Печатные платы

Часть 1. Компоновка элементов схемы.
Часть 2. Монтаж и демонтаж элементов.
Часть 3. Дополнения и приспособления.

1. Компоновка элементов схемы.

1.1. Монтажная «плата» для макетирования применяется при макетировании схемы и подготовке эскиза печатной платы и может быть изготовлена на основе гнезд многоконтактных разъемов МРН-22, МРН-44, ГРПМ-45, ГРПМ-61 и др. Конструкция (рис. 1.1) состоит из двух реек и двух прямоугольных пластин, дюралюминиевых, гетинаксовых или текстолитовых. На пластинах монтируются гнезда для подключения макетируемой схемы к источникам питания, к другим устройствам, подсоединения к схеме крупногабаритных деталей, которые нельзя закрепить на самой «плате».

Рис. 1.1. Монтажная «плата» для макетирования:
1— пластина опорная; 2— рейки несущие; 3— отверстия для установки переменных резисторов, тумблеров, переключателей.

В рейках делают ряд отверстий диаметром 3,5 мм о шагом 10 мм для установки колодок и отверстия соответствующего диаметра для установки тумблеров, переменных резисторов и др. Рейки крепятся к пластинам на расстоянии друг от друга, соответствующем расстоянию между крепежными отверстиями выбранных колодок. Затем к рейкам крепятся колодки — с учетом расстояний между токонесущими выводами радиоэлемента или микросхемы.

Элементы схемы выводами вставляют в гнезда разъемов. Если вывод входит в гнездо слишком свободно, то его слегка изгибают (например, с помощью приспособления, описанного в п. 3.1). На монтажную «плату» одинаково удобно устанавливать самые различные радиоэлементы (резисторы, конденсаторы, транзисторы) и микросхемы.

Все необходимые соединения паяют с нижней стороны «платы» — на выводах разъемов. Поскольку выводы деталей вставлены в гнезда без пайки, замена элементов при отладке макетируемой схемы предельно упрощается.

1.2. Изготовление макета печатной платы. Платы с печатными проводниками и контактными площадками в любительской практике удобно использовать лишь тогда, когда устройство предварительно хорошо отработано. В процессе настройки приходится несколько раз демонтировать отдельные детали и устанавливать Другие, а печатные контактные площадки под действием многократных тепловых и механических нагрузок, как правило, отслаиваются. Поэтому на этапе отладки схемы лучше применять монтажные платы, которые являются как бы макетом будущей печатной платы.

Пластину требуемых размеров из нефольгированного изоляционного материала (текстолит, гетинакс, фанера) обрабатывают с одной стороны мелкозернистой наждачной бумагой, обезжиривают и укрепляют необработанной стороной на деревянной дощечке толщиной 15—20 мм. Сверху на пластину накладывают и в нескольких точках приклеивают лист бумаги с эскизом будущей печатной платы. В точках крепления выводов, изгиба проводников схемы, выводных контактных площадок сверлом диаметром 1—1,5 мм сверлят отверстия, так чтобы сверло, пройдя пластину насквозь, углубилось в дощечку на 10—12 мм. В полученные отверстия вставляют металлические штыри подходящего диаметра, чтобы они выступали над поверхностью пластины на 5—10 мм. Можно использовать мелкие гвозди или отрезки жесткой проволоки.

Затем из луженого одножильного провода диаметром 0,3—0,5 мм изготовляют проводники платы. Для этого провод в соответствии с эскизом протягивают от штыря к штырю, обматывая каждый из них одним-двумя витками. Когда все соединения выполнены, эскиз, разрывая, удаляют пинцетом. Проводники должны быть плотно прижаты к поверхности.

После этого на участки проводников, расположенных между штырями, кисточкой осторожно наносят эпоксидный клей в таком количестве, чтобы проводники оказались приклеенными к поверхности платы. Необходимо следить за тем, чтобы клей не попал на штыри и витки провода, намотанные на них. После полного затвердевания клея штыри удаляют и готовую плату снимают с дощечки. Образовавшиеся на плате петли провода будут удобными контактными площадками для присоединения выводов радиоэлементов.

Закончив отладку схемы, отрабатывают рациональную компоновку элементов и уточняют эскиз.

1.3. Стеклянная макетная плата позволяет вести отработку высокоомных и высокочастотных цепей различных узлов, быстро формируя контактные площадки в нужных местах платы. Для этой цели годится пластина подходящих размеров из обычного оконного стекла.

Чтобы случайно не порезаться, торцы пластины следует обработать наждачной бумагой или камнем. Пластину обезжирить, вымыть и высушить.

