Изготовление печатных плат с помощью компьютера

  Сегодня мы будем говорить о такой технологии, как изготовление печатных плат в домашних условиях с использованием пленочного фоторезиста.

  Примечание: фоторезист — полимерный (пленочный или аэрозольный) светочувствительный материал, который наносится на подложку (основу) методом фотолитографии, образуя на ней рисунок (окна) для их последующей обработки травящими или красящими веществами.

   В принципе, существует несколько методов для изготовления печатных плат в домашних условиях. Перечислим их в порядке удобства (от менее удобного к более).

• Самый старый и самый менее точный метод это нанесение рисунка на плату с помощью лака. Таким методом нарисовать плату можно, но возникнут серьезные проблемы с воспроизводимостью и тонкими дорожками. Таким методом невозможно нарисовать дорожки под корпус TQFP-32.  
• Более свежим методом является «лазерный утюг» (ЛУТ, лазерно-утюжная технология). Таким способом уже можно делать платы и довольно серьезные, но хорошей воспроизводимости у меня добиться не получилось. (периодически тонер плохо переводится или расплывается). Данным методом дорожки тоньше 0,5 мм делать и не пытался. 0,7 получается относительно стабильно.  
• Самым, на мой взгляд, привлекательным способом изготовления плат в домашних условиях является использование пленочного фоторезиста. Данным методом у меня уверенно получаются дорожки 0,2 мм и расстояние между дорожками 0,2 мм. О нем и поговорим.  

  Для работы нам понадобятся следующие вещи:

1. Фольгированный стеклотекстолит.
2. Пленочный фоторезист (в моем случае негативный)
3. Тонкая игла
4. Сода
5. УФ лампа (у меня экономка на 26 ватт)
6. Пленка для струйного принтера (возможно использовать и лазерный принтер, но для этого нужна специальная пленка да и тонер лазерного принтера более прозрачный)
7. Струйный принтер (лазерный)
8. Разведенная печатная плата (для этого подойдет любая программа, в которой вам будет удобно работать. Лично мне нравится PCB Layout)
9. Стирательная резинка.
10. Канцелярский нож (обойный нож или лезвие)
11. Оргстекло (прозрачная часть от коробки для дисков)
12. Две емкости (одна обязательно должна быть пластиковой)
13. Надфиль
14. Ножовка по металлу или ножницы по металлу
15. Лимонная кислота
16. Перекись водорода
17. Соль  

  Первое что необходимо сделать, это подготовить фотошаблон. Как работать с программами для создания печатных плат я рассказывать не буду. Они бывают разные и рассказать о всех и нюансах работы с ними будет проблематично. Расскажу только то, что непосредственно относится к печати платы.

  При работе с негативным фоторезистом необходимо при печати установить галочку «негатив» при этом дорожки станут прозрачными, а все остальные области закрасятся черным цветом. Далее необходимо отключить все настройки для экономии чернил (тонера). На пленку должно попасть как  можно больше чернил.

Пленка для печати на струйном принтере имеет две стороны (глянцевая и матовая). Формировать изображение можно только на матовой стороне. При работе с фоторезистом отзеркаливать (как в ЛУТ-е) ничего не нужно (это при создании односторонней платы). Для двусторонней обратную сторону нужно отзеркалить.

 

  Вот так выглядит распечатанный фотошаблон. В моем случае плата будет двусторонней. Поэтому и фотошаблона два. На фотографии нижний фотошаблон — это обратная сторона платы и распечатан он зеркально.

  На первый взгляд, совместить шаблоны достаточно проблематично (по отношению к ЛУТ-у это будет верно), но при использовании фоторезиста это не составит большого труда! Это очень просто сделать на фоне любой лампы (подсветив пленку снизу). После совмещения отверстий, я скрепляю фотошаблон с трех сторон степлером.

