Технології виготовлення друкованих плат
Ми розглядаємо тільки найбільш поширену «класичну» технологію, при якій зайві ділянки міді з поверхні плати видаляються шляхом хімічного травлення. Крім цього, можливо, наприклад, видалення міді шляхом фрезерування або з використанням електроіскровий установки. Однак ці способи не набули широкого поширення ні в радіоаматорського середовищі, ні в промисловості (хоча виготовлення плат фрезеруванням іноді застосовується в тих випадках, коли необхідно дуже швидко виготовити нескладні друковані плати в одиничних кількостях).
Особливо хотілося б відзначити, що при виготовленні друкованих плат в домашніх умовах слід прагнути при розробці схеми використовувати якомога більше компонентів для поверхневого монтажу, що в деяких випадках дозволяє розвести практично всю схему на одній стороні плати. Пов'язано це з тим, що до цих пір не винайдено ніякої реально здійсненною в домашніх умовах технології металізації перехідних отворів. Тому в разі, якщо розведення плати не вдається виконати на одній стороні, слід виконувати розводку на другій стороні з використанням в якості міжшарових переходів висновків різних компонентів, встановлених на платі, які в цьому випадку доведеться пропоювати з двох сторін плати. Звичайно, існують різні способи заміни металізації отворів (використання тонкого провідника, вставленого в отвір і припаяного до доріжок по обидва боки плати; використання спеціальних пістонів), проте всі вони мають суттєві недоліки і незручні у використанні. В ідеальному випадку плата повинна розлучатися тільки на одній стороні з використанням мінімальної кількості перемичок. Зупинимося тепер докладніше на кожному з етапів виготовлення друкованої плати.
Попередня підготовка заготовки
Даний етап є початковим і полягає в підготовці поверхні майбутньої друкованої плати до нанесення на неї захисного покриття. В цілому за тривалий проміжок часу технологія очищення поверхні не зазнала скільки-небудь значних змін. Весь процес зводиться до видалення оксидів і забруднень з поверхні плати з використанням різних абразивних засобів і подальшого знежирення.
Для видалення сильних забруднень можна використовувати дрібнозернисту наждачний папір ( «нулівку»), дрібнодисперсний абразивний порошок або будь-яке інше засіб, що не залишає на поверхні плати глибоких подряпин. Іноді можна просто вимити поверхню друкованої плати жорсткою мочалкою для миття посуду з миючим засобом або порошком (для цих цілей зручно використовувати абразивну мочалку для миття посуду, яка схожа на повсть з дрібними вкрапленнями якогось речовини; часто така мочалка буває наклеєна на шматок поролону) . Крім того, при досить чистою поверхні друкованої плати можна взагалі пропустити етап абразивної обробки і відразу перейти до знежирення.
У разі наявності на друкованій платі тільки товстої оксидної плівки її можна легко видалити шляхом обробки друкованої плати протягом 3-5 секунд розчином хлорного заліза з наступним промиванням у холодній проточній воді. Слід, однак, відзначити, що бажано або виробляти дану операцію безпосередньо перед нанесенням захисного покриття, або після її проведення зберігати заготовку в темному місці, оскільки на світлі мідь швидко окислюється.
Заключний етап підготовки поверхні полягає в знежирення. Для цього можна використовувати шматочок м'якої тканини, яка не залишає волокон, змочений спиртом, бензином або ацетоном. Тут слід звернути увагу на чистоту поверхні плати після знежирення, оскільки останнім часом почали траплятися ацетон і спирт зі значною кількістю домішок, які залишають на платі після висихання білуваті розлучення. Якщо це так, то варто пошукати інший обезжирюючих склад. Після знежирення плату слід промити в проточній холодній воді. Якість очищення можна контролювати, спостерігаючи за ступенем змочування водою поверхні міді. Повністю змочена водою поверхню, без освіти на ній крапель і розривів плівки води, є показником нормального рівня очищення. Порушення в цій плівці води вказують, що поверхня очищена недостатньо.
Нанесення захисного покриття
Нанесення захисного покриття є найважливішим етапом в процесі виготовлення друкованих плат, і саме їм на 90% визначається якість виготовленої плати. В даний час в радіоаматорського середовищі найбільш популярними є три способи нанесення захисного покриття. Ми їх розглянемо в порядку зростання якості одержуваних при їх використанні плат.Першим етапом є підготовка фотошаблона. У домашніх умовах його можна отримати, надрукувавши малюнок плати на лазерному принтері на плівці. При цьому необхідно особливу увагу приділити щільності чорного кольору на фотошаблонах, для чого необхідно відключити в налаштуваннях принтера всі режими економії тонера і поліпшення якості друку. Крім того, деякі фірми пропонують висновок фотошаблона на фотоплоттері - при цьому вам гарантований якісний результат.
На другому етапі на попередньо підготовлену і очищену поверхню плати наноситься тонка плівка фоторезиста. Робиться це шляхом розпилення його з відстані близько 20 см. При цьому слід прагнути до максимальної рівномірності одержуваного покриття. Крім того, дуже важливо забезпечити відсутність пилу в процесі розпилення - кожна потрапила в фоторезист порошинка неминуче залишить свій слід на платі.