Формируют контактную площадку в нужном месте, нанося каплю клея БФ-2, затем каплю припоя и жалом хорошо прогретого паяльника расплавляя припой. После прекращения кипения клея отнимают жало — монтажная площадка готова. К ней можно припаивать выводы деталей. Такая площадка выдерживает неоднократные пайки, легко может быть реставрирована или удалена сапожным ножом или скальпелем.

1.4. Компоновка элементов на макетной плате. Работа по размещению элементов на плате значительно упрощается, если воспользоваться следующим приемом. На лист ватмана с размерами будущей платы наносят слой пластилина толщиной 2—4 мм. Этот лист в нескольких точках приклеивают к другому листу ватмана или миллиметровки.

В пластилин, слегка вдавливая выводы, устанавливают радиоэлементы и микросхемы. Необходимо при этом учитывать принципиальные особенности устройства (взаимовлияния цепей, температурные режимы элементов и т. д.), уменьшать длину соединительных проводников, не делать перемычек.

Выводы элементов предварительно изгибают соответствующим образом (формуют). Линии будущих печатных проводников прочерчивают на пластилине шилом, Перемещая элементы, находят наиболее рациональную компоновку.

Затем, поочередно снимая каждый элемент с макета, прокалывают шилом оба листа в точках будущих отверстий в плате. По нескольку проколов тонкой иглой делают вдоль будущих печатных проводников. После этого элемент устанавливают на прежнее место.

Отклеивают нижний лист, рисуют на нем соединения и обозначают места расположения элементов. Рисунок соединений переносят на фольгированную заготовку (пп. 1.7, 1.8, 1.19). После этого деталь с макетной платы снимают. Макетная плата может быть использована несколько раз.

В качестве основы для макетирования можно применить пластину пенопласта толщиной 25—30 мм, В этом случае выводы элементов формуют и вдавливают в пенопласт. Когда наиболее рациональный вариант размещения выбран, на пенопласте чертят две взаимно перпендикулярные базовые линии. С помощью чертежного измерителя расстояния от базовых линий до контактных площадок измеряют и переносят на миллиметровую бумагу. Отметки соединяют линиями, завершая тем самым подготовку рисунка печатной платы.

Лист миллиметровой бумаги можно сразу наложить на пластину и, устанавливая элементы, прокаливать и бумагу. После определения наилучшей компоновки рисуют на миллиметровой бумаге соединения и снимают поочередно элементы, помечая на бумаге их схемный номер.

1.5. Разметка печатной платы под некоторые микросхемы и малогабаритные элементы (миниатюрные трансформаторы, реле и др.) с торцевым расположением выводов довольно трудоемка.

Разметка упрощается, если на поверхность платы в предполагаемом месте установки нанести слой пластилина толщиной 0,5—1 мм. Слой должен быть гладким и ровным. Затем подготавливают элемент (микросхему): выводы укорачивают до одинаковой длины (10—12 мм) и подгибают так, чтобы они были перпендикулярны основанию корпуса.

Элемент (микросхему) опускают на предполагаемое место установки и вдавливают выводы в пластилин до упора в поверхность платы, затем осторожно вынимают и шилом или остро заточенным кернером намечают по оставшимся следам выводов центры будущих отверстий в плате. После разметки слой пластилина снимают и сверлят отверстия,

Этот способ удобен и при компоновке элементов, на плате.

1.6. Трафарет для изготовления печатных плат применяют в том случае, если необходимо изготовить несколько идентичных печатных плат.

На кальке вычерчивают рисунок печатной платы. Накладывают кальку на лист толстой контрастной фотобумаги со стороны эмульсии и прижимают стеклом. Освещают электролампой чертеж. Экспозицию подбирают опытным путем. После проявления н закрепления на фотобумаге получается негативное изображение рисунка печатной платы.

Пробойником (им мажет служить отрезок металлической трубки нужного диаметра с остро заточенными краями) пробивают отверстия на местах контактных площадок и вырезают изображения проводников. Полученный трафарет наклеивают водорастворимым клеем (см. «Способы домашнего приготовления и использования клеев, паст, замазок, шпаклевок, цементов» в разделе «В помощь строителю») в нескольких точках на заготовку из фольгированного материала и наносят несколько слоев нитролака. После этого трафарет аккуратно снимают, смочив его теплой водой, и просушивают. Так готовят плату к травлению в азотной или соляной кислоте.

