Изготовление самодельных печатных плат с маской. Изготовление печатных плат при помощи паяльной маски FSR8000. Список того, что нужно для технологического процесса изготовления печатных плат

Паяльная маска, или "зеленка", как ее раньше называли, защищает печатную плату при пайке, закрывая проводники, предотвращая замыкания между площадками и защищая стеклотекстолит от перегрева при монтаже. Это раньше можно было делать ее только зеленой. Сейчас доступно множество цветов. Какой же цвет выбрать? И имеет ли какое-то значение то, какой выбран цвет маски?

Примеры из жизни

У нас есть заказчик, который для каждого типа печатных плат заказывает свой цвет паяльной маски. Начиналось все с оттенков синего, красного, фиолетового цвета, затем был черный, белый, теперь лиловый, бирюзовый, бордовый...

Есть другой заказчик - огромное предприятие с множеством отделов. Каждый отдел выбирает свой цвет маски. По-моему, даже каждый разработчик на этом предприятии предпочитает свой оттенок. Хорошо это или плохо?

На мой взгляд, это не просто плохо - это катастрофа для предприятия. И вот почему.

1. Проблемы с входным контролем

Если предприятие проводит входной визуальный контроль печатных плат, отличия в цвете маски могут привести к существенному повышению утомляемости персонала. Во-первых, яркие цвета, такие как красный или белый, существенно больше утомляют глаза.Во-вторых, вместе с изменением цвета меняется и насыщенность маски, а значит, может оказаться сложнее различать проводники под ней и контролировать их качество. В-третьих, глаз, привыкший к определению дефектов под маской одного цвета, не сможет так же качественно находить их при смене цвета.

2. Проблемы с монтажом и выходным контролем

Еще бОльшие сложности начинаются при выходном визуальном контроле после монтажа. Особенно если маска имеет черный или белый цвет. Контроль наличия компонентов превращается в сущую муку. Если использованы такие мелкие компоненты, как 0402, контроль качества их установки на фоне темной или черной маски может удлинниться в несколько раз.

3. Проблемы с качеством печатных плат

Стандартным цветом маски считается зеленый. Соответственно, каждый завод по производству печатных плат имеет запас маски такого цвета на складе. Но как только начинаются игры с выбором цвета маски и оттенка ("мне, пожалуйста, красный, но не блеклый, а поярче..."), производитель вынужден подбирать нужную маску либо в своих запасах, либо у поставщика материалов. И может случиться так, что режим разведения, нанесения или отверждения этой маски слегка отличается от стандартного. И вот тут возможна потеря качества масочного покрытия. Так что менять цвет маски для больших партий надо с осторожностью, сначала попробовать образцы.

4.. Проблемы с внешним видом печатных плат

Крайне не советую использовать маску белого цвета. После монтажа в печи она приобретает "желтушный" оттенок.
Не рекомендую использовать красную маску. Слишком заметна разница в оттенках, и при изготовлении повторов вы можете получить оттенок, никак не сочетающийся с платами предыдущего запуска.
Неплохо смотрятся платы черного и синего цвета, но, как я уже говорил, их гораздо сложнее и дольше контролировать визуально.

Матовость и глянцевость

Глянцевая маска более удобна, на ней меньше видны царапины. Платы с глянцевой маской выглядят более нарядными.
PCB technology по умолчанию делает зеленую глянцевую маску.

В некоторых ситуациях нужно применить специальные цвета (как, например, черный матовый применяют в светофорах, чтобы уменьшить блики, а белый используют в осветителях, чтобы увеличить светоотдачу). В таких ситуациях вполне оправдан выбор нестандартного цвета или матовости/глянцевости.

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 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

Есть несколько способов изготовления печатных плат в домашних условиях . Когда я только начинал осваивать изготовление печатных плат (это еще когда на электронщика в училище учился) дорожки рисовал лаком для ногтей (получались очень зверские печатные платы), потом перешел на водостойкий маркер (платы уже выглядели куда лучше). Но только, когда перешел на лазерно-утюжную технологию (ЛУТ) (а это произошло относительно недавно) я, наконец-то, начал делать печатные платы, радующие глаз. Хобби у меня такое — проектировать и изготовлять различные электронные гаджеты. А разве интересно паять что либо на страшной печатной плате? Но, спустя некоторое время, меня перестала устраивать и эта технология. Несмотря на достоинства ЛУТа, как технологии изготовления печатных плат, а их довольно таки много::

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

Технологический процесс изготовления печатной платы в домашних условиях

Фотошаблон (фотонаборная пленка) . 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).

На фотографиях показан сам фотошаблон для печатной платы. 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. Вообще, лучше всего использовать специальные сетки. Я, впоследствии, отказался от банта — и перешел на органзу (ищется там, где шьют всякие занавески и шторы на окна. Мне, например, надавали обрезков этой органзы на халяву)

Выпиливаем заготовку из текстолита. Даем некоторый запас по бокам. Можно запас не давать, а выпиливать заготовку печатной платы сразу нужных размеров, но тогда нужно следить за тем, чтобы маска не скапливалась на краю (т.е. стараться равномерно ее распределять)

Очищаем поверхность шкуркой. Не нужно сильно стараться, достаточно снять грязь — маска очень хорошо липнет к текстолиту.
На фотографии очищенный текстолит. Металлическую стружку смываем 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! Если превысите эту температуру — ваша маска потеряет способность к проявке в кальцинованой соде.
Набираем в маленькие шприцы компоненты маски.Все, что нужно для изготовления печатной платы
- компоненты маски в шприцах
- рамка
- фотошаблон
- зубочистки
- кусочек пенопласта.
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 строком 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 пенопласта как на фотографии (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 будущую печатную плату 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 ж оставили допуск?! Да, кстати, если не оставили — не беда — можно касаться маски там, где точно не будет рисунка. Да и для печатных проводников — ваши отпечатки пальцев — почти не помеха). 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 (заранее, мы в него ведь как раз кидали рамку 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. Четкий рисунок печатной платы
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.
Уже в принципе — можно и паять, но у нас же маска! Нам нужна защитная маска! Поэтому повторяем весь процесс. Нанесение компонентов
Смешивание и распределение
СушкаНа этот раз сушить надо дольше. Чтобы маска вообще перестала липнуть. Ведь теперь нужно очень точно совмещать шаблон с уже готовыми дорожками, а когда шаблон прилипнет к маске – это будет очень сложно сделать.