 

Подготовка стеклотекстолита

 На первом шаге изготовления печатной платы в домашних условиях мы вырезаем текстолит. Для этого я использую ножницы по металлу или ножовку по металлу (хотя собрался переходить на гильотину). Потом края обрабатываются надфилем.

   Перед поклейкой фоторезиста с текстолита необходимо удалить всю грязь и окислы. Для этого достаточно одного ластика и чистой бумаги.

  Ластиком тщательно обрабатываем всю поверхность текстолита. После обработки пальцами не дотрагиваться (может плохо прилипнуть фоторезист). Важно что бы на текстолите не осталось грязи, жира, окислов.

 

  На фотографии видно обработанную ластиком часть и еще не обработанную. После того как всю плату обработали ластиком она полируется бумагой.

 

  На фото плохо видно, но правая часть отполирована бумагой, а левая еще нет.

  Следующим шагом идет поклейка фоторезиста. Здесь нам необходимо отрезать фоторезиста немного больше, чем заготовка из текстолита. Фоторезист состоит из трех частей. С двух сторон прозрачная пленка, между которыми и заключен сам фоторезист.

  Для начала необходимо тонкой иглой поддеть внутреннюю тонкую пленку (пленочный фоторезист продается в рулонах и намотан стороной с тонкой пленкой во внутрь) и снять ее на несколько миллиметров (всю не снимать).

После чего фоторезист прикладывается к заготовке из текстолита и мягкой тканью (я использую ватные диски)  разглаживается. Потом отклеивается еще немного пленки и процесс повторяется. Главное чтобы фоторезист хорошо приклеился к текстолиту.

(Работать можно при обычном освещении, главное, чтобы не попадали прямые солнечные лучи, а хранить фоторезист нужно в темном месте).

 

  Далее кладем текстолит нашей будущей печатной платы с наклеенным фоторезистом на ровную поверхность, накрываем фотошаблоном, а сверху все это дело — оргстеклом. После чего включается ультрафиолетовая (УФ) лампа для засветки.

 

  Время засветки платы может изменяться и его необходимо подбирать экспериментально (в моем случае засветка длится три минуты).

Для определения времени засветки делается фотошаблон с цифрами 1, 2, 3, 4… (это минуты) Накрывается непрозрачным материалом и каждую минуту сдвигается от большего к меньшему.

Оно зависит от расстояния от лампы до заготовки, толщины оргстекла и мощности самой лампы (кстати засвечивать можно и не УФ лампой, а мощной «экономкой»).

  Сразу после засветки ультрафиолетовой лампой печатная плата у нас может выглядеть следующим образом:

 

   После засвета плату необходимо прогреть. При этом, рисунок становится более контрастным. Для этого плата кладется между двумя листами белой бумаги и прогревается утюгом на средней температуре в течении пяти секунд.

  На этом этапе изготовления печатной платы необходимо отмыть не засвеченный фоторезист. Для этого в емкость набирается немного воды, в которую добавляется сода (я делаю примерно 100 мл воды и чайная ложка соды). Теперь снимается вторая защитная пленка с фоторезиста. Она более толстая и иголка тут не требуется.

Снимать необходимо аккуратно, чтобы не отодрать фоторезист с платы. На краях платы он может потянуться за пленкой. В таком случае, необходимо начать снимать плёнку с другой стороны Плата помещается в раствор, каждые три минуты текстолит вынимается и под струей теплой воды протирается мягкой губкой.

Процедура повторяется до полного снятия не засвеченного фоторезиста.

 

Травление платы

  Есть множество растворов, в которых можно вытравить плату. У каждого есть свои достоинства и недостатки. Мне нравится травить платы в растворе лимонной кислоты в перекиси водорода. Данный метод мне нравится тем, что раствор не оставляет пятен, не воняет и вообще более экологически чистый.

  Для приготовления раствора необходимо растворить 30 грамм лимонной кислоты, одну чайную ложку соли (выступает в качестве катализатора) в 100 мл перекиси водорода.

