Плата для пайки своими руками

Здравствуйте! Многие начинающие, делая своё первое радиоэлектронное устройство задаются вопросом: а как травить и делать платы? Вот в этой статье и расскажу какими способами можно делать платы. Для начала вам нужно купить текстолит. Без текстолита, я считаю, нормального устройства на плате сделать нельзя. Если у вас есть лазерный принтер, то вам повезло ещё больше.

Для начала учимся составлять платы в программе Sprint Layout. Есть разные версии, особенно популярны на данный момент третья, пятая и шестая. Но третья уже вышла из моды. Лучше практиковаться на 6, так как она не виснет, не тупит (как третья), радиоэлементов в библиотеке больше, но этим ещё и сложнее. По этой ссылке вы сможете скачать 6 версию данной программы. Но если хотите совсем простую — третью, она тоже там будет.

В третьей версии есть одна проблема, но существенная (у меня так было): все готовые платы скачанные с сайтов у вас открываться не будут, вдобавок ещё и после этого не будет закрываться окно, придётся только выключать компьютер. А в 6 такого нет. Если вы сделали плату в программе, сохраняйте ее, а когда надо будет открыть просто перетащите этот файл на значок программы и она у вас откроется. А если вы будете просто кликать на неё как обычный файл, то у вас он открываться не будет.

После составления платы (если у вас есть лазерный принтер) вы распечатывайте топологию на обязательно глянцевом листе, например, из журнала! Вырезаете текстолит и прикладывайте на той странице, на которой распечатали к текстолиту и хорошенько это дело проглаживайте утюгом. После этой операции ждём пока остынет, и начинаем под струёй воды «скатывать» или сдирать бумагу. Делайте это аккуратно чтобы не содрать краску!

После этого нужно само средство растворения ненужной меди. Их два: самое широко распространенное, его можно купить в любом магазине радиоэлектроники-хлорное железо. Оно не вредное, если конечно его не пить. И есть второе самодельное: из перекиси водорода, лимонной кислоты и соли. Оно по вредней — лучше этим не дышать, но я когда не знал делал это всё дома, дышал и ничего не было.

Как травить печатные платы

В хлорное железо просто бросаете, и вынимаете чтобы проверить — должно всё слезть кроме чёрных дорожек, после этого просто вынимаете, промываете водой с мылом прям голыми руками — не бойтесь, оно не вредно.

В самодельном растворе для разового травления смешивайте в пропорциях:

• 40 мл перекиси водорода
• 12 г лимонной кислоты
• 2 г соли.

Все тоже самое как и с хлорным железом, но лучше травить на балконе или на открытом воздухе.

Далее берём ацетон или если его нет, то 646 растворитель и смываем краску с дорожек. Сверлим отверстия под радиодетали и залуживаем — готово. Вот так выглядит хлорное железо:

А так самодельный раствор:

Теперь к тем у кого нет принтера — просто составляете плату в программе, которую выложил, чертите на тетрадном листе сетку 2,5 на 2,5 мм и вручную переводите карандашом, потом вырезаете этот листик, прикладываете к текстолиту и шилом прокалываете эти пятачки, потом снимаете листочек, по засечкам на текстолите сверлите отверстия, потом наждачкой зачищаете до блеска и перманентным маркером рисуете пяточки и дорожки дальше травите.

У кого нет компьютера или по какой-то ещё причине — нет программы или просто не хотите, то на листочке составляете плату и просто проделываете тоже самое что с начерченным с программы. Вот как происходит травление в самодельном растворе (обратный отсчёт):

Надеюсь эта статья пригодится новичкам. Специально для сайта Радиосхемы — Свят.

Как я спаял свою первую электронную схему

В прошлом посте я делился своими скромными успехами в электронике, которые не тот момент ограничивались сборкой электронных схем на макетной плате без какой-либо пайки. Теперь же я буду хвастаться тем, как осилил делать что-то паяльником. Как, пожалуй, и в любом деле, при наличии правильной методички, коей, напомню, в моем случае является книга Чарльза Платта «Электроника для начинающих», дело это оказалось не таким уж и сложным.

