Как изготовить электронную печатную плату в домашних условиях?

В современном мире печатные платы используют в изготовлении электронных схем. Среди них, например, сборочные узлы электронной техники. Пластина из множества слоев с новыми электронными элементами обладает свойством интеграции. Данная характеристика позволяет уменьшить габариты электрических схем и техники для вычисления. Первая печатная плата появилась более ста лет назад.

Что такое печатная платa

Печатная плата внешне представляет собой пластину диэлектрика. На поверхности изделия расположена электросхема. Пластина из диэлектрика необходима для соединения электронных составляющих. Выводы компонентов платы спаивают с частями проводящего рисунка.

Рисунок электросхемы выполняют из фольги на прочной изолирующей поверхности. Для монтирования планарных и выводных элементов в печатной плате проделывают специальные отверстия и площадки. Фольга в плате расположена на нескольких слоях, поэтому электрическое соединение с ней обеспечивают переходные отверстия. Внешняя поверхность платы покрыта защитным слоем (паяльной маской) и метками (дополнительная графика и текст согласно с конструкторскими документами).

Классификация печатных плат согласно количеству слоев фольги с рисунком:

  • односторонние,
  • двухсторонние,
  • многослойные (соединение нескольких пластин с одним или двумя слоями).

ВАЖНО! Количество слоев увеличивают в зависимости от степени сложности монтажа проекта.

Изготовление электронной печатной платы в домашних условиях

Какой материал будем использовать для изготовления

Для печатных плат используют диэлектрические основания из фольги. Материал состоит из многослойных пластин с электроизоляцией или из синтетических фторопластовых или полиимидных пленок. Сверху изоляции или пленки находится медная, алюминиевая или никелевая фольга.

  • Фольга из алюминия плохо спаивается.
  • Фольга из никеля обладает повышенным сопротивлением и небольшой теплоотводностью. Кроме этого, ее себестоимость более затратна.
  • Медная фольга хорошо поддается пайке. Толщина &#8211, от 18 до 35 мкм.

В продаже доступно множество материалов для производства плат. Для изготовления пластины своими руками можно использовать стеклотекстолит или гетинакс:

  • Стеклотекстолит &#8211, спрессованный материал, в основе которого лежит стеклоткань. Композиционный материал пропитан эпоксидной смолой и облицован фольгой из меди. Стеклотекстолит обладает высокой теплопроводностью, прочностью и электроизоляцией. Вес материала не утяжелит собираемое устройство. Материал удобен в механической обработке. Температура применения варьируется от минус 60 до плюс 125 градусов по Цельсию. Допустимая толщина &#8211, 1,5 миллиметра. В домашних условиях желательно использовать 0,8 миллиметра с покрытием одного слоя.
  • Гетинакс &#8211, бумага с пропиткой из бакелитового лака. Слои материала получаются после прессования бумаги горячим способом. Гетинакс пропитан эпоксидной смолой. Температура применения варьируется от минус 65 до плюс 120 градусов по Цельсию. Выбор разновидности Гетинакса зависит от дальнейшей эксплуатации.

Основные требования к изготовленным платам

  • Прямоугольная форма с двусторонним покрытием.
  • Толщина &#8211, не более трех миллиметров (должна соответствовать диэлектрическому основанию).
  • Контуры выемок и пазов расположены по периметру пластины и не совпадают с линиями координатной сетки.
  • Центры всех отверстий располагают в узлах сетки.
  • Промежуток между краями отверстия и платы не должен превышать толщину последней.
  • Размер контактной площадки определяет диаметр отверстия.
  • Толщина дорожек и промежутков между ними &#8211, около 0,2 миллиметра.