Готовить раствор и дальнейшее травление платы необходимо проводить в пластиковой емкости, желательно на водяной бане. Я использую два судка (пластиковый и металлический).

В металлический судок я наливаю горячую воду, а в пластиковом судке провожу процесс травления. Травится относительно быстро (около 10 минут).

 

  Вот как выглядит процесс травления печатной платы в домашних условиях:

 

  А вот и практически готовая плата. На этом этапе необходимо отмыть оставшийся фоторезист. Для этого в ванночку наливаем горячую воду (около 70-80 градусов) и растворяем в ней соду (соду не жалеть, концентрацию делаем раз в пять больше). Оставляем минут на десять, а далее отмываем мочалкой (на этот раз можно тереть жесткой стороной)

 

  Вот как выглядит наша плата после «помывки»:

 

Сверление платы

  До того как я начал делать платы, меня всегда пугал этот вопрос. Тонким сверлом работать не просто, а сверлильный станок или дремель стоит денег. Но после первой попытки я понял, что вполне можно работать сверлом диаметром 1 мм и обычным шуруповертом (дрелью). К сожалению для более тонких отверстий шуруповерт уже не подойдет.

 Сейчас я сверлю самодельным сверлильным станком. Минимальное сверло использую диаметром 0,5 мм. (для переходных отверстий).

 

  Вот еще один пример:

Лужение печатной платы, пайка

  От этого этапа я планирую отказаться. Нет, я не говорю, что лужение это лишнее. Оно очень даже нужно. Лужение защищает медную дорожку от окисления. Просто хочу перейти на УФ маску. Плата выглядит гораздо приятней. Да и дорожка совсем спрятана, что исключает короткое замыкание (КЗ) по линиям.

  Не верьте тем, кто говорит, что для пайки (лужения) нужна паяльная станция. Я начинал паять 25-ти ваттным паяльником с тонким жалом. И прекрасно справлялся с SMD 0805 и корпусами TQFP32. Сейчас приобрел паяльную станцию.

Конечно стало удобней но незаменимой вещью ее назвать нельзя. Кстати сейчас паяю жалом К-типа. Думал приобрести себе микроволну, но настолько мелкие корпуса мне не попадались, а покупать жало так мне не хочется.

Да и жала для моей станции стоят не дешево.

 

  Для удобной пайки необходимо жало держать в чистоте. Можно не тратиться на заводские приспособы, а сделать все самостоятельно. Металлическая мочалка поможет убрать лишний припой с жала, а жесткая сторона обычной мочалки, вымоченная в аптечном глицерине прекрасно подойдет для снятия гари и окислившегося припоя.

 

  В процессе лужения флюса не жалейте. После лужения и пайки всех компонентов плату необходимо промыть. Для этого можно купить промывку для печатных плат. А можно промыть в смеси бензина «Калоша» и изопропилового спирта (особой концентрации я не придерживаюсь) это и будет заводская промывка для печатных плат, только гораздо дешевле.

  Итог всего сказанного выше: изготовление печатных плат в домашних условиях — вполне реальное и (что важно) не сильно затратное в финансовом плане предприятие, которое может позволить себе каждый! Естественно, если Вас интересует данная тема?

  Как всегда, задавайте свои вопросы или высказывайте пожелания в конце статьи в х. Мы будем рады на них ответить!

Изготовление печатных плат с помощью фоторезиста

В интернете есть множество статей по методам изготовления печатных плат. На сегодня популярным методом изготовления печатных плат в домашних условиях является ЛУТ (с помощью лазерного принтера и утюга).

Однако сегодня хотелось бы поделиться методикой изготовления печатных плат ещё одним методом — с помощью фоторезиста. На эту тему написано уже много, но есть желание поделиться своим опытом.

