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 . 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.

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 , 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.

С любой заводской платой, то в глаза сразу бросится основное отличие: практически на всех заводских платах дорожки покрыты каким-то защитным слоем, снаружи остаются только контактные площадки. Этот слой может быть зеленым, красным, синим, а иногда даже черным или белым. Так что же это такое, и зачем оно нужно?

Это покрытие именуется паяльной маской, и призвано защитить дорожки от окислов, случайных замыканий и перегрева текстолита при монтаже элементов. В добавок к этому производить монтаж элементов на плате покрытой паяльной маской намного комфортнее: припой не растягивается по дорожкам. Если же детали запаиваются феном, то это тем более актуально. Да и выглядит плата с маской гораздо привлекательнее.

На данный момент радиолюбителю доступны три вида паяльной маски:

• Однокомпонентная (с UV отверждением).
• Двухкомпонентная.
• Сухая пленочная.

Однокомпонентная маска предлагаемая нашими маленькими китайскими друзьями на деле все же является ремонтной краской. Например, ей очень удобно замазать место восстановления дорожек. Нет, как маску ее тоже используют, в этом случае не нужна печь (а УФ лампы нужны в любом случае), но по прочности она все же проигрывает двухкомпонентной. Существует и настоящая однокомпонентная паяльная маска, но встречается она гораздо реже.

Пленочная маска очень похожа на фоторезист и по виду, и по принципу работы с ней. Да-да, из фоторезиста тоже можно сделать защитное покрытие, но на деле это лишь подобие, которое не обладает ни химической ни механической прочностью. Она так же довольно редко встречается, довольно дорого стоит, и главное, для полноценной работы необходим вакуумный ламинатор (для полноценного прилегания маски к поверхности платы).

Наиболее оптимальным по соотношению цена/качество является двухкомпонентная паяльная маска. Существует возможность приобрести ее на развес, что делает маску еще более доступной.

Да, нанесение паяльной маски делает процесс изготовления платы еще более трудоемким, затратным по времени и требует новых инструментов и материалов. Но ведь настоящий радиолюбитель и не должен стоять на месте, приобретение новых навыков и знаний, это всегда хорошо.

Как обычно, разделим процесс изготовления платы на этапы:

Сверление заготовки, нанесение фоторезиста, экспонирование, проявка, травление. Все эти этапы мы рассмотрели ранее. Возможно кого-то и удивит тот факт, что первым этапом идет сверление, обычно мы это делали почти в самом конце, но в данном случае отверстия сверлит станок ЧПУ, и порядок будет именно такой. О подготовке файлов для станка и изготовлении платы с его помощью мы еще поговорим, а пока воспримем это как данность.

Просверленная заготовка, с нанесенным фоторезистом.

Заготовка перед экспонированием дорожек.

На второй фотографии можно заметить, что рядом с шаблоном дорожек есть еще один шаблон (на самом деле он там не один). Это и есть шаблон для паяльной маски. По принципу работы с ней, маска мало чем отличается от фоторезиста. Это точно такой же светочувствительный материал, с небольшими отличиями: он состоит из двух компонентов и он жидкий.

Смешивание маски. Перед нанесением маски композит и отвердитель смешиваются в определенной пропорции, например, для маски FSR-8000 - 3:1.Композит имеет цвет покрытия, а отвердитель белый.

Ситуация, когда при нанесении не хватило маски, очень удручающе действует на психику, а значит необходимо рассчитать ее количество. На деле тут все просто: на 1 квадратный дециметр платы (10*10 см) с запасом хватает 2 грамм маски. Конечно тут все зависит от консистенции и способа нанесения, я же говорю о ситуации, когда маска ни чем не разбавлена (достаточно густая), и наносится через специальную сетку при помощи ракеля. Да, совсем небольшой расход.