Після нанесення шару фоторезиста необхідно висушити вийшла плівку. Робити це рекомендується при температурі 70 oC-80 oC, причому спочатку потрібно підсушити поверхню при невеликій температурі і лише потім поступово довести температуру до потрібного значення. Час сушіння при вказаній температурі становить порядку 20-30 хв. В крайньому випадку допускається сушка плати при кімнатній температурі протягом 24 годин. Плати з нанесеним фоторезистом повинні зберігатися в темному прохолодному місці.
Наступним після нанесення фоторезиста етапом є експонування. При цьому на плату накладається фотошаблон (бажано стороною друку до плати: це сприяє збільшенню чіткості при експонуванні), який притискається тонким склом або шматком плексигласу. При досить невеликих розмірах плат для притиску можна використовувати кришку від коробки компакт-диска або відмиту від емульсії фотопластинку. Оскільки область максимуму спектральної чутливості більшості сучасних фоторезистов доводиться на ультрафіолетовий діапазон, для засвічення бажано використовувати лампу з великою часткою УФ-випромінювання в спектрі (ДРШ, ДРТ і ін.). В крайньому випадку, можна використовувати потужну ксенонової лампи. Час експонування залежить від багатьох причин (тип і потужність лампи, відстань від лампи до плати, товщина шару фоторезиста, матеріал притискного покриття та ін.) І підбирається експериментально. Однак в цілому час експонування становить зазвичай не більше 10 хвилин навіть при експонуванні під прямими сонячними променями.
Прояв більшості фоторезистов здійснюється розчином їдкого натру (NaOH) - 7 грамів на літр води. Найкраще використовувати свіжоприготований розчин, що має температуру 20 ° C-25 ° C. Час прояви залежить від товщини плівки фоторезиста і знаходиться в межах від 30 секунд до 2 хвилин. Після прояви плату можна піддавати травленню в звичайних розчинах, оскільки фоторезист стійкий до впливу кислот. При використанні якісних фотошаблонів застосування фоторезиста дозволяє отримати доріжки шириною аж до 0,15-0,2мм.
Відомо багато складів для хімічного стравлювання міді. Всі вони відрізняються швидкістю протікання реакції, складом виділяються в результаті реакції речовин, а також доступністю необхідних для приготування розчину хімічних реактивів. Нижче наведена інформація про найбільш популярних розчинах для травлення.Очищення заготовки, сверловка, нанесення флюсу, лудіння
Після завершення травлення і промивання плати необхідно очистити її поверхню від захисного покриття. Зробити це можна будь-яким органічним розчинником, наприклад, ацетоном.
Далі необхідно просвердлити всі отвори. Робити це потрібно гостро заточеним свердлом при максимальних обертах електродвигуна. У разі, якщо при нанесенні захисного покриття в центрах контактних майданчиків не було залишено порожнього місця, необхідно попередньо намітити отвори (зробити це можна, наприклад, шилом). Притискне зусилля в процесі свердління не повинно бути занадто великим, щоб на звороті плати не утворювалися горбки навколо отворів. Звичайні електродрилі практично не підходять для свердління плат, оскільки, по-перше, мають низькі обороти, а по-друге, мають досить великою масою, що ускладнює регулювання притискного зусилля. Найзручніше для свердління плат використовувати електродвигуни типу ДПМ-35Н і їм подібні з насадженим на їх вал невеликим цанговим патроном. Після сверловки потрібно обробити отвори: видалити всі щербини і задирки. Зробити це можна наждачним папером.
Наступним етапом є покриття плати флюсом з подальшим лудінням. Можна використовувати спеціальні флюси промислового виготовлення (найкраще змиваються водою або взагалі не потребують змивання) або просто покрити плату слабким розчином каніфолі в спирті. Лудить можна проводити двома способами: зануренням в розплав припою або за допомогою паяльника і металевого обплетення, просоченої припоєм. У першому випадку необхідно виготовити залізну ванночку і заповнити її невеликою кількістю сплаву Розі або Вуда. Розплав повинен бути повністю покритий зверху шаром гліцерину щоб уникнути окислення припою. Для нагрівання ванночки можна використовувати перевернутий праска або електроплитку. Плата занурюється в розплав, а потім виймається з одночасним видаленням надлишків припою ракелем з твердої гуми.
У даній статті ми постаралися освітити всі найбільш зручні для застосування в домашніх умовах технології виготовлення друкованих плат. Використання сучасних фоторезистов або технології лазерного принтера і праски дозволяє отримати досить хороші результати. Таким чином, у радіоаматорів з'являється можливість виготовлення друкованих плат з мінімальною шириною провідника порядку 0,2-0,3 мм, що ще десять років тому було практично недосяжним навіть при серійному виробництві.
Олексій Сігаєв
Москва
Джерело: shems.h1.ru