Існує безліч методів створення друкованих плат. Усі вони мають як плюси, і мінуси. Основними критеріями вибору методу створення друкованої плати є простота, тобто. здатність реалізації за допомогою того, що є вдома або на роботі, та точність – наскільки можна зменшити відстань між доріжками без шкоди для схеми. Можливо, ці критерії і не найважливіші, але для мене простота і точність завжди були найважливішими.
Метод, який я опишу тут, називається «методом плоттерного різання». Метод добре відомий тим, хто зайнятий у сфері зовнішньої реклами. У зовнішній рекламі необхідно вирізати літери, цифри, контури на папері, що клеїть. Звичайно, можна (як китайці) робити все вручну, але там, де потрібна точність, на допомогу приходить плоттер. Замість картриджа з чорнилом на такому плоттері встановлений ніж-різак, який робить прорізи в шарі, що клеїть, залишаючи паперову підкладку цілою.
Плоттер можна знайти в будь-якій друкарні та за невеликі гроші отримати різання друкованої плати з дуже високою щільністю доріжок. Креслення друкованої плати має бути представлений у векторній формі, найкращим для цього є формат CorelDraw. Саме про створення друкованої плати в програмі Corel Draw і піде розмова нижче.
Для початку необхідно визначитися з малюнком друкованої плати. У мережі достатньо матеріалу, щоб знайти відповідний за повнотою та якістю виконання малюнок плати. Як усі малюнки, файл матиме розширення: jpg, bmp, gif, tif…
Беремо малюнок друкованої плати. Якість малюнка може бути як дуже гарною, так і не дуже. Наприклад, ось що мені удалося знайти.
Якість картинки залишає бажати кращого, тому за допомогою будь-якого графічного редактора облагороджуємо картинку. Найпоширенішим редактором є Photoshop, але для роботи в цій програмі потрібні навички та місяці освоєння, тому можна піти довшим шляхом та зробити обробку у стандартній програмі Windows- Paint.
Метою обробки є збільшення контрастності доріжок, видалення зайвих затемнень, обрізання картинки до потрібного розміру. Якщо все це вдається, можна відразу переходити до установки програми CorelDraw. Всю обробку я робив на дуже повільній машині (800 МГц, 384 Mb), тому нові версії програми для мене не підходили, а ось CorelDraw Graphics Suite X3 чудово підійшов.
Для тих, хто ще не віртуоз у Photoshop, а Paint результати обробки залишили бажати кращого, опишу, що необхідно зробити з картинкою для досягнення кращого результату. Звичайно, картинку потрібно обробити. Програма для цього підійде Sprint-Layout. Для роботи в цій програмі вихідне оброблене зображення повинно мати роздільну здатність не більше 300 на 300 пікселів, розширення bmp та будь-яку якість. Дозвіл ні на що не впливає, далі все можна буде підігнати під реальні розміри друкованої плати, просто програма Layout не працює з картинками понад 300 на 300 пікселів.
Sprint-Layout – програма для малювання одно- та двосторонніх друкованих плат, вона дозволяє змалювати друковані плати так би мовити «з натури». Це останнє вміння нам і знадобиться.
Запускаємо програму Sprint-Layout.
«Файл – новий файл», Вибираємо розміри майбутнього малюнка друкованої плати.
«Опції – задній план», відкриваємо вигляд друкованої плати у форматі bmp.
Тут потрібно трохи почаклувати з розмірами вихідного зображення. Хоча максимальна роздільна здатність 300 на 300 пікселів, але при додаванні зображення 300 на 150 зображення вийшло явно обрізаним по довжині, тому за допомогою збільшення роздільної здатності dpi підганяємо розмір зображення. Якщо це не вийде, потрібно змінити фізичні розміри зображення у фотошопі.
Перемальовуємо плату за допомогою інструментів програми. Програма російською мовою, і розібратися в ній не так вже й складно. Після змальовування зберігаємо зображення, що вийшло у форматі *.jpg.
Після всієї обробки повинне вийти приблизно таке зображення, тільки потрібно зберегти правильний шар.
Додаємо оброблене зображення у CorelDraw. Від Corel необхідно лише перетворення зображення на векторний малюнок, зрозумілий плоттеру. Для цього:
1) відкриваємо програму та натискаємо «створити»
2) натискаємо «файл – імпорт» і вибираємо оброблений файл зображення, з'являється чорна стрілка, яка вказує на місце, в яке необхідно помістити зображення, правою кнопкою миші клацаємо по екрану – з'являється зображення
3) необхідно перетворити зображення на векторний креслення. Вибираємо "Растрові зображення - Трасувати растрове зображення - Зображення високої якості"
4) якщо контурів вікна не видно, що буває при недостатній роздільній здатності робочого столу, – тиснемо кнопку «введення» або натискаємо OK і отримуємо приблизно такий вигляд
5) на палітрі кольорів на вертикальній смузі праворуч ЛІВОЮ кнопкою мишки клацаємо по БІЛОМУ кольору, а ПРАВОЮ кнопкою миші - по ЧОРНОМУ кольору. Це дозволить зробити обведення доріжок чорного кольору.
6) вийшло два креслення, накладені один на одного. Один – вихідне зображення, другий – векторне креслення. Зсуваємо один щодо іншого, утримуючи праву кнопку миші, виділяємо малюнок з темними доріжками та видаляємо його кнопкою «delete», встановлюємо розміри друкованої плати (у шапці програми – розмір об'єктів). Повинен вийти векторний креслення контурів друкованої плати, придатний для різання на плотері
7) зберігаємо креслення у форматі *.cdr і відправляємо на різання
Після різання плівка, що клеїть, на паперовій основі має безліч тоненьких ліній, що розсікають клеючий шар плівки і утворюють доріжки.
Наступним кроком необхідно забрати всю плівку між доріжками, залишивши на паперовій основі доріжки. Обережно підколупати гострим ножем місце в кутку між доріжками і тихенько тягнути убік плати та вгору. Необхідно стежити за доріжками, щоб жодна не залишилася на плівці, що знімається. Якщо доріжка піднімається з паперової основи, то тихенько її треба повернути на місце нігтем.
Не можна торкатися знятої плівки з ділянками ще не знятої плівки та готовими доріжками. Плівки злипнуться, і зняття буде утруднене. Якщо різання виконане якісно, а доріжки великі, то без особливих навичок можна зробити цю операцію з першого разу.
Зверху на доріжки для перенесення їх з паперової основи на склотекстолітову основу прикочуємо прозору плівку з шаром, що клеїть і обережно прибираємо паперову основу, залишаючи доріжки приклеєними до прозору плівку. Ця плівка є в друкарнях і зазвичай йде в наборі до плівки, що клеїть. Виходить, що доріжки з кольорового боку приклеєні до прозорої плівки, а з боку шару, що клеїть, просто висять у повітрі.
Повністю готуємо плату для перенесення доріжок.
Плата повинна бути в чистому вигляді, без жирних плям, які можуть не дати як слід закріпитися доріжкам, тому плату зачищаємо наждачним папером, знежирюємо, сушимо.
Прикочуємо плівку з доріжками до фольгованої частини склотекстоліту. Прикочування має на увазі обережний, але сильний натиск на доріжки за допомогою твердої губки, яка не подряпає плівку. Потім обережно знімаємо плівку так, щоб усі доріжки залишилися на друкованій платі.
Прогріваємо плівку для кращого приклеювання плівки до плати за допомогою фена або тепловентилятора, протравлюємо, промиваємо, просвердлюємо отвори, знімаємо плівкові доріжки, зачищаємо доріжки наждачним папером і залуджуємо доріжки.
Підготовка друкованої плати відбувається у кілька етапів:
1. Вирізати фольгований склотекстоліт під розмір друкованої плати залишивши зазори під кріплення.
2. Зачистити дрібним наждачним папером до блиску фольгований шар склотекстоліту, знежирити «нефрасом» або іншим розчинником, що не залишає розлучень і плям, просушити.
3. Будь-яким відповідним способомнанести доріжки майбутньої схеми.
4. Протруїти плату в розчині хлорного заліза.
5. Промити та просушити друковану плату.
6. Просвердлити отвори дрібним свердлом.
7. Забрати захисний шар доріжок.
8. Зачистити, знежирити, просушити.
9. Нанести шар припою тонким шаром на всі доріжки, залишивши незапаяними отвори.
10. Запаяти деталі.
Сутність друкованого монтажу полягає у формуванні на ізоляційній основі тонких електропровідних покриттів, що виконують функції монтажних проводів та елементів схеми - резисторів, конденсаторів, котушок індуктивності, контактних деталей та ін.
Нижче наведено основні терміни, які використовуються при описі документації.
Друкований провідник- Ділянка струмопровідного покриття, нанесеного на ізоляційну основу, що виконує функції звичайного монтажного дроту.
Друкований монтаж - система друкованих провідників, які забезпечують електричне з'єднання елементів схеми.
Друкована плата - ізоляційна основа з нанесеним на ньому друкованим монтажем.
Навісні елементи- об'ємні електро- та радіоелементи, встановлені та закріплені на друкованій платі та мають електричний контакт з друкованими провідниками.
Контактний майданчик- металізована ділянка навколо монтажного отвору, що має електричний контакт з друкарським провідником та забезпечує електричне з'єднання навісних елементів схеми з друкованим монтажем.
Монтажний отвір- отвір у друкованій платі призначений для закріплення висновків навісних елементів та електричного з'єднання їх із друкованими провідниками.
Координатна сітка- сітка, яка наноситься на зображення плати та служить для визначення положення монтажних отворів, друкарських провідників та інших елементів плати.
Крок координатної сітки- Відстань між сусідніми лініями координатної сітки. Крок координатної сітки має бути кратним 0,625 мм (0,625; 1,25; 1,875; 2,5 і т.д.).
Вузол координатної сітки- Точка перетину ліній координатної сітки.
Вільні місця - дільниці друкованої плати, де при розміщенні провідників можуть бути витримані рекомендовані значення ширини провідників та відстані між провідниками та контактними майданчиками.
Вузькі місця - ділянки друкованої плати, де при розміщенні провідників їх ширина та відстані між ними та контактними майданчиками виконуються менше за рекомендовані (аж до мінімально допустимих).
Друкований блок - друкована плата з друкованою схемою, навісними елементами та іншими деталями, що пройшла стадії виготовлення.
Конструкторська документація на друковані плати та блоки оформляється відповідно до вимог ГОСТ 2.109-73, ГОСТ 2.417-91 та чинних нормативно-технічних документів. Креслення друкованої плати односторонньої чи двосторонньої класифікується як креслення деталі. Креслення друкованої плати має містити всі відомості, необхідні для виготовлення та контролю: зображення друкованої плати з боку друкованого монтажу; розміри, граничні відхилення та шорсткість поверхонь друкованої плати та всіх її елементів (отворів, провідників), а також розміри відстаней між ними; необхідні технічні вимоги; відомості про матеріал.
Розміри кожної сторони друкованої плати повинні бути кратними 2,5 за довжини до 100 мм, 5 за довжини до 350 мм, 20 за довжини понад 350 мм. Максимальний розмір будь-якої сторони друкованої плати не повинен перевищувати 470 мм. Співвідношення лінійних розмірів сторін друкованої плати має бути не більше 3:1 та вибирається з ряду 1:1; 1:2; 2:3; 2:5. Товщину плат визначають виходячи з механічних вимог, які пред'являються конструкції друкарського блоку, з урахуванням методу виготовлення. Рекомендуються плати завтовшки 0,8; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3 мм. Креслення друкованих плат виконують у натуральну величину або зі збільшенням 2:1, 4:1. 5:1. 10:1.
Розробку креслення друкованої плати починають із нанесення координат сітки. За основний крок прямокутної координатної сітки згідно з ГОСТ 10317-7 приймається 2,5 мм. Для малогабаритної апаратури та у технічно обґрунтованих випадках допускається застосовувати додаткові кроки 1,25 та 0,5 мм.