Если травление будет производиться в растворе хлорного железа, то в качестве защитного слоя можно использовать не нитролак, а обычный пластилин. На фольгированный материал накладывают трафарет, а отверстия его заполняют пластилином. Излишки пластилина снимают ровным скребком или лезвием ножа. После травления, чтобы удалить оставшийся пластилин, плату слегка подогревают.

1.7. «Копирование» рисунка печатной платы. Предлагаемый способ основан на светочувствительности меди. Для перенесения рисунка заготовку платы тщательно очищают, обезжиривают и на 1,5—3 мин опускают в раствор хлорного железа, после чего промывают и сушат. Со стороны фольги накладывают кальку с рисунком проводников и контактных площадок, выполненным черной тушью. Сверху кальку прижимают стеклом и освещают эту сторону заготовки лампой мощностью 200—300 Вт с расстояния 150—200 мм в течение 10—20 мин. Экспозицию уточняют опытным путем.

Открытые участки фольги благодаря яркому освещению темнеют; участки, закрытые рисунком, не изменяют цвета. Снимают кальку, и рисунок платы оказывается воспроизведенным на поверхности фольги в виде осветленных линий. Линии рисунка закрашивают кислотостойким лаком или каким-либо другим защитным составом и приступают к травлению платы обычным способом. Следует иметь в виду, что контрастность воспроизведенного на фольге таким способом рисунка постепенно ослабевает и через несколько дней рисунок может исчезнуть, поэтому наносить защитный слой нужно сразу после экспонирования.

1.8. Вычерчивание рисунка печатной платы. Перед выполнением рисунка фольгированную поверхность платы тщательно обезжиривают.

Можно наносить рисунок несмываемый чертёжной тушью «Кальмар» (наиболее стойкий рисунок дает тушь синего цвета) с помощью ученического пера или рейсфедера, а также асфальтобитумным лаком — с помощью пера.

Для работы с асфальтобитумным лаком или нитрокраской можно изготовить простое приспособление. Иглу от медицинского шприца укорачивают до 8—10 мм, а основание иглы припаивают к концу пера от ученической ручки. Острие иглы шлифуют на мелкозернистой шкурке. Основание заполняют лаком или нитрокраской и вычерчивают рисунок. Используя иглы различного диаметра, можно наносить линии различной толщины.

Вычерчивать рисунок можно также с помощью стеклянных чертежных трубочек или пустых стержней от шариковых ручек (из пишущего узла стержня при этом вынимают шарик). Заполняют трубочку или стержень красителем и на нерабочий конец надевают отрезок полихлорвиниловой трубки длиной примерно 0,5 м. Конец этой трубки берут в рот и, слегка подсасывая, создают небольшое разрежение, препятствуя тем самым самопроизвольному вытеканию красителя из стержня или чертежной трубочки.

Хорошо наносить рисунок на плату «рейсфедером» из очищенного пластмассового стержня от шариковой ручки. Для этого стержень подогревают, вращая над пламенем спички, и, когда он размягчится, слегка растягивают. В месте нагрева образуется при этом сужение— перетяжка. После остывания стержня острым лезвиям разрезают перетяжку, выбирая места разреза так, чтобы получить желаемое сечение стержня, а значит, и ширину будущих линий (рис. 1.2). Такие «рейсфедеры» пишут «мягче» по сравнению с металлическими или со стеклянными трубочками. Для более равномерного вытекания краски следует сделать клиновидный паз.

Рис. 1.2. «Рейсфедер» из стержня шариковой ручки.

Удобно также при нанесении рисунка использовать баллон для заправки рейсфедеров тушью. Никаких переделок не требуется, причем в баллон можно заливать как тушь типа «Кальмар», так и асфальтобитумный лак или нитролак. Ширина дорожки, наносимой за один проход, составляет 1—2 мм. По окончании работы баллон закрывают колпачком, благодаря чему тушь или лак не засыхает и канал не засоряется.

Аккуратные линии проводников получают при вычерчивании их с помощью автоматических трубчатых ручек типа ЧП 1 или ЧП 1Б. В зависимости от диаметра пишущего узла можно вычерчивать линии шириной 0,3, 0,5 и 0,8 мм. Баллон авторучки заправляют тушью «Кальмар».

1.9. Нанесение рисунка круглых контактных площадок, в центре которых расположены отверстия для крепления выводов элементов, значительно упрощается, если воспользоваться шилом или толстой иглой (они должны плотно входить в отверстие).