Что нам нужно:

• Фоторезист пленочный негативный (например в AliExpress)
• ПК и рисовалка печатных плат (как вариант SL5-SL6)
• Прозрачная пленка для струйного или лазерного принтера (например такая)
• Принтер (для соответствующей пленки — у кого какой)
• Фольгированный стеклотекстолит
• Бумага (обыкновенная) и стирательная резинка
• Острый предмет (иголка, скальпель и т.п.)
• Ультрафиолетовая лампа
• Кальцинированная сода (пищевая не подойдет)
• Ровные руки

Итак, пленочный негативный фоторезист являет собой полимерный светочувствительный материал, покрытый с обеих сторон тонкой защитной пленкой (такой бутерброд на рис. 1).

Воздействие света на него либо разрушает полимер (позитивный фоторезист), или, наоборот, вызывает его полимеризацию и понижает его растворимость в специальном растворителе (негативный фоторезист).

При последующей обработке происходит травление в «окнах», образованных засвеченными (позитивный фоторезист) или не засвеченными (негативный фоторезист) участками полимера.

Например, имеется готовая разводка некого девайса (пусть в SL6):

Для изготовления печатной платы необходимо сначала изготовить фотошаблон для фоторезиста. Для этого:

1. лезем в меню «Файл»->»Печать»
2. отключаем печать ненужных слоев
3. масштаб 1:1
4. и ставим галку «Негатив» (если забыли поставить и пустили в печать на принтер — придется перепечатывать)!!!
5. на прозрачную пленку нужно выбросить побольше краски. Поэтому, лезем в настройки принтера и выставляем:
   1. качество печати: очень высокое
   2. тип печати: черно-белый
   3. если есть другие настройки — смотрим сами

Еще раз проверяем п. 2-4 и посылаем шаблон на печать (см. рисунки ниже).

После – проверяем наш шаблон на прозрачность – рисунок должен быть четким и не просвечиваться (если сквозь него все видно – плохо дело – можно пустить его еще раз на печать или напечатать новый (изменив настройки печать принтера))

Вот результат:

А пока наш шаблон подсыхает (не оставляйте на нем свои отпечатки), подготовим основу для нанесения фоторезиста — фольгу текстолита.

Для этого, медное покрытие текстолита надо зачистить и обезжирить: берем нужного размера текстолит и протираем медный слой стирательной резинкой, дабы удалить грязь с меди.

Всё, трогать пальцами эту часть текстолита НЕЛЬЗЯ! Чтобы на фольге не осталось частиц резинки и снова не замазать ее жирными руками, медь стоит чуть полирнуть до блеска бумагой (но НЕ НАЖДАЧНОЙ!).

Далее берем наш фоторезист (тот, который рулончик). Отрезаем нужный кусок и прячем рулон куда подальше от света (иначе – со временем может засветиться и целый рулон пропадет). Нужно НЕМНОГО подцепить матовую защитною пленку (она находиться с внутренней стороны рулона см. рис.) с помощью иголки, например.

Не трогайте пальцами той части фоторезиста, с которой сдираем пленку, иначе он не прилипнет к меди.

Теперь легким движением руки прикладываем фоторезист к плате, прижимаем и постепенно снимаем матовую пленку (фото).

Аккуратно разглаживаем все это дело (фоторезист должен прилипнуть весь и чтоб без пузырьков и т. п., после разглаживания плату можно положить между страницами книги и крепко прижать)

Пока мы лепили фоторезист к меди, наш фотошаблон успел высохнуть (надеюсь). Теперь прикладываем его к плате с фоторезистом (стороной, где напечатано, к  фоторезисту – если печатали не зеркальный шаблон).

Выравниваем шаблон по краям платы и кладем на него стекло (шаблон должен быть плотно прижат к плате, иначе может засветиться то, что не должно засвечиваться)
Теперь ставим ультрафиолетовую лампу на уровне 10-15 см над платой и засвечиваем наш фоторезист приблизительно на 7 минут.

