им — резисторы, конденсаторы, кварцы, монтажные провода, переходные отверстия.
-
Сверло диаметр 0.8мм — можно использовать для отверстий под монтажные провода и некоторые разъемы.
-
Сверло диаметр 1мм — подходит для разъемов типа PIN 2.54 — штыри. Можно конечно попробовать 0.8 — но его чуть-чуть не хватает.
-
Сверло диаметр 2мм — хорошо подходит для монтажных отверстий под маленькие шурупы — крепление платы к корпусу
-
Сверло диаметр 3мм — монтажные отверстия под болты М3
Чтобы упростить себе работу, сверлить надо только те отверстия где подходит дорожка, и второе отверстие просверлить уже потом, когда запяете переходные отверстия. Чтобы не склеивать плату, для обеспечения жесткости, можно добавить неоходимые переходы по земляным полигонам по краям платы.
Сверла такого диаметра нельзя зажать в обычную дрель. Нужна специальная мини-дрель. Можно использовать готовые — например Дремель или специальный мини станок для сверления плат, но гораздо проще и дешевле сделать минидрель из моторчика.
Делаем мини дрельДля того чтобы сделать мини дрель нужен только моторчик и цанговый патрон для маленьких сверл. Мотор лучше выбрать с высокими оборотами — около 10тыс оборотов в минуту. Отличный мотор R380-2580. При 12в питании выдает 14тыс оборотов. Диаметр вала — 2.3мм.
Цанговый патрон бывает двух видов — набор цанг на фиксированный диаметр сверла:
Автоматический цанговый набор:
Мы рекомендуем первый вариант — он дешевле. Далее необходимо к мотору припаять провода и выключатель (лучше кнопку). Кнопку лучше разместить на корпусе, чтобы удобнее было быстро включать и выключать моторчик. Остается подобрать блок питания, можно взять любой блок питания на 7-12в током 1А (можно и меньше), если такого блока питания нет, то может подойти зарядка по USB на 1-2А или батарейка Крона (только надо пробовать — не все зарядки любят моторы, мотор может не запустится).
Дрель готова, можно сверлить. Но вот только необходимо сверлить строго под углом 90градусов. Можно соорудить мини станок — в интернет есть различные схемы:
Но есть более простое решение.
Кондуктор для сверления
Чтобы сверлить ровно под 90 градусов достаточно изготовить кондуктор для сверления. Мы будем делать вот такой:
Изготовить его очень легко. Берем квадратик любого пластика. Кладем нашу дрель на стол или другую ровную поверхность. И сверлим в пластике нужным сверлом отверстие. Важно обеспечить ровное горизонтальное смещение дрели. Можно прислонить моторчик к стене или рейке и пластик тоже. Далее большим сверлом рассверлить отверстие под цангу. С обратной стороны рассверлить или срезать кусок пластика, чтобы было видно сверло. На низ можно приклеить нескользящую поверхность — бумагу или резинку. Такой кондуктор надо сделать под каждое сверло. Это обеспечит идеально точное сверление!
Такой вариант тоже подойдет, срезать сверху часть пластика и срезать уголок снизу.
Вот как производится сверление с его помощью:
Зажимаем сверло так, чтобы оно торчало на 2-3мм при полном погружении цанги. Ставим сверло на место где надо сверлить (при травлении платы у нас будет оставаться метка где сверлить в виде мини отверстия в меди — в Kicad мы специально ставили галку для этого, так что сверло будет само вставать туда), прижимаем кондуктор и включаем мотор — отверстие готово. Для подстветки можно использовать фонарик, положив его на стол.
Как уже мы писали ранее, сверлить можно только отверстия с одной стороны — там где подходят дорожки — вторую половину можно досверлить уже без кондуктора по направляющему первому отверстию. Это немного экономит силы.
8. Лужение платы
Зачем лудить платы — в основном для защиты меди от корозии. Основной минус лужения — перегрев платы, возможная порча дорожек. Если у вас нет паяльной станции — однозначо — не лудите плату! Если она есть, то риск минимальный.
Можно лудить плату сплавом РОЗЕ в кипящей воде, но он дорого стоит и его сложно достать. Лудить лучще обычным припоем. Чтобы сдеалать это качественно, очень тонким слоем надо сделать простое приспособление. Берем кусочек оплетки для выпайки деталей и одеваем ее на жало, прикручиваем проволокой к жалу, чтобы она не соскочила:
Плату покрываем флюсом — например ЛТИ120 и оплетку тоже. Теперь в оплетку набираем олово и ей водим по плате (красим)— получается отличный результат. Но по мере использования оплетка расподается и на плате начинают оставаться ворскинки медные — их обязательно надо убрать, а то будет замыкание! Увидеть это очень легко посветив фонарем с обратной стороны платы. При таком методе хорошо использовать или мощный паяльник (60ват) или сплав РОЗЕ.
В итоге, платы лучше не лудить, а покрывать лаком в самом конце— например PLASTIC 70, или простой акриловый лак купленный в автозапчастях KU-9004:
Тонкий тюнинг метода переноса тонера
В методе есть два момента, которые поддаются тюнингу, и могут не получиться сразу. Для их настройки, необходимо в Kicad сделать тестовую плату, дорожки по квадратной спирали разной толщины, от 0. 3 до 0.1 мм и с разными промежутками, от 0.3 до 0.1 мм. Лучше сразу распечатать несколько таких образцов на одном листе и провести подстройку.
Возможные проблемы, которые мы будем устранять:
1) дорожки могут менять геометрию — растекаться, становится шире, обычно очень не значительно, до 0.1мм — но это не хорошо
2) тонер может плохо прилипать к плате, отходить при снятии бумаги, плохо держаться на плате
Первая и вторая проблема взаимосвязаны. Решаю первую, вы приходите ко второй. Надо найти компромисс.
Дорожки могут растекаться по двум причинам — слишкой большой груз прижима, слишком много ацетона в составе полученной жидкости. В первую очередь надо попробовать уменьшить груз. Минимальный груз — около 800гр, ниже уменьшать не стоит. Соответственно груз кладем без всякого прижима — просто ставим сверху и все. Обязательно должно быть 2-3 слоя туалетной бумаги для хорошего впитывания лишнего раствора. Вы должны добиться того, что после снятия груза, бумага должна быть белая, без фиолетовых подтеков. Такие подтеки говорят о сильном расплавлении тонера. Если грузом отрегулировать не получилось, дорожки все равно расплываются, то увеличиваем долю жидкости для снятия лака в растворе. Можно увеличить до 3 части жидкости и 1 часть ацетона.
Вторая проблема, если нет нарушения геометрии, говорит о недостаточном весе груза или малом количестве ацетона. Начать опять же стоит с груза. Больше 3кг смысла не имеет. Если тонер все равно плохо держится на плате, то надо увеличить количество ацетона.
Эта проблема в основном возникает, когда вы меняете жидкость для снятия лака. К сожалению, это не постоянный и не чистый компонент, но на другой его заменить не получилось. Пробовал заменить его спиртом, но видимо получается не однородная смесь и тонер прилипает какими-то вкраплениями. Также жидкость для снятия лака может содержать ацетон, тогда ее надо будет меньше. В общем, такой тюнинг вам надо будет провести один раз, пока не закончится жидкость.
Плата готова
Если вы не будете сразу запаивать плату, то ее необходимо защитить. Самый простой способ сделать это — покрыть спиртоканифольным флюсом. Перед пайкой это покрытие надо будет снять например изопропиловым спиртом.
Альтернативные варианты
Вы также можете сделать плату:
-
методом ЛУТ
-
методом фоторезиста
Дополнительно, сейчас набирает популярность сервис изготовления плат на заказ — например Easy EDA. Если необходима более сложная плата (например 4-х слойная) — то это единственный выход.
Делаем печатную плату
- Что такое печатная платa
- Какой материал будем использовать для изготовления плат
- Методы изготовления печатных плат дома
- Основные требования к изготовленным платам
- Как сделать двухстороннюю плату из 2-ух односторонних
- Необходимые инструменты и химия
- 1. Компоновка слоев платы на листе бумаги для печати c помощью InkScape
- 2. Печатаем на принтере рисунок платы
- 3. Готовим раствор для химического перевода
- 4. Готовим стеклотекстолит
- 5. Переводим рисунок
- 6. Травим плату
- 7. Сверлим отверстия
- Делаем мини дрель
- Кондуктор для сверления
- 8. Лужение платы
- Тонкий тюнинг метода переноса тонера
- Плата готова
- Альтернативные варианты
Что такое печатная платa
Печа́тная пла́та (англ. printed circuit board, PCB, или printed wiring board, PWB) — пластина из диэлектрика, на поверхности и/или в объёме которой сформированы электропроводящие цепи электронной схемы. Печатная плата предназначена для электрического и механического соединения различных электронных компонентов. Электронные компоненты на печатной плате соединяются своими выводами с элементами проводящего рисунка обычно пайкой.
В отличие от навесного монтажа, на печатной плате электропроводящий рисунок выполнен из фольги, целиком расположенной на твердой изолирующей основе. Печатная плата содержит монтажные отверстия и контактные площадки для монтажа выводных или планарных компонентов. Кроме того, в печатных платах имеются переходные отверстия для электрического соединения участков фольги, расположенных на разных слоях платы. С внешних сторон на плату обычно нанесены защитное покрытие («паяльная маска») и маркировка (вспомогательный рисунок и текст согласно конструкторской документации).
В зависимости от количества слоёв с электропроводящим рисунком, печатные платы подразделяют на:
-
односторонние (ОПП): имеется только один слой фольги, наклеенной на одну сторону листа диэлектрика.
-
двухсторонние (ДПП): два слоя фольги.
-
многослойные (МПП): фольга не только на двух сторонах платы, но и во внутренних слоях диэлектрика. Многослойные печатные платы получаются склеиванием нескольких односторонних или двухсторонних плат.
По мере роста сложности проектируемых устройств и плотности монтажа, увеличивается количество слоёв на платах.
Основой печатной платы служит диэлектрик, наиболее часто используются такие материалы, как стеклотекстолит, гетинакс. Также основой печатных плат может служить металлическое основание, покрытое диэлектриком (например, анодированный алюминий), поверх диэлектрика наносится медная фольга дорожек. Такие печатные платы применяются в силовой электронике для эффективного теплоотвода от электронных компонентов. При этом металлическое основание платы крепится к радиатору. В качестве материала для печатных плат, работающих в диапазоне СВЧ и при температурах до 260 °C, применяется фторопласт, армированный стеклотканью (например, ФАФ-4Д), и керамика. Гибкие платы делают из полиимидных материалов, таких как каптон.
Какой материал будем использовать для изготовления плат
Самые распространненые, доступные материалы для изготовления плат — это Гетинакс и Стеклотекстолит. Гетинакс-бумага пропитанная бакелитовым лаком, текстолит стекловолокно с эпоксидкой. Однозначно будем использовать стеклотекстолит!
Стеклотекстолит фольгированный представляет собой листы, изготовленные на основе стеклотканей, пропитанных связующим на основе эпоксидных смол и облицованные с двух сторон медной электролитической гальваностойкой фольгой толщиной 35 мкм. Предельно допустимая температура от -60ºС до +105ºС. Имеет очень высокие механические и электроизоляционные свойства, хорошо поддается механической обработке резкой, сверлением, штамповкой.
Стеклотекстолит в основном используется одно или двухсторонний толщиной 1.5мм и с медной фольгой толщиной 35мкм или 18мкм. Мы будем использовать односторонний стеклотекстолит толщиной 0.8мм с фольгой толщиной 35мкм (почему будет подробно рассмотрено далее).
Методы изготовления печатных плат дома
Платы можно изготавливать химическим методом и механическим.
При химическом методе в тех местах где должны быть дорожки (рисунок) на плате на фольгу наносится защитный состав (лак, тонер, краска и т.д.). Далее плата погружается в специальный раствор (хлорное железо, перекись водорода и другие) который «разъедает» медную фольгу, но не действует на защитный состав. В итоге под защитным составом остается медь. Защитный состав в дальнейшем удаляется растворителем и остаётся готовая плата.
При механическом методе используется скальпель (при ручном изготовлении) или фрезерный станок. Специальная фреза делает бороздки на фольге, в итоге оставляя островки с фольгой — необходимый рисунок.
Фрезерные станки довольно дорогое удовольствие, а также сами фрезы дороги и имеют небольшой ресурс. Так что, этот метод мы не будем использовать.
Самый простой химический метод — ручной. Ризографом лаком рисуются дорожки на плате и потом травим раствором. Этот метод не позволяет делать сложные платы, с очень тонкими дорожками — так что это тоже не наш случай.
Следующий метод изготовления плат — с помощью фоторезиста. Это очень распространненая технология (на заводе платы делаются как раз этим методом) и она часто используется в домашних условиях. В интернет очень много статей и методик изготовления плат по этой технологии. Она дает очень хорошие и повторяемые результаты. Однако это тоже не наш вариант. Основная причина — довольно дорогие материалы (фоторезист, который к тому же портится со временем), а также дополнительные инструменты (УФ ламка засветки, ламинатор). Конечно, если у вас будет объемное производство плат дома — то фоторезист вне конкуренции — рекомендуем освоить его. Также стоит отметить, что оборудование и технология фоторезиста позволяет изготовливать шелкографию и защитные маски на платы.
С появлением лазерных принтеров радиолюбители стали активно их использовать для изготовления плат. Как известно, для печати лазерный принтер использует «тонер». Это специальный порошок, который под температурой спекается и прилипает к бумаге — в итоге получается рисунок. Тонер устойчив к различным химическим веществам, это позволяет использовать его как защитное покрытие на поверхности меди.
Итак, наш метод состоит в том, чтобы перенести тонер с бумаги на поверхность медной фольги и потом протравить плату специальным раствором для получения рисунка.
В связи с простотой использования данный метод заслужил очень большое распространение в радиолюбительстве. Если вы наберете в Yandex или Google как перенести тонер с бумаги на плату — то сразу найдёте такой термин как «ЛУТ» — лазерно утюжная технология. Платы по этой технологии делаются так: печатается рисунок дорожек в зеркальном варианте, бумага прикладывается к плате рисунком к меди, сверху данную бумагу гладим утюгом, тонер размягчяется и прилипает к плате. Бумага далее размачивается в воде и плата готова.
В интернет «миллион» статей о том как сделать плату по этой технологии. Но у данной технологии есть много минусов, которые требуют прямых рук и очень долгой пристройки себя к ней. То есть ее надо почувствовать. Платы не выходят с первого раза, получаются через раз. Есть много усовершенствований — использовать ламинатор (с переделкой — в обычном не хватает температуры), которые позволяют добиться очень хороших результатов. Даже есть методы построения специальных термопрессов, но все это опять требует специального оборудования. Основные недостатки ЛУТ технологии:
-
перегрев — дорожки растекаются — становятся шире
-
недогрев — дорожки остаютяся на бумаге
-
бумага «прижаривается» к плате — даже при размокании сложно отходит — в итоге может повредится тонер. Очень много информации в интернете какую бумагу выбрать.
-
Пористый тонер — после снятия бумаги в тонере остаются микропоры — через них плата тоже травится — получаются изъеденные дорожки
-
повторяемость результата — сегодня отлично, завтра плохо, потом хорошо — стабильного результат добиться очень сложно — нужна строго постоянная температура прогрева тонера, нужно стабильное давление прижима платы.
К слову, у меня этим методом не получилось сделать плату. Пробовал делать и на журналах, и на мелованной бумаге. В итоге даже платы портил — от перегрева вздувалась медь.
В интернет почему-то незаслуженно мало информации про еще один метод переноса тонера — метод холодного химического переноса. Он основан на том факте, что тонер не растворяется спиртом, но растворяется ацетоном. В итоге, если подобрать такую смесь ацетона и спирта, которая будет только размягчать тонер — то его можно «переклеить» на плату с бумаги. Этот метод мне очень понравился и сразу дал свои плоды — первая плата была готова. Однако, как оказалось потом, я нигде не смог найти подробной информации, которая давала бы 100% результат. Нужен такой метод, которым плату мог сделать даже ребёнок. Но на второй раз плату сделать не вышло, потом опять и пришло долго подбирать нужные ингридиенты.
В итоге после долгих была разработана последовательность действий, подобраны все компоненты, которые дают если не 100% то 95% хорошего результата. И самое главное процесс настолько простой, что плату может сделать ребенок полностью самостоятельно. Вот этот метод и будем использовать. (конечно его можно и далее доводить до идеала — если у вас выйдет лучше — то пишите). Плюсы данного метода:
-
все реактивы недорогие, доступные и безопасные
-
не нужны дополнительные инструменты (утюги, лампы, ламинаторы — ничего, хотя нет — нужна кастрюля)
-
нет возможности испортить плату — плата вообще не нагревается
-
бумага отходит сама — видно результат перевода тонера — где перевод не вышел
-
нет пор в тонере (они заклеиваются бумагой) — соответственно нет протравов
-
делаем 1-2-3-4-5 и получаем всегда один и тот же результат — почти 100% повторяемость
Прежде чем начать, посмотрим какие платы нам нужны, и что мы сможем сделать дома данным методом.
Основные требования к изготовленным платам
Мы будем делать приборы на микроконтроллерах, с применением современных датчиков и микросхем. Микросхемы становятся все меньше и меньше. Соответственно необходимо выполнение следующих требований к платам:
-
платы должны быть двух сторонними (как правило развести одностороннюю плату очень сложно, сделать дома четырехслойные платы довольно сложно, микроконтроллерам нужен земляной слой для защиты от помех)
-
дорожки должны быть толщиной 0.2мм — такого размера вполне достаточно — 0.1мм было бы еще лучше — но есть вероятность протравов, отхода дорожек при пайке
-
промежутки между дорожками — 0.2мм — этого достаточно практически для всех схем. Уменьшение зазора до 0.1мм чревато сливанием дорожек и сложностью в контроле платы на замыкания.
Мы не будем использовать защитные маски, а также делать шелкографию — это усложнит производство, и если вы делаете плату для себя, то в этом нет нужды. Опять же в интернет много информации на эту тему, и если есть желание вы можете навести «марафет» самостоятельно.
Мы не будем лудить платы, в этом тоже нет необходимости (если только вы не делаете прибор на 100лет). Для защиты мы будем использовать лак. Основная наша цель — быстро, качественно, дёшево в домашних условиях сделать плату для прибора.
Вот так выглядит готовая плата. сделанная нашим методом — дорожки 0.25 и 0.3, расстояния 0.2
Как сделать двухстороннюю плату из 2-ух односторонних
Одна из проблем изготовления двухсторонних плат — это совмещение сторон, так чтобы переходные отверстия совпадали. Обычно для этого делается «бутерброд». На листе бумаги печатается сразу 2 стороны. Лист сгибается пополам, на просвет точно совмещаются стороны с помощью специальных меток. Внутрь вкладывается двухсторонний текстолит. При методе ЛУТ такой бутерброд проглаживается утюгом и получается двухсторонняя плата.
Однако, при методе холодного переноса тонера сам перенос осуществляется с помощью жидкости. И поэтому очень сложно организовать процесс смачивания одной стороны одновременно с другой стороной. Это конечно тоже можно сделать, но с помощью специального приспособления — мини пресса (тисков). Берутся плотные листы бумаги — которые впитывают жидкость для переноса тонера. Листы смачиваются так, чтобы жидкость не капала, и лист держал форму. И дальше делается «бутерброд» — смоченный лист, лист туалетной бумаги для впитывания лишней жидкости, лист с рисунком, плата двухсторонняя, лист с рисунком, лист туалетной бумаги, опять смоченный лист. Все это зажимается вертикально в тиски. Но мы так делать не будем, мы поступим проще.
На форумах по изготовлению плат проскочила очень хорошая мысль — какая проблема делать двухстороннюю плату — берем нож и режем текстолит пополам. Так как стеклотекстолит — это слоеный материал, то это не сложно сделать при опредленной сноровке:
В итоге из одной двухсторонней платы толщиной 1.5мм получаем две односторонние половинки.
Далее делаем две платы, сверлим и все — они идеально совмещены. Ровно разрезать текстолит не всегда получалось, и в итоге пришла идея использовать сразу тонкий односторонний текстолит толщиной 0.8мм. Две половинки потом можно не склеивать, они будут держаться за счет запаяных перемычек в переходных отверстиях, кнопок, разъемов. Но если это необходимо без проблем можно склеить эпоксидным клеем.
Основные плюсы такого похода:
-
Текстолит толщиной 0,8мм легко режется ножницами по бумаге! В любую форму, то есть очень легко обрезать под корпус.
-
Тонкий текстолит — прозрачный — посветив фонарем снизу можно легко проверить корректность всех дорожек, замыкания, разрывы.
-
Паять одну сторону проще — не мешают компоненты на другой стороне и легко можно контролировать спайки выводов микросхем— соединить стороны можно в самом конце
Минусы:
-
Сверлить надо в два раза больше отверстий и отверстия могут чуть-чуть не совпасть
-
Немного теряется жёсткость конструкции если не склеивать платы, а склеивать не очень удобно
-
Односторонний стеклотекстолит толщиной 0. 8мм трудно купить, в основном продается 1.5мм, но если не удалось достать, то можно раскроить ножем более толстый текстолит.
Перейдем к деталям.
Необходимые инструменты и химия
Нам понадобятся следующие ингридиенты:
-
стеклотекстолит 0.8мм 1-сторонний
-
губка пружинка для мытья посуды
-
фейри или другая жидкость для мытья посуды
-
ацетон (Не забывайте что его пары ядовиты! Работайте в хорошо провертриваемом помещении!)
-
жидкость для снятия лака без ацетона (например ЛАСКА, она точно подходит). Обязательно проверьте жидкость. сейчас очень много подделок, в которые добавлен ацетон. Для проверки надо смочить распечатку на бумаге этой жидкостью, тонер не должен поплыть!