Например, наша заготовка размером 6,5 см на 4,5 см. Считаем площадь в дециметрах: (6,5 см * 4,5 см) / 100 = 0,2925 дм². Считаем что 0,3 дм², в нашем случае лучше округлить в большую сторону. Считаем количество маски: 0,3 дм² * 2 гр. = 0,6 гр. Это количество готовой маски. Так как мешаем в пропорции 3 к 1, то 0,6 гр. / 4 части = 0,15 грамм - вес одной части. Значит 3 части композита имеют вес 0,45 грамм, а одна часть отвердителя - 0,15 грамм. Мешаем.

Нет ничего страшного в том, что композита на сотые доли грамма больше чем положено. Но если речь идет о ситуации когда чего-то больше, то очень желательно, чтобы это был именно композит а не отвердитель. Опять же, на сотые доли, не более того, пропорции нужно соблюдать. Далее очень тщательно перемешиваем маску, и оставляем на несколько минут. А пока подготовим сетку.

Нанесение паяльной маски. К нанесению маски можно предъявить два требования: слой должен быть тонким и обязательно равномерным. Можно конечно попытаться справиться и подручными средствами (тут обычно в ход идут валики для краски, шпатели для заделки швов и прочий садовый инвентарь), но все же единственно правильным способом будет являться нанесение через трафаретную сетку.

Трафаретная сетка - материал, прекрасно подходящий для нанесения маски. Я пользуюсь сетками марки LM-PRINT (ссылка на магазин есть в таблице выше). В маркировке сетки через дробь указано количество нитей на см и диаметр нитей в мкм. Например, LM-PRINT PES 61/60 PW - 61 нить на см, диаметр нитей 60 мкм. Чем меньше количество нитей, тем толще маска на поверхности платы. И наоборот.

Для сетки в продаже можно найти специальные рамы, на которые эта сетка натягивается. В моем же случае это обычная профильная труба 18 мм. Клей для сетки специальный, приобретается там же где и сетка. О натяжке сетки можно почитать Стойки по углам сетки приподнимают ее над заготовкой на 3 мм.

Периметр заготовки проклеивается на сетке малярным скотчем. Подготовим сразу два окна: для маски и шелкографии. Ракельная резина тоже специальная, и приобретена там же где и сетка.

Подготовленная маска наносится равномерным слоем на одну из сторон платы. После чего одним уверенным движением протягивается вдоль заготовки ребром ракеля, расположенного под углом. Главное, не останавливаться при нанесении. Конечно здесь нужен опыт, и со временем результат будет только лучше. А для тренировки можно использовать зубную пасту, например.

Сушка паяльной маски. Очень ответственный этап. Заготовка платы при изготовлении паяльной маски успевает побывать в печи два раза. Первый раз для предварительной сушки, а второй - для окончательного отверждения. И различие только одно - температура. Если сушка выполняется при температуре 75-85°С, то дубление при 150-160°С. Догадываетесь что будет, если превысить температуру предварительной сушки? Да, маска окончательно затвердеет, и никакими проявочными растворами смыть ее будет невозможно. Мы получим плату с красивой и ровной маской, которая совершенно не годится для пайки, так как слой маски сплошной. Ее останется только выбросить, а это весь цикл от нанесения фоторезиста и до готовой, по-сути, платы. Обидно? Разумеется. Потому к сушке относимся очень внимательно. Конечно лучше поручить такую задачу предназначенным для этого агрегатам. У меня для этого имеется печь, с установленным в нее ПИД-регулятором. Предварительная сушка обычно занимает 30-55 минут. Главное, маска после сушки не должна липнуть. При чем пока она горячая, такой эффект может быть, но при остывании он должен исчезнуть.

Экспонирование паяльной маски. Отличается от фоторезиста лишь временем экспонирования, в остальном все точно так же. Маска негативная (как и фоторезист, полимеризуется то, что было засвечено), значит закрываем только контактные площадки. Далее экспонируем.

Проявка паяльной маски. Опять же, все как с фоторезистом. Даже раствор тот же, потому после проявки фоторезиста его не выливаем, а используем дальше. И даже после проявки маски он пригодится, им мы проявим шелкографию и отмоем сетку от маски. Хочу вот на что обратить внимание: если маска глянцевая, то при проявке этот глянец легко повредить, потому в идеале к поверхности платы вообще нельзя прикасаться. Впрочем, если все сделано правильно, то маска проявляется очень легко.

