Технология изготовления печатных плат

Как и в любом деле, в изготовлении монтажной и печатной платы есть свои хитрости и секреты. Познакомиться с ними и применить на практике вам помогут наши рекомендации.

Самые распространенные материалы для изготовления печатных плат — пластины стеклотекстолита или гетинакса различной толщины, фольгированные с одной или двух сторон. Изготовить из них плату можно двумя путями: протравив токопроводящие дорожки химическим раствором или в электролите, или механически, прорезав токопроводящий слой на отдельные проводники.

Но предварительно необходимо разработать чертеж будущей печатной платы и ее макет.

Изготовление макета

Платы с печатными проводниками и контактными площадками удобнее использовать, когда тот или иной прибор, где они применены, предварительно хорошо отработан.

В процессе же настройки приходится несколько раз демонтировать отдельные детали, устанавливать другие. Печатные контактные площадки под действием многократных тепловых и механических нагрузок, как правило, отслаиваются. Поэтому на этапе отладки схемы лучше применить монтажные платы, которые служат как бы макетом будущей печатной платы. Вот как они делаются.

Пластину требуемых размеров из нефольгированного изоляционного материала: текстолита, гетинакса или фанеры — обрабатывают с одной стороны 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 сверлом диаметром 1—1,5 мм сверлят отверстия так, чтобы сверло, пройдя пластину насквозь, углубилось в дощечку на 10—15 мм. В отверстия плотно вставляют медные штыри, выступающие над поверхностью пластины на 5—10 мм.

Затем из луженого одножильного провода диаметром 0,3—0,6 мм протягивают проводники. В соответствии с эскизом провод их ведут от штыря к штырю, обматывая каждый 1—2 витками. Когда все соединения выполнены, бумажный лист удаляют пинцетом. Проводники плотно прижимают к поверхности. И кисточкой осторожно наносят эпоксидный клей, чтобы они приклеились к поверхности платы. Клей не должен попасть на штыри и витки. После затвердения клея штыри укорачивают и готовую плату снимают с дощечки.

Образовавшиеся на плате точки послужат удобными контактными площадками для пайки выводов элементов. А закончив отладку схемы, отрабатывают рациональную компоновку элементов.

Расположение элементов на макетной плате

На лист ватмана размером с будущую плату нанесите слой пластилина толщиной 2—4 мм. В нескольких точках приклейте его к другому листу ватмана или миллиметровки.

В пластилин слегка вдавливают выводы, устанавливают радиоэлементы. Помните: длина соединительных проводников и количество перемычек должны быть минимальными.

Выводы элементов предварительно изгибают (формуют). Линии будущих печатных проводников прочерчивают на пластине шилом. Перемещая элементы, найдите наиболее рациональное их расположение.

Затем, поочередно снимая каждый элемент с макета, в точках будущих отверстий в плате прокалывают шилом оба листа. Элементы устанавливают на прежнее место. Отклеивают нижний лист, рисуют на нем контактные соединения и обозначают места их расположения.

Рисунок соединений переносят на фольгированную заготовку. После этого детали 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 выбран, на пенопласте чертят две взаимно перпендикулярные базовые линии. С помощью чертежного измерителя расстояние от базовых линий до контактных площадок измеряют и переносят на миллиметровую бумагу. Отметки соединяют линиями, завершая подготовку рисунка печатной платы. Лист миллиметровой бумаги можно сразу наложить на пластину и установить элементы, проколов бумагу.

Разметка печатной платы

Разметка под микросхемы и малогабаритные элементы (трансформаторы, реле и др.) с торцевым расположением выводов довольно трудоемка. Разметка упростится, если на поверхности платы в предполагаемом месте установки нанести ровный слой пластилина толщиной 0,5—1 мм. Выводы микросхемы укорачивают до 10—12 мм и вдавливают в пластилин до упора. Затем осторожно вынимают и шилом или остро заточенным керном намечают по оставшимся следам центры будущих отверстий в плате. После разметки слой пластилина счищают и сверлят отверстия.