-
спирт технический (ИЗОПРОПАНОЛ — Изопропиловый спирт абслолютированный 99. 7% безводный), можно и медицинский, но его сейчас трудно купить
-
туалетная бумага мягкая двух-слойная (например Zewa)
-
шприц пластиковый на 2-3мл
-
фото бумага LOMOND 0102145 85gsm InkJet Photo Paper
-
принтер лазерный чернобелый с высоким разрешением — больше 600dpi. Например HP LaserJet P1102. Картридж можно использовать неоригинальный. Например — Profline отлично подходит.
-
Ножницы, лучше швейный для раскроя ткани
-
сверла 0.6, 0.8, 1мм
-
маркер для корректировки плат Edding 140S
-
минидрель из моторчика (ниже будет рассказано как ее сделать)
-
гидроперит (приобретается в аптеке)
-
лимонная кислота (в хозяйсвтенном магазине или супермаркете)
-
соль каменная (без йода)
-
емкость для травления — например пластиковый контейнер
Теперь когда все это есть, делаем по шагам.
1. Компоновка слоев платы на листе бумаги для печати c помощью InkScape
Inkscape — это высококачественный профессиональный инструмент для работы с векторной графикой для Windows, Mac OS X и Linux. Он широко используется любителями и профессионалами по всему миру для создания иллюстраций, иконок, логотипов, диаграмм, карт, а также веб-графики. Inkscape использует открытый стандарт SVG (Scalable Vector Graphics) от W3C в качестве формата по-умолчанию, а также сам является свободным и открытым программным обеспечением.
Эта программа очень хороша для компоновки рисунка будущей платы. На выходе программы трассировки платы Kicad (или другой) мы получаем рисунок каждого слоя в формате svg или pdf. С помощью этой программы можно импортировать на один лист каждый слой (то есть несколько svg файлов), если необходимо отразить их зеркально и разместить их на листе в нужном количестве. Получившийся рисунок можно сохранить в pdf формате или сразу распечтать.
Давайте посмотрим как это делается.
-
Создаем новый документ в InkScape
-
Выбираем «Файл — Импортировать» и выбираем наши файлы svg слоев платы. ОБЯЗАТЕЛЬНО делать импортирование, иначе можно измениться геометрия рисунка! В итоге получается 2 объекта (можно импортировать по одному):
-
Далее растаскиваем два чертежа и необходимый слой платы (если в Kicad делали оба слоя не зеркальные — то F.Cu слой надо сделать зеркальным) делаем зеркальным (кнопка V — вертикально или H — горизонтально, все равно как, больше для наглядности). Располагаем их рядом, чтобы можно было разрезать — достаточно зазора 2-3мм. Для большей точности можно использовать поля с милиметрами в панели инструментов:
-
Если нам надо поместится в печатную плату определенного размера — то можно сделать прямоугольник нужного размера и внутри его располагать наши рисунки. !Перед печатью нужно удалить все лишние элементы!, если оставить то может в итоге выйти не черный цвет.
-
Лучше сразу печатать 2 копии — чтобы сразу посмотреть какая вышла лучше или если не выйдет с первого раз то останется вторая. В этом редакторе легко можно скопировать и сделать второй экземпляр.
-
Выбираем Файл — сохранить Как — формат PDF и сохраняем. Если вы будете печатать непосредственно из Inkscape, то обязательно проверяйте геометрию, диагональные расстояния сверьте линейкой, иначе плата не выйдет. При печати лучше выбирать Тип печати — ВЕКТОРНЫЙ.
Естественно, если вы например делаете несколько плат сразу, то можно на одном листе расположить нужное количество чертежей.
Небольшие советы:
-
Старайтесь оставить отступы от краев, потому что принтер может плохо печатать ближе к краю.
-
Если плата небольшая, то лучше разместить так, чтобы рисунок занимал пол страницы, тогда можно лист фотобумаги разрезать на 2 части при печати и использовать 2 раза.
-
На печати не должно быть никаких серых областей — все только черно-белое!
-
Обязательно проверяйте посадочные места перед изготовлением платы — приложите микросхемы к распечатанным областям на обычном листе бумаги, или прямо к монитору
-
Внимательно следите за зеркальным слоем — проверить очень легко — после печати — переверните лист и на просвет убедитесь, что все соответсвует рисунку в Kicad.
-
Перед началом изготовления выберите лучшую копию — где больше тонера, где он лучше лежит и т. д.
-
Старайтесь, чтобы сама плата была не большой — не больше 10см х 10 см, иначе ее будет сложно равномерно прижать чертеж к плате. То есть если плата большая, лучше сделать каждую сторону за отдельный заход.
-
Если что-то пошло не так, не переживайте, все можно повторить заново.
-
Оставьте небольшой отступ по длинной стороне итогового чертежа, например 2см, чтобы держать вырезанный рисунок руками.
-
Сама плата должно быть хотя бы на 3мм больше с каждого края чертежа
Вот идеальный вариант:
Еще раз напишу — все добавленные прямоугольники необходимо удалить! Оставить только рисунки платы!
2. Печатаем на принтере рисунок платы
Для нашего метода изготовления плат нужна специальная бумага. Ее подбор — это большая сложная работа. Перепробовав разные бумаги: факсовая, журналы, мелованная, обычная, наконец то была найдена идеальная бумага. Какая бумага нам нужна:
-
Она должна быть легко доступна
-
Недорогая
-
Тонкая, и в то же время не рвущаяся при размачивании
-
Бумага с глянцевым слоем
-
Хорошо и быстро впитывающая влагу (наш раствор), и при этом не коробящаяся при намокании
-
Она должна подходить для лазерного принтера, чтобы не мучиться с приклеиванием бумаги и т. д.
Итак, наш выбор — это бумага фотобумага Lomond (см выше точное название).
Печатать нужно на максимальном расходе тонера. В Windows идем в принтеры, находим нужный принтер и на нем нажимаем правой кнопкой мышки — свойства. Идем на закладку «Параметры устройства» и выбираем плотность печати — максимальная (например 5). В linux такой настройки в драйверах нет, пришлось ставить виртуальную машину с Windows.
Без этой настройки перевод может не получится, и тонер может быть более пористым. При печати также выбираем свойства и чернобелую печать и максимальное разрешение:
Данные настройки могут отличаться для разных принтеров, важно чтобы было максимальное качество печати и расход картриджа. После печати ни в коем случае не трогать руками сам рисунок платы, чтобы не оставить на нем жирных следов!
!При печати PDF файла — обязательно следите за тем, чтобы масштаб был 100% или реальный размер. Adobe PDF любит автоматически размещать на листе меняя масштаб! В этом случае ничего не выйдет.
Теперь вырезаем ножницами рисунок который получился лучше всего. С одного края оставляем 2см бумаги, чтобы держать листок руками (лучше по длинной стороне платы). Режем близко к рисунку 2-3 мм от самого рисунка, чтобы видеть границы рисунка. Кладем его рядом, и он ждет своей участи.
3. Готовим раствор для химического перевода
Сам рецепт очень простой. Берем 2 части жидкости для снятия лака и 1 часть ацетона (например 10мл жидкости и 5мл ацетона). Отмерить можно как угодно — шприцом, мерным стаканчиком. На одну плату 100х50мм идет 2-3мл раствора, так что обычно 30мл хватает на долго, тоесть можно все сразу не смешивать. Хранить такой раствор надо обязательно в плотно закрытой емкости. Очень удобно использовать бутылки стеклянные от физраствора из аптеки с резиновыми крышками:
Ацетон более летучий, так что при длительном хранении может нарушится пропорция. Лучше раствор готовить сразу, и очень долго не хранить. Смешали, немного поболтали и все готово.
4. Готовим стеклотекстолит
На этом этапе лучше сразу подготовить рабочее место где вы будете переводить рисунок на плату. Подойдет стол или табуретка. Сверху лучше положить широкую доску толщиной 2 см или мебельный щит — нужна ровная массивная поверхность. В центр доски кладем 1 лист двухслойной туалетной бумаги.
Для хорошего качества перевода тонера плату необходимо подготовить. Делается это в два этапа. Сначала нашей железной губкой пружинками натираем плату круговыми движениями до блеска. Так как плата у нас тонкая — то лучше положить ее на что-то жесткое. Придерживаем за край и движениями от себя зачищаем плату. Должны уйти все следы окислов, царапины мелкие, отпечатки пальцев. Плата должна блестеть как зеркало, примерно так (для сравнения слева вверху необработанная поверхность):
После этого капаем каплю Фейри в центр платы и хорошо вспениваем руки и саму плату. Моем, трем прямо 2-3 минуты. После этого промываем холодной водой. Держим строго за края платы. Никаких следов от рук остаться не должно. После этого плата готова для перевода. Стряхиваем воду и кладем нашу плату на лист туалетной бумаги, которую мы подготовили. Из шприца выдавливаем пару больших капель нашего раствора на плату и протираем ее куском туалетной бумаги на сухо. На этом этапе следим, чтобы на плату не попали ворсинки, пыль, волосы и т. д. Если у вас грязное помещение, то надо сначала навести порядок.
5. Переводим рисунок
Итак, мы добрались до самого ответственного момента — он него зависит качество полученной платы. Самое приятное тут, что если вдруг что-то пойдет не так, то всегда можно начать сначала и переделать плату заново. Сама плата на этом этапе не портится, и этот этап можно повторять, пока не выйдет идеально.
Переводим рисунок (прежде чем делать — прочитайте несколько раз, делать надо все строго последовательно и быстро).
-
Набираем в шприц наш приготовленный раствор — достаточно около 2-3мл.
-
Кладем нашу подготовленную плату на туалетную бумагу медной поверхностью вверх. На медь наносим с помощью шприца много-много капелек, покрывая всю плату тонким слоем раствора. Шприц здесь очень помогает экономить раствор и равномерно наносить его на плату. Лучше чтобы это была цельная лужа без промежутков.
-
Теперь быстро кладем вырезанный чертеж рисунка платы самим рисунком ВНИЗ и белой стороной бумаги вверх на смоченную раствором плату. Класть лучше держа за тот кусочек, который мы специально оставили. Бумага должна лечь ровно по плате и сразу начнем промокать. Двигать ее в этот момент нельзя! Так что лучше потренироваться с водой, чтобы она ложилась ровно по границе платы. -
По мере промокания бумаги берем пластиковую карту (например карту скидок какого-то магазина) и проводим ей от того места где мы держим бумагу до края, выдавливая лишнюю жидкость и распрямляя наш чертеж. -
Теперь начинаем считать до 10, кладем сверху 2 куска туалетной бумаги и через 10 секунд придавливаем нашу плату грузом весом около 3кг. Можно использовать кастрюлю с ровным дном, налив туда воды (лучше теплой) или что-то похожее. Дно должно быть очень ровным. Поставили кастрюлю на плату — и надавали на нее половиной своей массы на секунд 5. Теперь ждем 5 минут.
-
Через 5 минут снимаем кастрюлю и достаем нашу плату. Бумага должна стать практически белой, рисунка почти не видно. Это значит, что она высохла. Если это не так, то пусть полежит досохнет. На ощупь она должна стать полностью сухой.
Очень важно чтобы обе поверхности пресса были ровные без выступов и дырок. У нас должен получится ровный гладкий пресс. Большую массу тут нельзя применять. Я пробовал делать это с грузом в 10кг — дорожки расплывались. Вес груза 3-4 кг является идеальным. Вы можете попробовать разные варианты, пока не набьете руку, но в принципе этот этап получается обычно сразу и легко.
Теперь необходимо удалить бумагу, чтобы рисунок остался на плате. Если попробовать сделать как в методе ЛУТ, поместить плату под теплую воду, чтобы бумага размокла. То бумага размокнет, но на плате останется тонка пленка фото слоя, которая будет мешать травлению. Если его продолжать удалять щеткой или руками, то повысится пористось тонера и не выйдут полигоны. В общем каким то случайным образом получилось снять бумагу другим методом, который отлично работает на 95% (иногда не выходит, но после небольшой сноровки получается с первого раза). Лучше этот этап внимательно посмотреть на видео несколько раз, там подробно видно как все работает. По сути это ключевой момент всей технологии.
Нам понадобится изопропиловый спирт 97% (см выше) и старая зубная щетка. Окунаем щетку в спирт, и смачиваем сверху нашу бумагу. Она становится немного маслянистой, и в отличие от воды остается полностью целой, не разбухает, не размокает. С того края, где у нас была лишняя бумага без рисунка немного отгибаем бумагу и щеткой заливаем спирт между бумагой и платой. Нам надо намочить бумагу сверху спиртом и подлить его между бумагой и платой. Подливаем спирт несколько раз, бумагу можно прижимать обратно к плате, чтобы спирт стал проникать на зону чертежа. Теперь начинаем очень медленно, желательно с равномерной, силой тянуть листок бумаги. Вы должны почувствовать как бумага отходит от тонера, а он остается на плате.
Когда пройдете 1см, то опять подливаем спирт сверху и между бумагой, она должна быть постоянно смоченной. Продолжаем тянуть и подливать сприт, пока вся бумага не отойдет от тонера.
В итоге у вас в руках должна остаться бумага БЕЗ ТОНЕРА. А на плате остаться ТОНЕР. Бумага здесь является контрольным инструментом — если часть тонера отвалится, то он останется на БУМАГЕ! То есть вы сразу увидите, как получилось перевести тонер. Например черная точка — это часть дорожки. Бумага должна быть абсолютно без тонера.
Хороший результат если тонер отвалился с части полигонов — плата подойет. Если тонер отвалился с пары дорожек — то не беда — можно подреставрировать. Если же отошли большие куски — значит что-то не то, малый груз, грязная плата, где-то попали ворсинки. Всю процедуру надо повторить. Тонер надо смыть ацетоном, и опять начать сначала, с подготовки текстолита.
Если у вас небольшие куски тонера отвалились, то проще не переделывать плату, а воспользоваться маркером. Он отлично подкрашивает нужные участки. Красить лучше как бы ставя много точек с небольшим нажимом. Оставленный рисунок должен быть плотный и видным как наплыв черного лака. Красить надо минимум в 2 слоя. Вот на дорожке видим отвалился тонер:
На бумаге тоже это будет видно:
А вот так выглядит плата после реставрации (маркер просто идеальный, в конце фото платы после травления):
Плата готова для травления. На этом этапе вы можете еще раз проверить все хорошо. Возьмите яркий источник света и посветите на плату, и наклоняйте ее из стороный в сторну как бы ловя солнечный зайчик. Если в тонере есть поры, или где-то он плохо прилип, то вы без сомнения увидите отблески меди обычно на полигонах. Это говорит скорее всего о том, что у вас сел картридж или низкое разрешение принтера. Можно оставить — плата скорее всего получится, но дорожки могут быть пористыми или переделать.
В нашем методе после высыхания тонер будет иметь белый налет, на нем остается фото слой — он дополнительно защищает поры тонера. Осталось протравить плату.
Если вдруг у вас не получается этот этап, то все равно плату можно сделать — сняв слой бумаги обычным методом как в ЛУТ технологии — размочив в теплой воде, плата получится хорошо — но будет не так идеально на полигонах.
Внимание! Прежде чем травить плату, еще раз проверьте рисунок, там ли находятся отверстия, те ли корпуса под микросхемы, нет ли разрывов на дорожкам. Тут еще можно все переделать. После того как вы протравите плату, придется только работать ножом и проводками. !При переносе тонера, если сдвинуть бумагу или сильно давить картой при выравнивании, может измениться геометрия рисунка. Обязательно проверьте линейкой по диагональным точкам расстояние!
6. Травим плату
В интернет рассмотрено очень много травильных растворов. Самый известный — хлорное железо. Но так как мы занимаемся платами дома, будем использовать самый чистый и безопасный раствор — перекись водорода. Абсолютно безвредная жидкость, можно выливать в раковину, конечно нельзя ПИТЬ.
Минус у нашего раствора один — его нельзя хранить. То есть готовится он на раз. Но с другой стороны его плюс — недорогая стоимость и доступность всех ингридиентов.
Готовим раствор для травления, лучше это делать например в обычной литровой банке, удобно помешивать.
-
Наливаем в банку 50мл теплой воды.
-
Кладем туда 3 таблетки Гидроперита (1 таблетка 1.5г в упаковке 8 таблеток) и помешиваем круговыми движениями, пока она полностью не растворится! Должен получится 3% раствор перекиси водорода.
-
Кладем 15 грамм Лимонной кислоты (можно 20) и 5 гр (чайную ложку) НЕ ЙОДИРОВННОЙ СОЛИ. Все это опять помешиваем круговыми движениями до полного растворения.
Теперь выливаем этот раствор в плоскую емкость, контейнер, и в него кладем нашу плату. Лучше класть плату дорожками вниз! В этом случае процесс будет идти быстрее. Иначе на поверхности платы будет образовываться нерастворимый осадок, который будет мешать травлению. Сразу должен пойти процесс — вся плата должна покрыться пузырьками. Ждем где-то около 20-30 минут и все должно быть готово. Иногда немного дольше — 40минут. Контролировать процесс очень легко — светим фонариком снизу контейнера, и мы должны увидеть рисунок платы. В процессе травления раствор становится сначала зеленый, а потом, когда вся кислота уже прореагировала и стала солью — синий. Если раствор пенится и пузырится, вы перебрали с солью. Капните туда еще немного перекиси и воды. Сильное пузырение может повредить тонер. Когда пузырение прекратится — плата готова.
Если все протравилось — нет точек лишних и т.д. — то достаем плату, еще раз смотрим внимательно и промываем теплой водой, можно добавить немного соды, чтобы нейтрализовать лимонную кислоту. Если плату вы сразу не будете запаивать, то можно оставить тонер как защиту меди. Второй вариант снять тонер ацетоном и покрыть плату спиртоканифольным флюсом. Качество готовой платы вы можете оценить по этому фото (дорожки 0.25):
7. Сверлим отверстия
Не смотрите на то, какие сверла указаны в KICAD, эти размеры используются при сверлении на заводе, при очень точно центровке. При ручной сверловке, подбирайте сверла как можно меньшего диаметра, по деталям, которые будут в эти отверстия запаиваться (Ориентируйтесь на список свёрел, приведенный ниже).
Посмотрим какие свёрла нам могут понадобиться:
-
Сверло диаметр 0.6мм — тоньше сверла не нужны, это самое тонкое которое нужно. Чем тоньше сверло, тем более точно вы попадаете в разметку, поэтому этим сверлом можно сверлить ответсвенные переходные отверстия там где нужна особая точность. Потом отверстие можно рассверлить любым нужным сверлом. Такая двухэтапная сверловка будет гораздо точнее, чем сразу сверлить нужным сверлом. Если брать тонкую проволку на переходные отверстия, то оно подойдет для них (например из витой пары).
-
Сверло диаметр 0.7мм — самое ходовое сверло, под все выводные компоненты можно сверлить им — резисторы, конденсаторы, кварцы, монтажные провода, переходные отверстия.
-
Сверло диаметр 0.8мм — можно использовать для отверстий под монтажные провода и некоторые разъемы.
-
Сверло диаметр 1мм — подходит для разъемов типа PIN 2.54 — штыри. Можно конечно попробовать 0.8 — но его чуть-чуть не хватает.
-
Сверло диаметр 2мм — хорошо подходит для монтажных отверстий под маленькие шурупы — крепление платы к корпусу
-
Сверло диаметр 3мм — монтажные отверстия под болты М3
Чтобы упростить себе работу, сверлить надо только те отверстия где подходит дорожка, и второе отверстие просверлить уже потом, когда запяете переходные отверстия. Чтобы не склеивать плату, для обеспечения жесткости, можно добавить неоходимые переходы по земляным полигонам по краям платы.
Сверла такого диаметра нельзя зажать в обычную дрель. Нужна специальная мини-дрель. Можно использовать готовые — например Дремель или специальный мини станок для сверления плат, но гораздо проще и дешевле сделать минидрель из моторчика.
Делаем мини дрельДля того чтобы сделать мини дрель нужен только моторчик и цанговый патрон для маленьких сверл. Мотор лучше выбрать с высокими оборотами — около 10тыс оборотов в минуту. Отличный мотор R380-2580. При 12в питании выдает 14тыс оборотов. Диаметр вала — 2.3мм.
Цанговый патрон бывает двух видов — набор цанг на фиксированный диаметр сверла:
Автоматический цанговый набор:
Мы рекомендуем первый вариант — он дешевле. Далее необходимо к мотору припаять провода и выключатель (лучше кнопку). Кнопку лучше разместить на корпусе, чтобы удобнее было быстро включать и выключать моторчик. Остается подобрать блок питания, можно взять любой блок питания на 7-12в током 1А (можно и меньше), если такого блока питания нет, то может подойти зарядка по USB на 1-2А или батарейка Крона (только надо пробовать — не все зарядки любят моторы, мотор может не запустится).
Дрель готова, можно сверлить. Но вот только необходимо сверлить строго под углом 90градусов. Можно соорудить мини станок — в интернет есть различные схемы:
Но есть более простое решение.
Кондуктор для сверления
Чтобы сверлить ровно под 90 градусов достаточно изготовить кондуктор для сверления. Мы будем делать вот такой:
Изготовить его очень легко. Берем квадратик любого пластика. Кладем нашу дрель на стол или другую ровную поверхность. И сверлим в пластике нужным сверлом отверстие. Важно обеспечить ровное горизонтальное смещение дрели. Можно прислонить моторчик к стене или рейке и пластик тоже. Далее большим сверлом рассверлить отверстие под цангу. С обратной стороны рассверлить или срезать кусок пластика, чтобы было видно сверло. На низ можно приклеить нескользящую поверхность — бумагу или резинку. Такой кондуктор надо сделать под каждое сверло. Это обеспечит идеально точное сверление!