После сверления отверстий в плате ее зачищают и обезжиривают. Затем острие шила (иглы) погружают в краситель, вводят в отверстие платы и поворачивают в нем 1—2 раза. Концентрация красителя должна быть такой, чтобы капля, стекая с острия, растекалась по плате в виде кружка. Для того чтобы получить контактные площадки одинакового диаметра, окунать шило нужно на одну и ту же глубину, лучше — до упора в дно сосуда с красителем. При таком способе нанесения рисунка контактных площадок исключается подтравливание фольги непосредственно около отверстия, так как краситель, заливаясь в него, защищает фольгу от травления. После подсыхания красителя на плате рисуют проводники.

Отверстия очищают от остатков красителя сверлом чуть большего диаметра. Вращающееся сверло нужно вводить в отверстие со стороны фольги.

1.10. Нанесение рисунка контактных площадок для выводов микросхем в корпусах 401.14-3 или 401.14-4 (например, серии 133 или 134) — трудоемкая операция, Значительно облегчает ее приспособление, изготовленное из корпуса негодной микросхемы соответствующей серии, К корпусу припаивают ручку из отрезка медной проволоки, а выводы микросхемы формуют, как для монтажа на плате. Если теперь выводы окунуть в лак и приложить к фольгированной стороне заготовки платы, то получится оттиск. Таким способом можно легко и быстро «отпечатать» на заготовке платы необходимое число контактных площадок под выводы микросхем. Разводку выводов на плате выполняют как обычно — рейсфедером или пером.

1.11. Выполнение рисунка печатней платы резаком. Зачищенную и обезжиренную поверхность фольгированной стороны заготовки покрывают тонким слоем асфальтобитумного лака и подсушивают. На лакированную сторону заготовки накладывают чертеж печатной плата и шилом переводят контуры. Резаком, по лакированной поверхности обводят проводники, прорезая слой лака до фольги. После этого заготовку травят в растворе хлорного железа.

Использование асфальтобитумного лака обусловлено сохранением его вязкости в течение длительного времени. Быстросохнущие лаки и краски в данном случае непригодны.

1.12. Защита рисунка платы липкой пленкой. Рисунок печаткой платы, выполненный на бумаге, закрепляют на фольгированной стороне заготовки с помощью резинового клея или пластилина и кернером намечают на ней через бумагу отверстия под выводы деталей. Отверстия сверлят сверлом 0,8—1 мм. Если необходимо изготовить несколько одинаковых плат, сверлят сразу весь пакет заготовок, предварительно зажав его в тисках.

Затем фольгированную сторону заготовки зачищают, обезжиривают и наклеивают на нее липкую («самоклеящуюся») декоративную пленку светлого тона, Сквозь отверстия в заготовке пленку прокаливают шилом и карандашом повторяют на ней рисунок проводников и контактных площадок печатной платы.

Скальпелем или остро заточенным ножом прорезают слой пленки до фольги по контуру рисунка. Участки пленки, соответствующие вытравляемым участкам фольги, снимают и погружают заготовку в раствор хлорного железа. После травления заготовку промывают, сушат.

Если при травлении печатной платы в качестве защитной использовать прозрачную пленку с липким слоем, то перед наклеиванием пленки целесообразно перенести рисунок платы на зачищенную и обезжиренную поверхность фольги через копировальную бумагу.

Вырезание пленки по рисунку платы можно облегчить следующим способом. Простой карандаш с грифелем твердостью Т или 2Т остро затачивают с одного конца, а к другому концу, частично обнажив грифель, с помощью зажима «крокодил» или проволочного бандажа подключают один из выводов накальной обмотки (6,3 В) трансформатора. Второй вывод обмотки надежно соединяют с фольгой заготовки платы. Включают трансформатор в сеть через ЛАТР и острием грифеля карандаша прокалывают липкую пленку. В точке касания грифеля с фольгой выделяется теплота и пленка расплавляется. Подбирая силу тока, добиваются хорошего расплавления пленки у острия карандаша.

В качестве защитного слоя при травлении печатной платы можно также использовать полихлорвиниловую изоляционную ленту. Кусок ленты длиной 10—12 см накладывают липкой стороной на чистое органическое стекло, скальпелем по линейке отрезают полоски требуемой ширины, а затем переносят их пинцетом на подготовленную пластину из фольгированного материала и приклеивают в соответствии с рисунком платы. При наклейке особенно аккуратно надо выполнять стыки.

Если имеется рулон липкой пленки (декоративной или типа «скотч»), то можно поступить следующим образом. На токарном станке из рулона нарезают «шайбы» нужной толщины. Из этой же пленки трубочкой вырубают кружки нужного диаметра (табл. 1.1).