Нанесение шелкографии. В принципе, нанесение обозначений элементов на плате это не самая необходимая вещь. Если без паяльной маски в некоторых случаях совсем тоскливо, то обозначение элементов это просто удобство при сборке устройства. Так что нанесем и маркировку. Для этого используется та же самая маска, только выберем синий цвет.

Обратите внимание

Если маркировка наносится с той же стороны что и паяльная маска, ее необходимо хотя бы 15 минут задубить при соответствующей температуре. Если нанести новый слой на маску которая не задублена, входящий в состав маски растворитель повредит нижний слой. Маска остается на плате, но поверхность ее трескается. Тем более если цвет маски для шелкографии белый, эти трещины в итоге очень хорошо видно.

У нас маркировка с обратной стороны, потому допустимо нанесение без сушки. Точно так же замешиваем синюю маску и наносим ее на обратную сторону платы.

Сушка шелкографии. В печь на 45 минут при температуре 75-85°С.

Экспонирование шелкографии. Нам нужно только обозначение элементов, а значит шаблон используем негативный.

Проявка шелкографии.

Окончательная сушка. Выполняется при температуре 150-160°С в течении 45-75 минут. При этой температуре маска обретает окончательную прочность.

Пока сушится плата можно отмыть сетку от маски. С этим легко справляется проявочный раствор кальцинированной соды и посудная губка.

Обрезка платы. Конечно вовсе не обязательно делать это при помощи станка, но раз уж он сверлил отверстия, то и по контуру пусть вырезает тоже он.

Лужение. Здесь так же есть одна особенность: после печи медь на контактных площадках окислена, и лудить ее не так просто. Но исправляется это очень легко, достаточно на минуту опустить плату в воду, в которую добавлена лимонная кислота. Мы же ее используем для травления, так что это не проблема. Достаточно пол чайной ложки на пол стакана воды, и медь станет чистой и блестящей.

Вот и подошел к концу цикл статей о изготовлении устройств. Как я и обещал, мы прошли довольно длинный путь. Конечно рассмотренными способами изготовление не ограничивается, тема эта очень обширная. Но, надеюсь, общее представление цикл составить позволяет.

Между первой и последней технологией - десятки лет. Но даже не это главное. Между ними огромный труд целого мира радиолюбителей. Труд, полный экспериментов, побед и ошибок, ведь не ошибается лишь тот, кто ничего не делает. Не бойтесь задавать вопросы, экспериментировать и делиться своим опытом (пусть и не всегда удачным). Этот опыт обязательно пригодится кому-то еще, иначе и быть не может.

Всех благ.

Качество любого самодельного электронного устройства очень сильно зависит от того, как качественно оно
было изготовлено (да уж – полезная фраза, это же и так ясно! Ну, это да…. Но мне надо же с чего-то
начать? ).
Большую роль в этом играет печатная плата (это если у вас не слишком простенькая конструкция которую
можно и
объемным монтажом сделать). Чем сложнее устройство, тем сложнее рисунок печатной платы, и тем
качественнее
она должна быть изготовлена. Об одном из способом изготовления печатной платы своими руками речь
и пойдет.

Предисловие

Все материалы применяемые в данной статье можно купить в нашем магазине

Существует несколько способов изготовления печатной платы в домашних условиях . На самом начале (это еще когда на электронщика в училище учился) я дорожки рисовал лаком для ногтей (получались очень зверские печатные платы), потом пробовал водоустойчивый маркер (уже лучше). Но только когда я освоил лазерно-утюжную технологию (ЛУТ) (а это относительно недавно произошло) я наконец-то смог получить то качество плат, которое радовало глаз. Ведь я изготавливаю электронные поделки чисто ради самого процесса. Ну хобби у меня такое. А какой интерес паять что-то на страшной печатной плате? Но через пару лет меня и эта технология перестала устраивать. Хотя достоинств у ЛУТа много:

• быстрота (при наличии принтера – от распечатки до начала пайки у меня получалось добиться около 10 минут);
• простота (хотя за эту простоту придется заплатить добрым десятком неудачных дублей в самом начале использования этой технологии. Т.е. нужно «набить руку».)
• хорошая повторяемость. (у меня получалось около 90% всех попыток. Первый десяток в статистику я не включал!).