Такой вариант тоже подойдет, срезать сверху часть пластика и срезать уголок снизу.
Вот как производится сверление с его помощью:
Зажимаем сверло так, чтобы оно торчало на 2-3мм при полном погружении цанги. Ставим сверло на место где надо сверлить (при травлении платы у нас будет оставаться метка где сверлить в виде мини отверстия в меди — в Kicad мы специально ставили галку для этого, так что сверло будет само вставать туда), прижимаем кондуктор и включаем мотор — отверстие готово. Для подстветки можно использовать фонарик, положив его на стол.
Как уже мы писали ранее, сверлить можно только отверстия с одной стороны — там где подходят дорожки — вторую половину можно досверлить уже без кондуктора по направляющему первому отверстию. Это немного экономит силы.
8. Лужение платы
Зачем лудить платы — в основном для защиты меди от корозии. Основной минус лужения — перегрев платы, возможная порча дорожек. Если у вас нет паяльной станции — однозначо — не лудите плату! Если она есть, то риск минимальный.
Можно лудить плату сплавом РОЗЕ в кипящей воде, но он дорого стоит и его сложно достать. Лудить лучще обычным припоем. Чтобы сдеалать это качественно, очень тонким слоем надо сделать простое приспособление. Берем кусочек оплетки для выпайки деталей и одеваем ее на жало, прикручиваем проволокой к жалу, чтобы она не соскочила:
Плату покрываем флюсом — например ЛТИ120 и оплетку тоже. Теперь в оплетку набираем олово и ей водим по плате (красим)— получается отличный результат. Но по мере использования оплетка расподается и на плате начинают оставаться ворскинки медные — их обязательно надо убрать, а то будет замыкание! Увидеть это очень легко посветив фонарем с обратной стороны платы. При таком методе хорошо использовать или мощный паяльник (60ват) или сплав РОЗЕ.
В итоге, платы лучше не лудить, а покрывать лаком в самом конце— например PLASTIC 70, или простой акриловый лак купленный в автозапчастях KU-9004:
Тонкий тюнинг метода переноса тонера
В методе есть два момента, которые поддаются тюнингу, и могут не получиться сразу. Для их настройки, необходимо в Kicad сделать тестовую плату, дорожки по квадратной спирали разной толщины, от 0. 3 до 0.1 мм и с разными промежутками, от 0.3 до 0.1 мм. Лучше сразу распечатать несколько таких образцов на одном листе и провести подстройку.
Возможные проблемы, которые мы будем устранять:
1) дорожки могут менять геометрию — растекаться, становится шире, обычно очень не значительно, до 0.1мм — но это не хорошо
2) тонер может плохо прилипать к плате, отходить при снятии бумаги, плохо держаться на плате
Первая и вторая проблема взаимосвязаны. Решаю первую, вы приходите ко второй. Надо найти компромисс.
Дорожки могут растекаться по двум причинам — слишкой большой груз прижима, слишком много ацетона в составе полученной жидкости. В первую очередь надо попробовать уменьшить груз. Минимальный груз — около 800гр, ниже уменьшать не стоит. Соответственно груз кладем без всякого прижима — просто ставим сверху и все. Обязательно должно быть 2-3 слоя туалетной бумаги для хорошего впитывания лишнего раствора. Вы должны добиться того, что после снятия груза, бумага должна быть белая, без фиолетовых подтеков. Такие подтеки говорят о сильном расплавлении тонера. Если грузом отрегулировать не получилось, дорожки все равно расплываются, то увеличиваем долю жидкости для снятия лака в растворе. Можно увеличить до 3 части жидкости и 1 часть ацетона.
Вторая проблема, если нет нарушения геометрии, говорит о недостаточном весе груза или малом количестве ацетона. Начать опять же стоит с груза. Больше 3кг смысла не имеет. Если тонер все равно плохо держится на плате, то надо увеличить количество ацетона.
Эта проблема в основном возникает, когда вы меняете жидкость для снятия лака. К сожалению, это не постоянный и не чистый компонент, но на другой его заменить не получилось. Пробовал заменить его спиртом, но видимо получается не однородная смесь и тонер прилипает какими-то вкраплениями. Также жидкость для снятия лака может содержать ацетон, тогда ее надо будет меньше. В общем, такой тюнинг вам надо будет провести один раз, пока не закончится жидкость.
Плата готова
Если вы не будете сразу запаивать плату, то ее необходимо защитить. Самый простой способ сделать это — покрыть спиртоканифольным флюсом. Перед пайкой это покрытие надо будет снять например изопропиловым спиртом.
Альтернативные варианты
Вы также можете сделать плату:
-
методом ЛУТ
-
методом фоторезиста
Дополнительно, сейчас набирает популярность сервис изготовления плат на заказ — например Easy EDA. Если необходима более сложная плата (например 4-х слойная) — то это единственный выход.
Элементы проводящего рисунка печатной платы Конструирование и…
Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про элементы проводящего рисунка печатной платы, и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое элементы проводящего рисунка печатной платы , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Конструирование и проектирование электронной аппаратуры.
Проводящий рисунок образуют: печатные проводники, контактные площадки, межслойные соединения, переходные и монтажные отверстия.
Минимальные размеры элементов проводящего рисунка могут быть ограничены конструкторско-технологическими или электрическими факторами. Технологический разброс воспроизведения линейных размеров, минимальная ширина печатных проводников Ь и расстояния между краями соседних элементов s для различных видов плат и способов их изготовления приведены в соответствующих стандартах, например для ПП—в ГОСТ 23751—86.
В случае больших токов через печатный проводник его поперечное сечение ограничивает условие
-
(15.1)
где b, hn — ширина и толщина проводника, мм; I — ток через проводник, А; Iдоп — допустимая токовая нагрузка, А/мм2.
Значение Iдоп, задаваемое допустимым перегревом печатного проводника, зависит от технологии изготовления печатного рисунка и изменяется в пределах 50…250 А/мм2
Если через bнагр обозначить минимальную ширину проводника, ограниченную нагрузочной способностью и найденную из (7. 1), а Ьтехн—технологию изготовления, то ширина проводника – b>max[bтехн. bнагр].
Наименьшее номинальное расстояние l для прокладки n печатных проводников шириной b (рис . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . 7.1) рассчитывают по формуле
-
(15.2)
где s—расстояние между краями соседних элементов, мм; D1,D2—диаметры контактных площадок, мм; Tl-регламентированное стандартами значение позиционного допуска расположения печатного проводника относительно соседнего элемента, мм.
Минимальные размеры элементов многослойного рисунка, кроме воспроизводимости линейных размеров элементов в слоях, ограничивают возможные смещения слоев относительно Друг друга. В этом случае должно быть обеспечено гарантированное перекрытие слоев на участках, испытывающих влияние смещений.
Конструкция контактных площадок определяет качество электрического соединения и механическую прочность сцепления выводов ИЭТ с основанием платы. Контактные площадки выполняют квадратной, круглой или близкой к ним формы. Для установки ИЭТ со штыревыми выводами в контактных площадках предусмотрены монтажные отверстия (см. рис. 7.1,а). Диаметр монтажного отверстия dm0 выбирают больше диаметра выводов do для получения зазора ? = 0,1…0,6 мм, обеспечивающего капиллярное проникновение припоя во время пайки:
-
(15.3)
где — погрешность диаметра отверстия, мм; hm—средняя толщина слоя металлизации, мм.
Минимальный диаметр круглой или меньший размер прямоугольной контактной площадки выбирают из условия получения гарантированного пояса металла Ьmin вокруг отверстия, обеспечивающего качественное соединение при заданных предельных отклонениях размеров и позиционных допусках для площадки и отверстия.
Минимальные размеры контактных площадок при монтаже ИЭТ на поверхность определяют из условия гарантированного качества присоединения при учете возможных смещений. Переходные отверстия должны иметь малое сопротивление, а для получения высокой плотности печатного рисунка—и малые размеры. Однако при малом диаметре отверстий и большой толщине плат трудно обеспечить хорошее качество металлизации, поэтому минимальный диаметр переходного отверстия выбирают из условия
-
(15.4)
где h — толщина платы, мм; ? — отношение номинального значения диаметра наименьшего из металлизированных отверстий к толщине платы, оговоренное в стандартах на конструирование плат. Обычно ? = 0,2…0,4. При многослойном монтаже переходные отверстия могут соединять как внешние, так и промежуточные слои.
Пространственное расположение печатных проводников, контактных площадок и отверстий привязывают к координатной сетке, наносимой на чертежи плат. В подавляющем большинстве случаев используют сетки с прямоугольной системой координат, шаг которых зависит от вида плат и шага выводов устанавливаемых ИЭТ. Центры контактных площадок и отверстий следует располагать в узлах координатной сетки. Если шаг выводов не совпадает с шагом координатной сетки, то необходимо соблюдать следующее правило: центр контактной площадки или отверстия, в которое впаивают первый вывод, должен совпадать с узлом сетки, а других—находиться на одной из горизонтальных или вертикальных координатных линий.
Статью про элементы проводящего рисунка печатной платы я написал специально для тебя. Если ты хотел бы внести свой вклад в развии теории и практики, ты можешь написать коммент или статью отправив на мою почту в разделе контакты. Этим ты поможешь другим читателям, ведь ты хочешь это сделать? Надеюсь, что теперь ты понял что такое элементы проводящего рисунка печатной платы и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Конструирование и проектирование электронной аппаратуры
Из статьи мы узнали кратко, но емко про элементы проводящего рисунка печатной платы
Печатные платы делаем сами своими руками.
Технология ЛУТ. Текстолит – что это такое? Свойства и характеристики Области применения и новые возможностиЗдравствуйте, дорогие читатели блога. Сейчас на улице замечательная погода, а у меня прекрасное настроение. Сегодня я хочу вам рассказать о том, как можно изготовить качественные печатные платы в домашних условиях .
]Вообще метод изготовления печатных плат с помощью лазерного утюга не сложен. Его суть заключается в способе нанесения защитного рисунка на фольгированный текстолит.
В нашем случае защитный рисунок мы сначала с помощью принтера выводим на фотобумагу, глянцевую ее сторону. Затем в результате нагрева утюгом, размягченный тонер прижаривается к поверхности текстолита. Подробности сего действа читайте далее…НО в следующих статьях вас ждет еще более полезная информация из области радиолюбительских технологий так что обязательно подпишитесь.
Итак приступим.
Для изготовления платы по технологии ЛУТ нам понадобится:
- фольгированный текстолит (одно- или двухсторонний)
- лазерный принтер
- ножницы по металлу
- глянцевая фотобумага (Lomond)
- растворитель (ацетон, спирт, бензин и т. д.)
- наждачная бумага (с мелким абразивом, нулевка вполне подойдет)
- сверлилка (обычно моторчик с цанговым патроном)
- зубная щетка (очень нужная вещь, не только для здоровья зубов)
- хлорное железо
- собственно сам рисунок платы нарисованный в Sprint-Layout
Подготовка текстолита
Берем в руки ножницы по металлу и вырезаем кусок текстолита по размеру нашей будущей печатной платы. Раньше я резал текстолит ножовкой по металлу, но это, оказалось, по сравнению с ножницами не так удобно, да и пыль текстолитовая очень докучала.
Полученную заготовку печатной платы хорошенько шкурим наждачной бумагой — нулевкой до появления равномерного зеркального блеска. Затем смачиваем кусочек ткани ацетоном, спиртом или каким еще растворителем, тщательно протираем и обезжириваем нашу плату.
Наша задача очистить нашу плату от окислов и «потных рук». Само собой после этого стараемся руками нашу плату не трогать.
Подготовка рисунка печатной платы и перенос на текстолит
Нарисованный заранее рисунок печатной платы, мы распечатываем на фотобумагу. Причем в принтере отключаем режим экономии тонера, а рисунок выводим на глянцевой стороне фотобумаги.
Теперь достаем из-под стола утюг и включаем в сеть, пускай нагревается. Свежераспечатанный лист бумаги ложим на текстолит рисунком вниз и начинаем проглаживать утюгом. С фотобумагой, в отличие от кальки, подложки от самоклейки церемониться не нужно, «елозим» утюгом до начала пожелтения бумаги.
Здесь можно не бояться передержать плату, или переборщить с давлением. После берем этот бутерброд с прижаренной бумагой и несем его в ванную. Под струей теплой воды подушечками пальцев начинаем скатывать бумагу. Далее берем в руки заготовленную зубную щетку и хорошенько проходим ею по поверхности платы. Наша задача содрать белый меловой слой с поверхности рисунка.
Просушиваем плату и под яркой лампой хорошенько проверяем.
Зачастую меловой слой сдирается с первого раза зубной щеткой, но бывает, что этого оказывается недостаточно. В этом случае можно воспользоваться изолентой. Белесые волокна налипают на изоленту оставляя нашу платку чистой.
Травление платы
Для приготовления травящего раствора нам понадобится хлорное железо FeCL3.
Этот чудо порошок в нашем радиомагазине стоит около 50р. Наливаем в неметаллическую посудину воды и засыпаем туда хлорного железа. Обычно на три части воды берут одну часть FeCL3. Далее погружаем в посудину нашу плату и даем ей время.
Время травления зависит от толщины фольги, температуры воды, свежести приготовленного раствора. Чем горячее раствор, тем быстрее пройдет процесс травления, но в тоже время в горячей воде есть вероятность повредить защитный рисунок. Также процесс травления ускоряется при помешивании раствора.
Некоторые приспосабливают для этого «бульбулятор» от аквариума или же крепят вибромоторчик от телефона. Вытравленную плату вынимаем и промываем под струей воды. Травящий раствор сливаем в баночку и прячем под ванну, главное чтоб жена не увидела.
Этот раствор нам еще потом пригодится. Вытравленную платку очищаем от защитного слоя тонера. Я для этого применяю ацетон, но вроде как спиртом или бензином тоже не плохо получается.
Сверление платы
Вытравленная и очищенная плата нуждается в сверловке, так как не всегда есть возможность применения поверхностного монтажа. Для сверления платы у меня припасена небольшая сверлилка. Она представляет собой моторчик типа ДПМ с насаженным на вал цанговым патроном. Брал я его в радиомагазине за 500р. Но думаю можно применить для этого любой другой моторчик, например от магнитофона.
Сверлим плату острым сверлом, стараясь сохранять перпендикулярность. Перпендикулярность особенно важна при изготовлении двусторонних плат. Кернение отверстий под сверловку нам не требуется, так как отверстия в фольге образовались при травлении автоматически.
Проходимся по плате шкуркой нулевкой, снимая заусенцы после сверловки, и готовимся к лужению нашей платы.
Лужение платы
Я стараюсь залуживать свои платы, и делаю это по нескольким причинам:
- Залуженная плата более стойка к коррозии, и через год вы не увидите следов ржавчины на вашем устройстве.
- Слой припоя на печатном рисунке увеличивает толщину токопроводящего слоя, так снижается сопротивление проводника.
- На предварительно залуженную плату легче напаивать радиодетальки, подготовленные поверхности способствуют качественной пайке.
Обезжириваем плату и очищаем от окисла. Воспользуемся ацетоном, а затем буквально на секунду обмакнем в раствор хлорного железа. Порозовевшую плату обильно красим флюсом. Далее достаем паяльник помощнее и, набрав небольшое количество припоя на жало, быстрыми движениями проходимся по дорожкам нашего печатного рисунка. Остается только пройтись немного наждачной бумагой по рисунку, и получаем в результате красивую, блестящую платку.
Где можно приобрести
Где же можно купить фольгированный текстолит? Да впрочем не только текстолит но и другие инструменты для радиолюбительского творчества.
В настоящее время у меня нет с этим каких-то проблем, так как в моем городе есть несколько точек приличных радиомагазинов. Там я и текстолит покупаю и все что требуется.
Одно время, когда в моем городе не было нормального радиомагазина я все материалы, инструменты и радиодетали заказывал в интернет-магазине. Один из таких интернет магазинов где можно найти текстолит да и не только это магазин Десси , о нем я кстати даже .
Печатные платы на заказ
Бывают ситуации когда есть рисунок печатной платы но совершенно не хочется сталкиваться с технологическими заморочками а печатная плата ой как нужна. Или бывает, что и не против попробовать, постичь все таинства сего процесса но времени как на зло нет да и не известно к чему приведет (первый результат не всегда приближен к идеалу) В этом случае можно поступить проще, можно и получить качественный результат.
Так что ВНИМАНИЕ!!! Если вы заинтересованы в изготовлении печатных плат на заказ то обязательно читайте !
Ну что же, вот мы и познакомились со способом изготовления печатных плат своими руками в домашних условиях. Обязательно подпишитесь на новые статьи , потому, что дальше будет много интересного и полезного.
Кроме того относительно недавно появился еще один прогрессивный способ подписки через форму сервиса Email рассылок, этот способ примечателен тем, что каждый подписавшийся получает ПОДАРОК!!! , и этот подарок несомненно оценит любой радиолюбитель. Так что люди подписываются и получают приятные бонусы, так что добро пожаловать.
Так что создавайте свои устройства, делайте печатные платы , а технология ЛУТ будет вам в помощь.
С уважением, Владимир Васильев.
Предлагаю посмотреть хорошую подборку видеороликов по каждому этапу ЛУТ — технологии.
Печатная плата – это диэлектрическое основание, на поверхности и в объеме которого нанесены токопроводящие дорожки в соответствии с электрической схемой. Печатная плата предназначена для механического крепления и электрического соединения между собой методом пайки выводов, установленных на нее электронных и электротехнических изделий.
Операции по вырезанию заготовки из стеклотекстолита, сверлению отверстий и травление печатной платы для получения токоведущих дорожек в независимости от способа нанесения рисунка на печатную плату выполняются по одинаковой технологии.
Технология ручного способа нанесения
дорожек печатной платы
Подготовка шаблона
Бумага, на которой рисуется разводка печатной платы обычно тонкая и для более точного сверления отверстий, особенно в случае использования ручной самодельной дрели, чтобы сверло не вело в сторону, требуется сделать ее более плотной. Для этого нужно приклеить рисунок печатной платы на более плотную бумагу или тонкий плотный картон с помощью любого клея, например ПВА или Момент.
Вырезание заготовки
Подбирается заготовка фольгированного стеклотекстолита подходящего размера, шаблон печатной платы прикладывается к заготовке и обрисовывается по периметру маркером, мягким простым карандашом или нанесением риски острым предметом.
Далее стеклотекстолит режется по нанесенным линиям с помощью ножниц по металлу или выпиливается ножовкой по металлу. Ножницами отрезать быстрее, и нет пыли. Но надо учесть, что при резке ножницами стеклотекстолит сильно изгибается, что несколько ухудшает прочность приклейки медной фольги и если потребуется перепайка элементов, то дорожки могут отслоиться. Поэтому если плата большая и с очень тонкими дорожками, то лучше отрезать с помощью ножовки по металлу.
Приклеивается шаблон рисунка печатной платы на вырезанную заготовку с помощью клея Момент, четыре капли которого наносятся по углам заготовки.
Так как клей схватывается всего за несколько минут, то сразу можно приступать к сверлению отверстий под радиодетали.
Сверление отверстий
Сверлить отверстия лучше всего с помощью специального мини сверлильного станка твердосплавным сверлом диаметром 0,7-0,8 мм. Если мини сверлильного станка в наличии нет, то можно просверлить отверстия маломощной дрелью простым сверлом. Но при работе универсальной ручной дрелью количество переломанных сверл будет зависеть от твердости Вашей руки. Одним сверлом точно не обойдетесь.
Если сверло зажать не удается, то можно его хвостовик обернуть несколькими слоями бумаги или одним слоем наждачной шкурки. Можно на хвостовик намотать плотно виток к витку тонкой металлической проволочки.
После окончания сверления проверяется, все ли просверлены отверстия. Это хорошо видно, если посмотреть на печатную плату на просвет. Как видно, пропущенных отверстий нет.
Нанесение топографического рисунка
Для того, чтобы места фольги на стеклотекстолите, которые будут токопроводящими дорожками, защитить при травлении от разрушения, их необходимо покрыть маской, устойчивой к растворению в водном растворе. Для удобства рисования дорожек, их лучше предварительно наметить с помощью мягкого простого карандаша или маркера.
Перед нанесением разметки нужно обязательно удалить следы клея Момент, которым приклеивался шаблон печатной платы. Так как клей не сильно затвердел, то его легко можно удалить, скатав пальцем. Поверхность фольги также нужно обязательно обезжирить с помощью ветоши любым средством, например ацетоном или уайт-спиртом (так называется очищенный бензин), можно и любым моющим средством для мытья посуды, например Ферри.
После разметки дорожек печатной платы можно приступать к нанесению их рисунка. Для рисования дорожек хорошо подходит любая водостойкая эмаль, например алкидная эмаль серии ПФ, разведенная до подходящей консистенции растворителем уайт-спиртом. Рисовать дорожки можно разными инструментами – стеклянным или металлическим рейсфедером, медицинской иглой и даже зубочисткой. В этой статье я расскажу, как рисовать дорожки печатных плат с помощью чертежного рейсфедера и балеринки, которые предназначены для черчения на бумаге тушью.
Раньше компьютеров не было и все чертежи чертили простыми карандашами на ватмане и затем переводили тушью на кальку, с которой с помощью копировальных аппаратов делали копии.
Нанесение рисунка начинают с контактных площадок, которые рисуют балеринкой. Для этого нужно отрегулировать зазор раздвижных губок рейсфедера балеринки до требуемой ширины линии и для установки диаметра круга выполнить регулировку вторым винтом отодвинув рейсфедер от оси вращения.