Центри всіх отворів на друкованій платі повинні розташовуватися у вузлі координатної сітки. Якщо через конструктивних особливостейнавісного елемента цього зробити не можна, то центр отворів мають у своєму розпорядженні згідно з вказівками креслення на цей елемент. Так розташування центрів отворів використовують для лампових панелей, малогабаритних реле, роз'ємів та інших елементів. При цьому повинні дотримуватись таких вимог: центр одного з отворів, прийнятого за основне, повинен бути розташований у вузлі координатної сітки; центри інших отворів потрібно по можливості розташовувати на вертикальних або горизонтальних лінійкоординатної сітки. На рис. 4.18 показано розташування отворів на друкованій платі.
Діаметри монтажних і перехідник металізованих та неметалізованих отворів вибирають із ряду (0,2); 0,4; (0,5); 0,6; (0,7); 0,8; (0,9); 1, (1,2); 1,3; 1,5; 1,8; 2,0; 2,2; (2,4); (2,6)
(2,8); (3,0). Діаметри, які не взяті в дужки, є кращими. Не рекомендується на одній друкованій платі мати більше трьох різних діаметрів отворів. Діаметри металізованих отворів вибирають залежно від діаметрів висновків навісних елементів та товщини плати, а діаметри неметалізованих отворів - залежно від діаметрів висновків навісних елементів, що встановлюються у ці отвори (табл. 4.1).
Необхідність зенковки монтажних та перехідних отворів диктується конкретними конструктивними вимогами та методом виготовлення плати.
При застосуванні інших діаметрів металізованих отворів згідно з ГОСТ 10317-79* різниця між діаметром металізованого отвору та діаметром виведення повинна бути не більше 0,4 мм для висновків діаметром від 0,4 до 0,8 мм та 0,6 мм для висновків діаметром понад 0 8 мм.
Шорсткість поверхні монтажних неметалізованих отворів та торців друкованих плат має бути Rz< 80 за ГОСТ 2789-73 *. Шорсткість поверхні монтажних та перехідних металізованих отворів - Rz< 40.
Для спрощення зображення плати отвори показують кілами однакового діаметра з позначенням по табл. 4.2.
При виконанні отворів у такий спосіб на полі креслення поміщають таблицю отворів (рис. 4.19). Розміри
граф та форма таблиці ГОСТом не встановлюються.
Усі монтажні отвори мають мати контактні майданчики. Форма контактного майданчика може бути довільною, круглою, прямокутною або близькою до них. Центр контактного майданчика симетричної форми повинен збігатися з центром монтажного отвору, контактних майданчиківпрямокутної та овальної форм центр монтажного отвору може бути зміщений
(Рис. 4.20). Круглі контактні майданчики та отвори з зенковкой зображують одним колом, діаметр якого повинен відповідати мінімальному розміру контактного майданчика. Діаметр контактних майданчиків слід зазначати у технічних вимогах креслення. За наявності на платі контактних майданчиків необумовлених розмірами, або за формою, відмінними від круглих, допускається всі контактні майданчики зображати колом, що дорівнює діаметру отвору. Форму та розміри слід задавати записом у технічних вимогах «Форма контактних майданчиків довільна, i> mjn = = ... мм».
Для проставляння розмірів групових контактних майданчиків рекомендується винести зображення контактної групи у збільшеному масштабі із проставлянням необхідних розмірів на полі креслення (рис. 4.21). Рекомендується робити плавний перехід контактного майданчика у провідник. При цьому вісь симетрії друкарського провідника повинна бути перпендикулярна до контуру контактного майданчика або самому контуру контактного майданчика (рис. 4.22). Відстань від краю провідника та контактного майданчика неметалізованого отвору до краю плати має бути не менше товщини платиТ. Друкарські провідники слід зображати у вигляді відрізків ліній, що збігаються з лініями координатної сітки або під кутом, кратним 15°. Допускаються виконання провідників довільної конфігурації та заокруглення перегинів провідників (рис. 4.23).
Друковані провідники слід виконувати однаковою шириною протягом усього. У вузьких місцях провідники звужують до мінімально допустимих значень на можливо меншій довжині. Взаємне розташування провідників не регламентується. При необхідності прокладки провідників шириною 0,3-0,4 мм протягом усього рекомендується через 25-30 мм передбачати розширення провідника типу контактного майданчика.
Провідники шириною менше 2,5 мм зображують однією лінією, що є віссю симетрії провідника, більше 2,5 мм - двома лініями і штрихують під кутом 45° або зачорнюють. Провідники шириною понад 5 мм слід виконувати як екран (рис. 4.24). Форма вирізів у широких провідниках та екранах має бути показана на кресленні та визначена розмірами (див. рис. 4.21). З метою спрощення креслення допускається виконувати провідники будь-якої ширини однією лінією, причому у технічних вимогах креслення вказувавши ширину провідника.
При прокладанні друкованих провідників слід по можливості уникати відгалужень провідників (рис. 4.25); кінці друкованих провідників, призначені для підключення друкованої схеми, рекомендується розташовувати
Мал. 4.25. Приклади трасування друкованих провідників:
а – правильне; б - неправильне
На рис. 4.29 наведено приклад виконання креслення друкованої плати комбінованим способом проставляння розмірів - за допомогою розмірних та виносних ліній та координатної сітки. Лінії координатної сітки нанесені через одну, і тому наведено відповідний запис у технічних вимогах креслення. На полі креслення виконано таблицю отворів. Усі дані щодо друкованого монтажу вказані в технічних вимогах креслення.
Приклад виконання креслення друкованої плати із зазначенням розмірів таблиці координат наведено на рис. 4.23. Діаметри отворів вказані на кресленні, відносне розташування отворів - таблиці координат; всі отвори позначені арабськими цифрами згідно з ГОСТ 2.307-68*.
На кресленні друкованої плати вказують габаритні розміриплати, провідників, які мають строго певну або змінну ширину (при цьому розрахункову ширину слід вказувати на кожній ділянці між двома сусідніми контактними майданчиками, перехідними або монтажними отворами), діаметри та координати кріпильних, технологічних та інших отворів, не пов'язаних із друкованим монтажем.
На полі креслення вказуютьСпосіб виготовлення плати, технічні умови (якщо не всі дані містяться на кресленні), крок координатної сітки, ширину провідників та відстані міжду ними, відстані між контактними майданчиками, між контактним майданчиком та провідником, допуски на виконання провідників, контактних Майданчиків, отворів та відстаней міжду ними, особливості конструкції, технології та інші параметри друкованих плат.
Технічні вимоги мають над основним написом, формулюють і викладають у наступній послідовності:
1. Плату виготовити... методом.
2. Плата має відповідати (ГОСТ, ОСТ).
3. Крок координатної сітки... мм.
4. Конфігурацію провідників витримувати координатною сіткою з відхиленням від креслення... мм.
5. Допускається заокруглення кутів контактних майданчиків та провідників.
6. Місця, обведені штрихпунктирною лінією, провідниками не займати.
7. Вимоги до параметрів елементів плати – відповідно до конструктивних даних.
8. Ширина провідників у вільних місцях... мм, у вузьких... мм.
9. Відстань між двома провідниками, між двома контактними майданчиками або провідником і контактним майданчиком у вільних місцях... мм, у вузьких -... мм.
10. Форма контактних майданчиків довільна.
11. Допускається заниження контактних майданчиків металізованих отворів: на зовнішніх шарах до зенковки, на внутрішніх шарах.
12. Граничні відхилення відстаней між центрами отворів, крім особливо обумовлених, у вузьких місцях ± ... мм, у вільних місцях ± ... мм.
13. Граничні відхилення відстаней між центрами контактних майданчиків групи ± ... мм.
14. Маркувати емаллю... ГОСТ..., шрифт... за ГОСТ...
Приклад запису технічних вимог, залежно від змісту креслення друкованої плати, наведено на рис. 4.23, 4.27, 4.29.
До особливостей друкованого монтажу відносяться: плоске розташування друкованих провідників, що не дозволяє здійснювати перехід з однієї плати на іншу без перемичок, перехідних колодок або роз'ємів; встановлення навісних елементів та кріплення висновків тільки шляхом пропускання їх у отвори; одночасне паяння всіх елементів, встановлених на друкованій платі.
Начіпні елементи слід розміщувати правильними рядами, паралельно один одному, на тій стороні плати, де відсутні друкарські провідники (рис. 4.30). Таке розміщення дозволяє встановлювати та закріплювати навісні елементи на автоматичних лініях та виконувати паяння зануренням або хвилею, за винятком впливу припою на навісні елементи.
Усі навісні елементи кріпляться на платі за допомогою висновків, які вставляють у монтажні отвори та підгинають. Не рекомендується в монтажному отворі розміщувати два та більше висновків. Деякі елементи, наприклад, малопотужні транзистори, кріплять клеєм.
Складальний креслення друкованої плати за мінімальної кількості зображень повинен давати повне уявленняпро розташування та виконання всіх друкованих та навісних елементів та деталей. Складальний креслення виконують відповідно до вимог ГОСТ 2.109-73* з урахуванням вимог ГОСТ 2.413-72*. Конструкції навісних елементів викреслюються у вигляді спрощених зображень, їм надається буквено-цифрове позиційне позначення відповідно до електричної принципової схеми, за якою виконують електричний монтажплати (рис. 4.31). На складальному кресленні друкованої плати повинні бути вказані номери позицій всіх складових частин, габаритні та приєднувальні розміри, повинні містити відомості про способи приєднання навісних елементів до друкованої плати.
У технічних вимогах складального креслення повинні бути посилання на документи (ГОСТ, ОСТ), що встановлюють правила підготовки та закріплення навісних елементів, відомості про припої та ін.
Основним конструкторським документом складального креслення друкованої плати є специфікація, що оформляється як таблиці за правилами ГОСТ 2.106-96. При записі у специфікацію складових частин, що є елементами електричної принципової схеми, у графі «Примітка» вказують буквенно-цифрові позиційні
позначення цих елементів (рис. 4.32, 4.33).
Розробка конструкторської документації друкованих плат може здійснюватись ручним, напівавтоматичним або автоматизованим методом.
Ручний метод передбачає розбивку навісних елементів на функціональні групи, розміщення груп елементів на площі плати, трасування друкованих провідників та забезпечує оптимальне розподілення провідного малюнка.
При ручному методі конструювання розробляється креслення плати, що містить зображення плати з провідним малюнком та отворами, а також, при необхідності, додаткове окреме зображення частини плати, що вимагає графічного пояснення або нанесення розмірів, координатну сітку, виконану відповідно до вимог ГОСТ 2.417-91, розміри всіх елементів провідного малюнка та його граничні відхилення; технічні вимоги. Креслення плати має виконуватися в масштабі не менше 2:1, максимальний формат А1.
У цій статті ми поговоримо про метод перенесення малюнка розведеної друкованої плати текстоліт за допомогою лазерного принтера. Буде розглянуто саме більше сучасний методЛУТ. Якщо раніше, за радянських часів, для того щоб захистити шар мідної фольги на текстоліті, доводилося наносити малюнок за допомогою різних лаків, хтось користувався бітумним лаком, хтось навіть розчиняв у розчиннику шматочок гудрону яким покривають дахи і малював розчином, що вийшов, консистенції. лаку.
Бітумний лак
Деякі з цих цілей користувалися лаком для нігтів. Але при малюванні лаком за допомогою рейхсфедера (як у принципі і при малюванні чимось іншим) на платі було важко внести якісь виправлення. При спробі зчистити частину малюнка нанесеного лаком, нерідко лак сколювався там, де це не потрібно. Причому така робота вимагала великої акуратності та забирала значний час.
З появою у продажу перманентних маркерів ситуація значно спростилася, стало достатньо намалювати малюнок маркером, прямо на фольгованому текстоліті в кілька шарів. Але цей спосіб також має недоліки, при травленні хлорним залізом або іншими реактивами, часто траплялися підтрави на доріжках. Саме для цього, щоб краще захистити малюнок друкованої плати, ми й малювали малюнок у кілька шарів. Я користуюся для малювання доріжок на друкованих платах, а також для того щоб підправити малюнок, що переноситься методом ЛУТ, у разі якщо перенесення малюнка, в якому-небудь місці здійснився не повністю, ось такими маркерами:
Раніше мною було придбано 3 різні маркери, в результаті їх використання на платах все одно були підтрави. Після цього мені подарували набір таких маркерів, 4 штуки різних кольорів. Результат відмінний, майже немає підтравів.
