Навигация
· Главная
· Архив новостей
· Лаборатория
· Личные сообщения
· Личный кабинет
· О нас
· Пользователи
· Справочник
· Статьи
· Форум
· Школа
· Энциклопедия

Печатная плата с паяльной маской – самостоятельно
Автор: Антон




На сегодняшний день радиолюбители используют 2 основных способа изготовления печатных плат: ЛУТ (лазерно – утюжная технология) и фотолитографию – использование различных видов фоторезиста. Остальные работают по-старинке: лак, маркер, скотч и т.д. – оставим это для мазохистов. Во всех случаях встает вопрос защиты дорожек от окисления, коротких замыканий и прочих напастей.

В качестве решения зачастую любителями используется лужение проводников, из чего вытекают следующие недостатки:  кустарный вид полученной платы, иногда – перегрев   и отслаивание печатных проводников при лужении, опасность образования тонких перемычек из припоя, повышенная ёмкость между соседними дорожками. Решение всех вышеозначенных проблем – паяльная маска.
            После изучения информации о промышленных способах ее нанесения, как современных – жидкие паяльные маски, так и ушедших в прошлое – плёночных масках, возникла идея нанесения маски в домашних условиях с помощью фоторезиста.

После N-го количества различных неудачных попыток, ошибок – я пришел к стабильному качественному результату. Рассмотрим технологию на наиболее сложном примере – двусторонней печатной плате.

Технология довольно трудоёмка и занимает приличное количество времени, особенно при отсутствии опыта, но результат с лихвой окупает эти затраты.

Для процесса понадобятся:

1) Плёночный фоторезист (желательно от нижегородского завода «Репер», у него самое высокое разрешение, низкая цена и проверенные свойства – я использовал ф/р марки «ПНФ-ВЩ»);

2) Ламинатор, пусть даже самый недорогой. В крайнем случае – просто утюг;

3) Лазерный или струйный принтер для печати фотошаблонов;

4) Ультрафиолетовая лампа с длиной волны примерно 365 нм (с чёрной колбой). Дело в том, что на 365 нм приходится пик чувствительности указанного фоторезиста;

5) Кальцинированная сода – проявитель фоторезиста, продается за копейки в любом хозяйственном магазине;

6) Обычный этиловый спирт, для снятия засвеченного фоторезиста;

7) Пакетики с замками, достаточного размера, чтобы разместить в них плату;

8) Листы стекла, о размерах которых будет рассказано ниже;

9) Металлическая линейка или штангенциркуль;

10) Канцелярский нож, чем острее – тем лучше;

11) Булавки – 4 шт;

12) Металлические канцелярские зажимы, позволяющие зажать предметы толщиной до 1 см.

 

Процесс изготовления начинается с печати фотошаблонов, причём одну из сторон надо печатать зеркально, для того, чтобы к обеим сторонам платы шаблоны прилегали чернилами – так получается более чёткий рисунок. Для начала лучше потренироваться на обычной бумаге.

Плёнки бывают разные, есть универсальные, а есть рассчитанные только на один вид печати – лазерную или струйную. Больше всего мне понравились плёнки «Folex», у их «струйных» и «универсальных» пленок очень мелкое зерно, малые деформации при лазерной печати. Плёнка для струйной печати «Lomond» оставила плохое впечатление: крупное зерно и как следствие – низкая чёткость краёв.

Внимание! Вышеуказанный фоторезист негативный, то есть затвердевают и не смываются засвеченные участки, следовательно при печати шаблона надо сделать его негатив! (Дорожки должны быть прозрачными).

При печати на лазерном принтере происходит деформация пленки, обусловленная температурными воздействиями и ошибками линейной развёртки, потому зачастую необходимо делать калибровку – для начала нарисовать и вывести на печать обычную линейку, затем штангенциркулем или металлической линейкой измерить ее фактическую длину, внести соответствующие поправки на деформацию. Программы SprintLayout и DipTrace, начиная с версии 2.1. (Ветка по DipTrace, Ветка по Sprint layout)   поддерживают данную опцию. В любом случае, лучше  проверить свой принтер на предмет искажения размеров. К тому же при использовании лазерной печати возможно понадобится оптическое уплотнение тонера специальным спреем «Density Toner», говорят, что еще помогает держание шаблона над парами ацетона.