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 печатных плат!) 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
Результат. Весьма красивая печатная плата, изготовленная своими руками.
И результат на просвет. Чуточку промахнулись мимо дорожек
Дальше сушим платку. На той же температуре (60…80). Это нужно чтобы вода не вскипела и маска не вспучилась.
После этого, поднимаем температуру до 160 градусов, и сушим платку еще около часа.А вот уже результат. Уже подрезанный, просверленный, залуженный и запаянный Не правда ли — очень похоже на печатную плату, изготовленную на каком нибудь заводе?
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)
• Ну самое главное: маску FSR8000 сложно добыть.

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…

Большая благодарность Термиту за предоставленные фотки, само описание технологии (он первым опробовал ее), ну и за подаренную маску

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…

Данная статья посвящена изготовлению самодельной печатной платы с «зеленкой»
Общие вопросы изготовления печатных плат в домашних условиях достаточно хорошо освещены в интернете. Я не буду описывать,то что уже сотню раз писали другие. Вместо этого, я вкратце опишу свои маленькие хитрости и процессы, особенно о переходных отверстиях и маске (зеленке).

Самодельная плата 8 mil дорожки, 6 mil расстояние,переходные и маска.

Оборудование

Лазерный принтер (принтер Kyocera FS-1100, для переноса тонера),ламинатор, микрокомпрессор .

Материалы
Все как обычно (текстолит, хлорное железо, ацетон и пр.) кроме витражной краски (Pebeo Vitrea 160).

Процесс

Сверловка : Так как я использую ЧПУ для сверловки, процесс происходит перед переносом тонера, в этом случае легче позиционировать рисунок.

Перенос тонера на плату:

Многие пользуются утюгом, но все-таки, лучших результатов удалось достичь именно с применением ламинатора. Прокатываем 10-15 раз через ламинатор. Бумага — тут тоже каждый может экспериментировать, я использую фотобумагу 130 г/м. Использование фотобумаги, как мне кажется, увеличивает срок службы самого принтера. Режим печати выбираем максимальный расход тонера) К сожалению тенденция такова, что современные принтеры все более и более экономичные (или к счастью, смотря с какой стороны посмотреть) и толщина тонера после переноса стремится к уменьшению. Вот что получилось после ламинатора:

Травление:

Процесс травления происходит в растворе хлорного железа и ничем не отличается от классических методов — вода потеплее, железа побольше, мешать почаще)

Переходные отверстия:

Переходные отверстия являются неотъемлемой частью процесса изготовления самодельной двухсторонней платы. Можно рассмотреть несколько вариантов самодельных переходных:

1. Использование специальных втулок. Трудно найти или изготовить. Необходимость достаточно большого диаметра в VIA.

2. Монтаж перемычек с использованием провода. Имеет один недостаток — когда переходное расположено под корпусом SMD-микросхемы. Тут необходим определенный опыт. (опыт везде необходим, но сделать перемычки необходимой длины и затем припаять с минимальным количеством припоя, порою не просто)

3. Запрессовка. Данный метод позволяет создать качественное переходное соединение между слоями. Для этой цели был создан специальный станочек-пресс. Подробности про пресс можно почитать в .

Казалось бы, следующим этапом залуживаем плату и вперед! Но нет, скучно и некрасиво. Мы простых путей не ищем. Делаем плату с «зеленкой»

Маска

Маска защищает плату от коррозий, создает более благоприятные условия при монтаже, придает плате «фирменный» вид. Впервые о самодельной маске было прочитано Ее основу составляет общедоступная витражная краска Pebeo Vitrea 160 . Краска на водной основе, имеет одну особенность — требует обжига (сушки) в печи при температуре 160 С в течение 40 мин. На самом деле жарить плату выше 130 градусов я не пробовал. Температуры 130 вполне хватает для нормальной полимеризации краски.

Сначала печатаем на том же лазерном принтере слой для защиты падсов, участвующих в монтаже. Проще говоря закрываем от маски нужные участки. Накладываем на плату и снова в ламинатор:

Затем наносим с помощью нашего минипульверизатора краску. Я добавляю 1 часть воды на 4 части краски перед нанесением. После нанесения ждем 24 часа — краске нужно высохнуть. Торопиться не стоит — плату спалить мы всегда успеем). После этого выгоняем с кухни жену и занимаем плиту на 40 мин. На самом деле лучше обзавестись какой-нибудь минипечкой или использовать тостер для этих целей. Но в любом случае нужно четко следить за температурой. По прошествию 40 мин вынимаем пирожок из печи:

Защитный слой, состоящий из тонера, удаляем при помощи растворителя или ацетона с применением небольшого механического усилия рук. Краска отваливается от защищенных мест в силу плохой адгезии с тонером. Теперь можно залудить падсы и спаять какой-нибудь SDR трансивер или другую безделушку. В целом весь метод довольно трудоемкий и необходим, я считаю, для очень ответственных безделушек. Ну или для настоящих эстетов, которые не привыкли отдавать 1000 руб за фирменную двухсторонку в Китае (кому интересно, пишите, дам адрес сайта где реально за 1000 руб заказать нормальные платы)