Инструкция по изготовлению печатной платы высокого качества в домашних условиях.


Первым шагом в изготовлении печатной платы в домашних условиях является подготовка текстолита. Обычно текстолит можно приобрести в виде достаточно больших пластин, которые необходимо разделить на более маленькие заготовки. Если планируется исзотовление двухсторонней печатной платы или платы с паяльной маской - следует сделать заготовки с запасом, то есть примерно на 0.5-1 см больше нужного размера с каждой стороны. Это значительно упростит дальнейший процесс изготовления но и потребует дополнительной обработки (убрать лишнее) в конце процесса. 

Вариантов порезки текстолита есть несколько:

  • Порезка при помощи ножниц по металу - быстрый но весьма вандалистский способ. Основным недостатком является деформация текстолита в процессе порезки, в следствии чего страдает качество нашей будущей поделки. Так же с такой заготовкой потом сложно работать.
  • Порезка при помощи обычного ручного лобзика - весьма утомительный процесс, но при порезке лобзиком заготовки не деформируются, что дает возможность изготовить плату высокого качества
  • "процарапывание" - долго и упорно водим скальпелем в месте неободимого разреза, после чего текстолит разламывается - как и в случае порезки ножницами по металу, происходит деформация заготовки.

Самый дешевый качественный и простой сбособ - использовать обычный лобзик.

После того как у нас будет кусок текстолита нужного размера его обязательно нужно очистить от окиси и жира. Если планируется изготовление двухсторонней платы - чистить нужно сразу с двух сторон. Лечше всего это делать в два этапа - при помощи моющего средства и губки под стреуй воды заготовка чиститься от окиси, после чего обезжиривается при помощи обычной столовой салфетки и спирта.

Следующим шагом в исзотовлении печатной платы является ее подготовка к травлению. Для этого необходимо нанести защитный слой в места, где должна остаться медь. В домашних условиях самые есть 3 распространенных варианта:

Обсуждение этих способов вызывает множество войн между поклонниками каждой из них. Так же отмечу, что выбор того или иного способа зависит от требований к качеству, наличию времени, сложности топографии платы, наличия на ней больших полигонов и доступности необходимых материалов. Использование любой из них при наличии опыта может дать отличный результат. Постараемся описать каждую из них.

Подробную инструкцию по использованию негативного фоторезиста можно посмотреть здесь

Немного клопотливый но на мой взгляд самый компромистский способ в сочетании время-материалы-качество результата.

Необходимые инструменты и материалы:

  • Пленочный негативный фоторезист - не редкость, обычно можно купить в тех же магазинах что и текстолит\микросхемы. 
  • Прозрачная пленка для лазерного или струйного принтера (иногда сложно найти в наличии, можно купить в местах с широким ассортиментом фото-бумаги или в тех же магазинах что и текстолит\микросхемы)
  • 2 куска стекла - можно использовать стекло от дешевых фоторамок.
  • 2 канцелярских биндера или 2 прищепки.
  • Кальцированная сода -  Широко используется в быту для "смягчения воды", продается дешево в местах со стиральным порошком и бытовой химией, пачки хватит на долго.
  • Ультра-фиолетовая лампа - проще всего найти в тех же магазинах что и сам фоторезист, но бывает и в разных строительных супермаркетах или магазинах специализирующихся на освещении.

Достоинтсва:

  • Весьма акуратный способ.
  • Высокая точность - дорожки толщиной 0.15мм - не проблема.
  • Многоразовые шаблоны дают высокую повторяемость - можно делать мелкии серии однинаковых плат.
  • Часть необходимых материалов \ оборудования используется так же при нанесении паяльной маски и надписей.
  • Процесс нанесения на текстолит проще и быстрее чем при использовании позитивного фоторезиста.
  • Процесс проявления более прост и непревередлив по сравнению с позитивным фоторезистом.
  • Низкая вероятность получить брак.