Далее рейсфедер балеринки на длину 5-10 мм наполняется с помощью кисточки краской. Для нанесения защитного слоя на печатную плату лучше всего подходит краска марки ПФ или ГФ, так как она медленно высыхает и позволяет спокойно работать. Краску марки НЦ тоже можно применять, но работать с ней сложно, так как она быстро сохнет. Краска должна хорошо ложиться и не растекаться. Перед рисованием краску нужно развести до жидкой консистенции, добавляя в нее понемногу при интенсивном перемешивании подходящий растворитель и пробуя рисовать на обрезках стеклотекстолита. Для работы с краской удобнее всего ее налить во флакон от маникюрного лака, в закрутке которого установлена кисточка, устойчивая к растворителям.
После регулировки рейсфедера балеринки и получения требуемых параметров линий можно приступить к нанесению контактных площадок. Для этого острая часть оси вставляется в отверстие и основание балеринки проворачивается по кругу.
При правильной настройке рейсфедера и нужной консистенции краски вокруг отверстий на печатной плате получаются окружности идеально круглой формы. Когда балеринка начинает плохо рисовать, из зазора рейсфедера тканью удаляются остатки подсохшей краски и рейсфедер заполняется свежей. чтобы обрисовать все отверстия на этой печатной плате окружностями понадобилось всего две заправки рейсфедера и не более двух минут времени.
Когда круглые контактные площадки на плате нарисованы, можно приступать к рисованию токопроводящих дорожек с помощью ручного рейсфедера. Подготовка и регулировка ручного рейсфедера не отличается от подготовки балеринки.
Единственное, что дополнительно понадобится, так это плоская линейка, с приклеенными на одной из ее сторон по краям кусочками резины, толщиной 2,5-3 мм, чтобы линейка при работе не скользила и стеклотекстолит, не касаясь линейки, мог свободно проходить под ней. Лучше всего подходит в качестве линейки деревянный треугольник, он устойчив и одновременно может служить при рисовании печатной платы опорой для руки.
Чтобы печатная плата при рисовании дорожек не скользила, желательно ее разместить на лист наждачной бумаги, представляющий собой два склепных между собой бумажными сторонами наждачных листа.
Если при рисовании дорожек и окружностей они соприкоснулись, то не стоит принимать никаких мер. Нужно дать краске на печатной плате подсохнуть до состояния, когда она не будет пачкать при прикосновении и с помощью острия ножа удалить лишнюю часть рисунка. Чтобы краска быстрее высохла плату нужно расположить в теплом месте, например в зимнее время на батарею отопления. В летнее время года — под лучи солнца.
Когда рисунок на печатной плате полностью нанесен и исправлены все дефекты можно переходить к ее травлению.
Технология нанесения рисунка печатной платы
с помощью лазерного принтера
При печати на лазерном принтере происходит перенос за счет электростатики образованного тонером изображения с фото барабана, на котором лазерный луч нарисовал изображение, на бумажный носитель. Тонер удерживается на бумаге, сохраняя изображение, только за счет электростатики. Для закрепления тонера бумага прокатывается между валиками, один из которых является термопечкой, разогретой до температуры 180-220°C. Тонер расплавляется и проникает в текстуру бумаги. После остывания тонер отвердевает и прочно удерживается на бумаге. Если бумагу опять нагреть до 180-220°C, то тонер опять станет жидким. Это свойство тонера и используется для переноса изображения токоведущих дорожек на печатную плату в домашних условиях.
После того, как файл с рисунком печатной платы готов, необходимо его распечатать с помощью лазерного принтера на бумажный носитель. Обратите внимание, изображение рисунка печатной платы для данной технологии должно иметь вид со стороны установки деталей! Струйный принтер для этих целей не подходит, так как работает на другом принципе.
Подготовка бумажного шаблона для переноса рисунка на печатную плату
Если напечатать рисунок печатной платы на обыкновенной бумаге для офисной техники, то из-за пористой ее структуры, тонер глубоко проникнет в тело бумаги и при переносе тонера на печатную плату, большая часть его останется в бумаге. В дополнение будут сложности с удалением бумаги с печатной платы. Придется ее долго размачивать в воде. Поэтому для подготовки фотошаблона необходима бумага, не имеющая пористую структуру, например фотобумага, подложка от самоклеящихся пленок и этикеток, калька, страницы от глянцевых журналов.
В качестве бумаги для печати рисунка печатной платы я использую кальку из старых запасов. Калька очень тонкая и печатать шаблон непосредственно на ней невозможно, она в принтере заминается. Для решения этой проблемы, нужно перед печатью на кусок кальки требуемого размера по углам нанести по капельке любого клея и приклеить на лист офисной бумаги А4.
Такой прием позволяет распечатывать рисунок печатной платы даже на самой тонкой бумаге или пленке. Для того, чтобы толщина тонера рисунка была максимальной, перед печатью, нужно выполнить настройку «Свойств принтера», отключив режим экономной печати, а если такая функция не доступна, то выбрать самый грубый тип бумаги, например картон или что то подобное. Вполне возможно с первого раза хороший отпечаток не получится, и придется немного поэкспериментировать, подобрав наилучший режим печати лазерного принтера. В полученном отпечатке рисунка дорожки и контактные площадки печатной платы должны быть плотными без пропусков и смазывания, так как ретушь на данном технологическом этапе бесполезна.
Осталось обрезать кальку по контуру и шаблон для изготовления печатной платы будет готов и можно приступать к следующему шагу, переносу изображения на стеклотекстолит.
Перенос рисунка с бумаги на стеклотекстолит
Перенос рисунка печатной платы является самым ответственным этапом. Суть технологии проста, бумага, стороной напечатанного рисунка дорожек печатной платы прикладывается к медной фольге стеклотекстолита и с большим усилием прижимается. Далее этот бутерброд разогревается до температуры 180-220°C и затем охлаждается до комнатной. Бумага отдирается, а рисунок остается на печатной плате.
Некоторые умельцы предлагают переносить рисунок с бумаги на печатную плату, используя электроутюг. Я пробовал такой способ, но результат получался нестабильным. Сложно обеспечить одновременно нагрев тонера до нужной температуры и равномерный прижим бумаги ко всей поверхности печатной платы при затвердевании тонера. В результате рисунок переносится не полностью и остаются пробелы в рисунке дорожек печатной платы. Возможно, утюг недостаточно нагревался, хотя регулятор был выставлен на максимальный нагрев утюга. Вскрывать утюг и перенастраивать терморегулятор не хотелось. Поэтому я воспользовался другой технологией, менее трудоемкой и обеспечивающей стопроцентный результат.
На вырезанную в размер печатной платы и обезжиренную ацетоном заготовку фольгированного стеклотекстолита приклеил по углам кальку с напечатанным на ней рисунком. На кальку сверху положил, для более равномерного прижима, пяток листиков офисной бумаги. Полученный пакет положил на лист фанеры и сверху накрыл листом такого же размера. Весь этот бутерброд зажал с максимальной силой в струбцинах.
Осталось нагреть сделанный бутерброд до температуры 200°C и остудить. Для нагрева идеально подходит электродуховка с регулятором температуры. Достаточно поместить сотворенную конструкцию в шкаф, дождаться набора заданной температуры и через полчаса извлечь плату для остывания.
Если электродуховки в распоряжении нет, то можно воспользоваться и газовой духовкой, отрегулировав температуру ручкой подачи газа по встроенному термометру. Если термометра нет или он неисправен, то могут помочь женщины, подойдет положение ручки регулятора, при котором пекут пироги.
Так как концы фанеры покоробило, на всякий случай зажал их дополнительными струбцинами. чтобы избежать подобного явления, лучше печатную плату зажимать между металлическими листами толщиной 5-6 мм. Можно просверлить в их углах отверстия и зажимать печатные платы, стягивать пластины с помощью винтов с гайками. М10 будет достаточно.
Через полчаса конструкция остыла достаточно, чтобы тонер затвердел, плату можно извлекать. При первом же взгляде на извлеченную печатную плату становится понятно, что тонер перешел с кальки на плату отлично. Калька плотно и равномерно прилегала по линиям печатных дорожек, кольцам контактных площадок и буквам маркировки.
Калька легко оторвалась практически от всех дорожек печатной платы, остатки кальки были удалены с помощью влажной ткани. Но все, же не обошлось без пробелов в нескольких местах на печатных дорожках. Такое может случиться в результате неравномерности печати принтера или оставшейся грязи или коррозии на фольге стеклотекстолита. Пробелы можно закрасить любой водостойкой краской, маникюрным лаком или заретушировать маркером.
Для проверки пригодности маркера для ретуши печатной платы, нужно нарисовать ним на бумаге линии и бумагу смочить водой. Если линии не расплывутся, значит, маркер для ретуши подходит.
Травить печатную плату в домашних условиях лучше всего в растворе хлорного железа или перекиси водорода с лимонной кислотой. После травления тонер с печатных дорожек легко удаляется тампоном, смоченным в ацетоне.
Затем сверлятся отверстия, лудятся токопроводящие дорожки и контактные площадки, запаиваются радиоэлементы.
Такой вид приняла печатная плата с установленными на ней радиодеталями. Получился блок питания и коммутации для электронной системы, дополняющий обыкновенный унитаз функцией биде .
Травление печатной платы
Для удаления медной фольги с незащищенных участков фольгированного стеклотекстолита при изготовлении печатных плат в домашних условиях радиолюбители обычно используют химический способ. Печатная плата помещается в травильный раствор и за счет химической реакции медь, незащищенная маской, растворяется.
Рецепты травильных растворов
В зависимости от доступности компонентов радиолюбители применяют один из растворов, приведенных в таблице ниже. Травильные растворы расположены в порядке популярности их применения радиолюбителями в домашних условиях.
Наименование раствора | Состав | Количество | Технология приготовления | Достоинства | Недостатки |
---|---|---|---|---|---|
Перекись водорода плюс лимонная кислота | Перекись водорода (H 2 O 2) | 100 мл | В 3% растворе перекиси водорода растворить лимонную кислоту и поваренную соль | Доступность компонентов, высокая скорость травления, безопасность | Не хранится |
Лимонная кислота (C 6 H 8 O 7) | 30 г | ||||
Поваренная соль (NaCl) | 5 г | ||||
Водный раствор хлорного железа | Вода (H 2 O) | 300 мл | В теплой воде растворить хлорное железо | Достаточная скорость травления, повторное использование | Невысокая доступность хлорного железа |
Хлорное железо (FeCl 3) | 100 г | Перекись водорода плюс соляная кислота | Перекись водорода (H 2 O 2) | 200 мл | В 3% раствор перекиси водорода влить 10% соляную кислоту | Высокая скорость травления, повторное использование | Требуется высокая аккуратность |
Соляная кислота (HCl) | 200 мл | ||||
Водный раствор медного купороса | Вода (H 2 O) | 500 мл | В горячей воде (50-80°С) растворить поваренную соль, а затем медный купорос | Доступность компонентов | Ядовитость медного купороса и медленное травление, до 4 часов |
Медный купорос (CuSO 4) | 50 г | ||||
Поваренная соль (NaCl) | 100 г | ||||
Травить печатные платы в металлической посуде не допускается . Для этого нужно использовать емкость из стекла, керамики или пластика. Утилизировать отработанный травильный раствор допускается в канализацию.
Травильный раствор из перекиси водорода и лимонной кислоты
Раствор на основе перекиси водорода с растворенной в ней лимонной кислотой является самым безопасным, доступным и быстро работающим. Из всех перечисленных растворов по всем критериям это лучший.
Перекись водорода можно приобрести в любой аптеке. Продается в виде жидкого 3% раствора или таблеток под названием гидроперит. Для получения жидкого 3% раствора перекиси водорода из гидроперита нужно в 100 мл воды растворить 6 таблеток весом 1,5 грамма.
Лимонная кислота в виде кристаллов продается в любом продуктовом магазине, расфасованная в пакетиках весом 30 или 50 грамм. Поваренная соль найдется в любом доме. 100 мл травильного раствора хватит на удаление медной фольги толщиной 35 мкм с печатной платы площадью 100 см 2 . Отработанный раствор не хранится и повторному использованию не подлежит. Кстати, лимонную кислоту можно заменить уксусной, но из-за ее едкого запаха травить печатную плату придется на открытом воздухе.
Травильный раствор на основе хлорного железа
Вторым по популярности травильным раствором является водный раствор хлорного железа. Ранее он был самым популярным, так как на любом промышленном предприятии хлорное железо было легко достать.
Травильный раствор не требователен к температуре, травит достаточно быстро, но скорость травления снижается по мере расходования хлорного железа в растворе.
Хлорное железо очень гигроскопично и поэтому из воздуха быстро впитывает воду. В результате на дне банки появляется желтая жидкость. Это не влияет на качество компонента и такое хлорное железо пригодно для приготовления травильного раствора.
Если использованный раствор хлорного железа хранить в герметичной таре, то его можно использовать многократно. Подлежит регенерации, достаточно в раствор насыпать железных гвоздей (они сразу покроются рыхлым слоем меди). При попадании на любые поверхности оставляет трудноудаляемые желтые пятна. В настоящее время раствор хлорного железа для изготовления печатных плат применяют реже в связи с его дороговизной.
Травильный раствор на основе перекиси водорода и соляной кислоты
Отличный травильный раствор, обеспечивает высокую скорость травления. Соляную кислоту при интенсивном помешивании вливают в 3% водный раствор перекиси водорода тоненькой струйкой. Вливать перекись водорода в кислоту недопустимо! Но из-за наличия в травильном растворе соляной кислоты при травлении платы нужно соблюдать большую осторожность, так как раствор разъедает кожу рук и портит все, на что попадает. По этой причине травильный раствор с соляной кислотой в домашних условиях использовать не рекомендуется.
Травильный раствор на основе медного купороса
Метод изготовления печатных плат с применение медного купороса обычно используют в случае невозможности изготовления травильного раствора на основе других компонентов из-за их недоступности. Медный купорос является ядохимикатом и широко применяется для борьбы с вредителями в сельском хозяйстве. В дополнение время травления печатной платы составляет до 4 часов, при этом необходимо поддерживать температуру раствора 50-80°С и обеспечить постоянную смену раствора у стравливаемой поверхности.
Технология травления печатных плат
Для травления платы в любом из вышеперечисленных травильных растворов подойдет стеклянная, керамическая или пластиковая посуда, например от молочных продуктов питания. Если под рукой подходящего размера емкости не оказалось, то можно взять любую коробку из плотной бумаги или картона подходящего размера и выстелить ее внутренность полиэтиленовой пленкой. В емкость наливается травильный раствор и на его поверхность аккуратно рисунком вниз кладется печатная плата. За счет сил поверхностного натяжения жидкости и небольшого веса плата будет плавать.
Для удобства к центру платы клеем момент можно приклеить пробку от пластиковой бутылки. Пробка одновременно будет служить ручкой и поплавком. Но тут есть опасность, что на плате образуются пузырьки воздуха и в этих местах медь не вытравится.
Чтобы обеспечить равномерное вытравливание меди можно положить печатную плату на дно емкости вверх рисунком и периодически покачивать ванночку рукой. Через некоторое время, в зависимости от травильного раствора, начнут появляться участки без меди, а затем медь растворится полностью на всей поверхности печатной платы.
После окончательного растворения меди в травильном растворе печатную плату извлекают из ванночки и тщательно промывают под струей проточной воды. Тонер удаляется с дорожек ветошью, смоченной в ацетоне, а краска хорошо удаляется ветошью, смоченной в растворителе, который добавлялся в краску для получения нужной ее консистенции.
Подготовка печатной платы к монтажу радиодеталей
Следующий шаг, это подготовка печатной платы к монтажу радиоэлементов. После снятия с платы краски, дорожки нужно обработать круговыми движениями мелкой наждачной бумагой. Увлекаться не нужно, потому что медные дорожки тонкие и можно легко их сточить. Достаточно всего нескольких проходов абразивом со слабым прижимом.
Далее токоведущие дорожки и контактные площадки печатной платы покрываются спирто-канифольным флюсом и лудятся мягким припоем эклектрическим паяльником. чтобы отверстия на печатной плате, не затягивались припоем, его на жало паяльника нужно брать немного.
После завершения изготовления печатной платы, останется только вставить в предназначенные позиции радиодетали и запаять их выводы к площадкам. Перед пайкой ножки деталей нужно обязательно смочить спирто-канифольным флюсом. Если ножки радиодеталей длинные, то их нужно перед пайкой обрезать бокорезами до длины выступания над поверхностью печатной платы 1-1,5 мм. После окончания монтажа деталей нужно удалить остатки канифоли с помощью любого растворителя — спирта, уайт-спирта или ацетона. Они все успешно растворяют канифоль.
На воплощение этой простой схемы емкостного реле от разводки дорожек для изготовления печатной платы до создания действующего образца ушло не более пяти часов, гораздо меньше, чем на верстку этой страницы.
Армированных тканями. Термореактивные синтетические смолы играют роль связующего элемента. И не столь важно, какой именно рассматривается текстолит. Что это такое,понять довольно легко даже по описанию
Некоторые параметры и свойства
В зависимости от того, какой природой обладают волокна, текстолиты делятся на несколько групп.
- Базальтотекстолиты на основе
- Углеродотекстолиты из углеродных.
- Асботекстолиты с асбестовыми волокнами.
- Стеклотекстолиты из стеклянных волокон самого разного типа.
- Органотекстолиты из искусственных и
- Собственно текстолиты, волокна здесь хлопковые
Существуют и другие разновидности. Саржевое, сатиновое, полотняное — виды переплетения, которыми отличаются сами нити. Различными могут быть поверхностная плотность, толщина, число нитей на единицу длины в направлении основы и утка ткани, структура и толщина нити или жгута. Существует специальная технология, благодаря которой получают текстолит. Что это такое, мы уже выяснили.
Если межслоевая прочность должна быть особенно высокой, применяют ткани многослойного типа. Иногда встречаются изделия, где волокна изготовлены из нескольких разновидностей материалов.
На что ещё обратить внимание?
Имеет значение также технология изготовления, количество и свойства связующего вещества, характеристики самой ткани, природа волокон — параметры, определяющие, какими качествами будет обладать сам текстолит. Что касается самого производственного процесса, то его основой выступает послойная намотка или выкладка тканей, когда на оправку по форме изделия наносится связующее вещество. Фольгированный текстолит производится таким же образом. Далее происходит формование. Кроме того, текстолитовые пластины, плиты или листы обязательно проходят механическую обработку.
Разнообразными в составе могут быть не только ткани, но и связующие элементы, играющие роль пропитки для наполнителя. Термореактивные чаще всего выполняют эту роль, фольгированный текстолит — не исключение.
О достоинствах и других параметрах
Существует целый ряд качеств, присущих такому материалу, как текстолит. Что это такое, легко понять из описания его характеристик.
- Рабочий диапазон температур — от -40 до +105 градусов, если частота тока около 50 Гц, сохраняется
- Текстолит — хороший диэлектрик, благодаря чему становится незаменимым помощником в электротехнической и энергетической промышленности.
- Лёгкость механической обработки.
- Высокая прочность.
- Небольшая плотность.
- Низкий коэффициент трения.
Дополнительная информация
Текстолит листовой применяется во многих сферах жизнедеятельности. Он может быть конструкционным, антифрикционным, фрикционным, электроизоляционным, теплоизоляционным и радиотехническим материалом.
Во многом этому способствует возможность легко переносить механические нагрузки, даже довольно серьёзные. Так что особенно широкое применение находится ему в электротехнической отрасли машиностроения. На основе текстолита изготавливаются различные детали с конструкционным назначением.
Области применения и новые возможности
Для производства колец, втулок используется поделочный текстолит. Что это такое, можно понять даже без специальных словарей. В амортизационных панелях и прокладках тоже можно увидеть этот материал.
В коробках скоростей, в распределительных механизмах различных двигателей, в редукторах часто заметно наличие конических и цилиндрических шестерней на основе такого материала, как текстолит. Цена бывает разной. Элементами центробежных насосов, турбин выступают текстолитовые подшипники. Текстолит может успешно заменять гетинакс в качестве материала для производства электроизоляционных деталей. Основания для печатных плат из текстолита делают в радиоэлектронике. Кроме того, в современных турнирах именно текстолит становится основой для изготовления оружия — такое его применение довольно неожиданно.
Немного о марках
Есть ещё разновидность текстолита, которую называют асбопластиком и выделяют отдельно. Это огнестойкий и прочный материал, способный выдержать нагрев до +250 градусов. Отличается химической стойкостью, антикоррозийными и электроизоляционными свойствами. Вид связующего вещества и наполнителя во многом определяет, какими именно характеристиками будет обладать то или иное изделие. Например, высокую кислотостойкость придают материалы из антофиллитового асбеста. Способ изготовления и степень наполнения тоже могут оказывать своё влияние на существующие параметры. В каждом случае всё определяется индивидуально, за этим стоит проследить отдельно.
Здесь я расскажу, как сделать текстолит своими руками. Материал очень полезный. Он прочный, не впитывает влагу, долговечный, легко обрабатываемый.
По сути это пластик, но пластик армированный волокнами ткани, что придает не только дополнительную прочность, но и красоту, вот как раз о красоте получившегося материала мы и постараемся позаботиться.
Итак из чего состоит текстолит,- это клей (эпоксидная смола) и хлопчатобумажная ткань. Пришло мне в голову заморочиться изготовлением текстолита когда я искав из чего бы сделать рукоять для ножа, наткнулся на кусок обычного заводского текстолита, думаю, хорошая рукоять выйдет, но цвет и текстура меня совсем не устраивали, вот и решился попробовать сделать что-то более симпатичное
Эпоксидную смолу легко купить, первая ткань которая пришла мне в голову это были старые джинсы, плюс они ещё были с одной стороны синие а с другой белые, потом получился интересный рисунок похожий на рисунок дерева.
