В этой части статей о самоделках из прошлого я расскажу о неотъемлемой процедуре каждого уважающего себя радиолюбителя - изготовление печатных плат для своих конструкций. В самом начале занятия радиотехникой мы все собирали свои схемы методом навесного монтажа. Особенно те, кто занимался радиолампами. Они вставлялись в специальные гнёзда-панельки с контактами на шасси приёмника, усилителя и прочих агрегатов. Это были фарфоровые (керамические) или бакелитовые кольца или пластины с отверстиями и контактами, которые устанавливались в металлические оправки с проушинами для крепления на шасси, или (уже позднее) впаивались на монтажную плату с токопроводящими медными дорожками. Они имели разный размер в зависимости от корпуса лампы (стеклянной колбы) и количества контактов обычно от 7 до 9.
Все остальные детали (сопротивления, конденсаторы, диоды и прочее...) припаивались прямо к контактам панелек или дополнительным контактным площадкам-лепесткам на шасси. Всё это соединялось проводами по нужной схеме. Потом изобрели специальный материал фольгированный гетинакс - листовой материал из прессованой бумаги пропитанной фенольной или эпоксидной смолой, на одну или обе стороны которого был наклеен тонкий слой медной фольги. В нём просверливались отверстия под выводы деталей, потом рисовались соединительные дорожки согласно схеме, плата опускалась в раствор хлорного железа и через некоторое время медь на свободных от краски участках растворялась... Все выводы деталей припаивались к контактным площадкам вокруг отверстий, а готовая плата устанавливалась на шасси и соединялась с нужными частями основной схемы. На первой фотографии в галерее выше видно металлическое шасси с панельками ламп в нижней части левой секции под зелёными резисторами. А в правой секции - гетинаксовые платы с деталями, которые соединены описанным выше способом.
Особенно востребованным этот метод изготовления плат стал с появлением транзисторов. Схемы стали компактными и уменьшились в размерах. Так же отпала необходимость замены деталей в процессе эксплуатации устройства, в отличии от радиоламп, которые часто сгорали и их приходилось менять. Этот способ стал основным во всей радиоэлектронике и был с энтузиазмом подхвачен всеми радиолюбителями.
Вначале фольгированный гетинакс достать было трудно, местами даже невозможно, поэтому его изготавливали сами. Брали обычный гетинакс и наклеивали на него медную фольгу. Но она плохо держалась и отваливалась при нагреве паяльником. Фабричный гетинакс тоже имел те же недостатки, хотя и в меньшей мере. Особенно после неоднократной замены деталей при настройке схемы.
Намного легче стало "жить", когда появился новый материал - фольгированный стеклотекстолит. Он гораздо крепче, меньше боится нагрева, тоньше, просвечивается насквозь, что позволяет видеть дорожки с обратной стороны, и не деформируется от нагрева, в отличии от гетинакса (который выгибается и как бы скручивается...).
Но это всё прелюдия. Главное - процесс изготовления дорожек между отверстиями или местами, где они будут просверлены позднее. Сначала расскажу, как я это делал вначале своего пути юного радиолюбителя. Было это году в 65-м прошлого века, или даже раньше. По совету старших товарищей, я зачищал поверхность меди, обезжиривал и покрывал слоем нитрокраски. Затем намечал места отверстий согласно заранее нарисованной плате с деталями и соединениями. Затем мягким карандашом рисовал дорожки и обводил каждую контуром, по которому процарапывал линии разрыва между соседними дорожками. После этого расширял эти линии, чтобы они не соприкасались между собой.
Затем плата помещалась в раствор хлорного железа и оставлялся там до полного растворения меди в незащищённых краской местах, т.е. промежутках между дорожками. Эффективным было покачивание сосуда, в котором производилось травление. Я использовал фотокюветы. Плата получалась довольно красивой, но не похожей на обычную, т.к. дорожки прослеживались только по прочерченным линиям между ними. Зато тратилось мало реактива. Такой метод подходит для простых схем с небольшим количеством дорожек.
Гораздо позже для того, чтобы не возиться с травлением, я использовал подобный метод изготовления плат с помощью штихеля для гравировки. Точно так же расчерчивал плату прямо на медном слое текстолита и нарезал промежутки между дорожками как бы гравируя их этим штихелем. Итог получался тем же и выглядела плата так же, как при травлении.
Со временем я перешёл на тонкие дорожки, нарисованными краской непосредственно между отверстиями, как на фабричных платах. Делал я это стеклянной капиллярной трубочкой для черчения тушью. Они продавались в канцелярских товарах нашего универмага. Вместо туши в них набиралось немного жидкой нитрокраски и при проведении кончиком трубочки но меди, оставалась линия, ширина которой регулировалась диаметром отверстия кончика трубочки и густотой краски. На словах это легко и понятно, но на практике стоило многих попыток со смыванием краски и повторения действия. Трубочки продавались со стандартным размером отверстия, но они часто портились - откалывался кончик. Тогда брался пинцет, конец трубочки нагревался на спиртовке или горелке газовой плиты и, ухватившись пинцетом за кончик, трубочка вытягивалась до истончения и сужения канала на нужный диаметр. Делалось это "на глаз" и, посте некоторого количества попыток, становилось простым действием. Посте остывания трубочка переламывалась в тонком месте и могла использоваться снова. С каждым вытягиванием трубочка становилась короче, пока не заменялась на новую. Иногда конец трубочки при этом оставляли слегка загнутым для удобства рисования. У меня даже сохранилось с тех пор три упаковки капиллярных трубочек. Ниже их фото.