Таблцица 1.1

Затем обезжиривают фольгированную поверхность заготовки, наносят на нее карандашом рисунок печатной платы, в местах контактных площадок сверлят отверстия и приступают к «выклеиванию» рисунка печатной платы; на контактные площадки наклеивают вырубленные кружки и соединяют их липкой лентой, катая по поверхности заготовленную из рулона «шайбу» (рис. 1.3). Повороты токоведущих дорожек при большом радиусе закругления можно «выклеивать», деформируя ленту, а при резких изменениях направления—разрезая ленту и подклеивая ее «встык».

Рис. 1.3. «Выклеивание» рисунка печатной платы.

1.13. Растворы для травления. Существуют различные составы для травления фольгированного материала при изготовления печатных плат.

1-й рецепт. Для форсированного (в течение 4-6 мин) травления можно использовать следующий состав (в массовых долях): 38 %-ная соляная кислота плотностью 1,10 г/см³ (20), 30 %-ный пероксид (перекись) водорода — пергидроль (20), вода (60). Если пероксид водорода будет иметь концентрацию 16—18 %, то на 20 массовых долей кислоты берут 40 долей пероксида и столько же воды. Сначала смешивают с водой пероксид, а затем добавляют кислоту. Печатные проводники и контактные площадки следует защищать кислотостойкой краской, например нитроэмалью НЦ-11.

2-й рецепт. В стакане холодной воды растворяют 4-6 таблеток пероксида водорода и осторожно добавляют 15—25 мл концентрированной серной кислоты. Для нанесения рисунка печатной платы на фольгированный материал можно пользоваться клеем БФ-2. Время травления в данном растворе приблизительно 1 ч.

3-й рецепт. В 500 мл горячей (примерно 80 °С) воды растворяют четыре столовые ложки поваренной соли и две ложки растолченного в порошок медного купороса. Раствор приобретает темно-зеленую окраску и готов к применению сразу после остывания. Раствора хватает для снятия 200 см² фольги. Время травления около 8 ч.
Если рисунок печатной платы выполнен достаточно теплостойкой краской или лаком, температуру раствора можно довести примерно до 50°С, тогда интенсивность травления увеличивается.

4-й рецепт. Растворяют 350 г хромового ангидрида в 1 л горячей воды (60-70°С), затем добавляют 50 г поваренной соли. После того как раствор остынет, приступают к травлению. Время травления 20—60 мин. Если в раствор добавить 50 г концентрированной серной кислоты, то травление будет более интенсивным.

5-й рецепт. В 200 мл теплой воды растворяют 150 г хлорного железа в кристаллах.

1.14. Приготовление хлорного железа. Если нет хлорного железа в готовом виде (в кристаллах), то его можно приготовить самому. Для этого необходимо иметь 9 %-ную соляную кислоту и мелкие железные опилки. На 25 объемных долей кислоты берут одну долю железных опилок. Опилки засылают в открытый сосуд с кислотой и оставляют на несколько дней. По окончании реакции раствор становится светло-зеленого цвета, а через 5—6 дней окраска меняется на желто-бурую — раствор хлорного железа готов к применению.

Для приготовлений хлорного железа можно использовать порошкообразный железный сурик. При этом на одну объемную долю концентрированной соляной кислоты требуется 1,5—2 доли сурика. Компоненты смешивают в стеклянной посуде, добавляя сурик небольшими порциями. После прекращения химической реакции на дно выпадает осадок и раствор хлорного железа готов к применению.

1.15. Гальваническое травление. Для этого способа необходим источник постоянного тока напряжением 25—30 В и насыщенный раствор поваренной соли.

К обезжиренной и высушенной заготовке из фольгироваиного материала с помощью зажима «крокодил» присоединяют положительный полюс источника тока. К отрицательному полюсу источника подключают провод, конец которого зачищают и сворачивают петлей. На петлю наматывают тампон из ваты и обильно пропитывают его насыщенным раствором поваренной соли. Слегка прижав тампон к фольге, перемещают его по заготовке. При этом фольга, не защищенная краской, «смывается». Тампон необходимо чаще пропитывать раствором и по мере загрязнения заменять новым.

Гальваническое травление можно выполнить и несколько по-иному. На заготовку через копировальную бумагу переносят рисунок печатной платы. Затем фольгу покрывают тонким слоем разогретого парафина или воска. Контуры печатных проводников и контактных площадок обводят с легким нажимом остро заточенным шилом или иглой и с участков фольги, подлежащих травлению, снимают защитное покрытие. К фольге присоединяют положительный полюс источника постоянного тока напряжением 4—12 В. Отрицательный полюс источника подключают к металлическому сосуду для травления (можно использовать сосуд из любого металла, например жестяную консервную банку). В сосуд заливают насыщенный раствор поваренной соли, погружают в него заготовку платы и включают источник питания.