я взял джинсы порезал на куски нужного мне размера, далее расстелил на столе пищевую плёнку, отрезал 2 деревянных бруска чтоб потом зажать между ними будущий текстолит, обернул их пищевой плёнкой, ПОТОМ одел одноразовые медицинские резиновые перчатки и начал готовить эпоксидный клей. Я готовил эпоксу в обычной консервной банке. Большинство людей пренебрегают инструкцией написанной на упаковке с эпоксидной смолой. Стараются добавить отвердителя побольше, побоольше, чтоб быстрее застыла, подогревать её вообще никто не считает нужным, однако при увеличении количества отвердителя, клей хоть и затвердевает быстрее, но становиться каменным, более хрупким, менее эластичным, а значит страдает прочность, кроме того чем медленнее будет происходить отвердевание, тем лучше клей пропитает ткань. Теперь про подогревание — подогретые компоненты клея не только легче извлечь из флаконов и смешать, подогретый клей будет лучше пропитывать ткань. вообще желательно в процессе склеивания держать клей в СЛЕГКА подогретом состоянии. Скажу сразу я недооценил впитывающую способность ткани и мне пришлось смешивать клей 2 раза, это теоретически нежелательно, ибо как ни старайся точно дозировать компоненты пропорции скорее всего будут чуть другими, а как следствие и свойства конечного продукта чуть другие, однако ж на практике не думаю, чтоб это имело какое либо заметное отличие, но тем не менее.
Вернёмся к нашей приготовленной в консервной банке эпоксе
Я брал по одному куски джинсы, окунал в банку с клеем чуть «пожмакав» в клее пропускал между пальцами, чтоб снять лишний клей и клал на один из обёрнутых пищевой плёнкой брусков. Клал изнаночную сторону к изнаночной, лицевую к лицевой, в моём случае это делало будущий рисунок детали более крупным и отчётливым.. При этом надо стараться, чтоб между лоскутами не было пузырей воздуха. .
Вообще на здесь можно включить фантазию на полную и использовать различные комбинации тканей, комбинации слоёв, можно попробовать пропитать всё что угодно. Представляете один из ваших домочадцев ходит по дому со словами «где же мои любимые тёплые носки» а вы пожав плечами с довольным видом вертите в руках нож с рукоятью из самодельного текстолита и вставляете его в ножны, которые в прошлой жизни были чьими то сапогами:)) Или, скажем, можно сделать рукоять для ножа из какой либо вашей одежды, которая имеет для Вас некое символическое значение, но которую вы никогда не оденете, ведет нож с историей, что-то вроде талисмана;)
Уложив последний лоскут я прижал весь этот «бутерброд» вторым обёрнутым плёнкой бруском, сверху дополнительно обмотал пищевой плёнкой и зажал в тиски (при этом будет вытекать лишняя эпокса, надо позаботиться о том чтоб не перепачкать тиски и всё вокруг) сжимал довольно сильно, после чего оставил в покое часов на 12. для сжатия можно также воспользоваться струбцинами или просверлив отверстия в брусках стянуть их на болтах, или сделав кольца из прочной верёвки и одев их на края брусков стянуть их скруткой, воспользовавшись, скажем, двумя гвоздями на 150мм. В общем у кого какие возможности и кому как удобнее.
После полного отвердевания текстолит готов к использованию в каком либо проекте.
У меня получилась вот такая вот рукоять
Как изготовить печатную плату, советы начинающим
Печатная плата — это лист изоляционного материала, обычно, стеклотекстолита, на одной или двух сторонах которого есть токопроводящие, обычно медные, дорожки. Детали вставляются в отверстия в плате и припаиваются к этим дорожкам. Токопроводящие дорожки расположены так, что если правильно вставить в нужные отверстия и хорошо припаять, то эти дорожки соединят детали между собой таким образом, что получится некое электронное устройство.
Бывает и поверхностный монтаж, когда детали расположены на той же стороне, где и печатные дорожки, и припаяны к ним без просовывания выводов в отверстия. Этот способ чаще всего применяется в очень компактных устройствах, при монтаже миниатюрных деталей. Дома же, так сказать, в кухонных условиях, проще сделать первый вариант. О нем и будет здесь речь.
Существует много способов и методов изготовления печатных плат в «кухонных» условиях, описанных в различной радиолюбительской литературе. Здесь, не претендуя на оригинальность, рассматривается один из них, пригодный для изготовления печатных плат для несложных электронных устройств. В качестве примера сделаем плату для звукового сигнализатора, описанного в этом журнале в статье «Электронный звонок для велосипеда». Чтобы не листать журнал лишний раз, схема таймера, а также рисунок печатной платы и монтажная схема, повторены здесь на рисунках, соответственно,1,2 и 3.
Подготовка рисунка
Но, прежде чем заниматься изготовлением печатной платы нужно узнать в каком масштабе дан её рисунок. В радио журналах практически всегда рисунок дается в масштабе 1:1. Но в разных изданиях бывает по-разному.
Если рисунок платы дан в другом масштабе его нужно переснять или перерисовать по масштабной сетке, так чтобы получилось изображение в масштабе 1:1. Здесь же изображение сразу в масштабе 1:1, и ничего уменьшать или увеличивать не требуется.
Материал для печатной платы
Основной материал для печатных плат — фольгированный стеклотекстолит. Это такой изоляционный лист, на который с одной или с обеих сторон наклеена медная фольга. Из этого листа нужно вырезать заготовку, — кусок по размерам немного больше печатной платы. Обычно рекомендуется пилить пилкой по металлу, но, при наличии достаточной физической силы, это можно сделать ножницами по металлу, — получится быстрее и с меньшим количеством пота.
Затем, фольгу нужно осторожно ошкурить мелкой шкуркой — нулевкой, но только не до дыр, а так чтобы снять только слой окислов. Не нужно добиваться зеркального блеска, пусть лучше будет множество мелких царапинок. Суть дальнейших действий в том, чтобы защитить от травильного раствора нужные участки фольги.
Перенос рисунка
Теперь нужно перенести рисунок 2 на эту фольгу. Проще всего это сделать при помощи шила, легонького молоточка, копировальной бумаги («копирки», которую подкладывают между листами бумаги, чтобы разом исписать несколько листов), и шариковой ручки.
Рис. 1. Схема простого электронного устройства.
Рис. 2. Печатная плата для электронного устройства.
Рис. 3. Схема расположения компонентов на печатной плате.
Нужно подложить заготовку под лист с изображением дорожек (рис.2). Впрочем, можно предварительно сделать ксерокопию, чтобы не портить журнал. Затем между листом с изображением дорожек и заготовкой проложить «копирку» красящей стороной к заготовке. При помощи канцелярских скрепок, или другим способом, этот «бутерброд» зафиксировать.
Далее, при помощи шила и легонького молоточка нужно немного, чуть-чуть, накернить точки, в которых должны быть отверстия. Затем, с помощью шариковой ручки прорисовать дорожки, так чтобы их контуры через копирку перешли на заготовку. Теперь «бутерброд» разбираем.
Сверление отверстий
Берем микродрель (в качестве микродрели сгодится электроотвертка или небольшой шуруповерт), и сверлом по металлу диаметром 1-1,2 мм сверлим отверстия в накерненных местах. Опилки лучше сдувать, а не смахивать рукой, иначе можно стереть рисунок от «копирки». Поверхность платы со стороны фольги не лапать, потому что от пальцев остаются «пото-жировые» следы, которые в дальнейшем могут помешать травлению.
Рисование дорожек
Следующий этап — рисование самих дорожек. Существует много способов как это сделать. Можно использовать лак для ногтей (с соответствующей кисточкой), «цапон-лак», нитро-краску, битумный лак. При этом пишущий инструмент — кисточка от лака для ногтей, рейсфедер, перо для черчения, остро заточенная спичка.
Но все это ушло в глубокое дремучее прошлое, после того как в канцелярских магазинах появились фломастеры (маркеры) для письма по компакт-дискам и DVD-дискам.
Это, можно сказать, произвело «революцию в кухонном производстве» печатных плат. Берем маркер «For CD» или «For DVD» черного густого цвета, свеженький, «вкусно» пахнущий не то спиртом, не то ацетном, и скрупулезно рисуем им монтажные площадки и печатные дорожки, закрашивая их поверхность плотно, в несколько слоев.
При этом, всю остальную поверхность нужно оставить не закрашенной (и не залапанной). След от маркера «For CD» или «For DVD» высыхает моментально, так что заготовка готова к травлению сразу же после завершения процесса рисования.
Травление дорожек
Самый подходящий для травления реактив — раствор хлорного железа. Сейчас хлорное железо в виде порошка продается практически везде там же, где и радиодетали. Развести нужно 50-60 грамм на стакан теплой воды.
Перемешивать неметаллическим предметом (обычная металлическая чайная ложка, конечно удобна, но она все испортит и сама испортится). Потом, проделав в незанятом дорожками уголочке платы маленькое отверстие, можно эту плату за него подвесить на капроновой леске и опустить в этот самый стакан (стакан должен быть неметаллическим).
Так чтобы плата находилась где-то посредине стакана, полностью покрытая раствором хлорного железа. После того как вся не закрашенная фольга растворится, заготовку вынуть, промыть водой. Краску маркера смыть любой спиртосодержащей жидкостью, например… дешевым одеколоном.
Еще раз промыть водой, просушить феном и можно расставлять детали по рисунку 3 и паять.
РК-2017-05.
Как создать простой чертеж печатной платы
Производство электроники
- Производство и сборка печатных плат наиболее важные части производства электроники.
- Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о производстве печатных плат WellPCB и сборка делать в электронном развитии.
- У нас есть профессиональные рецензенты стандартов, которые обеспечивают строгие меры контроля качества в каждом производственном процессе.
- Мы используем передовые технологии тестирования, такие как AOI Test, E-Test, X-RAY и контроль импеданса.
- У нас есть собственный контроль проектирования и сборки печатных плат, что обеспечивает качественный контроль. Мы стремимся помочь вам получить продукцию и услуги высочайшего качества по конкурентоспособным ценам.
- Мы используем широкий спектр материалов для печатных плат, таких как FR4, High TG FR4, печатные платы Rogers, печатные платы на металлической основе и высокочастотные материалы.
- У нас есть первоклассный отдел обслуживания клиентов, который поддерживает индивидуальные услуги. Наш отдел обслуживания клиентов является гибким и доступным, если вы хотите обновить до начала производственного процесса.
Производство печатных плат
Возможности
WellPCB является уважаемой и профессиональной компанией по производству и сборке печатных плат с корнями в Китае. В таблице ниже показаны некоторые из основных возможностей, которые мы предоставляем и поддерживаем. Он содержит информацию о материалах для печатных плат, которые мы используем, применяемых нами технологиях печатных плат, типах продукции, которую мы производим, и допусках нашего предложения.
Материалы:
FR4, High TG FR4, безгалогенный материал, CEM-3, материал Rogers HF
Мин. Допуск контура:
+/-0,1 мм
Количество слоев:
2-36 слоев
Мин. Готовый диаметр отверстия PTH:
+/-0,1 мм
Толщина готовой меди:
0,5-5 унций
Макс. Толщина доски/соотношение отверстий:
12:1
Толщина готовой плиты:
0,2–6,0 мм
Мин. Мост паяльной маски:
4 мила (мин., расстояние между контактными площадками SMT 8 мил)
Минимальная ширина линии/дорожки:
3 мила
Минимальная легенда (шелкография) Ширина дорожки:
5 мил
МИН. Размер отверстия для сверления:
0,6 мм
Обработка поверхности:
Освинцованный HASL, бессвинцовый HASL, иммерсионное золото, OSP, иммерсионное олово, иммерсионное серебро и т. д.
Цвет паяльной маски:
Зеленый, черный, синий, белый, желтый, матовый и т. д.
Другая технология:
Золотой палец, съемная маска, непересекающиеся слепые переходные отверстия, контроль характеристического импеданса, жестко-гибкая плата и т. д.
Твердость паяльной маски:
6ч
Легенда/Шелкография Цвет:
Черный, белый, желтый и другие.
Обертывание и скручивание:
≤0,7%
Воспламеняемость:
94в-0
Производство печатных плат
Процесс
① Этап подготовки к производству
② Визуализация внутреннего слоя
③ Травление внутреннего слоя
④ Inner Layer AOI
① The Pre-production Step
② Inner Layer Imaging
③ Inner Layer Etching
④ Inner Layer AOI
⑤ Lamination
⑥ PCB Drilling
⑦ Electroless Copper Deposition
⑧ Outer Визуализация слоев
⑤ Ламинирование
⑥ Сверление печатных плат
⑦ Химическое осаждение меди
⑧ Визуализация внешнего слоя
⑨ Графическое покрытие
⑩ Травление внешнего слоя
2 ⑪ паяная маска
⑫ Процесс поверхностной отделки
⑨ Графическое покрытие
⑩ Офорт наружного слоя
⑪ Спорная маска
⑫ Заполнение поверхности
⑬ Электрические испытания
⑭ Propling и V-оценка
⑬ Электрические испытания
⑭ Propling и V-оценка
⑬ Электрические испытания
⑭ Propling и V-оценка
⑮. Окончательный визуальный осмотр
⑯ Упаковка и доставка
⑬ Электрические испытания
⑭ Профилирование и V-оценка
⑮ Окончательный визуальный осмотр
⑯ Упаковка и доставка
- Заказ прототипа в течение 24 часов
- Обычное время выполнения заказа (5-7 рабочих дней для некоторых прототипов печатных плат и мелкосерийного производства)
- Более быстрое время выполнения заказа (48 часов для некоторых прототипов печатных плат и мелкосерийного производства)
почему мы
С 2007 года WellPCB предлагает высококачественные печатные платы с отличными сроками изготовления и удовлетворенностью клиентов. Мы являемся одним из крупнейших и наиболее квалифицированных производителей плит в Китае. Наш преданный своему делу персонал, обладающий богатым опытом работы в мире электроники, производит превосходную продукцию, такую как двусторонние, односторонние, многослойные и HDI печатные платы.
Универсальное обслуживание печатных плат и печатных плат
- Мы предлагаем собственное производство печатных плат.
- Мы закупаем оригинальные и аутентичные материалы для печатных плат.
- Мы закупаем компоненты у авторизованных поставщиков
- Предлагаем услуги по трафарету и сборке
Непревзойденные цены на продукты для печатных плат
- Мы предлагаем одну из самых конкурентоспособных цен в мире производителей печатных плат.
- У нас есть наши фабрики с подлинным контролем затрат и без скрытых платежей.
- Мы поддерживаем множество способов оплаты, таких как банковский перевод, кредитная карта, PayPal, банковские переводы и т. д.
- Наши фабрики предлагают ценовую поддержку для различных заказов, особенно для многослойных плит и массового производства.
Своевременная доставка
- Нашими основными каналами доставки являются DHL, FedEx и услуги «от двери до двери». Обычно доставка занимает 2-4 дня.
- У нас сложились хорошие отношения с крупными судоходными компаниями, и они предлагают нам скидки.
- Мы предоставляем антистатическую + влагостойкую + антивибрационную упаковку и сертификаты проверки.
Гарантия качества
- Наша продукция соответствует стандартам IPC, ROHS и REACH.
- Мы гордимся более чем 99% удовлетворенностью клиентов.
- У нас стандартизированы заводские процессы и управление.
- Мы подвергаем нашу продукцию многочисленным испытаниям.
Отличное обслуживание клиентов
- Мы предлагаем услуги мгновенного онлайн-котирования и заказа.
- Мы гарантируем качество наших услуг.
- У нас непревзойденные цены и предложения, и мы не требуем минимального количества заказа.
- У нас есть круглосуточная и опытная служба поддержки, доступная через Интернет, по телефону и электронной почте.
Услуги возврата и возмещения
- В случае серьезного нарушения наших продуктов вы можете запросить компенсацию или возврат средств.
- Мы возмещаем средства непосредственно выбранным вами способом оплаты. Мы также можем переработать или переделать продукт и отправить его повторно за наш счет.
Строгая система контроля качества
- Мы работаем строго в соответствии с международными стандартами качества, гарантируя 100% качество доставки.
- Наши тщательные процедуры проверки гарантируют высокую надежность и стабильность печатных плат.
Профессиональная техническая команда
- Мы являемся универсальным производителем печатных плат и поставщиком услуг, предлагающим индивидуальные, быстрые и высококачественные продукты.
- Мы гордимся десятилетиями производства печатных плат, предлагая оптимизированные печатные платы по всему миру.
- Мы наняли первоклассный персонал с богатым опытом изготовления стандартных печатных плат и передовых печатных плат.
Предыдущий
Следующий
Заводской масштаб печатной платы
Мы работаем с любыми производственными масштабами, включая малые, средние и массовые заказы.
Кроме того, мы можем поставлять более 10 000 продуктов ежемесячно.
У нас есть конкурентоспособные цены и непревзойденные предложения для объемов от 1 квадратного метра для вас.
Наши сертификаты
Вот сертификаты, которые у нас есть:
IATF 16949:2016
ИСО 9001:2015
ИСО14001:2015
ИСО13485:2016
UL
Кроме того, все наши продукты соответствуют стандартам IPC и ROHS.
Что еще более важно, мы всегда стремимся производить высококачественные печатные платы.
Выставка печатных плат
Aluminium-PCB-1.pngHigh-Frequency-PCBs.pngHigh-TG-PCBs.pngLED-PCB.pngMetal-Core-PCBs.pngRigid-Flex-PCBs.pngThick-Copper-PCBs.pngFlexible-PCBs.pngПредыдущий
Следующий
Заказная упаковка печатных плат и транспортировка
Отзыв
NXP Франция
Популярные вопросы
1.
Какие услуги вы предлагаете?Мы предлагаем три основные услуги по сборке печатных плат: изготовление печатных плат, сборку печатных плат на условиях консигнации и полный комплекс услуг «под ключ».
2. Можно ли получить у вас сборные чертежи?
Да, мы хотим и готовы поделиться с вами некоторыми из наших стандартных чертежей сборки или даже отдельными чертежами сборки, которые соответствуют вашим конкретным требованиям.
3. Есть ли у вас скидки?
Наши два завода предлагают ценовую поддержку для различных заказов, особенно для многослойных печатных плат и массового производства.
4. Можно ли просматривать и обрабатывать данные Altium CAD напрямую?
К сожалению, нет. Обычно мы имеем дело с файлами Gerber.
5. Что делать, если меня не устраивают печатные платы от WELLPCB.com?
Если у вас возникнут какие-либо проблемы с нашими продуктами или вы будете недовольны нашими продуктами или услугами, вы можете сообщить нам об этом через [email protected]. Мы обещаем, что свяжемся с вами в течение 24 часов и обслужим вас удовлетворительно. Мы либо восстановим вашу печатную плату в случае дефекта, либо вернем полную сумму без необходимости возврата дефектных печатных плат. Вы также можете пополнить свой аккаунт [email protected] и использовать кредит для будущих заказов.
Содержание
Как создать простой чертеж печатной платы. Создание простого чертежа печатной платы проще, если у вас есть необходимые инструменты для выполнения этой работы. Во-первых, вам нужно иметь представление о том, какую схему вы хотите построить. Это поможет вам найти подходящие схемы для курса, который вы хотите нарисовать. Было бы полезно, если бы вы затем выбрали программное обеспечение для проектирования печатных плат для использования в своем чертеже.
Чертеж простой печатной платы — С чего нужно начатьСледующее, что необходимо сделать, это подготовить макет платы. Начните с поиска схем для ваших диаграмм и нарисуйте отверстия, провода и контактные площадки для схемы. Было бы полезно, если бы вы затем нарисовали свою схему в выбранном программном обеспечении. После этого следует перенести принципиальную схему на печатную плату. Вам также нужно не торопиться и делать все возможное, чтобы ваша работа выглядела хорошо.
Пока вы это делаете, вам нужно подумать о нескольких вещах. Было бы полезно, если бы вы заранее определили, нужно ли вам поместить схему в коробку или нет. Если ваш курс включает в себя высокие компоненты, они должны быть уложены горизонтально, чтобы соответствовать. Вам нужно распечатать детали на листе бумаги и использовать бумажную версию, чтобы проверить, поместится ли простой рисунок печатной платы, который вы придумали, в коробку или нет.
После того, как вы закончите с простым процессом рисования печатной платы, вам нужно подумать о том, как вы будете производить свою печатную плату. Это означает, что плату следует проверить на наличие ошибок. Как только это будет сделано, вы можете успешно преобразовать макет платы в файлы Giber. Если вас все устраивает, вы можете выбрать доступного производителя, который поможет вам сделать вашу плату.
Услуги
Конструкция печатной платы, схема и сборка
Конструкция печатной платы, схема и процесс сборки.
Конструкция печатной платы или печатная плата ( PCB ) или печатная монтажная плата ( PWB ) представляет собой плату, изготовленную из изолирующего и высокотермостойкого изоляционного материала, такого как стекловолокно. Эти доски также называются подложками. Подложка или плата может иметь только один однослойный ( однослойная печатная плата ) или более одного слоя (многослойная печатная плата ). Проводящий металл, такой как медь, используется для создания токопроводящих дорожек или дорожек для облегчения прохождения электричества. После того, как эти проводящие дорожки протравлены на подложке, она называется «печатная плата ».
PCB Design
Содержание:
История печатных платИстория печатных плат восходит к середине 1930-х годов, когда австрийский инженер Пауль Эйслер изобрел PCB при проектировании радиоприемника. Эти радиоприемники позже широко использовались Соединенными Штатами во время Второй мировой войны. После этого использование и применение печатных плат, поскольку коммерческие в электронных компаний .
Эти печатные платы бесполезны, пока электронные компоненты не будут припаяны. Электронные компоненты могут быть как сквозными, так и SMD. Опять же, технология, используемая для пайки этих компонентов на печатной плате, может быть технологией сквозных отверстий или Технология поверхностного монтажа .