У меня струйный принтер «Epson R270», чернила неоригинальные – «InkTec», тут столкнулся с весьма тяжёлыми граблями – у этих «водяных» чернил оказалась маслянистая основа, в результате чего некоторая часть чернил, которая почему-либо осталась не закреплена покрытием плёнки, не высыхает до конца и при касании чего-либо, это "что-либо" пачкает. При повторной протяжке загрязняет механизмы принтера и те в свою очередь оставляют следы на ненапечатанной части плёнки (До этого был «Epson R220» с чернилами «Profiline» – подобные проблемы отсутствовали). Решение было найдено – сначала подсушить шаблон феном в течении нескольких минут, затем посыпать мелким порошком, у меня прижилась для этой цели финишная шпаклёвка «Vetonit». Можно попробовать детскую присыпку. Порошок нужно легко втереть пальцем в рисунок, затем лишнее стряхнуть, затем удалить лишнее мягкой тряпочкой. После этого шаблон готов к дальнейшим действиям.

 

Рисунок 1 – Закрепление чернил

 

Следующий этап – совмещение и скрепление фотошаблонов. Для этого необходима ровная и не очень жёсткая поверхность: картон или десяток листов бумаги.

Фотошаблоны совмещаются в соответствии с рисунком 2 – напечатанными сторонами вовнутрь, друг к другу. Затем, как можно точнее к перпендикулярному к плоскости положению прокалываются 4-мя булавками.

 

Рисунок 2 – Совмещение фотошаблонов

 

Это позволит в дальнейшем точно совместить стороны при помещении между шаблонами заготовки платы и не допустить смещения относительно друг друга осей сквозных выводов.

 

Рисунок 3 – Схема совмещения сторон фотошаблонов

 

Как видно из рисунков 2 и 3 – необходимы два стекла, накрывающие с запасом в несколько миллиметров заготовку, но уже, чем расстояния между булавками, чтобы можно было корректировать положение шаблонов относительно друг друга. Толщина стёкол должна быть не менее 2,5 мм, иначе возможны прогибы и неплотное прилегание фотошаблонов. Пленка в местах проколов при сборке всего в единое целое, должна быть раздвинута на толщину, равную или немного большую, чем толщина заготовки.

Таких обрезков стекла я набрал целую коробку бесплатно в ближайшей стекольной мастерской, отдали с удовольствием. Так же нужно иметь стеклорез  для точной подгонки размеров.

 

ВАЖНО! Техника безопасности: Работайте в очках, в перчатках или толстой тряпкой, не поленитесь затупить края стекол мелкой шкуркой под струей воды, так потом не порежетесь и не надышитесь вредной стеклянной пылью.

 

Всё! Теперь нужно подготовить текстолит, самый ответственный  этап – обезжиривание, здесь очередные грабли не меньшего калибра:  по идее,  это можно сделать бензином/спиртом/ацетоном, но мне так и не удалось достать ничего из перечисленного без «левых» примесей – всегда оставались следы после обработки, и фоторезист никак не хотел прилипать так, как должен. Помогло  следующее – моем руки со стиральным порошком (лучший эффект дал «Tide»), дабы обезжирить, берём мелкую шкурку, смачиваем водой её и заготовку, посыпаем мокрый текстолит тем же порошком и зачищаем (без фанатизма – медь не продерите) до блеска, смываем под струей горячей воды (хоть руки и вымыты, всё равно касаться подготовленной меди нельзя – держим заготовку за края). По окончании процесса заготовка протирается насухо, предварительно выстиранной х/б тряпкой. К поверхности, подготовленной таким образом, фоторезист приклеивается так, как нужно.