При этом на участках фольги, с которых удалено защитное покрытие, появляется зеленоватый налет в виде накипи — происходит процесс травления. Во время травления нельзя допускать, чтобы температура раствора значительно повышалась, иначе защитное покрытие может нарушиться, поэтому металлический сосуд помещают в ванную с проточной холодной водой.

1.16. Изготовление печатной платы на нефольгированном материале. Если нет под рукой фольгированного материала, то гальваническим наращиванием меди можно изготовить печатную плату на гетинаксе, текстолите, плотном картоне (прессшпане) и даже на ватмане. Для этого поверхность будущей платы с одной стороны зачищают мелкозернистой наждачной бумагой или школьной чернильной резинкой и наносят на заготовку карандашом рисунок печатных проводников и контактных площадок. После сверления отверстий покрывают тонким слоем клея БФ-2 места, которые необходимо металлизировать. Так как в дальнейшем на печатный монтаж будет нанесен слой меди электролитическим способом, проводники (и площадки) должны быть электрически соединены между собой узкими технологическими перемычками, удаляемыми после меднения. Чтобы легче было отделять временные перемычки от платы, линии их наносят вначале жирно мягким карандашом и лишь затем — клеем.

После нанесения клея заготовку выдерживают 15 мин, чтобы клей подсох, затем кладут на ровную подставку и тонким слоем насыпают на нее бронзовый порошок, используемый для приготовления бронзовой краски. Заготовку с порошком накрывают двумя-тремя слоями писчей бумаги и прижимают утюгом, нагретым до температуры 120—150 °С. Через 2—3 мин утюг снимают. После остывания излишки порошка удаляют, заготовку промывают тампоном под струей воды и ретушируют. Для того чтобы повысить электрическую проводимость проводников и контактных площадок, их можно с помощью мягкой кисточки обработать раствором двухлористого олова (3—4 г на 25—30 мл воды) и промыть еще раз в проточной воде.

К какой-либо из технологических перемычек присоединяют пайкой провод и заготовку перемещают в концентрированный раствор медного купороса. Заготовка—отрицательный электрод, положительным электродом служит медная или свинцовая пластина. Между электродами пропускают постоянный ток силой 0,5—1,0 А. Время меднения около часа. В качестве источника тока вместо низковольтного выпрямителя можно использовать две батареи типа 3336, соединенные параллельно, или три элемента типа 373, соединенные последовательно.

По окончании меднения перемычки удаляют, плату промывают, сушат и выдерживают 10—15 мин под горячим утюгом. Этим обеспечивается адгезия проводников с платой, так как при нагреве клей проникает в поры осажденного слоя меди.

1.17. Изготовление печатной платы без применения химикатов. Заготовку требуемых размеров вырезают из фольгированного материала, сверлят все необходимые отверстия и наносят на нее рисунок печатной платы. Контуры обводят острым шилом. Для удобства работы заготовку закрепляют на доске, зажатой в тисках. Ударяя легким молоточком по острому резцу, вырубают изоляционные бороздки по разметке. При этом угол наклона резца подбирают таким, чтобы снимался только слой фольги. На изготовление платы средней сложности приведенным способом затрачивается 1,5—2 ч.

Печатную плату можно изготовить с помощью резака и специальной линейки. Для этого на заготовке из фольгированного материала сверлят все необходимые отверстия под выводы деталей и карандашом воспроизводят рисунок изоляционных бороздок таким образом, чтобы проводники были составлены из отрезков прямых линий (рис. 1.4,а). Затем по этим линиям с помощью линейки с ограничительным выступом (рис. 1.4,б) осторожно прорезают резаком слой фольги до изоляционного материала. При этом выступ линейки совмещают с концом бороздки, чтобы предотвратить ошибочное прорезание. Удобно линейку изготовить из прозрачного материала и приклеить к ней в нескольких местах слой упругой резины (на рисунке залита), что улучшает фиксацию линейки на заготовке во время прорезания бороздок.

Рис. 1.4. Рисунок печатной платы (а) и специальная линейка (б).

Рисунок печатной платы можно и фрезеровать. Для этого на вал небольшого электродвигателя (например, двигателя постоянного тока АМ-03-3а от магнитофона «Орбита-2») нужно насадить переходную втулку и закрепить в ней короткое сверло диаметром 1—3 мм. Сверло затачивают как фрезу. Затем включают электродвигатель и, держа его в руке, фрезеруют фольгу по рисунку — насквозь, до подложки. Ненужные участки фольги можно удалить.

