Двухсторонний монтаж печатных плат

Изготовление качественных двухсторонних печатных плат фоторезистом

Я хочу, чтобы мои платы выглядели профессиональными и качественными с расстоянием между дорожками 0.25 мм, двухсторонние и без ошибок разводки. Это практически невозможно сделать при помощи ЛУТа, а фоторезистом делается относительно легко.

Я пробовал применять для ЛУТа разную бумагу, но результат меня не устроил. ЛУТ хорош при изготовлении односторонних печатных плат. При изготовлении им двусторонних плат, при прогреве второй стороны тонер на первой плывет, что портит всю плату. При применении фоторезиста (фотолитография) результат практически идеальный. Фоторезист используется даже при производстве кремниевых кристаллов для микросхем.

Оборудование и материалы

Нанесение фоторезиста на текстолит:
Одна банка спрея POSITIV 20 (клик)
Фен для сушки
Если вы используете текстолит с заранее нанесённым фоторезистом, то этот пункт можно пропустить.

Экспонирование:
Два куска стекла необходимого размера
Две УФ лампы по 8W с держателями
Тяжелые книги более 400 страниц в твердом переплете, например Достоевский.

Проявление:
Одна упаковка NaOH (каустическая сода, можно заменить чистящим средством «Крот» и т.п., читайте состав на упаковке)
Один литр перекиси водорода
Один литр отбеливателя (соляной кислоты)

Общая стоимость около 1000 руб

Нанесение POSITIV 20

Если вы используете текстолит с заранее нанесённым фоторезистом, то этот пункт можно пропустить.

Перед нанесением лака на плату, подложите под неё бумажные полотенца. Они защитят поверхность, на которой вы работаете и при необходимости впитают лишний лак, что даст хороший однородный слой. При опрыскивании печатной платы спреем начинайте сверху и двигайтесь вниз зигзагообразными движениями.

Когда вы закончите наносить первый слой, сразу начинайте наносить второй снизу вверх. После покраски одной стороны, подождите 2 минуты и потом сушите её феном на средней мощности в течение 5 минут.

Потом повторите эти действия для второй стороны.

Необязательно делать это в темной комнате, просто избегайте прямых солнечных лучей.

Установка для экспонирования

Расстояние между 2 УФ лампами — около 50 мм, а расстояние от стола до стекла — около 150 мм.

Пожалуй, это одна из самых главных частей всего метода. Я планирую в будущем использовать для этого старый планшетный сканер. Вам просто нужно несколько книг, чистое стекло толщиной около 3 мм и две УФ лампы 8 Ватт. Я использую время экспозиции 12 минут, оно зависит от расстояния до платы и слоя фоторезиста.

Совмещение первой и второй стороны платы

Рисунок печатной платы печатается на полупрозрачной бумаге при помощи лазерного или струйного принтера.

Рисунок первой стороны печатается в зеркальном отображении с разрешением не менее 600 точек на дюйм. Я считаю, что струйный принтер лучше, т.к. чернила хуже пропускаю свет. Рисунок для второй стороны печатается в обычном отображении.

После печати на прозрачной пленке ей необходимо дать высохнуть. Потом их надо вырезать и совместить их на сторонах печатной платы ориентируясь на несколько заранее просверленных дырок. После того, как они будут совмещены, зафиксируйте их малярной лентой (скотчем).

Экспонирование

Закрепите плату на стекле. Самое главное это создать давление на неё. Для этого можно использовать тяжелые книги в твердой обложке, либо струбцины.

Проявка

Для проявки понадобится 1 литр воды и 7 грамм каустической соды или средство для чистки раковин (Крот к примеру) или NaOH (они равносильны)

При подготовке раствора, количество соды не должно превышать 7 грамм на литр воды, иначе раствор будет очень концентрированным, что снизит качество.
Рисунок дорожек на плате будет виден через 30 секунд после погружения платы в раствор. После окончания процесса промойте плату в проточной воде.

Травление

Я использую перекись водорода и соляную кислоту для травления. Также можно использовать FeCl3 (хлорное железо), но это дольше.

ВНИМАНИЕ: При этом процессе выделяется газообразный хлор, который является ядовитым. Используйте его на свой страх и риск.

Результат

Результат довольно хороший, а после нескольких плат он становится ещё лучше, т.к. появляется опыт.
На рисунке выше показана моя первая плата сделанная с использованием фоторезиста.

Источник

Изготовление двусторонней печатной платы своими руками: лазерно-утюжная технология (ЛУТ) в домашних условиях

Изготовление печатных плат в домашних условиях – отличный способ проверить жизнеспособность прототипов, прежде чем запускать их в производство. ЛУТ (лазерно-утюжная технология изготовления печатных плат) – простой способ, все что вам для этого — принтер, утюг, немного ламината и травителя.

Самое сложное в этом процессе – совмещение слоев своими руками. Если слои двусторонней печатной платы будут совмещены неточно относительно друг друга, межслойные соединения не состыкуются.

Шаг 1: Печать

Чтобы начать работу, вам нужна схема. Я использую для создания схем Eagle CAD, но вы можете использовать для проектирования ту программу, которая вам больше нравится. Несмотря на то, что в этой статье идет речь о двухсторонних печатных платах, постарайтесь свести количество межслойных соединений к минимуму, это облегчит вам дальнейшую работу. В схему будет не лишним включить монтажные отверстия по углам. Даже если они вам не нужны, они помогут совместить слои относительно друг друга.