Недостатки:

  • По сравнению с ЛУТ процесс более длителен и требует большей акуратности
  • По сравнению с ЛУТ более дорогой способ.
  • Не всегда получается идеально с первого раза, но навык легко оттачивается.

Подробную инструкцию по использованию негативного фоторезиста можно посмотреть здесь

Способ очень похож на использование негативного фоторезиста но более клопотливый и дорогой.

Необходимые инструменты и материалы:

  • Фоторезист в балоне с распылителем - не редкость, обычно можно купить в тех же магазинах что и текстолит\микросхемы.
  • Прозрачная пленка для лазерного или струйного принтера
  • 2 куска стекла
  • 2 канцелярских биндера или 2 прищепки
  • проявитель - можно купить специальный, а можно использовать химикаты из магазина бытовой химии, очень важно соблюдать пропорции.
  • Ультра-фиолетовая лампа

Достоинства:

  • Многоразовые шаблоны дают высокую повторяемость - можно делать мелкии серии однинаковых плат.
  • Часть необходимых материалов \ оборудования используется так же при нанесении паяльной маски и надписей.

Недостатки:

  • Более сложный процесс нанесения на текстолит чем в случае использования негативного фоторезиста.
  • Более сложный процесс проявления чем в случае использования негативного фоторезиста.
  • По сравнению с ЛУТ процесс более длителен и требует большей акуратности
  • По сравнению с ЛУТ и негативным фоторезистом более дорогой способ.

Самый простой и быстрый способ. Так же не требует дополнительных реактивов.

Необходимые инструменты и материалы:

  • Утюг -  самый обычный утюг, но можно и приспособить ламинатор.
  • Лазерный принтер - именно лазерный, струйный принтер не подойдет.

Достоинства:

  • Скорость - самый быстрый из методов.
  • Не нужны дополнительный материалы (проявители).
  • Стоимость - самый дешевый способ.
  • Шаблоны - можно просто напечатать на обычной бумаге.

Недостатки:

  • Обычно точность ниже чем при использовании позитивного\негативного фоторезистов.
  • Одноразовые шаблоны.
  • Для нанесения паяльной маски и надписей всеравно прийдется использовать часть инструментов необходиимые при использовии  позитивного\негативного фоторезистов.
  • Не всегда получается идеально с первого раза, но навык оттачивается.

Следующим этапом исзотовления печатной платы явялется травление, в процессе которого вся медь, не защищенная покрытием (фоторезистом, тонером при использовании ЛУТ), растворяется и на текстолите остается только нанасенный ранее рисунок. Следует помнить, что целью любого из способов является "растворение" не нужных участков медного покрытия, что подразумевает использование весьма опасных химических составов. Работы лучше проводить в хорошо проветриваемом помещении соблюдая все нормы безопасности. 

В доманих условиях наиболее распространены способы травления при помощи:

  • хлорного железа
    • ​достоинства - не требует нагрева, достаточно быстрый способ, дешевле персульфатов.
    • недостатки - пачкает все на что попадает, не отстирывается, плохо отмывается, расствор не прозрачный - сложно котролировать процесс.
  • персульфата натрия или амония
    • ​достоинства - не пачкает все на что попадает, расствор прозрачный, достаточно быстрый способ.
    • недостатки - в процессе травления нужно поддерживать температуру в пределах 45-55 градусов цельсия, дороже хлорного железа.

Ниже фото платы после травления. Ширина дорожек 0.2 - 0.3 мм, отверствия - 0.3 - 0.6 мм.

Данный шаг является не обязательным, но улучшает вид платы и придает удобство процессу пайки компонентов. Так же наличие подписей бывает весьма полезным.

Полное пошаговое описание нанесения однокомпонентной паяльной маски можно посмотреть здесь.

На следующем шаге необходимо обрезать лишнее части с каждой из сторон и просверлить все отверствия. Подробнее о данном этапе можно прочитать здесь.