Необходимые инструменты и химия

  • стеклотекстолит или гетинакс,
  • скребок для мыть посуды,
  • моющее средство для посуды,
  • ацетон,
  • жидкость для снятия лака без содержания ацетона,
  • технический или медицинский спирт,
  • старая зубная щетка,
  • мягкая двухслойная туалетная бумага,
  • двухкубовый шприц,
  • фотобумага,
  • лазерный черно-белый принтер с разрешением более 600 dpi и картридж к нему,
  • швейные ножницы,
  • сверла диаметром 0,6 миллиметра, 0,8 миллиметра и 1 миллиметр,
  • маркер для рисования печатных плат,
  • мини дрель,
  • гидроперит,
  • лимонная кислота,
  • каменная соль (не йодированная),
  • пластиковая емкость для травления,
  • пластиковая карта,
  • груз весом 3 килограмма,
  • спиртоканифольный флюс,
  • паяльная станция.

Печатаем на принтере рисунок платы

  1. Для максимальной толщины линий на рисунке в свойствах принтера следует отключить режим экономной печати. Возможно придется подбирать другой режим для хорошего результата. Графическое изображение платы не должно быть смазанным или потертым.
  2. В настройках печати выбирают максимальное разрешение и черно-белый режим (в случае, если принтер цветной).
  3. Масштаб должен быть реалистичным.
  4. После завершения печати изображение с графическими элементами нельзя трогать руками. Лучше оставить границу на листе перед вырезанием рисунка. Дополнительной площади размером в два сантиметра достаточно, чтобы придерживать бумагу пальцами, не задевая схему.

ВАЖНО! При вырезании следует оставлять три миллиметра от границы, чтобы видеть края при переводе.

Готовим раствор для химического перевода

Для изготовления химического раствора понадобятся:

  • жидкость без ацетона и сам ацетон в пропорции 2:1,
  • шприц,
  • стеклянная емкость с резиновой крышкой.

Обе жидкости отмеряют шприцом, смешивают и переливают в плотно закрытую емкость. При долгом хранении ацетон может улетучиться, и вещество испортится.

Готовим стеклотекстолит

  • Для стеклотекстолита потребуется широкая ровная поверхность, в центр которой кладут лист туалетной бумаги.
  • Далее идет подготовка материала. Стеклотекстолит натирают металлической губкой по кругу, чтобы убрать окисления, царапины и отпечатки от пальцев. Пластина должна блестеть.
  • В центр пластины капают моющее средство и вспенивают. Кроме этого, мыльный раствор наносят на руки.
  • Плату моют в течение нескольких минут и ополаскивают холодной водой. Пластину следует держать по бокам за края.
  • После мытья плату кладут на бумагу. Сверху наносят пару капель раствора из ацетона и чистят туалетной бумагой до полного высыхания.

ВАЖНО! На поверхность платы не должны попасть мелкие ворсинки, пыль или волосы. Перед процедурой следует убрать помещение.

Переводим рисунок

  • В шприц набирают два миллилитра раствора.
  • Плату кладут на бумагу. Сверху должна быть поверхность из медной фольги.
  • На поверхность из меди наносят тонкий слой жидкости, без промежутков.
  • Равномерно по пластине кладут чертеж схемы печатью вниз. Передвигать бумагу нельзя.
  • С помощью пластиковой карты промокают бумагу и выдавливают лишний раствор.
  • Через десять секунд сверху кладут два куска бумаги, еще через десять секунд на пластину кладут гладкий пресс (3 килограмма) и давят на него пять секунд.
  • Через пять минут груз убирают. Бумага с рисунком должна высохнуть (стать белой).
  • Для снятия бумаги зубную щетку промокают в спирт и смачивают поверхность. После того, как она стала маслянистой, бумагу отгибают с одного края, и под нее щеткой вливают спирт. Зона чертежа должна быть полностью покрыта летучей жидкостью.
  • Лист равномерно оттягивают, чтоб краска осталась на пластине. Периодически следует доливать спирт.

ВАЖНО! Если маленькие участки тонера остались на бумаге, можно использовать маркер и точечно закрасить пробелы. Желательно рисовать двумя слоями, чтобы получился эффект черного лака. Перед нанесением рисунка на плату следует измерить геометрию чертежа линейкой.