Снимаем фотошаблон и сдираем прозрачную пленку с платы (фоторезиста). Эту операцию нужно проводить аккуратно, чтобы не содрать и сам фоторезист с платы.

Теперь нужно проявить наш фоторезист. Для этого замачиваем нашу плату в растворе кальцинированной соды на 30 секунд. Легкими движениями зубной щетки по поверхности платы смываем остатки не засвеченного фоторезиста (при этом окунаем плату в раствор соды). Когда будет четко видна медь, промываем плату обычной водой и пусть просыхает.

• Какие могут возникнуть проблемы?
• Если остается фоторезист, там, где его быть не должно, значит:

• Либо пересветили ультрафиолетом,
• Либо сделали плохой фотошаблон и через него ультрафиолет засвечивал все
• Фотошаблон плохо был прижат к фоторезисту (в этом случае дорожки могу быть шире нужного)

Если при проявке фоторезиста сдираются сами дорожки, то:

• Фоторезист плохо пристал к меди -> медь плохо подготовлена (жирная, грязная и т. п. или фоторезист битый (у меня такого не было, но всякое может быть))
• Нужно ЛЕГЧЕ тереть зубной щеткой
• Передержали плату в воде (растворе) – фоторезист ведь к меди не на суперклей клеился.

Ну и если фоторезист при проявке смывается полностью – значит недосветили УФ лампой

А далее все как по сценарию: хлорное железо…вытравливаем…смываем остатки железа…фоторезист можно снять ножом, а можно и растворителем (что есть гораздо легче), а можно оставить как защитное покрытие дорожек (если можно так выразиться).

С первого раза  может выйти кривовато, но с практикой – приходит мастерство. Удачи!

Изготовление печатных плат с помощью компьютера

Подробности Категория: Технологии

    Печатные платы для монтажа в радиотехнике очень распространены. В условиях производства существует различное оборудование, позволяющее выпускать печатные платы в больших объемах. Раньше такие платы изготовляли методами офсетной печати, отсюда и получили название «печатных».

   До появления лазерных принтеров, в домашних, любительских условиях или в радио мастерских, занимающихся ремонтом электронного оборудования печатные платы рисовали различными лаками вручную с помощью остро заточенной спички, иголок от шприца и стеклянных рейсфедеров.

Не будем говорить про качество изготовления, а тем более про производительность, при необходимости изготовления несколько одинаковых таких плат. Короче, радости было мало.

   Cмысл «лазерно — утюжной» технологии достаточно простой: распечатанный на бумаге рисунок помещается на заготовку из предварительного очищенного и обезжиренного фольгированного стеклотекстолита, тонером к фольге, после чего проглаживается обычным утюгом. Тонер с бумаги расплавляясь, переносится на фольгу.

Далее бумага размачивается в теплой воде, а печатная плата травится в растворе хлорного железа как обычно .Технологические тонкости:  Лучше всего для печати подходит мелованная бумага из глянцевых журналов. Рисунки и фотографии на страницах журнала на качество не влияют. Границы печатной платы на распечатке лучше указать при помощи перекрестий, чем рамкой.

Рамка в процессе приглаживания может потянуть за собой бумагу и исказить рисунок. Иногда бывает, переносимый рисунок приглаживается утюгом хорошо не с первого раза, поэтому желательно на одном листе бумаги отпечатать несколько его экземпляров.  Текстолитовую заготовку для платы следует вырезать так, чтобы по краям оставался запас 8 — 10 мм.

Он срезается уже после того, как плата будет готова. Это необходимо что-бы дорожки на краях рисунка получились хорошо.

   Далее необходимо положить бумагу рисунком вверх на ровную поверхность, и на нее заготовку платы фольгой вниз, ориентируя по угловым крестам. Далее края бумаги подогнуть аккуратно вовнутрь пакета.