Перечислю инструменты, которые я использовал. Так как в стартер к книге они не входили, их пришлось дозаказывать:

• Паяльная станция ZD-99. Температуру можно регулировать от 150 до 450 градусов. В комплекте идет держатель для паяльника и губка для очистки жала. Губку смачиваете водой, хорошо выжимаете, кладете в специально отведенную ванночку, и прямо вытираете горячий паяльник в процессе пайки.
• Держатель печатной платы с лупой (a.k.a третья рука). Просто маст хев, чтобы во время пайки ничего никуда не скользило. Польза от лупы пока что сомнительная.
• Бокорезы. Без них вы не откусите ножки припаянных элементов схемы. Кроме того, у меня неплохо получается снимать ими изоляцию с проводов.
• Пинцет. Потребность в нем возникает очень быстро. Без пинцета не обойтись, если вы хотите размещать элементы на плате достаточно плотно.

Дополнение: Дешевая паяльная станция ZD-99 вышла из строя спустя пару месяцев использования. Я заменил ее на паяльную станцию ELEMENT 878D с феном. В качестве более бюджетного варианта без фена также могу рекомендовать Simple Solder MK936 от CustomElectronics. Чтобы пайка получалась качественной, в настоящее время я всегда паяю с флюсом ЛТИ-120 (UPD: в качестве неплохой альтернативы можно порекомендовать флюс Kingbo RMA-218). Для снятия изоляции с проводов вместо бокорезов следует использовать специальный инструмент, стриппер. Для наших задач идеально подойдет стриппер на толщину провода от 20 до 30 AWG (0.25-0.80 мм).

Плюс к этому я купил припой ПОС 61 толщиной 0.8 мм с флюсом. Аналогичный припой включен в стартер, но мне показалось, что его там слишком мало. Как будет показано дальше, также вам могут понадобиться ножницы по металлу. У меня они нашлись дома. Чтобы припой не капал на стол, я поставил третью руку на обыкновенный блокнот. Вроде, это все, что касается инструментов.

Платт учит паять следующим образом. Берете два провода, спаиваете их крест-накрест. Если получилось, спаиваете два провода параллельно. Для изоляции используете термоусадочную трубку. Для нагрева термоусадочных трубок Платт советует купить промышленный фен. Однако я выяснил, что и обычный фен для волос вполне подходит. А если фена нет, трубку можно просто подержать над зажигалкой. Научившись паять провода, припаиваете провода блока питания к соединительным проводам, используемых на макетной плате. Больше не нужно соединять их «крокодилами». Удобно.

Касательно самой пайки. Просто соединяете в одной точке провода и жало паяльника. Несколько секунд греете провода (иначе к ним не прилипнет припой). Затем в ту же точку подносите припой. Вот и вся мудрость! Лично у меня все получилось с первого раза.

Важный момент об отводе тепла. Чтобы не перегреть элементы во время пайки, Платт советует одевать на ножки зажимы «крокодил». То есть, зажимы могут использоваться в качестве теплоотвода. Я пока как-то обхожусь без теплоотвода, но знать про такой прием полезно.

Итак, научившись работать с паяльником, мне захотелось спаять что-нибудь на плате, чтобы все было совсем как у взрослых. К сожалению, сделать мигающий светодиод при помощи программируемого однопереходного транзистора 2N6027, как описано у Платта, у меня не получилось. В книге приводится три немного различающиеся схемы. Я перепробовал их все. Пробовал менять немного сопротивление резисторов и емкость конденсаторов. Даже менять катод и анод местами на случай, если в моем однопереходном транзисторе они стоят не так, как у Платта — так ничего и не заработало. Допускаю, что у меня могут быть какие-то паленые однопереходные транзисторы.

В итоге я пошел гуглить, как делаются мигающие светодиоды на обыкновенных биполярных NPN транзисторах. Оказывается, соответствующая схема называется мультивибратор и выглядит приблизительно так:

Исходник этой схемы для gschem можно скачать здесь. К сожалению, gschem не умеет рисовать соединения крест-накрест, поэтому в середине схемы я просто нарисовал две прямые линии. На картинке я на всякий случай подчеркнул, что в центре схемы соединения нет. Впрочем, это и так должно быть ясно по отсутствию жирной точки.