До того ж ці маркери двосторонні, з одного кінця у них пишучий стрижень звичайної товщини, на другому кінці стрижень дуже тонкий, по ширині, риса проведена ним, виходить майже як у кулькової ручки.
Це зручно, якщо у нас на платі є дві близькі доріжки, а між ними потрібно прокласти ще одну доріжку. Зрозуміло, так, щоб вони не зливалися, тут рятує тонкий стрижень маркера. І нарешті, перейдемо до найпопулярнішого методу перенесення малюнка текстоліт до методу ЛУТ. Цей метод незамінний, коли потрібно перенести складну топологію друковану плату на текстоліт. Якби ми малювали таку друковану плату маркером, у нас би пішло, можливо, більше годинина таку працю. Метод ЛУТ дозволяє виконати ту ж роботу максимум за півгодини - сорок хвилин з вищою якістю малюнка та незрівнянно меншими труднощами у перенесенні.
До того ж у такий спосіб можна нанести буквено - цифрові позначення та контури деталей зі зворотного боку фольгованого текстоліту, шар саморобної шовкографії. Що ж знадобиться нам для того, щоб скористатися методом ЛУТ?
1. Розведена друкована плата у будь-якій програмі для розведення друкованих плат, з можливістю виведення на друк. Для початківців рекомендую програму.
2. Шматок фольгованого текстоліту, відпиляний за розмірами розведеної плати, добре підходить імпортний текстоліт FR-4.
3. Праска, бажано найпростіша радянська, без електронного регулювання температури.
4. Уайтспірит, бензин Калоша або розчинник, щоб змити тонер із плати після травлення.
5. М'яке абразивне коло або наждачний папір "нульовка" для механічного зачищення плати перед нанесенням малюнка.
6. Миючий засіб типу Фейрі або будь-який інший знежирює.
7. Папір для методу ЛУТ потрібний не стандартний офісний. Тут кожен знаходить собі папір за смаком: хтось воліє основу для плівки типу ORAJET, що самоклеїться, її не потрібно розмочувати, достатньо після охолодження акуратно відклеїти.
Хтось віддає перевагу кальці, але так як калька тонка і принтер її однозначно "зажує", її потрібно попередньо наклеювати на аркуш офісного паперу. Деякі використовують папір для струменевих фотопринтерів марки LOMOND, але він недешевий. Я волію для цих цілей користуватися тонким папером з глянсових журналів типу "Гламур" та подібних.
Лист обрізається по ширині листа А4, його можна заправляти відразу в принтер подібно до офісного паперу, без додаткових маніпуляцій. Те, що на ньому є малюнок, це нам не перешкода. При друку слід пам'ятати про те, що sprint layout за замовчуванням виводить на друк дзеркально, якщо потрібний прямий друк, слід зняти галочку на опції дзеркально відображати в програмі. Під час друку рекомендую робити на одному аркуші кілька копій плати на певній відстані одна від одної. З урахуванням того, щоб паперу вистачило на загин навколо плати.
Після того, як ми механічно зачистили плату, її потрібно промити з Фейрі ( Fairy) і дати просохнути. Торкати фольгу пальцями після цього не можна. Далі загинаємо папір навколо плати, щоб плата вийшла строго по центру, можна в програмі розводячи плату нанести контур плати, або хоча б зробити куточки.
Цей контур виведеться на друк і перенесеться на текстоліт, але він нам не заважає, якщо звичайно плата зроблена грамотно і контур нічого не замикає. Товщину ліній рекомендую 0,1 мм. За бажання ці куточки або контур, після травлення і змивання контуру (він залишиться у вигляді фольги на платі) можна механічно видалити з плати (зіскребти ножем). Папір із зворотного боку плати можна закріпити шматочками ізоленти.
Травлення плати
Щодо протруювання доріжок, є багато різних методів. Можна зробити наприклад травлення мідним купоросом:
- Три столові ложки з гіркою, мідного купоросу.
- Три столові ложки з гіркою, харчової солі.
- 500 грам води
При травленні нагріваю на паровій бані і займає від 30хв до 2 годин. При попаданні легко змивається або замок, слідів не залишає.
На прасці ставимо максимальне нагрівання, чекаємо коли нагріється, кладемо плату на рівну тверду поверхню, можна шматок фанери, і проклавши аркуш паперу між праскою і нашою паперовою основою, глянсовим папером, протягом хвилини ретельно прогладжуючи, сильно натискаючи, прасуємо розумну плату, , фольгою вгору. Після вимикаємо праску, платі обов'язково даємо охолонути хвилин 15! Якщо ми користувалися глянсовим папером, кладемо нашу плату в теплу воду, чекаємо півгодини і починаємо подушечками пальців скочувати папір у грудочки. Віддирати папір не можна! Після того, як весь папір скатали, у нас залишаються доріжки з тонером білястого кольору (через вкраплення паперу, що залишився). Змиваємо тонер розчинником або бензином Калошею, відмиваємо плату повністю від бруду, особливо багато бруду буває, коли видаляєш малюнок нанесений маркером.
Після того, як очистили плату, її для кращого паяння необхідно залудити, покрити доріжки шаром припою, легко можна зробити, набравши трохи припою на демонтажне обплетення. Також плату можна залудити сплавом. Огляд технології підготував – AKV.
Зараз більшість електронних схемвиконуються з допомогою друкованих плат. За технологіями виготовлення друкованих плат виконуються і збірні вузли мікроелектроніки – гібридні модулі, що містять компоненти різного функціонального призначення та ступеня інтеграції. Багатошарові друковані плати та електронні компоненти високого ступеняінтеграції дозволяють знизити вагогабаритні характеристики вузлів електроніки та обчислювальної техніки. Наразі друкованій платі вже понад сто років.
Друкована плата
Це (Англ. PCB - printed circuit board)- пластинка з електроізоляційного матеріалу (гетинаксу, текстоліту, склотекстоліту та інших подібних діелектриків), на поверхні якої якимось чином нанесені тонкі електропровідні смужки (друкарські провідники) з контактними майданчиками для приєднання навісних радіоелементів, у тому числі модулів та інтегральних схем. Це формулювання дослівно взято з політехнічного словника.
Існує більш універсальне формулювання:
Під друкованою платою розуміється конструкція фіксованих електричних міжз'єднань на ізоляційній основі.
Головні конструктивні елементи друкованої плати - діелектрична основа (жорстка або гнучка) на поверхні, що знаходяться провідники. Діелектрична основа та провідники є елементи необхідні та достатні для того, щоб друкована плата була друкованою платою. Для встановлення компонентів та їх підключення до провідників використовуються додаткові елементи: контактні майданчики, перехідні металізовані та монтажні отвори, ламелі роз'ємів, ділянки для здійснення тепловідведення, екрануючі та струмопідвідні поверхні тощо.
Перехід до друкованих плат ознаменував якісний стрибок у галузі конструювання радіоелектронної апаратури. Друкована плата поєднує функції носія радіоелементів та електричного з'єднання таких елементів. Остання функція нездійсненна, якщо між провідниками та іншими провідними елементами друкованої плати не буде забезпечений достатній рівень опору ізоляції. Отже, підкладка друкованої плати має виконувати функцію ізолятора.
Історична довідка
|
Викладена історія друкованих плат має такий вигляд: На початку XX століття німецьким інженером Альбертом Паркером Хансоном, займався розробками в області телефонії, було створено пристрій, який вважається прототипом всіх відомих сьогодні видів друкованих плат. «Днем народження» друкованих плат вважається 1902, коли винахідник подав заявку в патентне відомство рідної країни. Друкована плата Хансена була штампуванням або вирізанням зображення на бронзовій (або мідній) фользі. Провідний шар, що вийшов, наклеювався на діелектрик - папір, просочений парафіном. Вже тоді піклуючись про більшу щільність розміщення провідників, Хансен наклеював фольгу з обох сторін, створюючи двосторонню друковану плату. Винахідник також використовував сполучні отвори, що йдуть наскрізь друкованої плати. У роботах Хансена є описи створення провідників за допомогою гальваніки або чорнила, що ведуть подрібнений в порошок метал в суміші з клейким носієм. Спочатку для виготовлення друкованих плат застосовувалися виключно адитивні технології, тобто малюнок наносився на діелектрик матеріалом, що наклеюється або напилюється. І Томаса Едісона теж відвідували такі ідеї. Зберігся його лист Франку Спрагу (який заснував корпорацію Sprague Electric), де Едісон описує три способи малювання провідника на папері. 1. Малюнок формується за допомогою адгезивних полімерів шляхом нанесення на їх поверхню, що не застигла, подрібненого в пил графіту або бронзи. 2. Малюнок формується безпосередньо на діелектриці. Для нанесення зображення використовується ляпис (нітрат срібла), після чого срібло просто відновлюється із солі. 3. Провідником є золота фольга із нанесеним на неї малюнком. В 1913 Артур Беррі отримав патент на субтрактивний метод виготовлення друкованих плат. Розробник пропонував покривати металеву основу шаром резистного матеріалу та травленням прибирати незахищені частини з поверхні. У 1922 році Елліс Бассіт, який проживає в США, винайшов і запатентував методику використання світлочутливих матеріалів при виробництві друкованих плат. У 1918 році швейцарцем Максом Скупом було запропоновано технологію газополум'яного напилення металу. Методика залишилася не затребуваною через затратність виробництва та нерівномірне осадження металу. Американець Чарльз Дуклас запатентував технологію металізації провідників, суть якої полягала в тому, що в м'якому діелектрику (наприклад, воску) прокреслювалися канали, що згодом заповнюються металізованими струмопровідними пастами за допомогою електрохімічного впливу. Француз Цезар Пароліні реанімував адитивний метод створення струмопровідного шару. В 1926 він наносив на діелектрик зображення за допомогою клеючого матеріалу з напилюванням на нього мідного порошку і полімеризував під впливом високої температури. Саме Пароліні почав застосовувати в друкованих платах дротяні перемички, що встановлюються до полімеризації матеріалу. Інженер Пауль Ейслер у Великій Британії почав впроваджувати друковані плати у радіоелектроніці. Під час Другої світової війни він успішно працював над пошуком технологічних рішень для запуску друкованих плат у масове виробництво, широко використовуючи поліграфічні методи. Після війни, 1948 року, Ейслер заснував підприємство з виготовлення друкованих плат - Technograph Printed Circuits. |
У 1920-1930-х роках було видано багато патентів на конструкції друкованих плат та способи їх виготовлення. Перші методи виготовлення друкованих плат залишалися переважно адитивними (розвиток ідей Томаса Едісона). Але в сучасному вигляді друкована плата з'явилася завдяки використанню технологій, запозичених із поліграфічної промисловості. Друкована плата - прямий переклад з англійського поліграфічного терміна printing plate (друкарська форма, або матриця). Тому справжнім "батьком друкованих плат" вважається австрійський інженер Пауль Ейслер. Він першим дійшов висновку, що поліграфічні (субтрактивні) технології можна використовуватиме масового виробництва друкованих плат. У субтрактивних технологіях зображення формується видаленням непотрібних фрагментів. Пауль Ейслер відпрацював технологію гальванічного осадження мідної фольги та її травлення хлорним залізом. Технології масового виробництва друкованих плат виявились затребуваними вже під час Другої світової війни. А з середини 1950-х почалося становлення друкованих плат як конструктивної основи радіоапаратури як військового, а й побутового призначення.