При определённой тренировке такое рисование дорожек становилось привычным делом и результат был очень неплохим - платы становились похожими на заводские. На них даже наносились надписи.
Кстати, этот опыт рисования трубочками мне очень пригодился в институте. ВУЗ был техническим и первые два курса приходилось много работать тушью - чертить чертежи на черчении чёрной тушью (четыре чёрненьких чумазеньких чертёнка чертили чёрными...), писать эпюры на начертательной геометрии и сопромате... Можно было использовать рейсфедеры, но сними возни было ещё больше.Курсовые работы делали только тушью и мне было гораздо легче, чем другим ребятам, которые столкнулись с этим впервые. Правда, обратной стороной этого умения, была помощь сокурсникам. На это уходило много времени. И брать за это какую-то плату не было принято. Максимум - могли угостить пивом или помочь чем-то тем, что делали лучше, чем я.
Но вернусь к платам. Был ещё метод навесного монтажа на том же текстолите. Это больше относится в ВЧ технике.
Брался фольгированный текстолит и на рабочей стороне вырезались контактные площадки к которым припаивались короткие ножки деталей, соединявшихся таким образом между собой, иногда по несколько выводов на одной площадке. Многие детали соединялись между собой напрямую прямо "в воздухе". Детали, которые имели соединение с массой припаивались в удобных местах к поверхности платы на фольгу. Вся поверхность платы кроме выделенных контактных площадок служила экраном. Для защиты от внешних излучений по краям платы припаивался экран из жести или Этого же текстолита. В верхней крышке экрана делалось только несколько отверстий под регуляторы.
Односторонний монтаж стал ещё более актуальным с появлением микро элементов, не имеющих выводов, а только лужёные концы или совсем короткие ножки.
Подобный метод стал основным в современной электронной технике, а платы стали многослойными. Но это уже не у любителей.
Ещё одним методом изготовления дорожек на платах стало 2D фрезерование на станках с ЧПУ. Линии фрезерования преобразовываются в векторный рисунок и передаются в программу управления движением тонкой высокооборотистой фрезы. Она проходит по этим линиям, прорезает медную фольгу и сверлит отверстия в нужных местах платы. Это очень удобно, когда нужно сделать сразу несколько одинаковых плат со сложной конфигурацией дорожек и разными по форме и размеру отверстиями сложной формы.
Этот метод стал доступен недавно и доступен не многим любителям, только тем, кто имеет доступ к этим станкам. Но сделать это могут даже в некоторых рекламных мастерских, имеющих такую технику и стоимость готовых плат при большом объёме может быть вполне доступной. Нужен лишь хороший заказчик.
С появлением у нас в пользовании компьютерной техники и лазерных принтеров, появился новый метод нанесения дорожек на фольгу текстолита печатным методом. Суть метода такова:
Готовится контрастный рисунок печатной платы со всеми отверстиями и дорожками, надписями и указателями... Выверяется размер рисунка, чтобы расстояние между ножками деталей, а особенно микросхем было точным. Делается контрольная печать на принтере с прикладыванием элементов. Затем принтер (лазерный) настраивается на печать самым толстым слоем порошка (отключается экономный режим) и рисунок платы в зеркальном отражении печатается на крепкой глянцевой бумаге (Хорошо подходит бумага от обложек журналов. Изображение на листе значения не имеет). Затем рисунок дорожек накладывается на очищенный и обезжиренный текстолит и хорошенько проглаживается горячим утюгом до прилипания бумаги по всей поверхности. После этого нужно дать время на остывание и закрепление и начинается самый главный процесс. Плата погружается в воду и тщательно размачивается. Затем эту бумагу нужно аккуратно стереть с платы. Мягко потиранием пальца бумага снимается до рисунка дорожек, в конце можно использовать кисточку. В итоге, на меди остаётся только рисунок, напечатанный на принтере. Слой тонкий, но достаточный, чтобы защитить медь от травления. Таким методом делаются очень тонкие дорожки, которые могут проходить даже между выводами микросхем. Зачастую, без этого не обойтись в современных сложных схемах.
В заключение поделюсь рецептами для травления плат. Многие их знают и используют. Кроме раствора хлорного железа можно использовать медный или железный купорос. Просто нужно добавить в него поваренную соль в пропорции примерно один к одному и растворить в воде, лучше при травлении использовать тёплый раствор. Но не перегрейте, может отслоиться краска и дорожки растворятся.
Можно использовать и метод электролиза, но это уже экзотика и медь местами может остаться на плате, особенно в центре...
Ещё об одном способе мне напомнили в комментариях - это использование перекиси водорода и лимонной кислоты с солью. Пропорция: на 100 мл перекиси примерно 30 г лимонки и 5 г соли. Соль нужна как катализатор процесса. Но раньше этим способом пользовались те, кто мог найти лимонную кислоту. Она была в хим лабораториях, а магазинах просто так не продавалась... Но в лабораториях было и хлорное железо...
Сразу предупреждаю любителей критиковать всех и всё:
Эта статья не для Вас. Она предназначена для тех, кто захочет понять или узнать, как это было у нас, старых радиолюбителей. Если есть, что добавить, пишите, могу добавить прямо в текст статьи с упоминанием Вашего имени.
Подписывайтесь, комментируйте и оценивайте. Делитесь своими воспоминаниями, ведь были и другие способы изготовления печатных плат, которые тоже достойны быть записаны для потомков. Могу с Вашего согласия внести их в текст статьи, особенно если есть фотографии.
С. Андрианов.