Напряжение в 5 вольт было выбрано, потому что мне хотелось, чтобы схема питалась от USB, а по USB-кабелю идут именно 5 вольт. Больше о USB-кабеле и проводах в нем можно прочитать здесь. Обратите внимание, что красный и черный провод обычно соответствуют плюсу и минусу соответственно, но вообще это не гарантируется. Вы можете использовать и 12 вольт, этим вы ничего не спалите. В целом, чем меньше напряжение в приведенной схеме, тем реже мигают светодиоды. Емкость конденсаторов в принципе может быть любой. Я пробовал использовать конденсаторы от 22 до 100 мкФ. Чем меньше емкость, тем чаще мигают светодиоды.

По приведенной схеме я спаял такое устройство:

Обратите внимание, что дорожки на плате находятся с обратной стороны. Таким образом, во время пайки компоненты схемы приходится располагать как бы вверх ногами по сравнению с тем, как они располагаются на макетной плате. Нужно быть очень внимательным, чтобы все ножки попали в нужные места, особенно это касается светодиодов, конденсаторов и транзисторов. Как мне объяснили, таким образом паяют, чтобы между ножками элементов и дорожками на плате не получался конденсатор. Чтобы обрезать плату, я использовал упомянутые в начале заметки ножницы по металлу. Интересно, что с этой схемой у меня все получалось с первого раза без особых проблем. Ну разве что у одного транзистора сломал ножку, пришлось его заменить.

А какие инструменты вы используете во время пайки, при какой температуре паяете, используете ли «крокодилов» для теплоотвода, чем обрезаете платы, травите платы сами или используете готовые, а также какую электронную схему вы паяли в первый раз?

Дополнение: Выше был описан так называемый выводной или сквозной монтаж (Through-Hole Technology, THT). Поверхностный монтаж (SMT, Surface-Mount Technology) отличается только размером компонентов. Компоненты для поверхностного монтажа я лично припаиваю так. Залуживаю место пайки, затем подношу компонент и, придерживая пинцетом, припаиваю. Тут особенно удобно использовать пинцет с изогнутыми ножками. Но некоторые люди для поверхностного монтажа предпочитают использовать вместо припоя паяльную пасту и паяльный фен. Неплохая паяльная паста называется Mechanic XG-Z40, ее можно купить на eBay. Для ее нанесения требуется специальный пистолет. Его также можно найти на eBay по запросу «10ml manual syringe gun». Компоненты для поверхностного монтажа называются SMD, Surface-Mount Device. Они бывают разных размеров, из которых дома вы скорее всего будете использовать 1206, 0805 или 0603 — вряд ли мельче. SMT интересен тем, что позволяет разместить намного больше компонентов на той же площади, не требует наличия отверстий и потому позволяет использовать плату с обеих сторон.

Главная страница » Печатная плата электроники – инструкция изготовления

Практика конструирования и монтажа, напрямую связанная с электроникой, никак не обходится без главной детали – печатной платы. Начальная разработка какого-нибудь электронного устройства, конечно, допустима с помощью навесного монтажа. Однако полноценную печатную плату всё равно придётся делать, если речь идёт о серьёзном электронном устройстве. Существуют два варианта: заказать изготовление печатной платы в сервисе или сделать печатную плату своими руками непосредственно дома. Первый вариант требует солидных финансовых вложений и двух-трёх недель ожидания. Второй не требует ничего, кроме личного желания, куска фольгированного текстолита и небольшого количества хлорного железа.

Практика печати на фольгированном текстолите

Листовой текстолит, ламинированный по одной или обеим сторонам тонким слоем меди, традиционно используется для изготовления печатных электронных плат.

Обычно жёсткая основа с разводкой электронных схем под пайку электронных деталей – это приоритеты специализированной производственной сферы.

Однако конструирование электроники для личных нужд и в малых экземплярах выглядит более рационально, когда технология производства «печаток» доступна в условиях быта.

Вот такой результат работы вполне возможно получить в домашних условиях, используя простые доступные средства, инструменты, материалы

Если же освоить все тонкости производства и запастись необходимым материалом, не исключается изготовление печатных плат дома, если не в промышленных масштабах, так в количествах достаточных для бизнеса.