Матеріали для друкованих плат
Базові діелектрики для друкованих плат
Основні види та параметри матеріалів, що застосовуються для виготовлення МПП, наведено в таблиці 1. Типові конструкції друкованих плат засновані на застосуванні стандартного склотекстоліту типу FR4, з робочою температурою, як правило, від –50 до +110 °C, температурою склування (руйнування) Tg близько 135 °С. Діелектрична постійна Dk у нього може бути від 3,8 до 4,5, залежно від постачальника та виду матеріалу. При підвищених вимогах до термостійкості або монтажу плат у печі за безсвинцевою технологією (t до 260 °C) застосовується високотемпературний FR4 High Tg або FR5. При вимогах до постійній роботіна високих температурах або за різких перепадів температур застосовується поліімід. Крім того, поліімід використовують для виготовлення плат підвищеної надійності, для військових застосувань, а також у випадках коли потрібна підвищена електрична міцність. Для плат із НВЧ-ланцюгами (більше 2 ГГц) застосовуються окремі шари НВЧ-матеріалу, або плата цілком робиться з НВЧ-матеріалу (рис. 3). Найбільш відомі постачальники спеціальних матеріалів – фірми Rogers, Arlon, Taconic, Dupont. Вартість цих матеріалів вище, ніж FR4, та умовно показана в останньому стовпці таблиці 1 щодо вартості FR4. Приклади плат із різними видами діелектрика показані на рис. 4, 5.Знання параметрів матеріалів для друкованих плат, як одношарових так і багатошарових важливо всім, хто займається їх застосуванням, особливо для друкованих плат пристроїв з підвищеною швидкодією та НВЧ. При проектуванні МПП розробники стикаються з такими завданнями, як:
- Розрахунок хвильового опорупровідників на платі;
- Розрахунок величини міжшарової високовольтної ізоляції;
- вибір структури глухих та прихованих отворів.
Доступні варіанти та товщини різних матеріалів наведені у таблицях 2–6. Слід враховувати, що допуск на товщину матеріалу зазвичай становить до ±10%, тому допуск на товщину готової багатошарової плати не може бути менше ±10%.
| Вид | склад | Tg °C |
Dk | Вартість | Найменування |
| FR4 | Склотекстоліт (шаруватий епоксидний матеріал зі скловолокна) | >140 | 4.7 | 1 (базова) | S1141 |
| FR4 halogen free |
Склотекстоліт, що не містить галогену, сурми, фосфору та ін., не виділяє небезпечних речовин при горінні | >140 | 4.7 | 1.1 | S1155 |
| FR4 High Tg, FR5 |
Матеріал зі зшитою сіткою, підвищена термостійкість (RoHS-сумісний) | >160 | 4,6 | 1,2…1,4 | S1170, S1141 170 |
| RCC | Епоксидний матеріал без скляної тканої основи | >130 | 4,0 | 1,3…1,5 | S6015 |
| PD | Поліімідна смола з арамідною основою | >260 | 4,4 | 5…6,5 | Arlon 85N |
| НВЧ (PTFE) |
НВЧ-матеріали (політетрафлуор-етилен зі склом чи керамікою) | 240–280 | 2,2–10,2 | 32…70 | Ro3003, Ro3006, Ro3010 |
| НВЧ (Non-PTFE) |
НВЧ-матеріали, не засновані на PTFE | 240–280 | 3,5 | 10 | Ro4003, Ro4350, TMM |
| Pl (поліамід) |
Матеріал для виробництва гнучких та гнучко-жорстких плат | 195-220 | 3,4 | Dupont Pyralux, Taiflex |
Tg – температура склування (руйнування структури)
Dk - діелектрична постійна
Базові діелектрики для друкованих плат НВЧ
Типові конструкції друкованих плат засновані на застосуванні стандартного склотекстоліту типу FR4, з робочою температурою від –50 до +110 °C, та температурою склування Tg (розм'якшення) близько 135 °C.
При підвищених вимогах до термостійкості або при монтажі плат у печі по безсвинцевій технології (t до 260 ° C) застосовується високотемпературний FR4 High Tgабо FR5.
При вимогах до постійної роботи на високих температурах або різких перепадах температур застосовується поліімід. Крім того, поліімід використовують для виготовлення плат підвищеної надійності, для військових застосувань, а також у випадках коли потрібна підвищена електрична міцність.
Для плат з НВЧ-ланцюгами(більше 2 ГГц) застосовуються окремі шари НВЧ-матеріалу, або плата цілком робиться з НВЧ-матеріалу. Найбільш відомі постачальники спеціальних матеріалів - фірми Rogers, Arlon, Taconic, Dupont. Вартість цих матеріалів вища, ніж FR4, та умовно показана в передостанньому стовпці таблиці щодо вартості FR4.
| Матеріал | Dk* | Товщина діелектрика, мм | Товщина фольги, мкм |
| Ro4003 | 3,38 | 0,2 | 18 або 35 |
| 0,51 | 18 або 35 | ||
| 0,81 | 18 або 35 | ||
| Ro4350 | 3,48 | 0,17 | 18 або 35 |
| 0,25 | 18 або 35 | ||
| 0,51 | 18 або 35 | ||
| 0,762 | 18 | ||
| 1,52 | 35 | ||
| Препрег Ro4403 | 3,17 | 0,1 | -- |
| Препрег Ro4450 | 3,54 | 0,1 | -- |
* Dk - діелектрична проникність
| Матеріал |
Діелектрична проникність (Dk) |
Товщина діелектрика, мм |
Товщина фольги, мкм |
| AR-1000 | 10 | 0,61±0,05 | 18 |
| AD600L | 6 | 0,787±0,08 | 35 |
| AD255IM | 2,55 | 0,762±0,05 | 35 |
| AD350A | 3,5 | 0,508±0,05 | 35 |
| 0,762±0,05 | 35 | ||
| DICLAD527 | 2,5 | 0,508±0,038 | 35 |
| 0,762±0,05 | 35 | ||
| 1,52±0,08 | 35 | ||
| 25N | 3,38 | 0,508 | 18 або 35 |
| 0,762 | |||
| 25N 1080pp pre-preg |
3,38 | 0,099 | -- |
| 25N 2112pp pre-preg |
3,38 | 0,147 | -- |
| 25FR | 3,58 | 0,508 | 18 або 35 |
| 0,762 | |||
| 25FR 1080pp pre-preg |
3,58 | 0,099 | -- |
| 25FR 2112pp pre-preg |
3,58 | 0,147 | -- |
Dk - діелектрична проникність
Покриття майданчиків друкованої плати
Розглянемо, які бувають покриття мідних майданчиків під пайку елементів.Найчастіше майданчики покриваються сплавом олово-свинець, або ПІС. Спосіб нанесення та вирівнювання поверхні припою називають HAL або HASL (від англійської Hot Air Solder Leveling – вирівнювання припою гарячим повітрям). Це покриття забезпечує найкращу паяність майданчиків. Однак на зміну йому приходять сучасніші покриття, як правило, сумісні з вимогами міжнародної директиви RoHS.
Ця директива вимагає заборонити наявність шкідливих речовин, зокрема свинцю, у продукції. Поки що дія RoHS не поширюється на територію нашої країни, проте пам'ятати про її існування не є даремною.
Можливими варіантами покриття майданчиків МПП таблиці 7.
HASL застосовується повсюдно, якщо немає інших вимог.
Іммерсійне (хімічне) золоченнявикористовується для забезпечення більш рівної поверхні плати (особливо це важливо для майданчиків BGA), проте має дещо нижчу паяність. Паяння в печі виконується приблизно за тією ж технологією, що і HASL, але ручне паяння вимагає застосування спеціальних флюсів. Органічне покриття або OSP захищає поверхню міді від окислення. Його недолік - малий термін збереження паяння (менше 6 місяців).
Іммерсійне оловозабезпечує рівну поверхню та хорошу паяність, хоча теж має обмежений термін придатності для паяння. Безсвинцевий HAL має ті ж властивості, що і свинець, що містить, але склад припою - приблизно 99,8% олова і 0,2% добавок.
Контакти ножових роз'ємів, що піддаються тертю під час експлуатації плати, гальванічним способом покривають більш товстим і жорсткішим шаром золота. Для обох видів золочення застосовується нікелевий підшар для запобігання дифузії золота.
| Тип | Опис | Товщина |
| HASL, HAL (hot air solder leveling) |
ПОС-61 або ПОС-63, оплавлений та вирівняний гарячим повітрям |
15-25 мкм |
| Immersion gold, ENIG | Іммерсійне золочення по підшару нікелю | Au 0,05-0,1 мкм/Ni 5 мкм |
| OSP, Entek | Органічне покриття, захищає поверхню міді від окислення до паяння. |
При паянні повністю розчиняється |
| Immersion tin | Іммерсійне олово, більш плоска поверхня, ніж HASL | 10-15 мкм |
| Lead-free HAL | Безсвинцеве лудіння | 15-25 мкм |
| Hard gold, gold fingers | Гальванічне золочення контактів роз'єму по підшару нікелю | Au 0,2-0,5 мкм/Ni 5 мкм |
Примітка: всі покриття, крім HASL, сумісні з директивою RoHS і підходять для паяння припоями, що не містять свинцю.
Захисні та інші види покриттів друкованої плати
Захисні покриття застосовуються для ізоляції поверхонь струмопроводів, не призначених для паяння.
Для повноти картини розглянемо функціональне призначеннята матеріали покриттів друкованої плати.
- Паяльна маска - наноситься на поверхню плати для захисту провідників від випадкового замикання та бруду, а також для захисту склотекстоліту від термоударів при паянні. Маска не несе іншого функціонального навантаження і не може служити захистом від вологи, плісняви, пробою тощо (за винятком випадків застосування спеціальних видів масок).
- Маркування - наноситься на плату фарбою поверх маски для спрощення ідентифікації самої плати та розміщених на ній компонентів.
- Відшаровувана маска - наноситься на задані ділянки плати, які треба тимчасово захистити, наприклад, від паяння. Надалі її легко видалити, оскільки вона є гумоподібним компаундом і просто відшаровується.
- Карбонове контактне покриття - наноситься у певні місця плати як контактні поля для клавіатури. Покриття має хорошу провідність, не окислюється та зносостійко.
- Графітові резистивні елементи можуть наноситися на поверхню плати для виконання функції резисторів. На жаль, точність виконання номіналів невисока - не точніше ±20% (з лазерним припасуванням - до 5%).
- Срібні контактні перемички можуть наноситися як додаткові провідники, створюючи ще один провідний шар при нестачі місця для трасування. Застосовуються в основному для одношарових та двосторонніх друкованих плат.
| Тип | Призначення та особливості |
| Паяльна маска | Для захисту при паянні Колір: зелений, синій, червоний, жовтий, чорний, білий |
| Маркування | Для ідентифікації Колір: білий, жовтий, чорний |
| Відшаровувана маска | Для тимчасового захисту поверхні При необхідності легко видаляється |
| Карбон | Для створення клавіатури Має високу зносостійкість |
| Графіт | Для створення резисторів Бажане лазерне припасування |
| Срібне покриття | Для створення перемичок Використовується для ОПП та ДПП |
Конструкція друкованих плат
Найдальший попередник друкованих плат - звичайний провід, найчастіше ізольований. Він мав істотний недолік. У разі високих вібрацій він вимагав застосування додаткових механічних елементів його фіксації всередині РЕА. Для цього застосовувалися носії, на які встановлювалися радіоелементи, радіоелементи і конструктивні елементи для проміжних з'єднань, фіксації проводів. Це об'ємний монтаж.
Друковані плати вільні від цих недоліків. Їхні провідники закріплені на поверхні, їх положення фіксовано, що дозволяє прораховувати їх взаємні зв'язки. У принципі друковані плати, що зараз наближаються, до плоских конструкцій.
На початковому етапі застосування, друковані плати мали одностороннє або двостороннє розташування доріжок, що проводять.
Одностороння друкована плата- це пластина, з одного боку якої розміщені провідники, виконані друкованим способом. У двосторонніх друкованих платах провідники зайняли і порожній бік пластини. А для їхнього з'єднання були запропоновані різноманітні варіанти, серед яких найбільшого поширення набули перехідні металізовані отвори. Фрагменти конструкції найпростіших односторонніх та двосторонніх друкованих плат наведено на рис. 1.