Травим плату

  • Для подготовки раствора следует налить в емкость 50 миллилитров теплой воды.
  • В воду добавляют три таблетки гидроперита, до полного растворения. В итоге выходит перекись водорода (3 процента).
  • В жидкость добавляют 15 грамм лимонной кислоты и 5 грамм соли, до полного растворения.
  • Раствор выливают в пластиковую емкость, окунают в него плату схемой вниз на полчаса (иногда сорок минут).
  • Плату моют теплой водой и стирают тонер ацетоном. Сверху покрывают спиртоканифольным флюсом.

Сверлим отверстия

Отверстия сверлят в местах, где выходит дорожка. Вторые отверстия просверливают при пайке переходных. Для большей жесткости добавляют переходы по краям пластины. Так как используют сверла маленького диаметра, необходима мини дрель.

Лужение платы

Лужением платы защищают медное покрытие от коррозии. Для процесса необходима паяльная станция. Для качественного лужения оплетку для выпайки одевают на жало паяльника и прикручивают проволокой.

Пластину и оплетку покрывают флюсом. Затем на плату наносят олово. В процессе медные ворсинки от оплетки убирают.

Рецепты травильных растворов

Травильный раствор из перекиси водорода и лимонной кислоты

Ингредиенты:

  • перекись водорода (3 %),
  • лимонная кислота,
  • поваренная соль,
  • теплая вода (100 мл).

Травильного раствора объемом 100 миллилитров достаточно для удаления фольги из меди (толщина 35 мкм) с площади пластины размером 100 сантиметров квадратных. Приготовленный раствор нельзя хранить. Вместо лимонной кислоты можно использовать уксусную, однако сушить плату придется на улице из-за неприятного запаха.

Достоинства раствора &#8211, дешевизна, легкодоступность ингредиентов, высокая скорость, безопасность. Травление можно проводить при комнатной температуре.

Травильный раствор на основе хлорного железа

Раствор на основе хлорного железа не требователен к температуре. Время травления быстрое. Однако скорость убывает по мере расхода хлорного железа в жидкости.

Для приготовления понадобятся: 200 миллилитров воды и 150 грамм хлорного железа в порошкообразном виде. Компоненты перемешивают до полного растворения.

ВАЖНО! Травильный раствор можно хранить в герметично закрытой емкости и использовать неоднократно. Для повторного применения его &#8220,оживляют&#8221, медными гвоздями. Недостатком раствора является высокая себестоимость.

Травильный раствор на основе перекиси водорода и соляной кислоты

Травильный раствор отличается высокой скоростью процедуры и доступностью. Гидроперит или перекись водорода можно приобрести в аптеке.

Для приготовления в соляную кислоту (помешивая ее) тонкой струей вливают раствор перекиси водорода (3 процента). При процедуре травления следует соблюдать меры безопасности, так как соляная кислота разъедает руки и портит другие предметы. По этой причине раствор не рекомендуют применять в домашних условиях.

ВАЖНО! Вместо соляной кислоты можно использовать аккумуляторный электролит, в который добавляют соль.

Травильный раствор на основе медного купороса

Травильный раствор на основе медного купороса используют редко, так как процедура отличается сложностью. К тому же, медный купорос &#8211, это ядохимикат, который применяют в сельском хозяйстве для уничтожения вредителей. Продается компонент в торговых точках для садоводов и огородников.

Способ приготовления: медный купорос (⅓ часть) перемешивают с поваренной солью (⅔ части). В смесь вливают 1,5 стакана горячей воды, чтобы соль растворилась.

Время процедуры травления с медным купоросом &#8211, около четырех часов. Необходимая температура &#8211, от 50 до 80 градусов по Цельсию. Во время травления раствор необходимо постоянно менять.

Способ изготовления печатной платы в домашних условиях пригодится новичкам в сфере электроники. Перед профессиональной работой можно приобрести необходимые навыки дома. Количество методов разнообразно, что повлияет на успех задуманного.