Утюг разогреть до температуры около 200 градусов и для приглаживании пакет положить, бумагой вверх на картонную папку для бумаг или толстый журнал.  Процесс приглаживания производить сначала всей плоскостью утюга для разогрева платы, а потом приглаживать бумагу ребром утюга.

Чтобы мелованная бумага не прилипала к утюгу можно под утюг положить лист чистой бумаги.  После приглаживания, чтобы рисунок лучше зафиксировался на плате, пакет следует прикладывая другой холодный утюг остудить.  Приглаженную бумагу необходимо отмочить в теплой воде 55 — 60 градусов.

Когда бумага на плате размокнет ее следует осторожно снять. Остатки размокшего листа, прилипшие к плате, протирая пальцем, удалить.

  Если наши старания оправдались и получен оттиск хорошего качества, плату следует протравить в растворе хлорного железа.  Остатки тонера с платы после травления  удаляется бензином или ацетоном.

 Остается просверлить отверствия в плату под радиокомпоненты, зачистить еще раз мелкой наждачной бумагой и плата готова.

Изготовление печатных плат с помощью компьютера

Оборудование для мелкосерийного монтажа печатных плат и монтажа опытных образцов.

Автоматическая линия Siemens для мелкосерийного монтажа и монтажа опытных образцов печатных плат

• Принтер полуавтомат для нанесения паяльной пасты EKRA E1
• Установщик компонентов Siemens SIPLACE CF
• Инспекционный конвейер ASYS
• Конвейерная 5-зонная печь конвекционного оплавления REHM Compact 2100
  Позволяет работать по технологии бессвинцовой пайки.
• Автоматический разгрузчик печатных плат Nutek

Участок опытного производства

Монтаж электронных блоков повышенной сложности

• Парофазная печь с вакуумной зоной Asscon VP800
  • Вакуумная зона позволяет бороться с пустотами в паяном соединении, снижая этот показатель до 1-2% от общего объема паяного соединения. Помимо механической надежности, это помогает добиться лучших показателей по отводу тепла от электронных компонентов и обеспечению заземления микросхем.
  • Более низкая температура пайки по сравнению с конвекционными и инфракрасными печами позволяет избежать повреждений вследствие перегрева компонентов и печатной платы.
  • Равномерное распределение тепла по всей плате для работы с электронными модулями, имеющими несколько уровней в горизонтальной плоскости.
  • Пайка в инертной среде
  • Возможность одновременно паять массивные и мелкие компоненты
  • Возможность демонтажа микросхем в корпусе BGA с использование «щадящего профиля»
  • Максимальный размер платы: 320*300 мм, макс. высота электронного модуля (плата+компоненты): 55 мм

• Установка струйной отмывки печатных плат Riebesam 23-ОЗТ, Injet 388-MCD (для плат и трафаретов)
• Установка ультразвуковой отмывки печатных плат Finnsonic
• Ремонтный центр HAKKO
• Ремонтный центр FinePlacer Core
  • Предназначен для монтажа-демонтажа компонентов от 0201 до сложных микросхем в корпусах BGA, QFP, QFN и т.д. с габаритами до 50х50 мм.

Как напечатать печатную плату

Если простые радиосхемы можно паять, не задумываясь об изготовлении монтажной платы (см., например, статью «Карманное сторожевое устройство», «Наука и жизнь» № 5, 2003 г.

), то для более сложных устройств, особенно с применением микросхем, без монтажной платы не обойтись.

Лучшим выходом было бы самостоятельное изготовление печатных плат, но опытных радиолюбителей отпугивают трудности при изготовлении, а начинающие вообще не представляют, что это можно сделать своими руками.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

‹

›

Рисунок печатной платы готовится на компьютере в любой графической программе, например в Photoshop, причем если вам нужно повторить плату из книги или журнала, то сосканируйте оригинал и закрасьте места будущих проводников.

Можно разработать разводку печатной платы и непосредственно на экране компьютера и скомпоновать рисунок с несколькими печатными платами для вывода (1).