Двостороння друкована плата- їх використання замість односторонніх було першим кроком на шляху переходу від площини до об'єму. Якщо абстрагуватися (подумки відкинути підкладку двосторонньої друкованої плати), то вийде об'ємна конструкція провідників. До речі, цей крок було зроблено досить швидко. У заявці Альберта Хансона вже вказувалося на можливість розміщення провідників по обидва боки підкладки та з'єднання їх за допомогою наскрізних отворів.
Мал. 1. Фрагменти конструкції друкованих плат а) односторонньої та 6) двосторонньої: 1 - монтажний отвір,2 - контактний майданчик, 3 - провідник,4 - діелектрична підкладка,5 - перехідний металізований отвір
Подальший розвиток електроніки – мікроелектроніки призвело до застосування багатовивідних компонентів (чіпи можуть мати більше 200 висновків), зростала кількість електронних компонентів. У свою чергу застосування цифрових мікросхем та зростання їх швидкодії призвели до зростання вимог щодо їх екранування та розподілу живлення до компонентів, для чого в багатошарові плати цифрових пристроїв (наприклад - комп'ютерів) були включені спеціальні екрануючі струмопровідні шари. Все це призвело до зростання міжз'єднань та їх ускладнення, яке виявилося у зростанні кількості шарів. У сучасних друкованих платах воно може бути набагато більше десяти. У певному сенсі багатошарова друкована плата набула обсягу.
Конструкція багатошарових друкованих плат
Розглянемо типову конструкцію багатошарової плати.У першому, найбільш поширеному варіанті внутрішні шари плати формуються з двостороннього ламінованого міддю склотекстоліту, який називають «ядро». Зовнішні шари виконуються з мідної фольги, спресованої з внутрішніми шарами за допомогою сполучного смолистого матеріалу, званого «препрег». Після пресування за високої температури утворюється «пиріг» багатошарової друкованої плати, у якому далі свердляться і металізуються отвори. Менш поширений другий варіантколи зовнішні шари формуються з «ядер», що скріплюються препрегом. Цей спрощений опис, на основі даних варіантів існує безліч інших конструкцій. Однак основний принцип полягає в тому, що як сполучний матеріал між шарами виступає препрег. Очевидно, що не може бути ситуації, коли сусідять два двосторонні «ядра» без прокладки з препрега, але структура фольга-препрег-фольга-препрег ... і т. д. можлива, і часто використовується в платах зі складними поєднаннями глухих і прихованих отворів.
| Препреги (англ. pre-preg, скор. від pre-impregnated- попередньо просочений) - це композиційні матеріали-напівфабрикати. Готовий для переробки продукт попереднього просочення частково затверділим сполучним матеріалів, що зміцнюють тканої або нетканої структури. Їх отримують шляхом просочення армуючої волокнистої основи рівномірно розподіленими полімерними сполучними. Просочення здійснюється таким чином, щоб максимально реалізувати фізико-хімічні властивості армуючого матеріалу. Препреговая технологія дозволяє отримати монолітні вироби складної форми за мінімальної інструментальної обробки. Препреги виробляють у формі полотна, покритого з обох боків поліетиленовою плівкою та згорнутого в рулон. |
Багатошарові друковані плати зараз становлять дві третини світового виробництва друкованих плат у ціновому обчисленні, хоча в кількісному вираженні поступаються одним і двостороннім платам.
Схематично (спрощено) фрагмент конструкції сучасної багатошарової друкованої плати наведено на рис. 2. Провідники в таких друкованих платах розміщуються не лише на поверхні, а й у обсязі підкладки. При цьому збереглася шарування розташування провідників щодо один одного (наслідок використання планарних поліграфічних технологій). Шаровість неминуче присутня в назвах друкованих плат та їх елементів - одностороння, двостороння, багатошарова та ін.
Мал. 2. Фрагмент конструкції багатошарової друкованої плати: 1 - наскрізний металізований отвір, 2 - глухий мікроперехід, 3 - прихований мікроперехід, 4 - шари, 5 - приховані міжшарові отвори, 6 - контактні майданчики
Реально конструкція багатошарових друкованих плат відрізняється від показаних на рис. 2.
За своєю структурою МПП значно складніше за двосторонні плати, як багато складніше і технологія їх виробництва. Та й сама їхня структура істотно відрізняється від показаної на рис. 2. Вони включають додаткові екранні шари (земля та живлення), а також кілька сигнальних шарів.
Реально вони виглядають так:
 a) Схематично |
Для забезпечення комутації між шарами МПП застосовуються міжшарові переходи (vias) та мікропереходи (microvias) рис. 3.а. Міжшарові переходи можуть виконуватися у вигляді наскрізних отворів, що з'єднують зовнішні шари між собою та з внутрішніми шарами. Застосовуються також глухі та приховані переходи. Приховані переходи використовуються для з'єднання між собою внутрішніх шарів плати. Їх застосування дозволяє значно спростити розведення плат, наприклад, 12-шарову конструкцію МПП можна звести до еквівалентної 8-шарової. комутації. |
 в) для наочності у 3D вигляді |
Для виготовлення багатошарових друкованих плат проводиться з'єднання кількох ламінованих фольгою діелектриків між собою, для чого використовуються прокладки, що склеюють, - препреги. На малюнку 3.препрег показаний білим кольором. Препрег склеює шари багатошарової друкованої плати під час термічного пресування. Загальна товщина багатошарових друкованих плат зростає непропорційно швидко зі зростанням числа сигнальних шарів. |
 с) |
На малюнку 3.с показано приблизна структурарозташування шарів багатошарової друкованої плати із зазначенням їх товщин. |
Володимир Уразаєв [Л.12]вважає, що розвиток конструкцій та технологій у мікроелектроніці йде відповідно до об'єктивно існуючого закону розвитку технічних систем: завдання, пов'язані з розміщенням або переміщенням об'єктів, вирішуються переходом від точки до лінії, від лінії до площини, від площини до тривимірного простору.
Думаю, що й друкованим платам доведеться підкоритися цьому закону. Потенційна можливість реалізації таких багаторівневих (нескінченно рівневих) друкованих плат є. Про це свідчать багатий досвід використання у виробництві друкованих плат лазерних технологій, не менш багатий досвід застосування лазерної стереолітографії для формування тривимірних об'єктівз полімерів, тенденція до збільшення термостійкості базових матеріалів і т. д. Очевидно, такі вироби доведеться назвати якось інакше. Оскільки термін «друкована плата» вже не відображатиме ні їхнього внутрішнього змісту, ні технології виготовлення.
Можливо, так і буде.
Але мені здається вже зараз відомі об'ємні конструкції у проектуванні друкованих плат – це багатошарові друковані плати. А об'ємний монтаж електронних компонентів з розташуванням контактних майданчиків по всіх поверхнях радіокомпонентів, знижує технологічність їх монтажу, якість міжз'єднань та ускладнює їхнє тестування та обслуговування.
Майбутнє покаже!
Гнучкі друковані плати
Для більшості людей друкована плата - це просто жорстка платівка з міжпровідними електропровідними.
Жорсткі друковані плати – наймасовіший продукт, який використовується в радіоелектроніці, про який знають практично всі.
Але є ще й гнучкі друковані плати, які дедалі більше розширюють коло свого застосування. Приклад - звані гнучкі друковані кабелі (шлейфи). Подібні плати виконують обмежений обсяг функцій (виключається функція підкладки для радіоелементів). Вони служать об'єднання звичайних друкованих плат, замінюючи джгути. Гнучкі друковані плати набувають еластичність завдяки тому, що їхня полімерна «підкладка» знаходиться у високоеластичному стані. Гнучкі друковані плати мають два ступені свободи. Їх можна згорнути навіть у стрічку Мебіуса.
Малюнок 4
Один або навіть два ступені свободи, але дуже обмеженої свободи, можна надати і звичайним жорстким друкованим платам, в яких полімерна матриця підкладки знаходиться в жорсткому - склоподібному стані. Це досягається шляхом зменшення товщини підкладки. Однією з переваг рельєфних друкованих плат, що виготовляються з тонких діелектриків, називають можливість надання їм округлості. Тим самим з'являється можливість узгодити їхню форму та форму об'єктів (ракет, космічних об'єктів та ін.), в які їх можна помістити. Результат – суттєва економія внутрішнього обсягу виробів.
Їх суттєвий недолік у тому, що зі зростанням кількості шарів знижується гнучкість таких друкованих плат. А застосування звичайних негнучких комплектуючих виникає необхідність фіксувати їхню форму. Оскільки вигини таких друкованих плат з негнучкими компонентами призводять до високих механічних навантажень у точках їхнього з'єднання з гнучкою друкованою платою.
Проміжне положення між жорсткими та гнучкими друкованими платами займають «стародавні» друковані плати, що складаються з жорстких елементів, що складаються подібно до гармошки. Такі «гармошки», мабуть, і навели на думку про створення багатошарових друкованих плат. Сучасні гнучко-жорсткі друковані плати реалізовані в інший спосіб. Мова йдепереважно про багатошарові друковані плати. У них можна поєднати жорсткі та гнучкі шари. Якщо вивести гнучкі шари за межі жорстких, можна отримати друковану плату, що складається з жорсткого і гнучкого фрагментів. Інший варіант - з'єднання двох жорстких фрагментів гнучким.
Класифікація конструкцій друкованих плат, заснована на шару їх провідного малюнка, охоплює більшу частину конструкцій друкованих плат, але не всіх. Наприклад, виготовлення тканих монтажних плат чи шлейфів виявилося придатним не друковане поліграфічне, а ткацьке устаткування. Такі «друковані плати» вже мають три ступені свободи. Так само, як і звичайна тканина, вони можуть набувати найхимерніших обрисів і форм.
Друковані плати на основі високої теплопровідності
Останнім часом, спостерігається зростання тепловиділення електронних пристроїв, Що пов'язано з:
Зростанням продуктивності обчислювальних систем,
Потреби комутації великих потужностей,
Розширюється застосування електронних компонентів з підвищеним тепловиділенням.
Останнє найбільш наочно проявляється у світлодіодній світлотехніці, де різко виріс інтерес до створення джерел світла на основі потужних ультраяскравих світлодіодів. Світлова ефективність напівпровідникових світлодіодів сягнула вже 100лм/Вт. Такі ультраяскраві світлодіоди приходять на зміну звичайним лампам розжарювання і знаходять своє застосування практично у всіх галузях світлотехніки: лампи вуличного освітлення, автомобільна світлотехніка, чергове освітлення, рекламні вивіски, світлодіодні панелі, індикатори, рядки, що біжать, світлофори і т.д. Ці світлодіоди стали незамінними у декоративному освітленні, у світлодінамічних системах завдяки їх монохромному кольору та швидкості включення. Вигідно їх застосовувати і там, де необхідно жорстко економити електроенергію, де дорого обходиться часте обслуговування і високі вимоги до електробезпеки.
Проведені дослідження показують, що приблизно 65-85% електроенергії під час роботи світлодіода перетворюється на тепло. Однак, за умови дотримання рекомендованих виробником світлодіодів теплових режимів термін служби світлодіода може досягати 10 років. Але якщо порушити тепловий режим (зазвичай це робота з температурою переходу більше 120...125°С), термін служби світлодіода може впасти в 10 разів! А при грубому недотриманні рекомендованих теплових режимів, наприклад, при включенні світлодіодів типу emitter без радіатора протягом більше 5-7 сік, світлодіод може вийти з ладу вже під час першого вмикання. Підвищення температури переходу, крім того, призводить до зниження яскравості світіння та зміщення робочої довжини хвилі. Тому дуже важливо правильно розрахувати тепловий режим і, по можливості, максимально розсіяти тепло, що виділяється світлодіодом.
Великі виробникипотужних світлодіодів, такі як Cree, Osram, Nichia, Luxeon, Seoul Semiconductor, Edison Opto і т.п., вже давно, для спрощення включення та розширення областей застосування світлодіодів, виготовляють їх у вигляді світлодіодних модулів або кластерів на друкованих платах з металевою основою (у міжнародної класифікації IMPCB – Insulated Metal Printed Circuit Board, або AL PCB – друковані плати на алюмінієвій основі).
