Подавляющее большинство радиолюбительских электронных устройств, описания которых приводятся в литературе, содержат печатные платы. По установившимся понятиям, печатная плата — это изоляционная плата с нанесенными на ней проводниками и контактными площадками, служащими для припайки навесных электро и радиоэлементов.
Материалом для изготовления печатных плат служат гетинакс или стеклотекстолит с односторонним и двусторонним фольгированным покрытием. Толщина фольги составляет 35 или 50 мкм.
Существуют два основных вида печатного монтажа — с постоянным зазором между проводниками и с постоянной шириной проводников. В первом случае зазор составляет 1 …3 мм, и удаляется минимальное количество фольги. Из-за сравнительно большой емкости между проводниками область применения плат с таким монтажом ограничена — их используют в основном для конструирования низкочастотных устройств с небольшой плотностью монтажа.
Платы с постоянной толщиной проводников обладают меньшей емкостью между ними и позволяют добиться максимальной плотности монтажа. Но сцепление печатных проводников с изоляционным основанием у них менее надежно, чем у предыдущих.
Минимальная ширина печатных проводников здесь ограничивается как допустимой плотностью тока через них, так и технологией изготовления плат. Иногда можно встретить платы с комбинированным монтажом, когда часть соединений выполнена с постоянным зазором между проводниками, а часть — с их постоянной шириной.
Одна из ошибок при самостоятельной разработке печатного монтажа — увлечение платами с постоянной шириной соединительных проводников (причем минимальной!) не только в тех случаях, когда в этом нет необходимости, но и при изготовлении конструкций с сильноточными цепями, например, стабилизаторов напряжения.
Пример такого монтажа приведен на рис.1 а. Очевидно, что подобную монтажную площадку даже при высокой плотности монтажа целесообразнее выполнить с меньшим вытравливанием фольги, как это показано на рис.1б.
А вот пример промышленной печатной платы с постоянной шириной проводников (рис.2а). В дальнейшем для повышения надежности работы устройства плата была модернизирована. и при сохранении прежней схемы соединения деталей соединительные проводники расширили (рис.2б).
А позже разработчики вообще перешли на монтаж с постоянным зазором между проводниками (рис.2в), изменив схему соединений.
В любительских условиях чаще пользуются платами с комбинированным монтажом. Ненужные участки фольги удаляют механическим (вырезанием) или химическим (травлением) способом. При механическом способе основным инструментом является скальпель или перочинный нож.
Прорезание изоляционных канавок между прямоугольными участками фольги можно выполнить специапьным резаком, изготовленным, например, из отрезка ножовочного полотна. Подобный способ прост, и его можно рекомендовать начинающим радиолюбителям. Но следует учесть, что при этом способе несколько усложняется составление схемы соединения деталей.
По мере накопления опыта изготовления печатных плат можно переходить на химический способ удаления ненужных участков фольги. В этом случае сначала разрабатывают чертеж платы, т.е. схему соединения деталей, и вычерчивают ее на миллиметровой бумаге со стороны проводников в масштабе 1:1, отмечая центры отверстий и проставляя условные изображения электро и радиодеталей.
Полученный чертеж наклеивают резиновым клеем на фольгированную поверхность заготовки платы. Шилом или керном (легкими ударами молотка) намечают по чертежу центры отверстий. По окончании этой работы чертеж снимают, удаляют остатки клея с фольги и обезжиривают плату, протирая тампоном, смоченным растворителем (646 или ацетоном).
После этого касаться платы руками нельзя, иначе в этих местах могут остаться жировые пятна, и фольга не будет травиться. В соответствии с чертежом на фольгу наносят карандашный рисунок печатных проводников, ориентируясь по намеченным центрам отверстий.
Теперь каким-либо защитным составом выполняется рисунок проводников, чтобы фольга в этих местах не вытравилась. Обычно для этой цели используют цапонлак или битумный лак. Покрытие наносят стеклянным рейсфедером или различными плакатными перьями (в зависимости от ширины дорожек).
Для удобства работы конец стеклянного рейсфедера прогревают в пламени спички или зажигалки до размягчения стекла и изгибают (рис.3). Прямые линии наносят с помощью линейки, к которой снизу приклеены “ножки” из резины или пластмассы, чтобы край линейки был приподнят над платой и под нее не затекал лак.
В намеченных центрах отверстий рисуются контактные площадки. Вязкость цапонлака (его разбавляют ацетоном) должна быть такой, чтобы его можно было легко набирать рабочим концом рейсфедера. Периодически рейсфедер промывают в ацетоне.
После высыхания лака рисунок ретушируют, удаляя скальпелем, бритвой или лезвием ножа подтеки, пятна, случайно появившиеся перемычки. Работу эту выполняют аккуратно, поскольку цапонлак держится на фольге не очень прочно.
Лучшие результаты получаются, если рисовать плату тушью. Наносить ее можно обычными чертежными инструментами— рейсфедерами, перьями и т.п. Хотя можно пользоваться тушью синего, красного или черного цветов, предпочтительнее все-таки синяя тушь, поскольку красная менее заметна на фольге, а черная обладает худшим сцеплением с ней.
Кроме того, тушь более критична к качеству поверхности фольги — ее нужно зачищать чернильным ластиком, а затем протирать чистой сухой материей. Защитное покрытие можно выполнить и липкой лентой (лучше прозрачной), наклеенной на фольгу.