Материал для пайки может включать припой в виде припойной проволоки, припойной пасты, шариков припоя для BGA ( Массив шариковых сеток ) и флюс для пайки.
Печатная плата (печатная плата)
Конструкция печатной платы: рекомендации, правила и инструментыКак объяснялось выше, печатная плата представляет собой плату, изготовленную из одного или нескольких слоев изолирующего материала печатной платы ( стекловолокно, керамика , высокотермостойкий пластик или любой другой диэлектрический материал ) с токопроводящими дорожками, протравленными проводящим металлом, таким как медь.
В процессе производства печатной платы следы медного или любого другого проводника вытравливаются с платы, оставляя только следы, необходимые для монтажа/пайки электронных компонентов. После того, как все основные электронные компоненты припаяны к печатной плате и плата готова к использованию, она называется Сборка печатной платы (PCA) или Сборка печатной платы (PCBA).
Текущим общим стандартом проектирования печатных плат является IPC-2221A. Общий стандарт IPC 2221A на Конструкция печатной платы содержит правила изготовления печатных плат и рекомендации по качеству.
Эта информация и рекомендации применимы ко всем типам печатных плат, включая однослойные печатные платы и многослойные печатные платы. Информация включает информацию о подложке, свойствах материалов, критериях покрытия поверхности, толщине проводника, размещении компонентов, размерах и правилах допусков и т. д.
Другими стандартами проектирования печатных плат являются IPC-2220 и IPC-959. 2. Следует отметить, что IPC и другие стандарты предоставляют информацию о том, как правильно развести плату.
Для идеальной и надежной конструкции печатной платы необходимо хорошее знание и понимание методов компоновки печатных плат , а также базовое понимание работы схемы. При разработке прототипа печатной платы необходимо надлежащим образом позаботиться о материале подложки в зависимости от типа технологии пайки и используемых компонентов.
Ширина дорожек печатной платы ( проводников цепи ) следует выбирать с учетом ожидаемого максимального повышения температуры при номинальном токе и приемлемом импедансе. Другими моментами, которые следует учитывать при проектировании печатной платы, являются КТР, стоимость и диэлектрические свойства. Разработчик должен тщательно сбалансировать ограничения стоимости с потребностями в надежности и производительности. Кроме того, следует тщательно выбирать паяльную маску и переходные отверстия.
Прототип печатной платы
Схема печатной платыПринципиальная схема — это схема , показывающая и поясняющая, как и где будут монтироваться электронные компоненты для получения целевого продукта. Каждый компонент на схеме печатной платы представлен символом цепи. Создание принципиальной схемы перед производством имеет решающее значение. Это дает представление о том, как будет работать схема и как достичь целевого продукта. Принципиальная схема необходима для любого нового электронного продукта, устройства или гаджета.
Символ цепи электронных компонентов
Как нарисовать принципиальную схему?Начертить принципиальную схему не так сложно, если вы знаете основы. Вот несколько советов, руководств и руководств:
- Изучите и поймите все распространенные символы и сокращения для электронных компонентов, которые будут использоваться на схеме.
- С помощью линейки начертите соединительные провода прямыми линиями. Используйте следующие символы: «клякса» () на каждом стыке между проводами, пометьте компоненты (резисторы, конденсаторы, диоды и т. д.) с их значениями, положительный ( + ) подача должна быть вверху, а отрицательная ( — ) подача внизу. Отрицательное питание обычно обозначается 0 В, ноль вольт.
- Для сложных принципиальных схем начинайте слева направо. Чтобы сигналы шли слева направо ( входы и элементы управления должны быть слева, выходы справа).
Компоновка печатной платы
Сборка печатной платыСборка печатной платы
Монтаж электронных компонентов на печатной плате и подготовка ее к использованию называется сборкой печатной платы. А Процесс сборки печатной платы может использовать технологию сборки через отверстие или технологию поверхностного монтажа (SMT) или их сочетание.
После того, как печатная плата собрана с компонентами, она готова к тестированию и окончательной сборке с продуктом. Но не гарантируется, что сборка печатной платы обеспечит производство без дефектов на 100%. Будут дефекты, и эти дефекты необходимо переработать/отремонтировать.
Видео: Процесс сборки печатной платы SMT
youtube.com/embed/ro76UTpt6dI?feature=oembed&wmode=opaque» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»»>Блок-схема процесса сборки печатной платы (процесс PCBA)
Блок-схема процесса сборки печатной платы (процесс PCBA)
Видео: Как сделать печатную плату (PCB) – пошаговое руководство
Похожие сообщения:- Пайка в электронике
- Как работает электронная/электрическая схема
- PCB и PCBA — в чем разница
- Двусторонняя печатная плата
- Жесткая печатная плата
- Гибкая печатная плата или гибкая печатная плата
- 10 ведущих производителей печатных плат в США
- Жесткая гибкая печатная плата
- Электронные компоненты, детали и их функции
- Печатная плата (PCB) для технологии поверхностного монтажа (SMT)
- Пайка волной припоя: оборудование и процесс
- Основное руководство по пайке – Как паять электронные компоненты
- Методы пайки поверхностным монтажом и сборки печатных плат
- Машины и инструменты для сборки печатных плат
- Лучшая машина для селективной пайки и процесс селективной пайки
- Машины для поверхностного монтажа и производители машин для поверхностного монтажа
- Процесс пайки волной припоя, дефекты и схема
- Как паять
Электрические и электронные чертежи — печатные платы (часть 2)
[продолж. из части 1]
5. Компоновка двухсторонней и многослойной платы
РИС. 15 показана принципиальная схема платы дисплея для небольшая радиолокационная установка. Компоненты состоят из трех интегральных схем. «2» и 13; три индикаторные лампы с холодным катодом DS DS и DS два транзистора Q и Q два резистора R и R и разъем J После некоторого анализа схема, сборочный чертеж (или компоновка компонентов). ИНЖИР. 16 показано удовлетворительное расположение устройств. Обратите внимание, что катод лампы и интегральные схемы располагаются с I близко к DS и т. д. Схематическая диаграмма показывает семь соединений между I и DS, следовательно, если они расположены близко друг к другу, вероятно, будут кроссоверы. сведен к минимуму. Если оставить место для некоторых цепей между устройствами и раскладывает в масштабе (двойном или 2:1, в данном случае) размер Размер полученной доски составляет примерно 3 (76) X 2 дюйма (70 мм).
Используя этот макет, один или несколько грубых эскизов возможных схем были сделаны. Один такой эскиз показан на фиг. 17. Это было сделано лист кальки, помещенный непосредственно над компоновкой, показанной на фиг. 16. Логичным шагом будет проложить пути заземления и питания там, где они могут удобно быть соединены с компонентами. Такая линия начинается на терминале 9 DS соединяется в точке e Q и переходит в землю J. Другими логическими процедурами являются наброски пути между компонентами в одном направлении, скажем, вертикально, например, между 7 DS и 13 2 и между 4 DS и 14 2. Обратите внимание, что там мало пересечений в области между DS и ‘2 слева и DS и Я справа. Также обратите внимание, что возможно иметь проводящие линии идет под микросхемы и катоды. Это возможно даже на компоненте сбоку, потому что нижняя часть устройств в смонтированном состоянии приподнята почти миллиметр от платы.
Тщательная компоновка и предварительный набросок не смогли устранить довольно много кроссоверов радиолокационной схемы. Это свидетельствует о двустороннем доска является наиболее логичной и экономичной конструкцией. (Это возможно рассматривать кроссовер как компонент на односторонней доске, делая «перемычка» из проволоки. Но экономика современного производства печатных плат предполагает, что такие пересечения должны быть сведены к минимуму.) Поэтому необходимо было сделать больше эскизов для печатных путей на компоненте стороне и для печатных дорожек на другой стороне. Один подход заключается в расположите все вертикальные пути (как на рис. 17) на одной стороне, а горизонтальные те, что на противоположной стороне. Обычно это не так просто, но это один способ начать.
Окончательные результаты такого предварительного наброска показаны в двух мастер-макеты на фиг. 18. Каждый макет рисовался в двойном размере. Расстояние между колодками было 0,2 дюйма (5 мм). Пути были проложены с шагом 0,026 дюйма. (0,66 мм), и такая же цифра использовалась для минимального расстояния между пути. Большинство путей горизонтальные или вертикальные, но есть пути в перегруженных районах (например, между 12 и 1), где это было необходимо использовать наклонные линии, чтобы соответствовать требованиям к минимальному расстоянию.
РИС. 16 Сборочный чертеж (расположение компонентов) схемы ручного радара
доска.
РИС. 17 Предварительный набросок разъемов платы РЛС.
Такие предварительные чертежи являются связующим звеном между принципиальной схемой и
мастер художественного произведения.
РИС. 18 (a) Основная компоновка компонентной (ближней) стороны печатной платы. (б)
Мастер-макет (окончательное изображение) обратной стороны печатной платы. (Кастом Электроникс,
Инк.)
Мастер-макет должен быть выполнен на носителе со стабильными размерами. масштаб больше, чем конечный продукт. Регистрация важна, и два (в некоторых случаях три или более) точки регистрации находятся довольно далеко друг от друга. требуется. Две точки, использованные на фиг. 18 таковы, что маленькие отверстия в центре остаются белыми, когда обе стороны точно выровнены с друг друга. Толстые угловые маркеры обозначают контур платы на внутри этих маркеров, как показано на фиг. 19. Линии в художественном произведении должны быть полностью черными, если не используется система цветной ленты. Если цвет используется система, синяя лента используется для проводников на компоненте сторона и красная лента используется на противоположной стороне. Эти специально изготовленные обе ленты можно положить на один лист прозрачной полиэфирной пленки. С использование фильтров, фотографический процесс может «удерживать» один цвет, «сбрасывая» другой цвет и наоборот. Таким образом, две схемы схемы, по одной на каждую сторона печатной платы, может быть выполнена из двухцветного макета.
После того, как основная работа будет завершена, ее можно использовать для создания других рисунков, например, чертеж сверления (рис. 19), чертеж разметки (рис. 20), и паяльные маски. Чертежи маркировки включают такие элементы, как маркировка полярности, серийный номер, номер поставщика и название компании, использующей доска. (Многие производители продуктов изготавливают свои печатные платы фирмами. которые специализируются на производстве печатных плат.) Маркировочные чертежи обычно изготовлены с использованием имеющихся в продаже клейких надписей и маркировок. уход должны быть приняты при расположении маркировки и букв так, чтобы они не скрыты компонентами. Надписи и регистрационные знаки должны иметь толщину не менее 0,015 дюйма (0,381 мм), а буквы должны быть достаточно высокими для чтения после уменьшения до конечного размера платы. Число 1 используется для указать, где должен быть расположен вывод 1 микросхемы. Пунктирные линии для очертания компонентов на самом деле не отображаются.
РИС. 19 Чертеж сверления для печатной платы. Все отверстия, не помеченные буквой А,
Размер Б.
РИС. 20 Маркировочный чертеж для небольшой печатной платы.
В некоторых случаях идентификационный номер для каждого компонента (например, R C нанесите на этот рисунок и распечатайте на доске. Для мелких компонентов это идентификация расположена так, что устройство находится непосредственно над печать. (К сожалению, устройство обычно скрывает печать, и поиск детали для замены становится рутиной.)
Если плотность компонентов (и проводки), которые должны быть в цепи высока, двух сторон одной доски может быть недостаточно для размещения все печатные схемы. В таком случае может использоваться более одной доски. быть необходимым. Фотография многослойной платы показана на фиг. 21. Эта плата высокой плотности с большим количеством интегральных схем имеет четыре слоя. печатной платы, напечатанной на двух кусках тонким слоем чего называется препрег материал между ними. В нижнем правом секторе, чуть ниже интегральной схемы 1 и справа или слева, может быть видны три цвета (или оттенки) I линий, которые представляют контуры в различных слоях. (К сожалению, на изображении видны только два слоя. фотография.) Были изготовлены платы с 14 слоями. Иногда несколько печатных плат соединяются (подключаются) к таким многослойная доска. В этих случаях такая плата называется «материнской». доска. ИНЖИР. 22 показано поперечное сечение шестислойной доски. После шаблоны доски были сделаны из художественного произведения, они выровнены с Точность и слои препрега помещаются между досками. Затем сборку помещают в нагретый пресс под высоким давлением. А шестислойная плита, состоящая из трех слоев ламината толщиной 0,012 дюйма (0,30 мм), может иметь общую толщину 0,062 дюйма (1,57 мм), включая подложку, препрег, и толщины печатного монтажа.
РИС. 21 Фотография четырехслойной печатной платы. Не менее двух слоев
дорожки проводников видны в нижнем правом секторе. (Кастом Электроникс,
Inc.)
РИС. 22 Поперечное сечение шестислойной печатной платы. Общая толщина
составляет около 0,062 дюйма (1,57 мм).
Дизайн и компоновка многослойных плат выходит за рамки настоящего документа. руководство. Желателен значительный опыт. С одной стороны, решение должны быть сделаны о том, какие схемы должны быть помещены в какие слои. Иногда заземляющие плоскости и шины напряжения являются единственными элементами в одном слое. Точность оформления и изготовления очень важны. Компьютеризированный часто используется планировка.
Фотографии другой двухсторонней печатной платы показаны на фиг. 23. Примерно На этой плате размером 5,75 X 6,75 дюйма находится 150 электрических компонентов. Одно воспоминание устройства, U был запрограммирован изготовителем и имеет примечание к этому эффект наклеен сверху. Этот компьютерно-приемопередающий интерфейс (для любителей радиооператоры) имеет руководство оператора, которое включает принципиальную схему и расположение компонентов (схема размещения). Печать из последнего рисунок отображается на самой доске. На фиг. 23 такие буквы как U U, U и C видны. Однако идентификация большинства резисторов скрыта. самими резисторами. По этой причине оператор должен иметь схема размещения компонентов для устранения неполадок.
РИС. 23 Фотографии печатной платы для интерфейса компьютер-трансивер
единица: (а) взгляд вниз со стороны компонента; (б) просмотр под углом, с
разъемы на одном краю внизу. Задняя сторона светодиодного дисплея
показан вверху.
РИС. 24 Две из четырех фотографий интерфейсной платы трансивера: (a) сторона компонента с маркировкой для мелких компонентов и контуров для корпусов ИС и некоторых других устройств — показанные цепи находятся на та же (ближняя) сторона; (b) рентгеновский снимок стороны компонента, показывающий пути ПК дальней стороны. (Кантроникс, Инк.)
Недавнее развитие фотографии сделало возможным создание одного фотография платы, на которой показаны компоненты с одной стороны и печатная проводка с противоположной стороны. ИНЖИР. 24 показаны две фотографии ПК плата на фиг. 23. Фиг. 24b показаны очертания интегральных схем и идентификация устройств меньшего размера, если смотреть вниз со стороны компонентов доска. Но печатная проводка — это другая сторона. Это называется рентгеновским снимком. Две другие фотографии были сделаны глядя на другой стороне этой печатной платы, но не показаны. Один из них представляет собой рентгеновский снимок, на котором печатные платы со стороны компонента просвечивают. Эти фотографии полезны дизайнеру и производственному персоналу, но также воспроизводятся и отправлены пользователям продуктов. Они очень полезны для тех, у кого есть для замены детали или выполнения модификации.
6 Устройства для поверхностного монтажа
Мы показали несколько устройств поверхностного монтажа на рис. 3-28 и 3-35. Поверхностный монтаж уже начал менять многие аспекты электронной техники. сборка. В настоящее время разрабатывается целое семейство крошечных активных и пассивных устройств. разработаны для удовлетворения спроса на более легкие, меньшие, дешевые и качественные доски. Эти компоненты припаяны к контактным площадкам платы. соответствуют «следам», оставленным выводами пакета. Через дыры устранены, а правильное сочетание активных и пассивных компонентов сокращает длину выводов, тем самым уменьшая паразитную емкость и индуктивность в проводке. Такая технология позволяет производить меньше, плотнее и дешевле. платы, чьи высокоскоростные ИС могут работать с оптимальной эффективностью.
На фиг. 25а показан вид в разрезе печатной платы, имеющей контактный компоненты с выводами, установленные в сквозные отверстия и припаянные к нижняя (фольгированная) сторона платы. На фиг. 25b показан носитель чипа. с выводами J-типа и небольшим контурным пакетом с припаянными выводами типа «крыло чайки» на доску. Выводы J и крыло чайки образуют прямоугольный «след», а рисунки для ПК и окончательные изображения имеют площадки прямоугольной формы. соответствовать следам. Толщина линий и промежутки между строками стали меньше. В настоящее время используется ширина линии от 6 мил (0,006 дюйма или 0,15 мм) до 12 мил. мил (0,012 дюйма или 0,30 мм) в ширину, а минимальный интервал между линиями примерно равен к ширине линий. ИНЖИР. 26 показаны площадки или подушечки и 10-мильные линии небольшая часть финального рисунка для схемы, содержащей small-outline интегральные схемы (SOIC), а также схема и вид с торца 14-контактного СОИК. Стандартные размеры разрабатываются для 14-, 24- и 48-выводных СОИК. Стандартные 3- и 4-канальные малогабаритные пакеты, называемые SOT 23 и SOT 143 для транзисторов и некоторых других устройств: 114 х 51 х 43 мил. Разработано новое оборудование для производства мелкоконтурных платы ПК. Используются два метода пайки: (1) оплавление, при котором компоненты размещаются поверх припоя, экранированного над контактными площадками, а затем нагревается и плавится и (2) пайка двойной волной, при которой устройства подвергаются двум процедурам пайки по 2 с каждая.
1. Примером активного устройства является транзистор. Примеры пассивного устройства резисторы и конденсаторы.
РИС. 25 Старое и новое. (a) Сквозной монтаж свинцовых
составные части. (b) Поверхностный монтаж чиподержателя с J-образными выводами
слева и малогабаритный корпус ИС с выводами типа «крыло чайки» справа. (Перепечатано
от Electronics, 9 февраля 1984 г.)
Печатная плата с устройствами для поверхностного монтажа показана на РИС. 27, и в центральной части фиг. 28, с двумя другими досками. Это 3,75 дюйма. (95 мм) Х 2,25 дюйма. (57-мм) блок входит в состав переносного приемопередатчика. У него больше более 200 активных и пассивных устройств, установленных с обеих сторон. Они могут быть идентифицированы по их формам и цветам, не все из которых (особенно коричневые и серые) хорошо видны на прилагаемых фотографиях. Цвета и устройства:
- Белые резисторы
- Серебряные полупроводники (металлические)
- Черный Интегральные схемы и электролитические конденсаторы
- Коричневые конденсаторы
- Серые конденсаторы
РИС. 26 Контур и вид с торца малогабаритной интегральной схемы и
небольшая часть художественного оформления ПК для компонентов поверхностного монтажа. Габаритные размеры
указаны в милах (1 мил = 0,001 дюйма).
РИС. 27 (a) и (b) Два вида печатной платы с поверхностным монтажом
составные части. (Кинг Радио Корпорейшн)
РИС. 28 Вид трансивера, в котором печатная плата предыдущего
фотография смонтирована с двумя другими платами, имеющими в основном поверхностный монтаж
устройства. (Кинг Радио Корпорейшн)
Можно увидеть два SOIC с выступающими выводами типа «крыло чайки» каждая сторона. По бокам и вплотную к одной ИС расположены две черные электролитические конденсаторы. Белые резисторы легко увидеть. Коричневые и серые конденсаторы, почти квадратной формы, на фотографии кажутся серыми и не такими хорошо видны как черно-белые устройства. На фиг. 27а СОТ 23 транзистор показан чуть ниже черного конденсатора, который находится слева ИС, длинный размер которой перпендикулярен длинному размеру платы (и шасси). SOT серебристо-металлического цвета, на фотографии отображается серым цветом и имеет два вывода сверху и один снизу. Пути печатных плат также видны в нескольких местах на фиг. 27а.
Общий вид и чертежи щитов с накладными элементами почти такие же, как и для печатных плат последних лет. Можно было бы ожидать следующие отличия:
1. Большие весы
2. Более узкие дорожки
3. Мелкие детали
4. Меньшее расстояние
5. Различные колодки
6. Повышенная плотность
7. Дополнительные компоненты (при необходимости с обеих сторон)
8. Нет или меньше сквозных отверстий
9. Шаг сетки 50 мил
Технология поверхностного монтажа — это одна из волн будущего. Однако, Печатные платы с использованием современных компонентов с шагом 100 милов будет производиться и использоваться в течение многих лет.
7 Монтаж печатных плат
Печатные платы крепятся к шасси различными способами. способ определяется размерами и формой доски, размером и форма шасси, заземление и другие электрические требования, легкость удаления, если это желательно, требования к вентиляции и стандарт процедур, используемых производителем.
Три цифры, начинающиеся с РИС. 29 показаны три разных шасси. В сопроводительных печатных материалах кратко описывается, как устроены платы. прикрепил. На рис. 29а показан корпус (и шасси) трансивера. интерфейсный блок, показанный на рис. 23 и 24. 5,75-дюймовый. (146 мм) в ширину плата просто вставляется в корпус двумя скользящими краями, и в, канавки с каждой стороны. После установки передней и задней панелей место, черные концевые рамы запрессованы (с плотной посадкой), завершая сборка этого 1.90 дюймов (48 мм) X 5,90 дюйма. (150 мм) X 7,00 дюймов. (178 мм)-глубина Ед. изм. Корпус-шасси изготовлен из экструдированного алюминия. Готовый блок показан на фиг. 29б.