Перед выводом на печать не забудьте зеркально повернуть рисунок и при печати на лазерном принтере попробуйте разные режимы, чтобы получить наиболее насыщенный черный цвет (2).

Главная хитрость заключается в подборе бумаги — хорошие результаты получаются при использовании тонкой мелованной фотобумаги для струйных принтеров (foto qualite ink jet paper). В Интернете можно найти несколько страничек, например http://un7ppx.narod.ru/info/technology/plates/pl18.htm, где радиолюбители делятся опытом по подбору бумаги. Перед переносом рисунка фольгированный стеклотекстолит нужно зачистить шкуркой-нулевкой, затем наложить рисунок и с нажимом нагревать утюгом 1-3 минуты (3). При остывании тоже нужно обеспечить прижим, например вторым, холодным, утюгом. Ответственный этап операции — освобождение от бумаги: нужно дать полежать заготовке в воде минут десять и потом начинать стирать пальцем размокшую бумагу под струей воды (4). Бумага сходит довольно легко, но нужно удалить и белесый налет с мест, подлежащих травлению. Если печать получилась неудачная, смойте тонер ацетоном и попробуйте снова или исправьте ошибки цапон-лаком.

Следующий этап — травление — происходит обычным образом: растворяем в воде хлорное железо (FeCl3∙6H2O) до цвета крепкого чая и кладем плату в раствор (5).

Если вы хотите наблюдать за процессом травления, то положите плату рисунком вверх, но при этом вам придется покачивать кювету с раствором или саму плату, чтобы продукты распада не мешали дальнейшему травлению.

Когда исчезнет вся медь с незакрашенных участков, хорошо промойте плату и удалите защитное покрытие ацетоном.

При работе с хлорным железом нельзя пользоваться металлическим инструментом и нужно соблюдать минимальные меры предосторожности: обеспечить доступ свежего воздуха и не допускать попадания раствора на кожу и тем более в глаза.

Впечатляет быстрота изготовления печатных плат таким способом — за один день вы сможете придумать схему, начертить на компьютере чертеж печатной платы, напечатать ее, протравить, если нужно, нарезать (6), облудить и смонтировать детали(7).

Изготовление печатной платы на компьютере

При изготовлении аппаратуры чаще всего используется
печатный монтаж. Он практически полностью вытеснил навесной способ
монтажа. Это и понятно — ведь печатный монтаж резко увеличивает
производительность труда при сборке радиоаппаратуры, снижает ее
габариты и стоимость.

С появлением персональных компьютеров и совершенных
средств печати — лазерных принтеров, можно изготовить в
любительских условиях печатные платы хорошего качества.

Редактором печатных плат (например Sprint Layout или др.), на компьютере создается изображение
печатной платы (масштаб 1:1). Лазерным принтером, на мелованной
глянцевой бумаге от качественных иллюстрированных изданий печатают
в зеркальном виде черно-белое (проводящие дорожки черным цветом)
изображение платы. Важно, чтобы лазерный принтер оставлял четкое
изображение и не повреждал глянец. Не обращайте внимания, что на
страницах присутствует текст, фотографии и рисунки — типографское
изображение впоследствии останется на своем месте и не попадет на
плату.

Теперь нужно подготовить плату к нанесению рисунка.
Школьной «чернильной» резинкой зачищаем ее до блеска и обезжириваем
(протираем салфеткой, смоченной в спирте или ацетоне). По
возможности не используйте для зачистки
платы нождачную шкурку или бумагу
(нулевку).

Рисунок печатной платы прикладывается тонером к
фольге, края листа заворачивают. Заготовку кладут на ненужный
журнал или пачку газет рисунком вверх. Сверху
накрывают листом чистой писчей бумаги и проглаживают горячим утюгом
в течение 10…25 с. Тонер от нагревания размягчается и надежно
сцепляется с фольгой заготовки. После остывания заготовки аккуратно
снимают лист.