Следующий этап — травление платы для удаления незащищенных участков фольги. Несмотря на обилие химических реактивов и способов травления, наиболее просто и удобно в любительских условиях травить платы в растворе хлорного железа. Его разводят в горячей кипяченой воде до получения плотности 1,3 (150 г хлорного железа в порошке на 200 мл воды).
Раствор напивают в ванночку и погружают в него плату фольгой вниз, но так, чтобы плата не касалась дна. Проще всего это сделать, вставив в предварительно просверленные по углам платы отверстия три-четыре ограничительные стойки, например, спички (рис.4).
Продолжительность травления в свежеприготовленном растворе — 30…50 мин, в истощенном (многократно использованном) — 2…3ч. Появление на поверхности раствора белесоватой пленки свидетельствует о его сильном истощении, пользоваться таким раствором не следует.
По окончании травления плату промывают в воде, а затем удаляют цапонлак (или тушь) мелкозернистой водостойкой наждачной бумагой в струе горячей (60…80°С) воды. Непротравленные участки фольги удаляют острым ножом или резаком. После чего сверлятся отверстия под выводы деталей, проводники окончательно зачищают наждачной бумагой и залуживают.
Плата готова для монтажа (установки радиоэлементов). Предварительно выводы элементов подготавливают. Их очищают от окисного слоя чернильным ластиком (рис.5),
облуживают и изгибают так, чтобы после установки на плату маркировка номинала или условного обозначения находилась сверху, если деталь располагается горизонтально (рис.6а), или была хорошо видна при вертикальном расположении детали (рис.6б, в).
Элемент вставляют в предназначенные для него отверстия платы, выступающую над платой часть выводов укорачивают до 1 …5 мм, прижимают к монтажной площадке (в случае эксплуатации платы в условиях вибрации и ударов) и припаивают.
Монтировать плату бывает удобнее, если установить ее на технологические стойки (рис.7), выточенные из изоляционного материала.
Для этого, конечно, на плате должны быть предусмотрены отверстия по углам. Короткие отрезки стоек располагают со стороны печатных проводников и навинчивают на винты, запрессованные в длинные отрезки стоек.
Случается, что все соединения между деталями выполнить печатным способом не удается и приходится использовать перемычки из монтажного провода (в изоляции или без нее). Если число таких перемычек приближается к десятку, целесообразнее воспользоваться двусторонним фольгированным материалом.
Технология изготовления двусторонних плат аналогична вышеописанной, но разрабатывать чертеж необходимо для двух сторон платы. Чертеж можно выполнить на миллиметровой бумаге, используя для линий связи, расположенных на разных сторонах платы, отличающиеся цвета. Затем для удобства лучше сделать два отдельных чертежа (для каждой стороны платы). Нужно стремиться к тому, чтобы со стороны деталей на плате было возможно меньше соединительных проводников.
Разработанный чертеж переносят на плату, следя за тем, чтобы контактные площадки на обеих сторонах заготовки платы совпали. Ничем не отличается и установка деталей, за исключением случаев, когда под ними проходят печатные проводники — тогда деталь приподнимают на 1…2 мм над платой (рис.8).
При необходимости соединить между собой проводники с обеих сторон платы это делают либо отрезком луженого провода (рис.9а), либо с помощью вывода детали (рис.96). Если деталь должна быть расположена со стороны печатных проводников, ее выводы припаивают, как это показано на рис.10.
При разработке конструкций на микросхемах порою возникают трудности с разводкой на печатной плате проводников питания. Выручат в этом случае объемные проводники, выполненные в виде штанги над микросхемами, и отводы от них, соединенные с выводами питания. Диаметр “штанги” может быть 0,5…0,8 мм, а подпаянных к ней проводников—0,2.. .0,4 мм. Концы проводников закручивают вокруг “штанги” на 1…2 оборота и пропаивают (рис.11).
Монтируя на плате миниатюрные радиодетали, совсем не обязательно пользоваться специальным паяльником. Подойдет и обычный широкодоступный паяльник мощностью 40 Вт. Но жало его нужно заточить (рис.12а). Неплохо иметь набор жал с различной заточкой, одно из которых изогнуто под прямым углом (рис.126). За рабочей поверхностью жала нужно следить, и по мере ее эрозии затачивать и облуживать.
Качество пайки и срок службы жала зависят от температуры нагрева. Для тех, кто не знает как правильно паять паяльником данная статья.
Поэтому нелишне изготовить для паяльника регулятор мощности и устанавливать им температуру жала в зависимости от характера пайки. Наилучший флюс для монтажа печатных плат — жидкий активированный, например, ЛТИ-120. Остатки этого флюса не обязательно удалять с платы после пайки.
При использовании в качестве флюса канифоли ее остатки желательно удалять, соскоблив, например, скальпелем, а затем промыть плату ацетоном или спиртом. Чистая плата имеет большее поверхностное сопротивление и, кроме того, внешний вид монтажа получается более привлекательным.
[info]Производственно строительная компания Скиф 53 предлагает возможность строительства дачных домиков и бань. Предлагаются различные варианты и проекты строительства. На этом сайте вы сможете получить необходимую информацию. [/info]