Малюнок 5
Ці друковані плати на алюмінієвій основі мають малий і фіксований тепловий опір, що дозволяє при їх встановленні на радіатор досить просто забезпечити тепловідведення від p-n переходу світлодіода та забезпечити його роботу протягом усього терміну експлуатації.
Як матеріали з високою теплопровідністю для основ таких друкованих плат застосовують Мідь, Алюміній, різні види кераміки.
Проблеми технології промислового виробництва
Історія розвитку технології виробництва друкованих плат, є історія поліпшення якості та подолання виникаючих у ході розвитку проблем.
Ось деякі подробиці.
Друковані плати, що виготовляються шляхом металізації наскрізних отворів, незважаючи на їх широке застосування, мають дуже серйозний недолік. З конструктивної точки зору найслабша ланка таких друкованих плат - місця з'єднання металізованих стовпчиків у перехідних отворах та шарів, що проводять (контактних майданчиків). З'єднання металізованого стовпчика та провідного шару йде по торцю контактного майданчика. Довжина з'єднання визначається товщиною мідної фольги та зазвичай становить 35 мкм і менше. Гальванічної металізації стін перехідних отворів передує стадія хімічної металізації. Хімічна мідь на відміну гальванічної міді більш пухка. Тому з'єднання металізованого стовпчика з торцевою поверхнею контактного майданчика відбувається через проміжний, слабший за характеристиками міцності підшар хімічної міді. Коефіцієнт термічного розширення склотекстоліту набагато більший, ніж у міді. При переході через температуру склування епоксидної смоли різниця різко зростає. При термічних ударах, які з різних причин зазнає друкована плата, з'єднання піддається дуже великим механічним навантаженням і... рветься. Як наслідок, розривається електричний ланцюг та порушується працездатність електричної схеми.
Мал. 6. Міжшарові переходи в багатошарових друкованих платах: а) без підтраву діелектрика; 6) з підтравом діелектрика 1 – діелектрик; 2 – контактний майданчик внутрішнього шару; 3 – хімічна мідь;
Мал. 7. Фрагмент конструкції багатошарової друкованої плати, виготовленої методом пошарового нарощування: 1 – міжшаровий перехід, 2 – провідник внутрішнього шару, 3 – монтажний контактний майданчик, 4 – провідник зовнішнього шару, 5 – діелектричні шари
У багатошарових друкованих платах підвищення надійності внутрішніх переходів можна досягти запровадженням додаткової операції - підтрава (часткового видалення) діелектрика в перехідних отворах перед проведенням металізації. У такому разі з'єднання металізованих стовпчиків з контактними майданчиками здійснюється не тільки по торцю, а й частково по зовнішніх кільцевих зон цих майданчиків (рис. 6).
Більш високої надійності металізованих переходів багатошарових друкованих плат вдалося досягти під час використання технології виготовлення багатошарових друкованих плат методом пошарового нарощування (рис. 7). З'єднання між провідними елементами друкованих шарів у цьому способі здійснюються гальванічним нарощуванням міді в отвори шару ізоляції. На відміну методу металізації наскрізних отворів у разі перехідні отвори заповнюються міддю повністю. Площа з'єднання між провідними шарами стає набагато більшою, та й геометрія інша. Розірвати такі з'єднання не так просто. І все-таки ця технологія теж далека від ідеальної. Перехід «гальванічна мідь – хімічна мідь – гальванічна мідь» все одно залишається.
Друкарські плати, виготовлені методом металізації наскрізних отворів, повинні витримувати не менше чотирьох (багатошарові не менше трьох) перепайок. Рельєфні друковані плати допускають набагато більше перепайок (до 50). На думку розробників, металізовані переходи в рельєфних друкованих платах не знижують, а підвищують їхню надійність. Чим викликаний такий різкий якісний стрибок? Відповідь проста. У технології виготовлення рельєфних друкованих плат провідні шари і металізовані стовпчики, що їх з'єднують, реалізуються в єдиному технологічному циклі (одночасно). Тому відсутня перехід «гальванічна мідь – хімічна мідь – гальванічна мідь». Але такий високий результат був отриманий в результаті відмови від наймасовішої технології виготовлення друкованих плат, в результаті переходу до іншого конструктиву. Відмовитись від методу металізації наскрізних отворів з багатьох причин не бажано.
Як же бути?
Відповідальність за утворення бар'єрного шару на стику торців контактних майданчиків та металізованих пістонів переважно лягає на технологів. Вони ж цю проблему змогли вирішити. Революційні зміни до технології виготовлення друкованих плат внесли методи прямої металізації отворів, яка виключає стадію хімічної металізації, обмежуючись лише попередньою активацією поверхні. Причому процеси прямої металізації реалізуються таким чином, що плівка, що проводить, виникає тільки там, де це потрібно - на поверхні діелектрика. Як наслідок, бар'єрний шар у металізованих переходах друкованих плат, виготовлених методом прямої металізації отворів, просто відсутній. Чи не правда, гарний спосіб вирішення технічної суперечності?
Вдалося подолати і технічну суперечність, що має відношення до металізації перехідних отворів. Металеві отвори можуть стати слабкою ланкою друкованих плат з іншої причини. Товщина покриття стінок перехідних отворів в ідеалі має бути рівномірною по всій їх висоті. Інакше знову виникають проблеми із надійністю. Фіз хімія процесів нанесення гальванічних покриттів протидіє цьому. Ідеальний і реальний профіль покриття в перехідних отворах, що металізуються, наведені на рис. 5. Товщина покриття в глибині отвору зазвичай менша, ніж у поверхні. Причини найрізноманітніші: нерівномірна щільність струму, катодна поляризація, недостатня швидкість обміну електроліту та ін. окремих випадкахдосягає 20:1. Ситуація дуже ускладнилася. Фізичні методи (використання ультразвуку, збільшення інтенсивності обміну рідини в отворах друкованих плат тощо) вже вичерпали свої можливості. Починає відігравати істотну роль навіть в'язкість електроліту.
Мал. 8. Перетин перехідного отвору в друкованій платі. 1 -діелектрик, 2 - ідеальний профіль металізації стінок отвору, 3 - реальний профіль металізації стінок отвору,
4 – резист
Традиційно це завдання вирішувалося завдяки використанню електролітів з вирівнювальними добавками, які адсорбуються в тих областях, де вища щільність струму. Сорбція таких добавок пропорційна щільності струму. Добавки створюють бар'єрний шар, протидіючи надмірному осадженню гальванічного покриття на гострих кромках і прилеглих до них областях (ближче до поверхні друкованої плати).
Інше вирішення цієї задачі теоретично відомо давно, а практично його вдалося втілити зовсім недавно - після того, як був освоєний промисловий випуск імпульсних джерел живлення великої потужності. Цей спосіб ґрунтується на використанні імпульсного (реверсного) режиму живлення гальванічних ванн. Більшість часу подається прямий струм. При цьому відбувається осадження покриття. Найменшу частину часу подається зворотний струм. Одночасно відбувається розчинення осадженого покриття. Нерівномірна щільність струму (більше у гострих кутів) у разі приносить лише користь. З цієї причини розчинення покриття відбувається в першу чергу і переважно біля поверхні друкованої плати. У цьому технічному рішенні застосовується цілий «букет» прийомів вирішення технічних протиріч: використовувати частково надмірну дію, звернувши шкоду на користь, застосувати перехід від безперервного процесу до імпульсного, зробити навпаки та ін. Та й отриманий результат відповідає цьому «букету». При певному поєднанні тривалості прямих та зворотних імпульсів навіть з'являється можливість отримати товщину покриття в глибині отвору більше, ніж у поверхні друкованої плати. Ось чому така технологія виявилася незамінною для заповнення металом глухих перехідних отворів (надбання сучасних друкованих плат), завдяки яким щільність міжз'єднань у ПП збільшується приблизно вдвічі.
Проблеми, пов'язані з надійністю металізованих переходів у друкованих платах, мають локальний характер. Отже, протиріччя, що у процесі їх розвитку, стосовно друкованим платам загалом також носять загального характеру. Хоча такі друковані плати займають левову частку ринку всіх друкованих плат.
Також у процесі розвитку вирішуються й інші проблеми, з якими стикаються технологи, але споживачі про них навіть не замислюються. Ми отримуємо багатошарові друковані плати для своїх потреб та застосовуємо їх.
Мікромініатюризація
На початковому етапі на друковані плати ставилися самі компоненти що застосовувалися при об'ємному монтажі РЕА, щоправда з деякою доопрацюванням висновків зниження їх розмірів. Але найпоширеніші компоненти можна було встановлювати на друковані плати без переробок.
З появою друкованих плат з'явилася можливість зменшення розмірів компонентів застосовуваних на друкованих платах, що призвело до зниження робочих напруг і струмів споживаних цими елементами. З 1954 року Міністерством електростанцій та електропромисловості масово випускався ламповий переносний радіоприймач "Дорожній", у якому використовувалася друкована плата.
З появою мініатюрних напівпровідникових підсилювальних приладів - транзисторів друковані плати стали домінувати в побутовій техніці, трохи пізніше в промисловості, а з появою об'єднаних на одному кристалі фрагментів електронних схем - функціональних модулів та мікросхем їх конструкція передбачала вже встановлення виключно друкованих плат.
З продовженням зниження розмірів активних та пасивних компонентів з'явилося нове поняття – «Мікромініатюризація».
В електронних компонентах це виявилося в появі БІС і НВІС, що містять багато мільйонів транзисторів. Їхня поява змусила збільшити кількість зовнішніх зв'язків (див. контактну поверхню грвфічного процесора на малюнку 9.а), що у свою чергу викликало ускладнення розведення струмопровідних ліній це видно на малюнку 9.б.
Така панель графічного процесора, та й CPUтеж - не що інше як невелика багатошарова друкована плата, на якій розміщено сам чіп процесора, розведення з'єднань висновків чіпа з контактним полем та навісні елементи (зазвичай конденсатори фільтрів системи розподілу живлення)
 |
 |
Малюнок 9
І нехай Вам не здасться жартом, CPU 2010 від Intel або AMD - це теж друкована плата, причому багатошарова.
Малюнок 9а
Розвитку друкованих плат, як і взагалі електронної техніки, це лінії зменшення її елементів; їх ущільнення на поверхні друкарської, а також зменшення елементів електронної техніки. Під «елементами» у разі слід розуміти як власне надбання друкованих плат (провідники, перехідні отвори та інших.), і елементи з надсистеми (друкованого вузла) - радіоелементи. Останні за швидкістю здійснення мікромініатюризації йдуть попереду друкованих плат.
Розробкою НВІС займається мікроелектроніка.
Збільшення щільності розташування елементної бази вимагає того ж від провідників друкованої плати - носія даної елементної бази. У зв'язку з цим виникає безліч завдань, які потребують вирішення. Про два такі завдання та способи їх вирішення ми й поговоримо докладніше.
Перші способи виготовлення друкованих плат були засновані на приклеюванні провідників з мідної фольги до діелектричної поверхні.
Передбачалося, що ширина провідників та зазори між провідниками вимірюються міліметрами. У цьому варіанті така технологія була цілком працездатною. Подальша мініатюризація електронної техніки зажадала створення інших методів виготовлення друкованих плат, основні варіанти яких (субтрактивні, адитивні, напівадитивні, комбіновані) використовуються й досі. Застосування таких технологій дозволило реалізувати друковані плати з розмірами елементів, які вимірюються десятими частками міліметра.
Досягнення рівня роздільної здатності в друкованих платах приблизно 0,1 мм (100 мкм) стало знаковою подією. З одного боку, відбувся перехід «вниз» на ще один порядок. З іншого – своєрідний якісний стрибок. Чому? Діелектричною підкладкою більшості сучасних друкованих плат є склотекстоліт – шаруватий пластик з полімерною матрицею, армованою склотканиною. Зменшення зазорів між провідниками друкованої плати призвело до того, що вони стали порівнянними з товщиною скляних ниток або товщиною вузлів переплетення цих ниток у склотканини. І ситуація, за якої провідники «замикаються» такими вузликами, стала цілком реальною. Як наслідок, стало реальним і утворення своєрідних капілярів у склотекстоліті, які «замикають» дані провідники. У разі підвищеної вологості капіляри, зрештою, призводять до погіршення рівня ізоляції між провідниками друкованих плат. А якщо точніше, це відбувається навіть за умов звичайної вологості. Конденсація вологи в капілярних структурах склотекстоліту відзначається і в нормальних умовах. Волога завжди знижує рівень опору ізоляції.