Затем нужно заламинировать заготовку платы фоторезистом, в моём случае он покрыт с разных сторон  двумя плёнками  – лавсановой (гладкой и блестящей) с одной стороны, и полиэтиленовой матовой с другой. Согласно инструкции производителя нужно снять полиэтиленовую плёнку, лавсановую оставить – она служит для защиты от кислорода воздуха, без неё фоторезист не будет полимеризоваться. Кусок фоторезиста вырезается с запасом, чтобы перекрыть заготовку с каждой стороны минимум на 2 см. Затем текстолит кладется на лист бумаги, накрывается фоторезистом и отправляется в ламинатор. Как только ламинатор захватит текстолит – свободный край фоторезиста надо слегка приподнять, при этом избегать натяжения, иначе возможны складки и перекосы. Это необходимо для исключения образования пузырьков  воздуха, ну и разумеется, перед тем, как сунуть в ламинатор – убедиться в отсутствии пыли на поверхности заготовки.

В том случае, если каким-то образом Вы все же умудрились сделать пузырёк воздуха, то его можно попробовать проколоть иголкой, и снова пропустить через ламинатор.

 После первого прохода необходимо канцелярским ножом обрезать лишний фоторезист по краям заготовки, причём надо  кончиком ножа проколоть плёнку в середине, и двигаться к углам платы – так защитная пленка не будет сдираться. После обрезки аналогично заламинировать вторую сторону.

Как только обе стороны заламинированы, нужно все это пропустить через ламинатор еще пару-тройку раз, чтобы хорошо  прогреть текстолит и намертво прикатать фоторезист. В случае же с утюгом – результат гораздо сильнее зависит от степени кривизны лап, но нет ничего невозможного Улыбается.   Главное – не перегреть, температура не должна превышать 150 °С.

Теперь можно и экспонировать. Собираем весь бутерброд, как показано на рисунке 2, выравниваем булавками положение фотошаблонов, зажимаем всё это между стеклами и скрепляем зажимами, в качестве которых отлично подойдут металлические канцелярские, которых у меня, к сожалению, на тот момент не было, потому воспользовался прищепками.

Главное, чтобы эта вся конструкция была надежна, стекла не смещались, иначе придётся все переделывать заново, начиная с этапа подготовки текстолита. Я применил 8W УФ-лампу «Vito». При расстоянии от лампы до платы 15 см требуемое время экспонирования фоторезиста около 2 мин.

 

Рисунок 4 – Процесс экспонирования

 

Если экспонирование прошло удачно, то сразу же разбираем бутерброд, удаляем защитную плёнку – так наша заготовка перестанет бояться света. Можно проявлять, для этого необходимо заранее приготовить (1–2) % раствор кальцинированной соды ((10–20) г на 1 л воды), температура значения не имеет.

Для ускорения процесса проявки – так меньше вероятность повредить тонкие проводники, мною была использована косметическая губка (в сухом состоянии она жёсткая, но при размачивании становится очень мягкой), подобная той, которая изображена на рисунке 5 – она эффективно смывает фоторезист и не повреждает дорожки. При проявке необходимо уделить особое внимание тонким зазорам и отверстиям в контактных площадках. Не делайте зазоры уже 0,25 мм без особой на то необходимости.

 

Рисунок 5 – Процесс проявки

 

Как только всё, что нужно, смоется, заготовку необходимо промокнуть х/б тканью и не промывая в чистой воде, дать просохнуть при комнатной температуре минимум полчаса, чтобы размягчённый содовым раствором фоторезист просох и затвердел. Если сразу начать травить, то возможно отслоение тонких дорожек. Хотя, возможно это происходит из-за того, что моему фоторезисту уже 2,5 года и его гарантийный срок хранения давно истёк.

 

Травление:

             Обычно я сначала окунаю плату в раствор для травления секунд на 30, вынимаю, прополаскиваю в воде и смотрю: нет ли где несмытых участков фоторезиста или повреждений рисунка. В первом случае вам поможет иголка, во втором, если повреждения мелкие (обычно обходится без них) – лак для ногтей.

            После травления фоторезист смывать пока не нужно, он ещё понадобится.

Важный момент: ещё на этапе проектирования платы все отверстия следует сделать диаметром (0,5-0,6) мм – это оптимальное значение, выявленное в результате проб и ошибок. Для чего это нужно: такое отверстие в меди и фоторезисте позволяет обойтись без накернивания, сверло само центруется. Сверлим отверстия.