При помощи лазерно-утюжной технологии – можно было даже наносить надписи, чего я и делал в некоторых случаях.
Но ЛУТ давал точность не более 0.3 мм. Это практический потолок. Я пытался сделать дорожки тоньше, и у меня получалось, хотя при этом процент брака весьма сильно возрастал. В общем, я и так затянул предисловие к статье, поэтому перейдем к, собственно паяльной маске.

Что такое паяльная маска?

FSR8000 - двухкомпонентный чувствительный к ультрафиолетовому излучению состав. Имеет три состояния.
1. «Сырое состояние» . После того, как два компонента были смешаны. В этом виде он может быть смыт либо ацетоном либо раствором кальцинированной соды.
2) «Отвердевшее состояние» .
2а) Незасвеченная ультрафиолетом. Растворяется ацетоном и раствором кальцинированной соды.
2б) После засветки ультрафиолетом маска получает стойкость к раствору кальцинированной соды, но все еще может быть смыта ацетоном.
3) «Запечённое состояние» . Получается после нагревания до 160 градусов с последующей выдержкой в течении нескольких десятков минут. Не растворяется ацетоном, обладает большой механической стойкостью.
Говоря простым языком: маска – это защитный слой, который часто можно наблюдать на печатных платах заводского изготовления. Очень часто зеленого цвета. В этой статье пойдет речь о нестандартном применении этой маски в качестве фоторезиста.
Для этого нужно воспользоваться первыми двумя состояниями, т.е. при помощи засветки и последующей проявки получить на текстолите рисунок проводников. А после травления этот рисунок смыть ацетоном.
Потом маску можно использовать по назначению, покрыв маской область всей платы, кроме контактных площадок, предназначенных для запайки деталей. Потом перевести маску в третье состояние. А теперь о том же, но детально и из фотографиями.

Список того, что нужно для технологического процесса изготовления печатных плат

1. - FSR8000 (Купить можно в нашем магазине)
2. Термостат. Несмотря на грозное название, можно использовать обычный утюг с возможностью регулировки температуры. Еще нужен термометр (до 160 градусов), чтобы запомнить положения регулятора при 70 градусах и 160 градусах. После этого термометр по сути уже будет не нужен.
3. . Можно просто использовать обычную энергосберегающую лампу с холодным светом. Просто время засветки будет очень долгое. Зато безопасно.
4. Рамка с сеткой. Рамка с натянутой сеткой.). для маски и можно приобрести на нашем сайте, также советуем прочитать статью
5. Фотошаблон с рисунком платы и размещением контактных площадок. для фотошаблона,
6. Инсулиновые шприцы. Нужны для того, чтобы точно смешать компоненты маски.
7. Зубочистки . Для размешивания компонент маски.
8. Для равномерного нанесения маски на текстолит нам нужен: , кредитка, кусок пенопласта . Я использую кредитку (уже ненужную, конечно же).
9. Для проявки нам нужна кальцинирования сода . Ищите рядом со стиральными порошками в магазинах.
10. Ацетон . Чтобы смыть маску после травления.
11. Емкость для проявки (любая пластмассовая посуда)

Технологический процесс изготовления печатной платы в домашних условиях

Фотошаблон () . Его можно сделать в типографии, в которой есть оборудование для фотонаборных пленок. Часто эта услуга не афишируется типографиями, так как является чисто внутренней. Но, как правило, они без проблем соглашаются вывести ваши рисунки платок на фотонаборную пленку. Формат файла, размеры рисунков нужно обязательно уточнить в конкретной типографии.
Для получения рисунка платы, шаблон должен быть инвертированный (белые дорожки на черном фоне). Для защитной маски – прямой (черные кружочки на белом фоне). Фоторезист Ordyl Alpha 340

На фотографиях показан сам фотошаблон. Одна сторона кажется рельефной, другая – должна быть глянцевая и гладкая.
Важно не перепутать стороны – фотослой на той стороне, где рельеф.