Оскільки в сучасній радіоелектронної апаратуритакі друковані плати стали явищем звичайним, можна зробити висновок, що цю проблему розробникам базових матеріалів для друкованих плат все ж таки вдалося вирішити традиційними методами. Але чи впораються вони з наступною знаковою подією? Черговий якісний стрибок уже відбувся.
Повідомляється про те, що фахівцями компанії Samsungосвоєно технологію виготовлення друкованих плат із шириною провідників та зазорами між ними 8-10 мкм. Адже це вже товщина не скляної нитки, а скловолокна!
Завдання забезпечення ізоляції у надмалих зазорах між провідниками справжніх і особливо майбутніх друкованих плат складне. Якими способами вона вирішуватиметься - традиційними чи нетрадиційними - і буде вирішена - покаже час.
Мал. 10. Профілі травлення мідної фольги: а – ідеальний профіль, б – реальний профіль; 1 - захисний шар; 2 - провідник; 3 - діелектрик.
Існували складності отримання в друкованих платах надмалі (надвузькі) провідники. З багатьох причин у технологіях виготовлення друкованих плат масового поширення набули субтрактивні методи. У субтрактивних методах малювання електричної схеми формується шляхом видалення непотрібних фрагментів фольги. Ще роки Другої світової війни Пауль Ейслер відпрацював технологію травлення мідної фольги хлорним залізом. Така невибаглива технологія використовується радіоаматорами досі. Промислові технології недалеко уникнули цієї «кухонної» технології. Хіба що змінився склад травильних розчинів та з'явилися елементи автоматизації процесу.
Важливий недолік всіх технологій травлення полягає в тому, що травлення йде не тільки в бажаному напрямку (у напрямку до поверхні діелектрика), але і в не бажаному поперечному напрямку. Бічний підтрав провідників можна порівняти з товщиною мідної фольги (близько 70%). Зазвичай замість ідеального профілю провідника виходить грибоподібний профіль (рис. 10). Коли ширина провідників велика, а найпростіших друкованих платах вона вимірюється навіть міліметрами, на бічний підтрав провідників просто заплющують очі. Якщо ж ширина провідників можна порівняти з їхньою висотою або навіть меншою за неї (реалії сьогодення), то «бічні устремління» ставлять під сумнів доцільність застосування таких технологій.
Насправді величину бічного подтрава друкованих провідників вдається зменшити певною мірою. Це досягається збільшенням швидкості травлення; використанням струменевої обливи (струмені травника збігаються з бажаним напрямком - перпендикулярно площині листа), а також іншими способами. Але коли ширина провідника наближається до його висоті, ефективність таких удосконалень стає недостатньою.
Але успіхи фотолітограції, хімії та технології дозволяють зараз вирішити усі ці проблеми. Ці рішення беруться із технологій мікроелектроніки.
Радіоаматорські технології виробництва друкованих плат
Виготовлення друкованих плат у радіоаматорських умовах має свої особливості, і розвиток техніки все збільшує ці можливості. Але основою їх продовжують залишатися процеси
Питання про те, як можна дешево виготовляти друковані плати в домашніх умовах, хвилює всіх радіоаматорів, напевно, з 60-х років минулого століття, коли друковані плати знайшли широке застосування у побутовій техніці. І якщо тоді вибір технологій був не такий вже й великий, то сьогодні завдяки розвитку сучасної техніки радіоаматори отримують можливість швидко та якісно виготовляти друковані плати без застосування будь-якого дорогого обладнання. І ці можливості постійно розширюються, дозволяючи дедалі більше наближати якість їх творів до промислових зразків.
Власне весь процес виготовлення друкованої плати можна умовно розділити на п'ять основних етапів:
- попередня підготовка заготівлі (очищення поверхні, знежирення);
- нанесення тим чи іншим способом захисного покриття;
- видалення зайвої міді з поверхні плати (травлення);
- очищення заготівлі від захисного покриття;
- свердління отворів, покриття плати флюсом, лудіння.
Ми розглядаємо лише найпоширенішу «класичну» технологію, за якої зайві ділянки міді з поверхні плати видаляються шляхом хімічного травлення. Крім цього, можливе, наприклад, видалення міді шляхом фрезерування або з використанням електроіскрової установки. Однак ці способи не набули широкого поширення ні в радіоаматорському середовищі, ні в промисловості (хоча виготовлення плат фрезеруванням іноді застосовується в тих випадках, коли необхідно дуже швидко виготовити нескладні друковані плати в поодиноких кількостях).
А тут розповімо про 4 перші пункти технологічного процесу, оскільки свердлівка виконується радіоаматором за допомогою того інструменту, який у нього існує.
У домашніх умовах виготовити багатошарову друковану плату здатну конкурувати з промисловими зразками неможливо, тому зазвичай у радіоаматорських умовах застосовуються двосторонні друковані плати, а конструкціях НВЧ пристроїв лише двосторонні.
Хоча треба прагнути при виготовленні друкованих плат у домашніх умовах слід прагнути при розробці схеми використовувати якнайбільше компонентів для поверхневого монтажу, що в деяких випадках дозволяє розвести практично всю схему на одній стороні плати. Пов'язано це з тим, що досі не винайдено жодної реально здійсненної в домашніх умовах технології металізації перехідних отворів. Тому у випадку, якщо розведення плати не вдається виконати на одній стороні, слід виконувати розведення на другій стороні з використанням міжшарових переходів висновків різних компонентів, встановлених на платі, які в цьому випадку доведеться пропоювати з двох сторін плати. Звичайно, існують різні способи заміни металізації отворів (використання тонкого провідника, вставленого в отвір та припаяного до доріжок з обох боків плати; використання спеціальних пістонів), проте всі вони мають суттєві недоліки та незручні у використанні. В ідеальному випадку плата повинна розлучатись тільки на одній стороні з використанням мінімальної кількості перемичок.
Зупинимося тепер докладніше кожному з етапів виготовлення друкованої плати.
Попередня підготовка заготівлі
Цей етап є початковим і полягає у підготовці поверхні майбутньої друкованої плати до нанесення на неї захисного покриття. Загалом за тривалий проміжок часу технологія очищення поверхні не зазнала значних змін. Весь процес зводиться до видалення оксидів та забруднень з поверхні плати з використанням різних абразивних засобів та подальшого знежирення.
Для видалення сильних забруднень можна використовувати дрібнозернистий наждачний папір («нульовку»), абразивний дрібнодисперсний порошок або будь-який інший засіб, що не залишає на поверхні плати глибоких подряпин. Іноді можна просто вимити поверхню друкованої плати жорсткою мочалкою для миття посуду з миючим засобом або порошком (для цих цілей зручно використовувати абразивну мочалку для миття посуду, яка схожа на повсть з дрібними вкрапленнями якоїсь речовини; часто така мочалка буває наклеєна на шматок поролону) . Крім того, за досить чистої поверхні друкованої плати можна взагалі пропустити етап абразивної обробки і відразу перейти до знежирення.
У разі наявності на друкованій платі тільки товстої оксидної плівки можна легко видалити шляхом обробки друкованої плати протягом 3-5 секунд розчином хлорного заліза з подальшим промиванням в холодній проточній воді. Слід, однак, відзначити, що бажано або робити цю операціюбезпосередньо перед нанесенням захисного покриття або після її проведення зберігати заготівлю в темному місці, оскільки на світлі мідь швидко окислюється.
Заключний етап підготовки поверхні полягає у знежиренні. Для цього можна використовувати шматочок м'якої тканини, що не залишає волокон, змочений спиртом, бензином або ацетоном. Тут слід звернути увагу на чистоту поверхні плати після знежирення, оскільки останнім часом стали траплятися ацетон і спирт із значною кількістю домішок, які залишають на платі після висихання білуваті розлучення. Якщо це так, то варто пошукати інший склад, що знежирює. Після знежирення промити плату в проточній холодній воді. Якість очищення можна контролювати, спостерігаючи за ступенем змочування водою поверхні міді. Повністю змочена водою поверхня, без утворення на ній крапель та розривів плівки води, є показником нормального рівня очищення. Порушення у цій плівці води вказують, що поверхня очищена недостатньо.
Нанесення захисного покриття
Нанесення захисного покриття є самим важливим етапому процесі виготовлення друкованих плат і саме їм на 90 % визначається якість виготовленої плати. В даний час у радіоаматорському середовищі найбільш популярними є три способи нанесення захисного покриття. Ми розглянемо їх у порядку зростання якості одержуваних під час їх використання плат.
В першу чергу треба уточнити, що захисне покриття на поверхні заготовки має утворювати однорідну масу, без дефектів, з чіткими рівними межами і стійко до впливу хімічних компонентів травильного розчину.
Ручне нанесення захисного покриття
При цьому способі креслення друкованої плати переноситься на склотекстоліт вручну за допомогою будь-якого пристрою. Останнім часом у продажу з'явилося багато маркерів, барвник яких не змивається водою і дає досить міцний захисний шар. Крім того, для ручного малювання можна використовувати рейсфедер або будь-який інший пристрій, заправлений барвником. Так, наприклад, зручно використовувати для малювання шприц з тонкою голкою (найкраще для цього підходять інсулінові шприци з діаметром голки 0,3-0,6 мм), обрізаної до довжини 5-8 мм. При цьому шток в шприц не слід вставляти - барвник повинен надходити вільно під дією капілярного ефекту. Також замість шприца можна використовувати тонку скляну чи пластмасову трубку, витягнуту над вогнем для досягнення потрібного діаметра. Особливу увагу слід звернути на якість обробки краю трубки або голки: при малюванні вони не повинні дряпати платню, інакше можна пошкодити зафарбовані ділянки. Як барвник при роботі з такими пристроями можна використовувати розбавлений розчинником бітумний або якийсь інший лак, цапонлак або навіть розчин каніфолі в спирті. При цьому необхідно підібрати консистенцію барвника таким чином, щоб він вільно надходив при малюванні, але в той же час не витікав і не утворював крапель на кінці голки або трубки. Варто відзначити, що ручний процес нанесення захисного покриття досить трудомісткий і годиться тільки в тих випадках, коли потрібно дуже швидко виготовити невелику плату. Мінімальна ширина доріжки, якої можна досягти при малюванні вручну, становить близько 0,5 мм.
Використання «технології лазерного принтера та праски»
Ця технологія з'явилася порівняно недавно, проте відразу набула найширшого поширення через свою простоту і високу якість одержуваних плат. Основу технології складає перенесення тонера (порошку, що використовується під час друку в лазерних принтерах) з будь-якої підкладки на друковану плату.
При цьому можливі два варіанти: або підкладка, що використовується відокремлюється від плати перед травленням, або, якщо в якості підкладки використовується алюмінієва фольга, вона стравлюється разом із міддю .
Перший етап використання цієї технології полягає у друку дзеркального зображення малюнка друкованої плати на підкладці. Параметри друку принтера повинні бути встановлені на максимальну якість друку (оскільки в цьому випадку відбувається нанесення шару тонера найбільшої товщини). В якості підкладки можна використовувати тонкий крейдований папір (обкладинки від різних журналів), папір для факсів, алюмінієву фольгу, плівку для лазерних принтерів, основу від плівки Oracal, що самоклеїться, або які-небудь інші матеріали. При використанні занадто тонкого паперу або фольги може знадобитися приклеїти їх по периметру на аркуш щільного паперу. В ідеальному випадку принтер повинен мати тракт для проходження паперу без перегинів, що запобігає зім'яттю такого бутерброду всередині принтера. Велике значенняце має і при друкуванні на фользі або основі від плівки Oracal, оскільки тонер на них тримається дуже слабо, і в разі перегину паперу всередині принтера існує велика ймовірність, що доведеться витратити кілька неприємних хвилин на очищення печі принтера від залишків тонера, що налипли. Найкраще, якщо принтер може пропускати папір через себе горизонтально, друкуючи при цьому на верхній стороні (як, наприклад, HP LJ2100 – один із найкращих принтерів для застосування при виготовленні друкованих плат). Хочеться відразу попередити власників принтерів типу HP LJ 5L, 6L, 1100, щоб вони не намагалися друкувати на фользі або основі від Oracal – зазвичай подібні експерименти закінчуються плачевно. Крім принтера можна використовувати і копіювальний апарат, застосування якого іноді дає навіть кращі в порівнянні з принтерами результати за рахунок нанесення товстого шару тонера. Основна вимога, яка пред'являється до підкладки, – легкість її відокремлення від тонера. Крім того, у разі використання паперу вона не повинна залишати в тонері ворсинок. При цьому можливі два варіанти: або підкладка після перенесення тонера на плату просто знімається (у разі плівки для лазерних принтерів або основи від Oracal) або попередньо розмочується у воді і потім поступово відокремлюється (крейдований папір).