Существует несколько технологий прорисовки и травления миниатюрных дорожек на фольгированном текстолите. Начиная от метода простого рисунка электронной схемы лаком для ногтей с последующим химическим травлением, и заканчивая автоматической лазерной разводкой и микронной резкой.

Однако для домашних условий требуется методика особая – эффективная, но одновременно бюджетная и относительно несложная.

Изготовление печатных плат в домашних условиях

Здесь – в рамках своего рода учебного пособия, рассматривается процесс изготовления печатных плат с использованием технологии переноса тонера лазерным принтером.

Этот метод разработан давно, но до сих пор сопровождается массой новых советов и приемов, благодаря которым эффективность только повышается.

Что потребуется домашнему электронщику?

• программа разработки дизайна,
• лазерный принтер,
• любой глянцевый журнал,
• утюг бытовой,
• одна-две пластиковых тары,
• небольшая кисточка или зубная щетка,
• резиновые перчатки,
• хлорное железо,
• фольгированный текстолит.

Практически все компоненты списка можно найти в бытовом хозяйстве. Исключение составляют: хлорное железо и текстолит с фольгой.

Два материала: хлорид железа и фольгированный текстолит, которые потребуется купить. Всё остальное обычно имеется в наличии среди предметов и материалов домашнего хозяйства

Эти два пункта списка закрываются через посещение радиоэлектронного магазина или радио-рынка. Такие торговые точки имеются в любом среднем по величине населённом пункте. В крайнем случае, можно заказать оба компонента через интернет.

Между тем, хлорное железо вполне заменимо другим химическим веществом, полученным на основе смеси медного купороса (МК) и обычной поваренной соли (ПС). Смесь делается в соотношении 1 часть МК на 2 части ПС, разведённых в 0,5 л кипятка.

Обычно на изготовление средней по размерам электронной печатной платы достаточно взять 4 столовых ложки МК и 2 столовых ложки ПС. Залитую кипятком порошковую смесь тщательно размешать и дать отстояться.

Единственное отличие такого раствора от FeCl₃ – несколько увеличенное время травления. Но с другой стороны – смесь на медном купоросе безопаснее FeCl₃. Медный купорос (порошковый) доступен в любом хозяйственном магазине.

Создание дизайна печатной платы

Для создания дизайна рисунка ПП оптимальной видится компьютерная программа «KiCad» – профессиональное средство рисования электронных печатных плат, но при этом бесплатное.

Программное обеспечение «KiCad» обеспечивает пользователя функцией маршрутизации кисти, благодаря чему легко разводить дифференциальные пары, интерактивно настраивать длину трассировки.

Рабочее окно программы KiCad — профессионального средства разводки, без которого никак не обойтись в процессе изготовления печатной платы. ПО распространяется бесплатно

С помощью редактора схем создаётся дизайн без ограничений. Имеется обширная библиотека схемной символики. Также встроенный редактор схем позволяет без особых трудностей освоить работу с проектами.

Всё, что нарисовано программой красным цветом принадлежит фронтальной поверхности. Линии жёлтого цвета, является рисунком обратной стороны печатной платы.

Созданный рисунок необходимо экспортировать в pdf формат. Для этого у «KiCad» есть инструмент «Plot». Применяя «Plot», следует выбрать зеркальное отображение.

Печать рисунка разводки на принтере

После получения файла печатной платы в формате «pdf», нужно распечатать проект на лазерном принтере. Для выполнения этой операции подойдёт страница любого глянцевого журнала.

Страница вставляется в лоток ручной подачи лазерного принтера. Наряду с журнальной, допустимо применить обычную глянцевую бумагу. Не стоит беспокоиться относительно уже существующих изображений на журнальной странице. Они не помешают.

Отпечаток тонера на глянцевой странице журнала. Как видно из рисунка, качество печати достаточно высокое. Такой же след должен получиться на фольге печатной платы

Фактор присутствия сторонних изображений не оказывает никакого влияния на процесс. Рисунок тонером принтера в любом случае остаётся на глянцевой поверхности страницы журнала (бумаги). А это именно тот результат, который требуется получить.