Деревянная рамка (из бальзы, склеенная низковязким суперклеем!) с натянутым детским бантом.

Выпиливаем заготовку из текстолита. Даем некоторый запас по бокам.

Очищаем поверхность шкуркой. Не нужно сильно стараться, достаточно снять грязь. Маска обладает очень хорошей адгезией.

На фотографии очищенный текстолит. Металлическую стружку необходимо смыть водой.

Утюг с термометром.Не обязательно вот так всегда контролировать процесс. Сейчас я знаю положение регулятора
для 60-80 градусов, и устанавливая его в это положение, уверен в том, что получаю нужную температуру.
Осторожно, температура утюга должна быть не выше 100!

Набираем в маленькие шприцы компоненты маски.

Все, что нужно для работы
- компоненты маски в шприцах
- рамка
- фотошаблон
- зубочистки
- Ракельная резина


Выдавливаем на текстолит нужное количество реактивов.
Для такой платки это 3 мл маски (зеленый компонент) и 1 часть отвердителя (белый компонент). Т.е. пропорция должна быть 3 к 1
.

Размешиваем зубочисткой. Стараемся хорошо размешать, так как от качества размешивания многое зависит.

Смешанная однородная маска

Придавливаем сеткой сверху. Вот тут, пожалуй, стоит сказать, о том, что в некоторых случаях (особенно тогда,
когда маска уже с просроченным сроком хранения) смешивать лучше большие порции, сразу для нескольких
платок. Потом наложить на платку рамку с сеткой, и сверху на сетку уже нанести необходимое количество смешанной
маски. Тогда сетка не даст плотным (загустевшим) комкам маски попасть на текстолит, тем самым испортив
всю картину.

Распределяем маску по текстолиту. Смысл в том, чтобы маска осталась только в ячейках сетки. Тогда при снятии
сетки – мы получим равномерно распределенную маску. Поэтому куском ракельной резины (либо кредиткой)
стараемся убрать с поверхности сетки излишки маски. Без фанатизма! Не порвите сетку

Результат

Аккуратно снимаем сетку

Маска быстро расплывается по всей поверхности, образуя равномерный слой

Кладем платку на утюг

Накрываем платку чем нибудь, чтобы защитить от пыли. И ждем несколько минут (или десятков минут).

Тем временем сетку со следами маски кидаем в кальцинированную соду.

Важно поймать момент почти полного высыхания маски. Можно пробовать проверять маску пальцем на краю платки
(там, где вы оставили допуск. Вы же оставили допуск?!). Если при проведении пальца на поверхности не остается
следов, а маска при этом слегка липнет к пальцам – это то, что нам нужно. Платка с маской с вырезанным шаблоном.

Накладываем шаблон фотослоем к маске и хорошенько приглаживаем его к платке. НЕ ПУТАЕМ сторону! Если поверхность
чуточку липкая – шаблон без проблем держится на платке. Если же поверхность уже почти сухая – не беда.
Попробуйте либо смочить поверхность водой, чтобы шаблон прилип, либо чем нибудь прижмите шаблон к платке
(можно скотчем примотать. Но аккуратно!) В общем – шаблон должен плотно прилегать к платке.

Кладем на засветку. Время засветки определяется экспериментальным путем. Могу сказать режимы своей засветки:
70 (можно даже 80) минут на расстоянии в 7 см, под энергосберегайкой на 22 ватта. УФ лампа даст намного меньшее
время засветки, но при этом соответственно уменьшатся и допуски на время).