Фрезерование значительно упрощается, если в качестве фрезы использовать зубопротезные боры, вращение которым передается через гибкий вал от бормашины (описание таких устройств вы можете узнать из раздела «Домашнему мастеру»).

Прорезать криволинейные дорожки удобно с помощью резца, выполненного из трехгранного надфиля. На точиле рабочую часть надфиля укорачивают на 20—30 мм и стачивают насечку на 20—25 мм от конца. Эту обточенную часть надфиля-заготовки отпускают.

После отпуска заготовку зажимают в тиски и таким же трехгранным надфилем обрабатывают ее конец. Нижнюю грань скругляют: эта часть резца будет рабочей (рис. 1.5). Конец заготовки закаливают, нагрев его до ярко-оранжевого цвета и быстро опустив в машинное масло. На хвостовик надфиля надевают ручку, а режущую кромку затачивают на мелкозернистом наждачном бруске.

Рис. 1.5. Резец для изготовления печатной платы.

Резец берут в правую руку, так чтобы ручка упиралась в середину ладони, а пальцами удерживают трехгранную часть. Надавливая на резец, установленный острием на плату, и слегка покачивая его вдоль оси, прорезают фольгу, которая выходит из-под резца в виде длинной вьющейся стружки. Минимальная ширина прорезанных дорожек 0,2 мм.

Хороший резец можно изготовить из толстой иглы для швейных машин. Обламывают ушко н затачивают этот конец под углом 30°, так чтобы конец иглы со стороны паза в плоскости заточки принял форму буквы М. Затачивают кромку на мелкозернистой наждачной бумаге. Ширина прорези в фольге, оставляемая таким резцом, 0,6—0,9 мм. В качестве ручки для резца удобно использовать пластмассовую ручку от старой зубной щетки: в торце ручки сверлят отверстие на глубину 12—15 мм и плотно вставляют в него резец.

1.18. Лужение печатной платы перед монтажом улучшает паяемость, значительно облегчает и ускоряет, монтаж, уменьшает опасность перегрева элементов при монтаже.

Лудить можно в алюминиевой посуде (плата должна умещаться на дне плашмя). В посуду наливают глицерин, (толщина слоя около 1 см) и разогревают его примерно до 60 °С. Затем, в глицерин кладут куски сплава Розе (см. табл. 2.1 из сборника "Паяльники и припои" в разделе «Домашнему мастеру») и продолжают подогрев до его расплавления. Не следует разогревать расплав выше 100 °С.

Плату декапируют в 20 %-ном растворе соляной кислоты, промывают водой, и опускают в расплав на 1—3 с. Вынутую плату быстро протирают поролоновой губкой, удаляя с поверхности излишки сплава. Остатки глицерина смывают теплой водой.

Чтобы уменьшить опасность отслаивания проводников во время пайки деталей, всю плату, за исключением контактных площадок, после лужения покрывают слоем клея БФ-2.

Знаете ли вы?

1.19. Чтобы изготовить копию схемы, рисунка в зеркальном изображении, можно воспользоваться простейшим приспособлением, состоящим из основания-подставки, посредине которой вертикально закреплено стекло. На подставку слева от стекла кладут оригинал, справа бумагу или другой материал, на который требуется перенести изображение. Глядя через стекло слева, обводят карандашом проецирующееся зеркальное изображение. Ориентируя приспособление относительно источника света, можно добиться очень четкого изображения.

1.20. Маркировка проводников на схеме и печатной плате облегчает монтаж, настройку и поиск возможных неисправностей. Маркировку на печатную плату наносят вместе с защитным слоем перед травлением.

1.21. Нанесение обозначений на печатную плату, необходимых при монтаже, настройке и ремонте, можно значительно ускорить и упростить, если использовать для этой целя пленку с несводимыми знаками (деколь). Порядок изготовления печатной платы в этом случае обычный: обезжиривание заготовки, нанесение рисунка и обозначений, травление с последующей промывкой и просушкой.

1.22. Удобный скребок для ретуширования рисунка печатной платы, нанесенного тушью или нитрокраской, можно получить, если в зажим цангового карандаша вставить кусочек лезвия безопасной бритвы. Хотите работать слегка изогнутым лезвием — выберите цангу с нечетным числом губок.