Вычерчивание рисунка печатной платы

Перед нанесением рисунка фольгированную поверхность тщательно обезжиривают. Рисунок наносят несмываемой чертежной тушью «Кальмар», асфальтобитумным лаком или нитрокраской с помощью ученического пера или рейсфедера.

Для работы с асфальтобитумным лаком или нитрокраской лучше 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, нетрудно наносить линии разной толщины.

Вычертить рисунок можно и с помощью стеклянных чертежных трубочек или стержней от шариковой ручки без шарика. Заполняют трубочку или стержень красителем и на нерабочий конец надевают отрезок полихлорвиниловой трубки длиной примерно 0,5 м. Конец трубки берут в рот и, слегка подсасывая, создают небольшое разрежение, препятствуя самопроизвольному вытеканию красителя. Удобно также при нанесении рисунка использовать баллон для заправки рейсфедеров тушью. Никаких переделок здесь не потребуется. В баллон можно заливать как тушь «Кальмар», так и асфальтобитумный лак или нитролак, Ширина линии, наносимой за один проход, 1—2 мм. По окончании работы баллон закрывают.

Нанесение рисунка круглых контактных площадок, в центре которых имеются отверстия для крепления выводов элементов, значительно упрощается, если воспользоваться шилом или толстой иглой (они должны плотно входить в отверстия). Все отверстия в плате зачищают и обезжиривают. Затем острие шила погружают в краситель, вводят в отверстия платы и поворачивают 1—2 раза. Концентрация красителя должна быть такой, чтобы капля, стекая с острия, растекалась по плате в виде кружка. Для получения контактных площадок одинакового диаметра шило нужно окунуть на одну и ту же глубину, лучше до упора, в дно сосуда с красителем.

При таком способе нанесения рисунка исключается подтравливание фольги непосредственно около отверстия, поскольку краситель защищает фольгу от травления. После подсыхания на плате рисуют проводники. Отверстия очищают от остатков красителя сверлом чуть большего диаметра. Вращающееся сверло надо вводить в отверстие со стороны фольги.

Растворы для травления печатной платы

Для химического травления можно воспользоваться одним из следующих растворов:

Рецепт № 1

38%-ная соляная кислота плотностью 1,19 г/куб.см, — 20, вода — 60 частей.

Если перекись водорода имеет концентрацию 16—18%, то на 20 частей кислоты возьмите 40 частей перекиси и столько же воды.

Сначала смешайте с водой перекись, а затем добавьте кислоту. Печатные проводники и контактные площадки защищают кислостойкой краской, например, нитроэмалью НЦ-11.

Рецепт №2

В стакане холодной воды растворите 4—6 мл; перекиси водорода и осторожно добавьте 15—25 мл концентрированной серной кислоты. Для нанесения рисунка печатной платы на фольгированный материал пользуйтесь клеем БФ-2.

Рецепт №3

В 500 мл горячей (80 °С) воды растворяют 4 столовые ложки поваренной соли и 2 ложки медного купороса в порошке. Раствор готов сразу после остывания. Время травления около 8 часов.

Рецепт №4

Растворяют 350 г хромового ангидрида в 1 л горячей воды (60—70 °С), добавляют 50 г поваренной соли. Остывшим раствором травят 20—60 мин. При добавлении 50 мл концентрированной серной кислоты травление пойдет интенсивней.

Рецепт №5

В 200 мл теплой воды растворяют 150 г хлорного железа. Для его приготовления возьмите 9%-ную соляную кислоту и мелкие железные опилки.

В 25 объемных частей кислоты засыпьте одну часть железных опилок и оставьте на несколько дней. Через 5—6 дней раствор из светло-зеленого станет жёлто-бурым и готовым к применению.

http://patlah.ru

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