Платы, показанные на РИС. 30 крепятся на шасси с помощью 2-56 винты (винты № 2 с 56 витками резьбы на дюйм). Это шасси изготовлено из литого алюминия. На его верхней кромке видны резьбовые отверстия. Один из нескольких особенности этого транспондера КТ 79 — коаксиальный линейный фильтр с двойной настройкой возле нижнего левого угла. В нижней части изображения U-образный щупы связи передают сигнал с печатной платы справа через фильтр и наружу через маленькую доску слева.
Фотография робота Heathkit на фиг. 31 показаны три из 13 печатные платы. Большая плата ЦП закреплена на квадратной «обертке». вокруг» алюминиевого шасси с помощью винтов и гаек № 6-32 и 0,30-дюйм. (8-мм)- длинные проставки между шасси и платой. Однако два меньших доски «прижимаются» к пластиковым креплениям типа «байонет», которые проходят насквозь небольшие отверстия с небольшим давлением и крепко удерживайте доски место. Прокладки для этих плат пластиковые. Около пяти ПК платы установлены на двух других сторонах шасси, а остальные доски находятся в разных местах. Один расположен под шестнадцатеричным клавиатура, которая видна вверху.
РИС. 29 Корпус и шасси для блока интерфейса приемопередатчика UTU: (a)
пустой корпус со снятыми передними частями; (б) полная единица. (Кантроникс,
Inc.)
Гибкая плата для калькулятора, показанная на РИС. 2 имеет два маленьких отверстия рядом с каждым концом ЖК-дисплея, который находится справа на фотографии. (Одно отверстие можно увидеть на гибкой плате над дисплеем и одно можно увидеть «под» дисплеем.) Эти 0,08-дюйм. (2-мм) отверстия пробиты маленькими пластиковыми штифтами в нижней части корпуса калькулятора, когда печатная плата размещается между верхней и нижней частями калькулятора, и эти части прижаты друг к другу. Гибкая доска также обрезается к внутренней половине клавиатуры, которая помещается ниже или под клавиши клавиатуры. Таким образом, плата удерживается на месте двумя штифтами. и зажимы и тот факт, что его форма точно заполняет пространство, которое доступен.
Вот некоторые из способов крепления или монтажа плат. Там другие способы, которые мы не рассмотрели. Дизайнеры и деталировщики должны знать, как прикрепить доску до того, как будет готов окончательный рисунок.
ОБЗОР
Технология печатных плат является зрелой, но изменения все еще происходить кольцо. В оригинальных платах компоненты монтировались на одном стороне и печатных платах на противоположной стороне. Сейчас на многих досках компоненты монтируются с одной стороны, а трассы для ПК — с обеих сторон. Это также возможно иметь компоненты и печатные платы на одном и том же сторона. В будущем на некоторых платах могут быть установлены устройства для поверхностного монтажа. с одной стороны, современные компоненты с другой стороны, и печатная разводка с обеих сторон. Технология печатных плат такова, что плотность компонентов и цепей может быть достаточно высокой, чтобы требовать многослойные доски.
РИС. 30 Шасси для транспондера для самолета. Этот литой алюминий
шасси содержит несколько печатных плат и некоторые другие детали. (Королевское радио
корп. )
РИС. 31 Фотография робота Heathkit со снятыми боковыми панелями.
Видны три из 13 печатных плат.
Изображение для печатных плат должно быть точным, поэтому его часто рисуют. в два или четыре раза больше размера готового проводника. Это может быть выполнено чернилами на стабильном носителе, таком как майлар, или с помощью ленты и предварительно напечатано контактные площадки, изгибы и т. д. Компании, производящие или использующие печатные платы, обычно имеют списки спецификаций, которым должен следовать составитель или проектировщик. Некоторые чертежи, которые часто входят в комплект поставки ПК доска:
1. Предварительные эскизы расположения компонентов и путей проводников
2. Компоновка компонентов
3. Мастер-макет, окончательная обработка
4. Схема сверления
5. Маркировочный чертеж
6. Паяльная маска
Многие масштабы используются для компоновки печатной платы. И 2:1, и 4:1 распространены. Некоторые компьютерные рисунки рисуются в натуральную величину. Масштабы 10:1, Использовались форматы 20:1 и 100:1. Печатные дорожки часто рисуются горизонтально или вертикально. Иногда электрические требования, такие как резистивное защемление и индуктивная связь определяют, какие направления примыкают линии должны идти. Методы производства и экономика (минимальное использование материалов) также необходимо учитывать при разводке печатной платы.
ВОПРОСЫ
1. Какие чертежи могут потребоваться для изготовления достаточно сложного Плата ПК?
2. Какова типичная ширина печатных проводников?
3. Какие типичные масштабы используются при создании мастер-макетов?
4. Какой шаг сетки используется для устройств поверхностного монтажа?
5. Что является первым шагом в создании чертежей печатной платы?
6. Покажите с помощью эскизов: глазок, контур доски, площадка, колено и регистрационная метка для использования в производстве печатных плат.
7. Зачем ставить розетку на печатную плату, а затем вставить микросхему в этот разъем?
8. Какая информация содержится в чертеже маркировки?
9. Где лучше показать номер резистора на ПК доска? Покажите с помощью эскиза.
10. Где контур печатной платы по отношению к тяжелому углу маркеры?
11. Чем отличается форма контактной площадки, скажем, ИС на типовом Печатная плата и форма контактной площадки для печатной платы с компонентами для поверхностного монтажа?
12. Каково назначение паяльной маски при производстве печатных плат?
ПРОБЛЕМЫ
1. Рабочий чертеж небольшой печатной платы с полными размерами. появляется на фиг. 32. Используя масштаб 1 дюйм = 0,30 дюйма, нарисуйте эту доску. на листе 8 X 11 или 9 X 12. Ваш инструктор может указать полностью размерный чертеж с буквами или без них, чертеж сверления, чертеж разметки или комбинированный чертеж сверления и разметки. (Необязательный плавник. = 0,10 дюйма, масштаб потребует использования 9X 12 или 11 X 17 лист.)
РИС. 32 (Возможность 1.) Детальный чертеж небольшой печатной платы.
2. Изображение фольгированной стороны печатной платы для Prob. 1 показано на фиг. 33. Сделайте чертеж в масштабе 1 дюйм = 0,30 дюйма, 4:1, 5:1 или дюйм = 0,10 дюйма основного макета для этой платы. Используйте ширину линии 0,015 или 0,020 дюйма для тонких проводников, либо тяжелый карандаш, либо чернила линии, если у вас нет ленты. (Заштрихованная) плоскость заземления должна быть примерно как показано, и может быть в пределах 0,030 дюйма от края доски. Добавлять регистрационные отметки и любые другие предметы, которые может запросить ваш инструктор.
3. Размерный чертеж печатной платы показан на РИС. 34 с пути ПК на стороне компонента. Выполните одно или несколько из следующих действий в запрос вашего инструктора: (а) сделайте чертеж сверления, используя 0,03 дюйма. (7,6 мм) отверстия; (b) сделать маркировочный чертеж со всеми надписями; а также (c) сделайте окончательный рисунок для путей ПК для этой стороны, используя ширина линии 0,015, 0,02 или 0,03 для узких линий и 0,05 для широкая линия. Не показывайте контактные площадки для интегральных схем, если у вас нет соответствующих аппликации. Добавление контактных площадок к тем отверстиям, которые присоединяются к печатному проводнику. пути на C и C были бы вполне уместны.
Эта задача едва ли поместится на листе размером 8,5 X 11 дюймов при масштабе 1 дюйм. = 0,30 дюйма. 3/8 дюйма = 0,10 дюйма или масштаб 5:1 (1 дюйм = 0,20 дюйма). дюймов) потребуется лист размером 11 X 17.
4. Нарисуйте печатную плату 2 X 2 дюйма, показанную на РИС. 33b в четыре раза
фактический размер. Затем завершите расположение компонентов для схемы.
схема, показанная на фиг. 35а. Покажите необходимую проводку (как скрытые линии
с другой стороны платы) для согласования с принципиальной схемой.
Добавляйте примечания по требованию преподавателя. Альтернативное решение будет
быть нарисовать зеркало im
возраст платы и поместите компоненты как скрытые
детали и проводка в целости и сохранности. Используйте бумагу 11 X 17 или 12 X 18. Типичный
размеры компонентов: резисторы 0,14 X 0,30 дюйма; конденсаторы, 0,20 х 0,80
в.; и транзисторы диаметром 0,37 дюйма. Это также можно использовать как
проблема разводки печатной платы.
РИС. 33 (Возможность 2.) Фольгированная сторона печатной платы № 117 с печатным монтажом.
РИС. 34 (Возможность 3.) Детальный чертеж платы №211. Проводка
сторона компонентов этой платы также показана.
РИС. 35 (Возможность 4.) Принципиальная схема (а) и предполагаемая компоновка (б)
для разводки или разводки печатной платы.
5. РИС. 36 показан предварительный макет печатной платы, которая содержат схему генератора развертки. Сверяйте компоновку со схемой диаграмма (без точечной системы) для улучшения компоновки. Сделать мастер печатной платы макет (внешние размеры 2,20 X 2,40 дюйма) в масштабе 4:1 или 5:1. Используйте систему с шагом 0,10 для размещения компонентов, размеры которых: резисторы, 0,25 х 0,09дюймов, за исключением того, что R составляет 0,375 X 0,09 дюйма; конденсаторы, 0,422 х 0,135 в.; Д 0,400 х 0,15 дюйма; и диод, 0,275 X 0,105 дюйма максимум. Используйте 0,062 дюйма. проводниковые дорожки с минимальным расстоянием 0,031 дюйма, если только ваш инструктор указывает иное. Используйте бумагу 8-X 11.
РИС. 36 (Возможность 5.) Принципиальная схема и предварительная компоновка компонентов
платы генератора развертки.
РИС. 37 (Возможность 6.) Принципиальная схема сброса таймера. Основные размеры
компонентов показаны ниже.
РИС. 38 (Возможность 7.) Задача печатного монтажа дифференциального усилителя
схема.
6. Схема цифрового таймера показана в схематическом виде на фиг. 37. Сделайте предварительный эскиз проводки, эскиз компоновки компонентов и окончательный вариант. рисунок для печатной платы для этой схемы. Все входы расположены с одной стороны с пальцами на расстоянии 5,08 мм (0,20 дюйма) друг от друга. Используйте 2,54 мм (0,10 дюйма) сетка. Пусть пути проводников будут шириной 1,57 мм (0,062 дюйма) с минимальной расстояние 0,80 мм (0,031 дюйма) между дорожками и внешними дорожками и краем доски. Форма и размер доски определяются учащимся или инструктор, как масштаб. Контактные площадки должны быть 3,18 мм (0,125 дюйма) в диаметре с отверстиями диаметром 1 мм (0,040 дюйма). Дипы, однако, будет использоваться стандартный шаг контактов 2,54 мм (0,10 дюйма). Размеры компоненты показаны в миллиметрах. Перемычки разрешены.
7. РИС. 38 включает элементарную схему и предлагаемое расположение деталей для дифференциального усилителя. Сделать масштабный чертеж конечного мастер-чертеж для выкройки. Допускается максимум четыре прыгуна. На нижнем рисунке показана сторона подключения одного из компонентов. Диаметры транзисторов составляют 0,360 ± 0,0 10 дюймов, а размеры резисторов имеют диаметр 0,093 X 0,375 дюйма. Постарайтесь получить приемлемый шаблон на доска размером не более 3,00 X 2,00 дюйма. Предварительные наброски от руки предлагаются. Если вы не можете получить приемлемый образец с предложенным расположение компонентов, сделайте свое собственное расположение. Диаметры отверстий 0,032 дюйма. Клеммные колодки имеют диаметр 0,125 дюйма. Используйте 0,062-дюймовый проводник дорожки с минимальным расстоянием 0,031 дюйма. Показать регистрационные метки и булавку нет. 1 (верхний контакт) и пометьте плату 46. Если у вас нет ленты, вас могут попросить нарисовать путь сигнала одной толстой линией или двумя параллельные линии. Используйте бумагу 8 X 11. Покажите одно критическое измерение.
РИС. 39 (Возможность 8.) Схема пикового видеодетектора. Основные размеры
большинства компонентов показаны ниже.
8. РИС. 39 показана принципиальная схема видеопикового детектора. Размеры компонентов указаны в миллиметрах. Сделать эскиз физического расположения компонентов, которые будут вмещать печатный схема на плате минимального размера. Переключатель будет прикреплен к плате по проводам. Он будет установлен в другом месте. Затем нарисуйте мастер-макет, используя ширина пути проводника 0,787 или 1,02 мм, за исключением более широкого пути + 12. Используйте масштаб 2:1 для бумаги 8,5 X 11 или 4:1 для бумаги 11 X 17. Делать контактные площадки диаметром 1,58 мм с отверстиями диаметром 0,64 мм, кроме выводов для переключения, для чего потребуются отверстия большего размера. Размеры см. в таблице 1. компонентов. Разрешены перемычки.
Понимание печатных плат: как читать схему печатной платы
Схема печатной платы и печатная плата
Я неоднократно слышал, что инженеры плохо следуют указаниям. Распространенные примеры, подтверждающие это наблюдение, заключаются в том, что инженеры никогда не читают инструкции по сборке и никогда, ни при каких обстоятельствах не остановятся и не спросят, как проехать. Если в этих утверждениях и есть доля правды, то это, конечно, не относится к проектированию электронных плат. На самом деле опора на диаграммы лежит в основе проектирования печатных плат.
Умение читать и создавать схемы печатных плат различной степени сложности необходимо на всех этапах разработки платы. Однако понимание печатных плат требует знания типов схем печатных плат и того, как они связаны и используются для соответствующей платы.
Из чего состоит печатная плата?
Электронная плата может быть довольно сложной. Об этом свидетельствует ряд производственных процессов, в том числе перечисленных ниже, необходимых для создания собранной печатной платы.
Основные процессы сборки печатной платы
Процессы изготовления
- Изображение платы
- Травление внутреннего слоя и поверхности
- Размещение, укладка и прижатие слоев платы
- Сверление отверстий для переходных отверстий и монтаж
- Переходные отверстия
- Нанесение маскировки припоем, шелкография и финишная обработка
Процессы сборки
- Нанесение паяльной пасты
- Сбор и размещение компонентов
- Начальная пайка
- Доработка (при необходимости)
- Окончательная пайка
- Очистка
- Депанелизация
Вышеуказанные процессы типичны для всех операций автоматизированного производства печатных плат, будь то прототипирование или полное производство. В некоторых случаях необходимы дополнительные действия, например, при построении гибко-жестких или полногибких плит. Окончательная сборка платы состоит из следующих элементов:
- Компоненты
- Соединители
- Просверленные отверстия – сквозные отверстия с покрытием (PTH) и сквозные отверстия без покрытия (NPTH)
- Медные дорожки
- Медные пластины – для маршрутизации сигналов и заземления
- Слои изоляции – для разделения медных плоскостей
- Защитное покрытие – паяльная маска и конформное покрытие (дополнительно)
Этот список, хотя и не исчерпывающий, представляет элементы для большинства печатных плат. Многие конструкции печатных плат делают ставку на размер, что приводит к плотной топологии поверхности, которой очень трудно — если не невозможно — следовать, что является одной из причин, почему схемы печатных плат необходимы.
Как используются схемы печатных плат?
Как указывалось выше, одной из наиболее важных причин для схем печатных плат является упрощение понимания схем, которые они представляют. Это преимущество используется разным персоналом и для разных целей по всей технологической цепочке разработки и производства печатных плат. Кроме того, схемы печатных плат используются конечными пользователями для лучшего понимания работы и функциональности печатных плат. Общие типы схем печатных плат и способы их использования перечислены ниже.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ СХЕМ ПХД | |||
Тип схемы печатной платы | Основной пользователь | Информация | Применение |
Схема | Конструктор печатных плат | Показывает все символы компонентов и список соединений, который их соединяет. | Для создания оригинального дизайна и внесения последующих изменений в дизайн. |
Схема печатной платы | Контрактный производитель (CM) | Отображает посадочные места для компонентов, расположение и размеры дорожек, наложение слоев, маркировку шелкографией и т. д. | Используется CM для изготовления и сборки физической платы. |
Схема отверстий | Контрактный производитель (CM) | Показывает расположение и размеры PTH и NPTH. | Для размещения отверстий во время изготовления. |
Блок-схема | Конечный пользователь | Показывает основные элементы платы. | Обзор операций и функций. |
Как видно из приведенной выше таблицы, схемы печатных плат важны для всех, кто занимается сборкой и использованием печатных плат. Тем не менее, диаграммы должны использоваться правильно.
Использование диаграмм для понимания печатных плат
Если вы не являетесь создателем проекта печатной платы, получение подробного представления о замысле проекта, включая цели производительности, может быть неуловимым и мучительно трудоемким. Однако, следуя нескольким простым рекомендациям, вы можете смягчить эти проблемы и быстро раскрыть цель дизайна.
Основные рекомендации по печатным платам
🔑 Четко определите информацию, которую вы ищете.
🔑 Выберите тип схемы печатной платы, который, скорее всего, предоставит нужную информацию.
🔑 Знайте общие символы и исправьте терминологию печатных плат для своей схемы.
🔑 Изолируйте подсхемы, дорожки и/или компоненты для оценки.
🔑 Используйте дополнительную информацию, такую как технические описания компонентов .
🔑 Используйте методы и инструменты анализа.
Следуя приведенным выше рекомендациям, вы сможете определить назначение большинства печатных плат. Во многих случаях достаточно понять печатную плату с точки зрения макросов. Однако в других случаях требуется более тонкое понимание или понимание на уровне компонентов. В этих случаях вам нужно будет использовать диаграммы компонентов, такие как схематический символ, контур компоновки печатной платы и модель CAD для популярного компонента, как показано ниже.
Схемы компонентов операционного усилителя LM741
Эффективное сочетание схем печатных плат и схем компонентов должно позволить вам получить необходимую глубину понимания печатных плат.
Если вам нужны модели САПР для общих компонентов или более глубокое понимание печатных плат, Ultra Librarian поможет вам собрать всю информацию об источниках и САПР в одном месте.
Работа с Ultra Librarian настроит вашу команду на успех, чтобы обеспечить оптимизированное и безошибочное проектирование, производство и поиск поставщиков. Зарегистрируйтесь сегодня бесплатно .