Данный способ нанесения рисунка печатной палаты
требует определенных навыков в работе. Тип бумаги, температура
утюга и время проглаживания выбираются опытным путем.

После исправления найденных дефектов плату помещаем
в пластмассовую ванночку с раствором хлорного железа для травления.
Желательно установить плату на какие либо стоечки фольгой вниз, для
избежания прямого контакта с дном емкости. Покачивание
ванночки с раствором и его перемешивание увеличивают скорость
травления. Время от времени плату вынимают из ванночки, чтобы
контролировать процесс травления и не допустить подтравливания
дорожек. После полного вытравливания всех незащищенных участков
платы ее вынимают из раствора и тщательно промывают в проточной
воде.

После сушки удаляют покрытие ацетоном,
растворителем 646. Следует еще раз проконтролировать качество
травления, недостаточно протравленные участки фольги удаляют
скальпелем. По рисунку накерниваем отверстия для выводов
радиодеталей и крепления платы. Сверлим отверстия диаметром
0,8…1,5 мм для радиоэлементов и 2,5…3,5 мм — для крепления
платы.

Плату повторно зачищают резинкой, обезжиривают и
покрывают канифольным лаком. Припоем ПОС-61 залуживают контактные
площадки. Теперь плата готова к монтажу элементов. Канифольный лак
с поверхности платы по окончании монтажа можно не удалять, он
предохраняет дорожки от окисления.

Печатная плата

Печатная плата со смонтированными на ней электронными компонентами.
Гибкая печатная плата с установленными деталями объёмного и поверхностного монтажа.
Чертеж платы в CAD-программе и готовая плата
Две макетных платы для микроконтроллера ATmega8. На левой плате: сверху место для силовых транзисторов, под ним разъём программатора. В центре место для микросхемы, слева от неё — место для «кварца». По кромке платы проведены дорожки питания и «земли».
Разрез многослойной печатной платы с микросхемой в корпусе BGA. Сверху видно кремниевый кристалл. Коричневые полоски — медь дорожек и переходного отверстия (англ.)русск.. Зелёные участки — паяльная маска.

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.

Устройство

В отличие от навесного монтажа, на печатной плате электропроводящий рисунок выполнен из фольги, целиком расположенной на твёрдой 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).

Виды печатных плат

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[1].

По мере роста сложности проектируемых устройств и плотности монтажа увеличивается количество слоёв на платах[1].

По свойствам материала основы:

• Жёсткие
  • Теплопроводные
• Гибкие

Печатные платы могут иметь свои особенности в связи с их назначением и требованиями к особым условиям эксплуатации (например, расширенный диапазон температур), или особенности применения (например, платы для приборов, работающих на высоких частотах).

Материалы

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.

Для дальнейшего улучшения тепловых характеристик металлическое основание платы может крепиться 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)[2], и керамика. Такие платы имеют следующие ограничения:

• в керамике обычно невозможно выполнение отверстий, а в ФАФ-4Д — металлизация отверстий;
• сами по себе такие платы не могут быть несущей конструкцией, поэтому используются совместно с подложкой (основанием).

Существуют современные материалы и технологии, позволяющие преодолеть первое ограничение, но не второе.

Гибкие платы делают из полиимидных материалов, таких как каптон.

Конструирование

Конструирование плат происходит в специализированных программах автоматизированного проектирования. Наиболее известны Altium Designer, P-CAD, OrCAD, TopoR, Specctra, Proteus, gEDA, KiCad и др.[3] Сам процесс конструирования в русском языке часто именуют сленговым словом разводка, подразумевая процесс прокладки проводников.

Стандарты

В России существуют стандарты на конструкторскую документацию печатных плат в рамках Единой системы конструкторской документации:

• ГОСТ 2.123-93 «Единая система конструкторской документации. Комплектность конструкторской документации на печатные платы при автоматизированном проектировании»;