Приветствую. Изготовление печатных плат в домашних условиях – это тема, на которую написано много статей, а также снято немало видео, и тем не менее возможно кому-то будет полезен и мой опыт, об этом и пойдёт речь далее. Прежде чем травить плату – её необходимо нарисовать, когда-то это делалось вручную, но к тому моменту, когда я решил изготовить первую плату – уже во всю использовались компьютерные программы и перенос изображения на фольгированный стеклотекстолит методом ЛУТ, то есть лазерно утюжной технологией, и методом фоторезиста, если быть точнее – при помощи фотолитографии.
Последний способ используется на заводах, поэтому существует устоявшееся мнение, что начинающие радиолюбители используют ЛУТ, а более продвинутые – фоторезист, но обо всём по порядку. Для рисования платы в 2016-м году самой популярной программой была Sprint Layout 5, в ней я и рисовал свою первую плату.
Сегодня существует много более продвинутых программ, в том числе и онлайн сервисы, где можно нарисовать схему, потом настроить авто трассировку и в автоматическом режиме получить рисунок платы, но я привык к старому доброму Sprint Layout и единственное, в чём продвинулся с тех пор – это перешёл с пятой версии на шестую. Разница в них минимальная, но не смотря на простоту этой программы – в ней имеются все необходимые инструменты. Есть набор макросов с самыми распространёнными компонентами, а также возможность добавлять свои в количестве, ограниченном только физической памятью компьютера, DRC панель, для контроля расстояния между контактами и дорожками, возможность разводить двустороннюю и даже многослойную плату. Также есть возможность её экспорта в Gerber для заказа на производстве. Есть даже простейший вариант автотрассировки, пожалуй, единственным её недостатком считаю отсутствие возможности привязать разведённую плату к схеме, чтобы программа автоматически проверила соответствие. В случае простых плат – это не проблема, но когда схема сложная – легко что-то пропустить или не заметить ошибку, но – как есть. Я смирился с этим недостатком. Мне проще перерезать скальпелем дорожку или добавить перемычку, чем с нуля осваивать новую мудрёную программу, тем более, что пока не встречал такую, которую однозначно хвалили-бы многие радиолюбители.
Когда разводка готова – рисунок необходимо перенести на текстолит, и вот тут есть выбор: ЛУТ или фоторезист. Каждый из этих методов имеет свои достоинства и недостатки. Восемь лет назад все статьи в интернете рекомендовали использовать для ЛУТ глянцевую бумагу, иногда предлагались обложки от журналов, но чаще советовали бумагу Lomond. Основное неудобство этого метода было в том, что после переноса тонера на медь – бумагу нужно отмачивать, скатывать пальцами, а если расстояние между дорожками маленькое – потом ещё иголкой аккуратно убирать остатки бумаги. При этом можно было повредить рисунок, потом его необходимо было лаком для ногтей поправлять перед травлением. Процесс длительный, трудоёмкий, а качество так-себе, особенно если необходимо развести плату под микроконтроллер на 64 и выше вывода с мелким шагом.
Более качественные платы получаются при переносе рисунку методом фотолитографии. Для этого необходима плёнка предназначенная для печати на ней. Она бывает как для лазерных принтеров, так и для струйных, на неё переносится рисунок платы в негативе, затем на текстолит клеится фоторезист, стеклом прижимается шаблон, далее засветка ультрафиолетом, проявка и только потом травление. Но для качественной платы на выходе – необходимо оптимально подобрать выдержку засветки и проявки, также проблема в том, что тонер лазерного принтера не идеально наносится на плёнку, необходимо его ещё затемнять, в результате тоже выходит не идеально, фоторезист может засветиться там, где не нужно и в ход идёт скальпель, чтобы его перерезать, потом лак для ногтей, чтобы восстановить случайно повреждённую часть рисунка, и так далее. В общем – метод хороший, но в домашних условиях хлопотный и по моему мнению – далеко не всегда оправдан. Тем не менее я таки перешёл на него, но когда узнал о существовании термотрансферной бумаги – вернулся назад к ЛУТ.
Купить её можно на Алиэкспрес, правда китайцы для отправки складывают её вчетверо, поэтому приходит она слегка помятой, но это не проблема, ведь не для печати документов заказывается. Принтер её разравнивает достаточно, чтобы рисунок можно было перенести на текстолит качественно и единственное необходимое условие – хороший картридж, потому что старый может размазывать тонер по ней.
Удобство такой бумаги в том, что после остывания заготовки – её не нужно размачивать, достаточно просто поддеть с краю и смело снять. 99% тонера остаётся на текстолите, а бумага становится почти чистой, хоть бери и печатай на ней повторно. При этом качество платы на выходе получается не хуже, чем с использованием фоторезиста, а процесс намного проще.