Готовим раствор для проявки

Вода комнатной температуры. Очищенная, мягкая. Дозировка – экспериментально, на фотографии дозировка для
мягкой питерской воды (Как вы уже догадались, фотографии делал Термит). Для твердой воды – соды должно быть
больше. Раствор должен быть слегка мылким на ощупь. Если соды будет слишком много – проявка будет быстрой,
но при этом чуть недосвеченная маска «слезет» при проявки. А если соды будет слишком мало – проявка будет
очень медленной. Причем нагрев раствора только помешает проявке.После того как прошло время, необходимое
для засветки – снимаем пленку, и кидаем платку в раствор

Платка в растворе.

Если все правильно, то уже через минуту вы должны увидеть легкий рисунок проводников.

Когда платка полностью проявилась, моем ее от остатков кальцинированной соды, кладем сушится на утюг.

То, что получилось.

Одним из неприятных особенностей маски есть недопроявленные области.
На сухой платке – их очень хорошо заметно как белесые пятна. Их не должно быть! Они не дадут раствору для
травления добраться до меди. Кидаем тогда платку обратно в раствор, и легонько ваткой очищаем те области.
Опять смываем, сушим, контролируем. И если все в порядке, то… Травим платку.

В процессе травления контролируем, чтобы не было пузырьков воздуха. Часто они между дорожками находятся.

Травим, травим…

Вот то, что получилось

Смываем маску ацетоном. Можно проверить платку, прозвонить на обрывы и замыкания. Ведь мы сейчас будем
наносить защитную маску, а тогда исправить обрывы, и особенно замыкания, будет очень сложно.
Накладываем шаблон маски. Точность совмещение можно проверять на свет (если платка односторонняя)

Опять в засветку (да, да, опять на 70-80 минут, если у вас не УФ. Но ведь можно делать одновременно несколько платок!)
Потом в проявку в тот самый раствор кальцинированной соды. Его в принципе надолго хватает. Правда менять все
равно придется, потому что в зеленом растворе не видно самой платки, и того, как она делается все красивее и красивее

Мне, например, нравится наблюдать, как на зеленой поверхности постепенно проявляются блестящие медные площадки

Итак, плюсы использования этого метода самостоятельного изготовления печатных плат :

• Очень и очень технологично и красиво
• Высокая точность. 0.15 мм – не проблема. Две дорожки между ножками DIP корпуса? При старании – не проблема.
• Почти 100% повторяемость (конечно же, это когда уже знаешь на каком расстоянии и сколько времени засвечивать и другие мелкие вещи, определяемые экспериментально на первых попытках изготовления платки)
• Защитная маска . Это очень хороший плюс – ведь паять при защитной маске становится очень просто – SMD компоненты просто сами ложатся на свое место.

А теперь минусы.

• Очень долго. При использовании обычных энергосберегаек – ОЧЕНЬ ДОЛГО. Но кто мешает делать платки партиями?
• Нужна фотонаборная пленка. (Можно, конечно же, использовать шаблоны с принтера. Но…, честно. Я не советую. Потому что тогда допуски на время засветки становятся очень и очень маленькими)

Техника безопасности.

Имейте в виду - в описании FSR8000 написано много неприятного про ядовитые свойства паров маски. Как минимум - работайте с открытой форточкой. А лучше всего - под вытяжкой. Теперь насчет моих советов «коснитесь пальцем, высохло ли» - это лучше все же не делать. Попала маска на руки - быстренько смойте.
Ацетон . Тоже вреден. Растворяет жир, а значит и из подкожным жиром может что-то неприятное сделать. Лучше не допускать длительного контакта.

Хлорное железо. Лучше не вдыхать его пары. Вообще, у меня весь процесс идет на балконе, с открытым окном. Я на балкон захожу только тогда, когда мое присутствие необходимо. А после окончания - хорошо его проветриваю.

Выводы

Изготовить своими руками печатную плату почти заводского качества в домашних условиях - возможно, и даже не очень сложно! Еще бы освоить качественно изготовление переходных отверстий…