AutoCAD для печатных плат
AutoCAD для печатных плат Стив ДиБартоломео Диспетчер приложений Программное обеспечение для преобразования иллюстраций, Inc. © 1995 Artwork Conversion Software, Inc. |
ВведениеВ этом документе объясняется, как использовать AutoCAD для рисования макета печатной платы. Описанные методы здесь не единственные, которые работают, но были успешно применены как к простым, так и к сложным платам. Чертежи конвертируются в Gerber с помощью программы Artwork Conversion Software ASM 500. Два типа досок. будет обсуждаться:
Двусторонняя доскаДля двусторонней платы требуется несколько фотопленок. Слои AutoCAD, которые должны быть определены:
|
Зачем так организовывать?Эта организация была разработана таким образом, чтобы информацию о производстве плат можно было легко извлечь из данные чертежа и файлы Gerber. Например, padmaster обычно также используется для создания отверстий, необходимых для переходных отверстий между верхней и нижней сторонами печатной платы. Маски для пайкиОпределяет отверстия в защитном пластиковом покрытии, покрывающем верхнюю и нижнюю стороны печатной платы. Сквозные контактные площадки, поверхностные контактные площадки и контрольные точки открыты, а дорожки скрыты. Если чертеж правильно организован, маски припоя могут быть получены из слоя контактной площадки и засветок на верхней/нижней стороне печатной платы. Цех по производству плат использует инструмент CAM для извлечения этих контактных площадок из Gerber, а затем немного увеличивает контактные площадки, чтобы определить отверстие паяльной маски. площадка немного измеряет и перерисовывает данные, чтобы получить |
Данные сверлаПереходные отверстия формируются путем просверливания отверстия в печатной плате и последующего покрытия внутренней поверхности отверстия. Файл сверла похож на файл Gerber; обычно он состоит из команды выбора инструмента, за которой следует список координат X, Y, где просверливаются отверстия. Обычно эти местоположения извлекаются из слоя padmaster. |
Контрольные точки платы без покрытияПеред установкой голой печатной платы она проходит электрические испытания, чтобы убедиться в отсутствии коротких замыканий или разрывов соединений. Для этого тестирования обычно требуется расположение всех точек ввода-вывода для тестирования и подключенных сетей. Хотя это нелегко ввести в AutoCAD, фактическое расположение контактных площадок может быть извлечено, если проектировщик использовал вспышки для всех контактных площадок компонентов и для любых переходных площадок. |
Настройка чертежаПо возможности используйте привязку к сетке. Исключение составляют круглые тестовые платы и некоторые гибкие платы. которые не соответствуют прямоугольной сетке. Большинство оборудования для изготовления печатных плат работает по правилам, основанным на сетке. Узнайте у производителя платы, какой размер сетки поддерживается. В зависимости от плотности конструкции, привязка к сетке может варьироваться от 0,010 дюйма до 0,001 дюйма. Одно из преимуществ использования AutoCAD заключается в том, что вы можно установить любой размер сетки, который вы хотите. Если вы работаете с метрическими деталями, вы можете рисовать прямо в миллиметров или установить сетку в дюймах, равную правильной метрической сетке. | По возможности используйте привязку к сетке; Ваши рисунки будет легче изготовить. |
Используйте блоки для вспышек | ||
Типичная печатная плата имеет сотни контактных площадок для выводов компонентов и переходных отверстий. Хотя вы можете нарисовать каждую контактную площадку в AutoCAD в виде пончика или круга, существует более эффективный способ создать это, который несет в себе некоторую полезную информацию. Хитрость заключается в том, чтобы создать флэш-память Gerber для компонентов и контактных площадок. Ближайшим объектом AutoCAD к флэш-памяти является блок. Один из подходов к рисованию будет состоять в том, чтобы определить блок для уникального размера/формы флэш-памяти. Сначала определите размер и форму ваших подушечек. В нашем двустороннем примере мы будем иметь 0,050 круглых па для переходных отверстий, квадратную площадку 0,060 для контакта 1 на компонентах, круглую площадку 0,060 для контактов компонентов, прямоугольная площадка 0,250 x 0,050 для краевого разъема и выравнивание цель. Хотя цель на самом деле не является пэдом, ее всегда следует подсвечивать, чтобы ссылка координаты могут быть извлечены для данных бурения. Затем назначьте уникальное и описательное имя блока для каждой контактной площадки. Каждый блок позже будет присваивается D-коду Gerber. Имя блока должно быть коротким, но описательным для флэш-памяти. |
Размеры прокладки | Форма | Имя блока |
.060 | круг | РНД60 |
.060 | квадрат | SQ60 |
.050 | круг | РНД50 |
.150 | цель | ЦЕЛЬ |
0,250 х 0,050 | прямоугольник | РЭ250С50 |
Как создать флэш-блокиУстановить слой 0 в качестве текущего слоя. То, что вы рисуете, является лишь символом того, что появится в фильме. Для этого примера нарисуйте круг диаметром 0,060, круг диаметром 0,050, квадрат 0,060, и прямоугольник длиной 0,250 и шириной 0,050 на слое PADM. Определите каждую фигуру как блок. Используйте центр фигуры в качестве ориентира блока. Дайте каждому блоку короткое имя. При размещении пэдов вы будете использовать эти блоки на желаемом слое. При выполнении преобразования из DXF в Gerber, вы назначите каждому из этих блоков уникальный D-код. Описательное имя поможет в составлении списка апертур. |
Установка вспышек Установите текущий слой на PADM. Используя команду вставки блока, вставьте блок RND 060 для выводов компонентов. Вы можете создать макрос или процедуру AutoLisp, чтобы ускорить процесс. вверх. Повторите это для каждого типа пэда, который вы используете в дизайне. |
Вставные блоки для вспышек |
Строительные библиотеки Часто имеет смысл построить блок, содержащий все необходимые контактные площадки для детали и контур части. Чтобы создать библиотечный элемент, сначала установите текущий слой на padm. Вставлять блоки, необходимые для каждой площадки. Измените текущий слой на ШЕЛК и нарисуйте контур детали. Затем определите новый блок, используя имя, которое представляет деталь. Этот блок будет содержать блоки таких как RND60 и SQ60, а также будет содержать контур детали на слое SILK. |
Сборка библиотек с использованием флэш-блоков. Не ставить блок DIP8 на флешку |
Не вставляйте вспышки или блоки, содержащие вспышки или поворот |
Создавая собственную библиотеку блоков, можно сэкономить время. Флэш-блоки должны быть вставлены на слой PADM. Контуры деталей должны быть нанесены на слой шелкографии. |
Чертеж цепей Трассировки цепи рисуются с использованием объекта AutoCAD POLYLINE. Полилиния может быть присваивается ширина и может иметь много вершин. Не использовать трассировку AutoCAD сущность ; хотя это может показаться хорошей сущностью для использования, на самом деле состоит из отдельных полигонов и не эффективно преобразуется. |
Полилинии преобразуются в штрихи Gerber той же ширины. Нарисовать схему
дорожки на стороне пайки платы, установите текущий слой как ПРОДАНО. С использованием
ломаные линии ширины, выбранной для ваших трасс, соедините контактные площадки. Полилинии можно настроить с помощью команды ПОЛРЕД, чтобы переместить вершины или изменить ширина. Также могут использоваться ломаные дуговые секции, особенно для гибких печатных плат. Каждый штрих Gerber будет иметь круглое расширение на 1/2 Вт на концах штриха, потому что создается ручкой диаметром W. |
Твердые вещества Для некоторых проектов может потребоваться, чтобы некоторые полилинии рассматривались как границы. (т. е. квадратный конец сохраняется), а другие обрабатываются как дорожки цепи. Самый простой подход — использовать объект AutoCAD «SOLID» для всех прямоугольных контактных площадок. Используйте полилинии для соединения SOLID. ТВЕРДЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ будут заполнены так, чтобы края остаются прямыми. Полилинии будут построены с использованием одной апертуры. | Наземные плоскости Как лучше нарисовать область плоскости земли, зависит как от сложности наземную плоскость, которую вы хотите создать, и от возможностей вашего транслятора и фототерапия. Может быть трудно визуализировать область земли. потому что в AutoCAD отсутствует возможность отображать неравномерно заполненную область. Несколько стратегий описаны ниже. |
Штриховка Очень простые плоскости основания можно заштриховать с помощью команды AutoCAD штриховки. Простой транслятор, такой как ASM 501, который не заполняет закрытые области, может по-прежнему использоваться для наземных самолетов. Штриховка быстро становится неэффективной, потому что:
|
Штриховку AutoCAD можно использовать для заполнения простых наземных плоскостей |
Заполнение закрытых помещений Трансляторы, такие как ASM 502 и ASM 500/386, будут заполнять замкнутые полилинии нулевой ширины во время преобразование. С помощью этих трансляторов вы можете создать свою плоскость земли, используя нулевую ширину. замкнутая полилиния. Постпроцессор будет гладить внутреннюю часть, автоматически компенсируя для диаметра отверстия. |
Трансляторы, такие как ASM 502 и ASM 500, заполняют закрытые пространства. Эти переводчики также компенсировать диаметр отверстия. |
Рисовать очень легко, а размер файла чертежа остается небольшим. Однако AutoCAD будет не отображать заливку на экране. Если у вас есть участки внутри заземляющего слоя, которые должны быть очищены, автозаполнение не будет учитывать их. |
Эти переводчики не учитывают области дизайнер желает оставаться ясным. |
Фотоплоттеры с функцией заполнения на лету Еще лучше использовать фотоплоттер, который может закрашивать области во время растеризации. Оба файла чертежа
и файл Gerber остается очень маленьким. Фотоплоттеры, которые могут это сделать, включают модель 9825 от Gerber.
Научный, ПОЖАР 9000 от Cymbolic Sciences и фотоплоттер от Mivatec. |
Отрицательный участок Некоторые слои почти полностью состоят из земли. В этом случае лучше рисовать только зазоры. Эти данные можно инвертировать на фотоплоттере и при необходимости объединить со слоем трассировки или контактной площадки. |
Иногда проще нарисовать только чистые области. | Пленка легко переворачивается на плоттере |
Слой шелкографии Слой шелкографии обычно содержит очертания компонентов, текст и, возможно, логотип компании. АСМ 500 воспроизводит текст, используя те же файлы шрифтов SHX, что и AutoCAD. Штрихи шрифта конвертируются в Gerber команды рисования после соответствующего масштабирования, поворота и зеркального отображения. Вам понадобится копия SHX файл, доступный переводчику при запуске разговора. Логотипы можно нарисовать, очертив границу, а затем заштриховав внутреннюю часть. Установите текущий слой на ШЕЛК. Постройте контуры микросхем, резисторов, конденсаторов и т. д. Обратите внимание на то, насколько толстыми должны быть эти линии. | Толщина от 0,008 до 0,015 дюйма
Рекомендовано. Уточните у производителя доски оптимальную ширину. Вы можете, если хотите, определить каждый контур как блок или включить его в библиотечный компонент. Это позволит вам быстро разместить большое количество контуров. Когда постпроцессор сталкивается вставленный блок, и не находит имени в таблице апертур, постпроцессор взрывается блок, а затем обрабатывает сущности, найденные за пределами блока. Данные объекта должны располагаться на рассматриваемом слое. Вы не должны рисовать свой очертания компонентов на слое 0, а затем ожидать их на слое SILK, даже если вы вставите блок в слое ШЕЛК. |
Шелкографический текст не должен быть настолько тонким, чтобы он не чистый экран, и он не должен быть настолько толстым, чтобы забиваться. Как правило, делают текст толщина около 1/7 высоты. |
Для работы панели шрифтов можно получить пользовательские шрифты, использующие несколько штрихов. для имитации хорошо известных шрифтов, таких как Helvetica. |
Логотипы можно рисовать с помощью линий и дуг, а также путем штриховки |
Зазор колодки Наносить чернила для шелкографии на тампоны считается плохой практикой. В то время как производители плат сейчас иметь программы CAM, которые могут удалять линии, пересекающие контактные площадки, лучше, если дизайнер избегает этой практики. |
Атрибуты блока Атрибут блока AutoCAD является полезным инструментом для тех, кто создает библиотеки деталей. Атрибут это фрагмент текста, который можно прикрепить к блоку. Красота атрибута в том, что текстовую строку можно настроить как переменную — во время вставки блока дизайнеру предлагается ввести нужную строку текста. Это идеально подходит для добавления позиционных обозначений, таких как U1, R11, C5, а также значений компонентов. К сожалению, на плотных платах не всегда можно найти номер детали или условное обозначение. в той же позиции относительно точки вставки блока. |
Многослойные платы Многослойные платы включают в себя несколько сигнальных слоев, слоев заземления и слоев силовой плоскости. В этом Например, мы будем использовать плату с верхним и нижним сигнальным слоем, одним заземляющим слоем и одним слоем VCC. | |
Слои заземления и питания обычно не содержат трасс. Они содержат либо зазоры, либо соединения с металлом в плоскости. Соединения с самолетом осуществляются через «тепло», для отвода тепла от текущей меди во время пайки. |
Стопки прокладок Если у вас нет очень сложной платы с переходными отверстиями внутреннего слоя, вы можете настроить семейство дорожных переходов. стеки, чтобы облегчить ваш дизайн. Сначала определите, какие вспышки вам потребуются. В этом пример мы нужно: |
Описание | Имя блока | Назначение |
Круг.150 | РНД150 | Отверстия под винты |
Круглый. 190 | РНД190 | Зазор отверстий под винты |
Терм.150 | ТХМ150 | Термозащита для отверстий под винты |
Круглый.030 | РНД030 | Сигнальная площадка |
Терм.030 | ТХМ030 | Термический для VCC или GND |
Круглый.050 | РНД050 | Зазор для VCC или GND |
Мишень.150 | ТАР150 | Цели для выравнивания |
Затем создайте стопку блоков, состоящую из правильных флэш-блоков на каждом слое. См. Таблица ниже. Теперь вставьте правильный стек по мере необходимости. После того, как все стеки вставлены вы можете соединить их ломаными линиями. |
Произведение искусства дома | Семейный дом ASM500 | Цена | Скачать |
Введение в печатные платы | Блог Advanced PCB Design
Электронные устройства насыщают современный мир. Будь то устройство, которое бесшумно следит за жизненно важными функциями, или смартфон с бесконечным потоком уведомлений, все они содержат печатную плату в основе своей конструкции. С годами производство печатных плат продолжало расти, чтобы не отставать от растущих потребностей в новых, более быстрых и сложных электронных схемах. Обсуждения процессов, связанных с разработкой и проектированием печатной платы, могли бы заполнить целую библиотеку, но здесь мы предоставим поверхностное введение в основы.
Что такое печатная плата?
Печатная плата представляет собой жесткую конструкцию, содержащую электрические схемы, состоящие из встроенных металлических поверхностей, называемых дорожками, и больших металлических участков, называемых плоскостями. Компоненты припаяны к плате на металлических контактных площадках, которые соединены с схемой платы. Это позволяет соединять компоненты между собой. Плата может состоять из одного, двух или нескольких слоев схем.
Печатные платы изготавливаются из диэлектрического материала сердцевины с плохими электропроводящими свойствами для обеспечения чистой передачи цепей и, при необходимости, с дополнительными слоями металла и диэлектрика. Стандартный диэлектрический материал, используемый для печатных плат, представляет собой огнестойкий композит из тканого стекловолокна и эпоксидной смолы, известный как FR-4, в то время как металлические дорожки и плоскости для схем обычно состоят из меди.
Класс плат
Печатные платы используются для различных целей. Одной из отличительных характеристик печатных плат является их класс — 1, 2 или 3. Класс печатной платы указывает на ее общую надежность и качество конструкции.
Платы класса 1 обозначают бытовую электронику.
Платы класса 2 используются в устройствах, где высокая надежность важна, но не критична. Эти устройства пытаются свести к минимуму отказ.
Платы класса 3 представляют собой самые строгие стандарты производства печатных плат. Проще говоря, если доска класса 3 выходит из строя, на карту сразу же ставится жизнь — например, доски в самолете.
Типы печатных плат
В целом, платы можно разделить на одну из трех категорий: жесткие, гибкие или платы с металлическим сердечником.
Жесткие платы часто представляют собой подавляющее большинство плат, с которыми сталкивается дизайнер, где макет платы содержится в жесткой подложке, созданной в процессе ламинирования при высокой температуре и давлении. Обычным материалом для этих плит является FR-4, но в зависимости от конкретных требований дизайна его можно модифицировать, чтобы подчеркнуть или иным образом улучшить определенные характеристики плиты.
Гибкие доски состоят из менее жесткого материала, который допускает гораздо большее отклонение. Материал тактильно напоминает рулон пленки, а толщина доски обычно намного меньше стандартной жесткой доски. Несмотря на то, что они уже получили некоторое применение, есть надежда, что гибкие платы станут следующим шагом в развитии носимых технологий и устранят существующие плоские ограничения, присущие устройствам с жесткими платами.
Печатные платы с металлическим сердечником являются чем-то вроде ответвления от конструкций жестких плат с повышенной способностью рассеивать тепло по всей плате для защиты чувствительных схем. Этот стиль может быть вариантом для сильноточных конструкций для предотвращения теплового износа и выхода из строя.
Везде, где существует управляемый электромагнетизм, печатные платы образуют инфраструктуру для его поддержания. Конечно, печатные платы не возникают из ничего — их проектирование и производство само по себе является огромным инженерным делом.
Процесс проектирования печатной платы
Перед изготовлением печатной платы ее необходимо спроектировать. Это достигается с помощью инструментов САПР для проектирования печатных плат. Проектирование печатной платы разбито на две основные категории: схематическое изображение для создания соединения схем на схеме, а затем компоновка печатной платы для проектирования фактической физической печатной платы.
Разработка библиотечных CAD-деталей
Первым шагом является разработка библиотечных CAD-деталей, необходимых для проектирования. Это будет включать в себя схематические символы, имитационные модели, посадочные места для компоновки печатных плат и пошаговые модели для 3D-отображения печатной платы. Когда библиотеки будут готовы, следующим шагом будет создание логического представления схемы на схеме. Инструменты САПР используются для размещения символов на листе схемы, а затем их соединения для формирования схемы.
В то же время выполняется моделирование схемы, чтобы убедиться, что конструкция будет работать электрически так, как задумано. Как только эти задачи будут выполнены, инструменты схемы отправят свои данные о связности инструментам компоновки.
Компоновка
На стороне топологии проектирования печатной платы схемные соединения получаются и обрабатываются в виде цепей, которые соединяют вместе два или более контакта компонента. Имея на экране контур предполагаемой формы платы, дизайнер компоновки размещает посадочные места компонентов в правильных местах. Как только эти компоненты будут оптимально организованы, следующим шагом будет соединение цепей с выводами путем рисования дорожек и плоскостей между выводами. Инструменты САПР будут иметь встроенные в них правила проектирования, которые предотвращают соприкосновение следов одной цепи с другой цепью, а также определяют многие другие значения ширины и пространства, необходимые для полного проектирования. После завершения разводки инструменты проектирования снова используются для создания производственных чертежей и выходных файлов, которые производитель будет использовать для сборки платы.
Проектирование и изготовление печатной платы представляет собой пошаговый процесс: создание схемы и моделирование, настройка расчетных сеток печатной платы и DRC, размещение компонентов, трассировка печатной платы, плоскости питания и, наконец, сборка спецификации и сборка платы. . Следующий этап проектирования будет сосредоточен на этих шагах.
Как сделать печатную плату
Хотя проектирование и изготовление печатной платы можно описать в виде схемы, компоновки печатной платы, изготовления и сборки печатной платы, детали каждого шага очень сложны. Здесь мы рассмотрим некоторые из более конкретных аспектов каждого из этих шагов.
Создание схемы
Прежде чем приступить к проектированию платы с помощью инструментов САПР, необходимо убедиться, что проектирование библиотечных деталей завершено. Для схемы это означает создание логических символов для частей, которые будут реализованы; резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, разъемы и интегральные схемы (ИС).
Когда эти детали готовы к использованию, начните с организации их на схематических листах в инструментах САПР. После того, как детали примерно размещены, можно начертить провода, представляющие связь между выводами схемных символов. Эти линии известны как цепи, и они могут представлять отдельные цепи или группы цепей для цепей памяти или данных. Во время захвата схемы части процесса должны перемещаться по мере необходимости, чтобы схема была разборчивой и четкой.
Моделирование схемы
После организации частей и цепей на схеме следующим шагом будет проверка того, что схема будет работать должным образом. Чтобы убедиться в этом, используйте моделирование схемы в программе моделирования с помощью инструмента Integrated Circuit Emphasis, также известного как SPICE. Эти инструменты позволяют инженерам по печатным платам тестировать схемы, которые они проектируют, прежде чем создавать реальное оборудование. Таким образом, они могут сэкономить время и деньги, что делает эти инструменты неотъемлемой частью процесса проектирования печатных плат.
Настройка инструмента САПР
Инструменты проектирования, используемые проектировщиками печатных плат, имеют множество различных возможностей, включая возможность установки правил проектирования и ограничений, которые предотвратят перекрытие отдельных цепей, сохраняя при этом правильное расстояние до различных объектов. Разработчику доступно множество дополнительных вспомогательных средств, таких как проектные сетки, которые помогают аккуратно и упорядоченно размещать компоненты и трассировать трассы.
Пример схемы, созданной с помощью OrCAD Capture
Компоненты компоновки
После правильной настройки базы данных проекта и информации о подключении к сети, импортированной из схемы, следующей задачей является физическая компоновка печатной платы. Первым шагом является размещение посадочных мест компонентов на контуре платы в системе САПР. Каждое посадочное место будет иметь сетевые соединения, отображаемые в виде изображения «призрачной линии», чтобы показать дизайнеру, к каким частям они подключаются. Размещение этих деталей для обеспечения их наилучшей производительности с учетом возможности подключения, зон чрезмерного нагрева и электрических помех, а также других физических препятствий, таких как разъемы, кабели и монтажное оборудование, — задача, которую проектировщики приобретут с опытом. Требования к схеме сами по себе не являются единственным сдерживающим фактором: разработчики должны продумать размещение компонентов таким образом, чтобы изготовитель мог их наилучшим образом собрать.
Разводка печатной платы
Разместив компоненты (хотя их можно перемещать по мере необходимости), пришло время соединить цепи вместе. Это делается путем преобразования соединений резиновой сетки в нарисованные дорожки и плоскости. Инструменты САПР содержат множество функций, которые позволяют проектировщику делать это, в том числе некоторые функции автоматической трассировки, которые значительно экономят время. При прокладке необходимо соблюдать большую осторожность, чтобы убедиться, что цепи имеют правильную длину для сигналов, которые они проводят, а также убедиться, что они не пересекают области с чрезмерным шумом. Это может привести к перекрестным помехам или другим проблемам с целостностью сигнала, которые могут ухудшить работу встроенной платы.
Обеспечить свободный путь обратного тока печатной платы
Обычно каждый активный компонент на плате (ИС и другие связанные компоненты) должен быть подключен к цепям питания и заземления. Этого легко добиться путем заливки областей или слоев твердыми плоскостями, к которым могут подключаться эти компоненты. Но проектирование силовых и заземляющих плоскостей не так просто, как кажется. Эти плоскости также выполняют важную работу по возвращению сигналов, маршрутизируемых с помощью трасс. Если в плоскостях слишком много отверстий, вырезов или расщеплений, это может привести к тому, что эти обратные пути будут создавать много шума и ухудшать производительность печатной платы.
Окончательная проверка правил
После завершения размещения компонентов, трассировки, силовых и заземляющих плоскостей проектирование вашей печатной платы почти завершено. Следующим шагом является запуск окончательной проверки правил и настройка другого текста и маркировки, которые будут нанесены шелкографией на внешние слои. Это поможет другим найти компоненты и пометить плату именами, датами и информацией об авторских правах. В то же время необходимо будет вывести чертежи, которые будут использоваться во время производства как для изготовления, так и для сборки окончательной платы. Разработчики печатных плат также будут использовать свои инструменты для оценки стоимости сборки платы.
Вот пример печатной платы, созданной с помощью OrCAD PCB Designer файлы данных на объект для изготовления. Этот процесс включает в себя травление всех дорожек и плоскостей на различных металлических слоях и их сжатие вместе, в результате чего получается голая плата, готовая к сборке.
На сборочном предприятии плата загружается необходимыми компонентами и проходит различные процессы пайки в зависимости от типа используемых компонентов. Затем плата проверяется и тестируется, и конечный продукт готов к отправке.
Использование инструментов для проектирования печатных плат
Процесс изготовления и сборки печатных плат является точным и требовательным. Чтобы построить плату так, чтобы ее схемы обеспечивали требуемую производительность, производителям нужны точные проектные данные для работы.
Инструменты для проектирования печатных плат должны обладать свойствами и функциями, необходимыми для создания сложных конструкций. Это включает в себя специальные функции, которые помогают прокладывать сложные трассы для высокоскоростных цепей, и правила проектирования, которые можно легко настроить для зазоров в определенных областях. Это также включает в себя наличие лучших инструментов моделирования, доступных для оптимизации процесса создания схемы, а также предоставление множества библиотечных деталей для работы. Хорошей новостью является то, что вам уже доступны инструменты для проектирования печатных плат, способные справиться с тем уровнем проектирования, о котором мы говорили.