1.23. Если при разработке рисунка печатной платы трудно обойтись без пересечения печатных проводников, то один из проводников разрывают, а на концах разрыва предусматривают контактные площадки с отверстиями. После изготовления печатной платы в отверстия со стороны деталей впаивают проволочную перемычку,

1.24. Для нанесения рисунка на плату можно использовать силикатный, который затем сушат под лампой 4—5 мин.

1.25. Вместо краски в качестве защитного слоя при травлении в азотной или соляной кислоте можно использовать раствор канифоли в этиловом спирте. Для высыхания рисунка обычно достаточно 10 мин.

1.26. Снять тушь с кальки можно тампоном, смоченным смесью клея БФ и уксусной кислоты в соотношении 1:5.

1.27. Макетную плату можно быстро изготовить из фолъгированного стеклотекстолита или гетинакса. Для этого фольгу очищают (п. 1.29) и переносят на нее компоновку деталей мягким карандашом. Изоляционные бороздки делают резаком или штихелем (п. 1,17).

1.28. Для макетирования схем на интегральных микросхемах удобно использовать монтажные платы типа «слепыш». На такой плате имеются контактные площадки для пайки интегральных микросхем и для пайки соединительных проводников. Установив микросхемы, с помощью тонкого монтажного провода выполняют навесной монтаж соединений.

1.29. Для снятия оксидной пленки с фольги и для ее обезжиривания удобно пользоваться ученической чернильной резинкой.

1.30. Отверстия малого диаметра в тонких платах можно сверлить иглой для швейных машин. При этом у иглы отламывают ушко и затачивают режущие кромки, как у обычного сверла. Работать таким «сверлом» следует на повышенных оборотах патрона дрели.

1.31. С двусторонней фольгированной заготовки при выполнении одностороннего печатного монтажа целесообразно снять второй слой фольги (с целью экономии травящего раствора). Для этого лезвием ножа аккуратно отделяют угол фольги и с помощью пинцета или плоскогубцев снимают весь слой.

1.32. При механическом изготовлении печатных плат, когда требуется снять участки фольги сложной конфигурации и значительных размеров, можно прибегнуть к помощи паяльника. Жалом чуть перегретого паяльника (температуру его нужно подобрать опытным путем) прогревают участок фольги, а ножом и пинцетом снимают его.

1.33. Травление печатной платы в концентрированном растворе азотной кислоты занимает 1—5 мин. Работать нужно на открытом воздухе! Готовую плату тщательно промыть теплой водой с мылом.

1.34. Травление печатных плат можно производить в полиэтиленовом мешке: плату помещают в мешок и заливают раствором хлорного железа. Предварительно острые углы платы закругляют, чтобы не повредить мешок. Покачивая мешок в процессе травления, перемешивают раствор. Если необходимо работать при повышенной температуре раствора, мешок помещают в сосуд с горячей водой, удерживая за края.

1.35. Если подходящего сосуда для травления найти не удается, можно поступить следующим образом. Вырезают заготовку с припуском 6—8 мм по периметру. После нанесения рисунка по краям заготовки со стороны фольги формируют из пластилина бортик высотой 10—15 мм. В образовавшуюся «кювету» заливают раствор хлорного железа. Сверлить отверстия для установки деталей и под проводники в этом случае придется после травления.

1.36. Время травления платы зависит от температуры раствора и от интенсивности его обмена у поверхности фольги. Для ускорения травления кювету можно поставить на медицинскую грелку с горячей водой и периодически ее покачивать.

1.37. Сократить время травления платы в два-четыре раза можно при помощи аэратора для домашних аквариумов. Заготовку платы помещают рисунком вниз в кювету на пластмассовые подставки или стойки, закрепленные в удобном месте на плате (можно воспользоваться отрезками жесткой полихлорвиниловой трубки или даже спичками, вставленными в крепежные отверстия платы). Под плату помещают один или несколько «распылителей» аэратора и подключают их шлангами к микрокомпрессору. Воздушные пузырьки, истекающие из «распылителей», интенсивно перемешивают раствор. Чтобы заготовка не всплывала, на нее кладут небольшой груз.

1.38. Смывая после травления защитную краску или лак с платы ацетоном или растворителем, лучше пользоваться предварительно увлажненным водой марлевым или тканевым тампоном. В этом случае краска будет меньше размазываться по плате, сократится расход растворителя.

1.39. Очистить кювету, в которой многократно проводилось травление, можно с помощью электролита щелочных аккумуляторов: кювету на несколько часов заливают раствором, после чего промывают в проточной воде.

Следующая страница

Автор-составитель: Патлах В.В.
http://patlah.ru

© "Энциклопедия Технологий и Методик" Патлах В.В. 1993-2007 гг.