И так, после разводки платы в Sprint Layout – нажимаем печать, отключаем все слои кроме того, который хотим перенести на плату. Если это низ – печатаем, как есть, если верх – необходимо отзеркалить изображение. Отключаем в настройках принтера экономию тонера и включаем максимальное качество печати. Также при помощи этой бумаги можно нанести шелкографию, черный цвет конечно не самый лучшший, но распаивать детали с ней будет значительно удобнее, особенно если много выводных компонентов. Для этого при печати выбираем соответственный слой, и так как он верхний – не забываем отзеркалить, затем печатаем.
Далее вырезаем шаблон и приступаем к подготовке текстолита. Отрезаем необходимый кусок, можно это делать ножницами по металлу, но в таком случае текстолит деформируется по краям, поэтому я использую бормашинку и отрезной диск. Так дольше, но качественнее. Обязательно делаем небольшой запас, в моём случае он 5 мм. После этого заготовку обрабатываем наждачной бумагой, чтобы снять верхний слой, который окислился при хранении. Делать это удобно под проточной водой, после чего необходимо хорошо вымыть текстолит и обезжирить его.
Далее прикладываем шаблон к заготовке, я его кладу между двумя листами чистой бумаги, чтобы не испортить поверхность утюга и гладильную доску, гладим на максимальной температуре, хорошенько нажимая на утюг. Греем примерно до 150°С, после чего кладём заготовку с шаблоном под пресс и ждём, пока остынет.
В качестве пресса можно использовать книгу в твёрдом переплёте, положить заготовку между страницами и чем-то сверху придавить. После остывания снимаем бумагу и приступаем к подготовке раствора для травления. Я использую лимонную кислоту, перекись водорода и соль, так как для их приобретения не нужно ехать в специализированный магазин, а всегда можно купить в шаговой доступности. Пропорции следующие: 100 мЛ перекиси, 30 г кислоты и 5 г соли. В холодной перекиси лимонная кислота растворяется не очень, поэтому кладу судок с раствором в больший судок и закрываю крышкой, но не плотно, иначе он может деформироваться при нагреве. Ставлю их в микроволновку на время до одной минуты. В горячей перекиси кислота растворяется лучше и в подогретом растворе процесс травления происходит быстрее. Затем опускаю заготовку в раствор. Сейчас текстолит продаётся с таким тонким слоем меди – что если встряхивать разогретый раствор в течении всего периода травления – плата будет готова буквально через пару минут, но лучше это делать у открытого окна, на улице, или на балконе, так как пары не самые приятные и полезные. Если они попадают в глаза – пекут, поэтому не лишними будут защитные очки, а лучше ещё и респиратор.
По окончании травления хорошо моем плату, обрезаем края и приступаем к сверлению. Тут замечу, что последовательность дальнейших действий может быть разной. Кто-то смывает тонер, лудит плату и только потом сверлит, но мне удобно вначале просверлить, так как когда свет падает на луженую плату, или даже на медь – получаются блики, которые мешают целиться сверлом в нужные места. Лучше всего использовать сверлильный станок, но у меня он появился не сразу, долгое время сверлил вручную бормашинкой. Удобнее использовать твердосплавные свёрла, так отверстия получаются качественнее, а сверла не так быстро тупятся, как обычные, но они очень хрупкие, поэтому при сверлении вручную – их легко сломать малейшим неаккуратным движением.
Когда сверловка окончена – смываем тонер, обезжириваем верх платы, прикладываем к ней шаблон с обозначениями компонентов, греем, ждём, пока остынет, снимаем бумагу и только после этого приступаем к лужению меди. Если сделать наоборот, вначале залудить – при нагреве утюгом припой может замкнуть дорожки, растекаясь по сторонам, необходимо будет ещё раз внимательно осматривать плату и исправлять ошибки.
Для лужения использую обычный канифоль и паяльник с широким жалом, не вижу в этом ничего сложного, хотя некоторые лудят сплавом Розе в паяльном жире на сковородке, или используют другие хитрые технологии. Мне с этим всем заморачиваться неохота, справляюсь и так.
Далее распайка, здесь правило очень простое, начинать следует с самых маленьких и заканчивать самыми большими компонентами. Многие начинающие радиолюбители боятся SMD деталей, так как они сильно мелкие, но это напрасно. Ничего сложного в их установке нет, наносим немного припоя на одну из площадок, пинцетом подносим к ней деталь и припаиваем. Затем уже зафиксированный компонент припаиваем с другой стороны. Я наоборот люблю SMD и по возможности стараюсь максимально их использовать, потому что так меньше сверления. Выводные компоненты использую там, где необходима большая мощность, или нужно провести его над несколькими дорожками, чтобы минимизировать использование перемычек. После установки всех компонентов остаётся проверить плату и смыть флюс, после чего можно считать работу законченной. Спасибо за внимание, всем творческих успехов, надеюсь, кому-то будет полезна эта статья. Конструктивная критика, а также интересные советы приветствуются в комментариях. Кто желает - можно посмотреть видео, на Дзен, или на Youtube.