В результате сверления, в местах выхода сверла образуются заусенцы, тут-то и помогает несмытый фоторезист! – зачищаем заусенцы мелкой шкуркой под струей воды, при этом прочная плёнка фоторезиста защищает дорожки. Как только кое-где начинает проступать медь – процесс шлифовки заусенцев можно считать оконченным (при изготовлении данной платы я забыл про этот этап, смыл фоторезист до сверления и пришлось потом немало повозиться.Улыбается

 

Смывка фоторезиста:

 Производитель рекомендует использовать каустическую соду или 10 % раствор нашатыря, но каустик, т.е. NaOH – едкий натр, опасное (сильнодействующая щёлочь) и сложно доставаемое вещество, нашатырь – как минимум неприятное, к тому же здорово окисляет медь,  между тем фоторезист успешно смывается спиртом или ацетоном. Ацетон так же был забракован – эффективность намного ниже, чем у спирта и тоже окисляет медь. Спирт – вещество ценное Подмигивает, потому здесь я для экономии применил пакетик с замком – в него кладется наша многострадальная заготовка, заливается всего несколько миллилитров спирта – лишь бы хватило на смачивание всей поверхности, всё это необходимо пальцами разгладить так, чтобы спирт смочил всю поверхность платы. Теперь можно сходить попить чаю – по возвращении весь фоторезист отпадёт и медь будет в отличном состоянии.

 

Рисунок 6 – Смывка фоторезиста

 

Совет: по окончании процесса необходимо вынуть плату из пакетика и как можно быстрее поместить под струю воды, тогда будут начисто смыты все остатки фоторезиста, если же дать спирту испариться (а делает он это весьма быстро) – потом замучаетесь отдирать – снова потребуется отмачивать в спирте.

Теперь не забудьте ещё раз осмотреть  плату на предмет непротравленных участков и «прозвонить» на отсутствие коротких замыканий. Это является залогом надёжной работы устройства, к тому же потом уйдёт куда больше времени и сил, если какая-нибудь многовыводная микросхема выйдет из строя лишь потому, что кое-кто поленился досконально проверить плату.

 

            Теперь осталось только нанести паяльную маску, в качестве шаблона для неё используется изображение на плёнке одних лишь выводов, без отверстий. Обычно это можно задать в опциях печати. Почти все программы для разработки печатных плат имеют возможность вывести на печать паяльную маску сразу, но тут имеется особенность – маска идет с отступом от краев контактных площадок, что при малом расстоянии между выводами может привести к отсутствию разделения их маской. Лучше просто напечатать  одни выводы – так выходит куда более качественная маска.

            Весь процесс повторяется – обезжиривание (только уже без шкурки, одним порошком), ламинирование, засветка каждой стороны – причём уже не надо делать бутерброд – достаточно наложить фотошаблон маски и прижать стеклом. Снова проявка, сушка и получается вот это:

 

Рисунок 7 – Готовая к лужению плата

 

Всё! Можно лудить. Подсушенный фоторезист стоек к температуре паяльника, хотя я и использую припои с низкой температурой плавления (145 °С). Так же следует применять жидкие флюсы без канифоли, которая оставляет практически несмываемые следы, к тому же маска боится спирта. Я применял флюс «Для пайки алюминия». Алюминий он, конечно же, не позволяет залудить, зато медь – на ура, не портит вид платы и легко смывается водой всё с тем же стиральным порошком.

 

Теперь можно приступать к монтажу вашего устройства!









Обсуждение статьи на форуме

Опубликовано на: 2010-04-11 (41337 Прочтено)

[ Вернуться назад ]




Web-ring: электроника, электронные компоненты и приборы
rand prev next

ChipFind: поисковая система по поставщикам радиокомпонентов Rambler\'s Top100 Рейтинг@Mail.ru


Сайт оптимизирован для отображения в браузере Mozilla Firefox версии 2 и выше с разрешением 1024*768 точек и выше.

При неполадках с отображением кнопок, обновите проигрыватель Macromedia Flash.

PHP-Nuke Copyright © 2005 by Francisco Burzi. This is free software, and you may redistribute it under the GPL. PHP-Nuke comes with absolutely no warranty, for details, see the license.

Открытие страницы: 0.18 секунды
The Russian localization - project Rus-PhpNuke.com