Желательно дважды (на двух разных страницах) провести печать, чтобы удостовериться, что напечатанный рисунок не имеет пятен, мазков, иных дефектов.

Если печать выходит с пятнами, рекомендуется использовать страницу другого журнала и повторить попытку. Необходимо получить максимально качественный результат печати.

Перенос разводки с принтера на фольгу

Если след разводки печатной платы качественно выдан лазерным принтером, глянцевую страницу журнала с полученным оттиском следует аккуратно извлечь из принтера и поместить рисунком вниз на медную поверхность текстолита.

Предварительно медное покрытие рекомендуется зачистить шкуркой-нулевкой и обезжирить техническим спиртом. Затем включают в сеть бытовой утюг на максимум нагрева, прогревают инструмент глажки белья до отключения автоматикой.

Термическая обработка печатной платы с помощью обычного хозяйственного утюга. Температура нагрева — максимум. Иначе страдает качество переноса

Нагретой подошвой утюга прижимают журнальный лист с напечатанной разводкой схемы к поверхности фольгированного текстолита. Выдерживают утюг на листе без движений в течение примерно 30 секунд.

Далее необходимо плавными круговыми движениями разгладить утюгом поверхность листа в течение 2-3 минут. За этот промежуток времени термальной обработкой, тонер намертво прилипает к медному покрытию текстолита.

Результат переноса оттиска тонера от журнальной страницы на медное покрытие текстолита. Выглядит не хуже варианта промышленного изготовления

Завершением процесса переноса отпечатка на медную фольгу текстолита является удаление приклеенного листа журнала. Здесь требуется терпение и аккуратность.

Облегчает операцию очистки текстолита от приклеенной бумаги ванночка с холодной водой, куда нужно поместить на время обрабатываемый объект.

Вода размягчает бумагу, чем обеспечивается полный съём остатков бумажных волокон. Тонер при этом остаётся на текстолите.

Травление печатной платы

Итак, рисунок схемы соединений нанесён на текстолит. Можно приступать к следующей части процесса – травлению излишек меди.

Травление меди в растворе хлорного железа. Химическое содержимое хлорида железа опасно. Поэтому следует применять защитные аксессуары

Для этого потребуется раствор хлорного железа, залитый в пластиковую ванну подходящих размеров.

Внимание! Раствор хлорида железа является опасной химией.

Обязательно следует проводить работы травления внутри хорошо проветриваемого помещения. Защитные аксессуары – резиновые перчатки и очки также обязательны.

Печатную плату рекомендуется оснастить ниткой, протянутой сквозь отверстие, высверленное в свободном углу заготовки. Этот аксессуар позволит вынимать периодически заготовку из раствора для контроля. Или же можно использовать пластиковый пинцет.

Среднее время травления хлорным железом составляет примерно 20-25 минут. Правда, конкретное значение времени во многом зависит от размеров заготовки и объёма меди, который требуется вытравить.

Как только свободная от печати медь будет вытравлена, печатную плату нужно извлечь из раствора и поместить в посуду с проточной водой.

Тщательная промывка готового продукта необходима обязательно. Если на поверхности останутся излишки хлорида железа, существует риск повреждения разводки

Оставшийся раствор хлорида железа следует перелить из ванночки в герметичную пластиковую ёмкость и плотно закрыть крышкой. Этот раствор допустимо использовать многократно.

Вытравленную печатную плату следует тщательно промыть водой, применяя мыльные средства. Далее останется только очистить медные дорожки печатной платы, сохранившиеся целыми под слоем тонера.

Здесь применима та же мелкозернистая шкурка или металлическая сетка. После очистки, печатная плата обрезается по требуемому размеру, грани выравниваются мелким рашпилем. Вот и всё – электронная печатная плата готова.

Таким способом доступно готовить непосредственно в домашних условиях разные по сложности электронные печатные платы, в том числе двухсторонние.

Нужно отметить вполне приличное качество производства печатных плат методом «журнальной» печати на лазерном принтере.

Ещё одна оригинальная методика изготовления печатных плат