После того, как вы спроектируете схему, распечатайте ее на глянцевой бумаге. Не забудьте выставить на максимум плотность тонера и разрешение в настройках принтера.

Для верхнего слоя напечатайте схему в зеркальном формате. Не забудьте контуры, межслойные соединения и контактные площадки. В Eagle я добавил слой, отражающий границы печатной платы, чтобы удобно было вырезать ее.
Когда начнете распечатывать схему нижнего слоя, убедитесь, что не выбран зеркальный формат. В противном случае, вам придется переводить рисунок через слой бумаги, а это может быть затруднительно. Для нижнего слоя напечатайте контуры, границы и межслойные соединения. Контактные площадки добавлять не обязательно.

Шаг 2: Делаем основу

Сначала нужно приготовить ламинат. Вырежьте распечатанную схему по линиям границы, маркером обведите вырезанную фигуру на ламинате. Вырезать заготовку платы из листа ламината можно ножовкой или очень острыми ножницами. После того, как заготовка будет вырезана, аккуратно очистите ее от пыли и обезжирьте. Я использовал губку для мытья посуды и бензин-растворитель, но растворитель можно взять любой. Обязательно наденьте перчатки.

Шаг 3: Делаем верхний слой

Теперь нужно перевести распечатанную схему на ламинат. Очень аккуратно наложите распечатку схемы на вырезанную заготовку. Не трогайте поверхность ламината пальцами, так как кожный жир не даст тонеру нормально лечь на ламинат.

Включите утюг на максимальный температурный режим, отключите подачу пара. Прижмите распечатку к ламинату утюгом и держите прижатым в течение пяти минут. Разглаживайте бумагу утюгом, особенно по краям, чтобы тонер перевелся на ламинат полностью. Под конец вы должны видеть разводку платы сквозь бумагу. Это значит, что тонер расплавился и бумагу можно убирать.

Дайте плате остыть, около минуты, и опустите в теплую воду. Вода не должна быть ни холодной, ни горячей, около 40-50°С. Оставьте плату в воде пока не увидите, что бумага начала отставать по краям. Аккуратно снимите бумагу с платы. Если бумага плохо отходит, дайте ей еще побыть в воде.

Шаг 4: Выверяем схему нижнего слоя

После того, как верхний слой перенесен на ламинат, нужно заняться нижним слоем. Сначала просверлите монтажные отверстия по углам верхнего слоя, они помогут выровнять слои платы относительно друг друга. Если монтажные отверстия не предусмотрены схемой, выравнивайте слои придется по межслойным соединениям. Не обязательно просверливать каждую, достаточно будет просверлить те, что расположены дальше всего друг от друга (и ближе к углам платы).

По этим отверстиям вы будете выравнивать слои. Во время сверления отверстий могут отслаиваться фрагменты тонера, в этом нет ничего страшного. Пробелы в нанесенной схеме можно исправить маркером для печатных плат.
После того, как вы просверлите отверстия, очистите нижнюю поверхность платы от загрязнений и обезжирьте ее. Возьмите лист с распечатанной схемой нижнего слоя и приложите к плате. Булавками сделайте проколы в местах отверстий верхнего слоя.

Таким образом вы выровняли слои относительно друг друга. Головки булавок не позволят использовать утюг, поэтому для скрепления бумаги с платой я взял изоленту (более термостойкую, чем обычная изолента). Будьте осторожны, изолента не должна попасть на контуры верхнего слоя. Очень хорош для скрепления бумаги с платой каптоновый скотч, он не плавится и не оставляет следов клея на плате, в отличии от обычной изоленты.

Шаг 5: Делаем нижний слой платы

Теперь можно перевести схему нижнего слоя на ламинат. Переводим так же, как и верхний слой. Я лишь добавил еще один лист бумаги под подошву утюга, чтобы если скотч расплавится, он не приклеился к утюгу.

После того, как вы уберете с платы бумагу, уберите все следы клея от скотча. Я не убрал, и на фото видны остатки меди там, где остались следы клея.

Если нужно, маркером для плат исправьте пробелы в схеме, потом такой возможности уже не будет.

Шаг 6: Травление платы

Теперь начинаем травление. Я использовал натрия персульфат. Для получения раствора разведите примерно 100 г персульфата в 500 мл воды. Вода для раствора должна быть примерно 50°С, травление проходит при температуре 40-50°С.

Чтобы иметь возможность контролировать температуру, поместите емкость с раствором в другую емкость, большего размера. Так вы сможете поддерживать температуру, подливая кипятка в остывающую воду. При таком способе поддержания температуры вам не придется добавлять персульфат натрия, чтобы не менялась концентрация раствора.
Чтобы процесс травления шел быстрее, помешивайте раствор.

Когда слой меди полностью сойдет с ламината, уберите тонер губкой. Можно воспользоваться тем же растворителем, которым вы обезжиривали ламинат.

Шаг 7: Пайка межслойных соединений

Межслойные соединения не покрыты металлом, поэтому нужно так, чтобы оны проводили ток. Для этого я использовал кусочки ножек резисторов, но можно взять любой проводящий материал, например, провода-перемычки. Запаяйте проводник с двух сторон и отрежьте лишнее.

Шаг 8: Завершение работы

Просверлите оставшиеся отверстия, спаяйте и соедините другие радиокомпоненты, чтобы завершить сборку вашей схемы.
Вот и все, теперь вы знаете как изготовить печатную плату в домашних условиях!

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Источник