Перенесення тонера на плату полягає в прикладанні підкладки з тонером до попередньо очищеної плати з наступним нагріванням до температури, трохи перевищує температуру плавлення тонера. Можливо величезна кількість варіантів як це зробити, проте найпростішим є притиск підкладки до плати гарячою праскою. Для рівномірного розподілу тиску праски на підкладку рекомендується прокласти між ними кілька шарів щільного паперу. Дуже важливим питаннямє температура праски та час витримки. Ці параметри варіюються у кожному конкретному випадку, тому, можливо, доведеться поставити не один експеримент, перш ніж ви отримаєте якісні результати. Критерій тут один: тонер повинен встигнути достатньо розплавитися, щоб прилипнути до поверхні плати, і в той же час повинен не встигнути дійти до напіврідкого стану, щоб краї доріжок не розплющились. Після «приварювання» тонера до плати необхідно відокремити підкладку (крім випадку використання як підкладка алюмінієвої фольги: її відокремлювати не слід, оскільки вона розчиняється практично у всіх травильних розчинах). Плівка для лазерних принтерів та основа від Oracal просто акуратно знімаються, тоді як звичайний папір вимагає попереднього розмочування у гарячій воді.
Варто відзначити, що в силу особливостей друку лазерних принтерів шар тонера в середині великих суцільних полігонів досить малий, тому слід у міру можливості уникати використання таких областей на платі або після зняття підкладки доведеться підретушувати плату вручну. В цілому використання цієї технології після деякого тренування дозволяє досягти ширини доріжок і зазорів між ними аж до 0,3 мм.
Я використовую, вже багато років, саме цю технологію (відколи мені став доступний лазерний принтер).
Застосування фоторезистів
Фоторезистом називається чутлива до світла (зазвичай в області близького ультрафіолету) речовина, яка під впливом освітлення змінює свої властивості.
Останнім часом на ринку з'явилося кілька видів імпортних фоторезистів в аерозольній упаковці, які особливо зручні для використання в домашніх умовах. Сутність застосування фоторезиста полягає в наступному: на плату з нанесеним на неї шаром фоторезиста накладається фотошаблон () і проводиться її засвічення, після чого засвічені (або незасвічені) ділянки фоторезиста змиваються спеціальним розчинником, як зазвичай виступає їдкий натр (NaOH). Усі фоторезисти діляться на дві категорії: позитивні та негативні. Для позитивних фоторезистів доріжці на платі відповідає чорна ділянка на фотошаблоні, а для негативних, відповідно, прозора.
Найбільшого поширення набули позитивні фоторезисти як найзручніші у застосуванні.
Зупинимося докладніше на використанні позитивних фоторезистів в аерозольній упаковці. Першим етапом є підготовка фотошаблону. У домашніх умовах його можна отримати, надрукувавши малюнок плати на лазерному принтері плівці. При цьому необхідно приділити особливу увагу щільності чорного кольору на фотошаблоні, для чого необхідно вимкнути в налаштуваннях принтера всі режими економії тонера та покращення якості друку. Крім того, деякі фірми пропонують виведення фотошаблону на фотоплотері - при цьому вам гарантований якісний результат.
На другому етапі на попередньо підготовлену та очищену поверхню плати наноситься тонка плівка фоторезиста. Робиться це шляхом розпилення його з відстані близько 20 см. При цьому слід прагнути максимальної рівномірності одержуваного покриття. Крім того, дуже важливо забезпечити відсутність пилу в процесі розпилення - кожна порошинка, що потрапила в фоторезист, неминуче залишить свій слід на платі.
Після нанесення шару фоторезиста необхідно висушити плівку, що вийшла. Робити це рекомендується при температурі 70-80 градусів, причому спочатку потрібно підсушити поверхню за невеликої температури і лише потім поступово довести температуру до потрібного значення. Час сушіння при зазначеній температурі становить близько 20-30 хв. У крайньому випадку допускається сушіння плати за кімнатної температури протягом 24 годин. Плати з нанесеним фоторезистом повинні зберігатись у темному прохолодному місці.
Наступним після нанесення фоторезиста етапом є експонування. При цьому на плату накладається фотошаблон (стороною друку до плати, це сприяє збільшенню чіткості при експонуванні), який притискається або тонким склом. При достатньо невеликих розмірахплат для притиску можна використовувати відмиту від емульсії фотопластинку. Оскільки область максимуму спектральної чутливості більшості сучасних фоторезистів посідає ультрафіолетовий діапазон, для засвітки бажано використовувати лампу з великою часткою УФ-випромінювання в спектрі (ДРШ, ДРТ та ін.). У крайньому випадку можна використовувати потужну ксенонову лампу. Час експонування залежить багатьох причин (тип і потужність лампи, відстань від лампи до плати, товщина шару фоторезиста та інших.) і підбирається експериментально. Проте в цілому час експонування становить зазвичай не більше 10 хвилин навіть при експонуванні під прямим сонячним промінням.
(Пластмасові, прозорі у видимому світлі, платівки використовувати для притиску не рекомендую, тому що у них сильне поглинання УФ-випромінювання)
Прояв більшості фоторезистів здійснюється розчином їдкого натру (NaOH) – 7 грамів на літр води. Найкраще використовувати свіжоприготовлений розчин, що має температуру 20-25 градусів. Час прояву залежить від товщини плівки фоторезиста і в межах від 30 секунд до 2 хвилин. Після прояву плату можна травлювати у звичайних розчинах, оскільки фоторезист стійкий до впливу кислот. При використанні якісних фотошаблонів застосування фоторезиста дозволяє отримати доріжки шириною до 0,15-0,2 мм.
Травлення
Відомо багато складів для хімічного стравлювання міді. Всі вони відрізняються швидкістю протікання реакції, складом речовин, що виділяються в результаті реакції, а також доступністю необхідних для приготування розчину хімічних реактивів. Нижче наведено інформацію про найбільш популярні розчини для травлення.
Хлорне залізо (FeCl)
Мабуть, найвідоміший і найпопулярніший реактив. Сухе хлорне залізо розчиняється у воді до тих пір, поки не буде отримано насичений розчин золотисто-жовтого кольору (для цього потрібно близько двох столових ложок на склянку води). Процес травлення у цьому розчині може зайняти від 10 до 60 хвилин. Час залежить від концентрації розчину, температури та перемішування. Перемішування значно прискорює перебіг реакції. З цією метою зручно використовувати компресор для акваріумів, який забезпечує перемішування розчину бульбашками повітря. Також прискорюється реакція при підігріванні розчину. Після закінчення травлення плату необхідно промити великою кількістю води, бажано з милом (для нейтралізації залишків кислоти). До недоліків даного розчину слід віднести утворення в процесі реакції відходів, які осідають на платі та перешкоджають нормальному перебігу процесу травлення, а також порівняно низьку швидкість реакції.
Персульфат амонію
Світла кристалічна речовина, що розчиняється у воді виходячи із співвідношення 35 г речовини на 65 г води. Процес травлення в цьому розчині займає близько 10 хвилин і залежить від площі мідного покриття, що піддається травленню. Для забезпечення оптимальних умов протікання реакції, розчин повинен мати температуру близько 40 градусів і постійно перемішуватися. Після закінчення травлення плату необхідно промити у проточній воді. До недоліків цього розчину відноситься необхідність підтримки необхідного температурного режиму та перемішування.
Розчин соляної кислоти (HCl) та перекису водню (H 2 O 2)
- Для приготування цього розчину необхідно до 770 мл води додати 200 мл 35 % соляної кислоти та 30 мл 30 % перекису водню. Готовий розчин повинен зберігатися в темній пляшці, не герметично закритій, оскільки при розкладанні перекису водню виділяється газ. Увага: при використанні даного розчину необхідно дотримуватися всіх запобіжних заходів при роботі з їдкими хімічними речовинами. Усі роботи необхідно виконувати лише на свіжому повітрі або під витяжкою. При попаданні розчину на шкіру її потрібно негайно промити великою кількістю води. Час травлення сильно залежить від перемішування і температури розчину і становить близько 5-10 хвилин для свіжого розчину, що добре перемішується, при кімнатній температурі. Не слід нагрівати розчин вище 50 градусів. Після травлення плату потрібно промити проточною водою.
Даний розчин після травлення можна відновлювати додаванням H2O2. Оцінка необхідної кількості перекису водню здійснюється візуально: занурена в розчин мідна плата повинна перефарбовуватися з червоного в темно-коричневий колір. Утворення бульбашок у розчині свідчить про надлишок перекису водню, що веде до уповільнення реакції травлення. Недоліком даного розчину є необхідність суворого дотримання при роботі з ним усіх запобіжних заходів.
Розчин лимонної кислоти та перекису водню від Радіокота
У 100 мл аптечної 3% перекису водню розчиняється 30 г лимонної кислоти та 5 г кухонної солі.
Цього розчину має вистачити для травлення 100 см2 міді завтовшки 35мкм.
Сіль при підготовці розчину можна не шкодувати. Оскільки вона грає роль каталізатора, то процесі травлення мало витрачається. Перекис 3% не варто додатково розбавляти т.к. при додаванні інших інгредієнтів її концентрація знижується.
Чим більше буде додано перекису водню (гідропериту), тим швидше піде процес, але не перестарайтеся - розчин не зберігається, тобто. повторно не використовується, а отже, і гідроперит буде просто перевитрачений. Надлишок перекису легко визначити по рясному «міхурові» під час травлення.
Однак додавання лимонної кислоти та перекису цілком допустимо, але раціональніше приготувати свіжий розчин.
Очищення заготовки
Після завершення травлення та промивання плати необхідно очистити її поверхню від захисного покриття. Зробити це можна якимось органічним розчинником, наприклад, ацетоном.
Далі потрібно просвердлити всі отвори. Робити це потрібно гостро заточеним свердлом за максимальних оборотів електродвигуна. У випадку, якщо при нанесенні захисного покриття в центрах контактних майданчиків не було залишено порожнього місця, необхідно намітити отвори (зробити це можна, наприклад, керном). Після чого дефекти (бахрома) зі зворотного боку плати видаляється зенкуванням, а на двосторонній друкованій платі на міді - свердлом діаметром близько 5 мм у ручному затиску за один оберт свердла без докладання зусилля.
Наступним етапом є покриття плати флюсом з наступним лудінням. Можна використовувати спеціальні флюси промислового виготовлення (найкраще змиваються водою або взагалі не вимагають змивання) або просто покрити плату слабким розчином каніфолі в спирті.
Лудіння можна проводити двома способами:
Зануренням у розплав припою
Допомоги паяльника та металевого обплетення, просоченого припоєм.
У першому випадку необхідно виготовити залізну ванну і заповнити її невеликою кількістю легкоплавкого припою - сплаву Розе або Вуда. Розплав повинен бути повністю покритий зверху шаром гліцерину, щоб уникнути окислення припою. Для нагрівання ванни можна використовувати перевернуту праску або електроплитку. Плата занурюється в розплав, а потім виймається з одночасним видаленням надлишків припою ракелем із твердої гуми.
Висновок
Думаю, цей матеріал допоможе читачам отримати уявлення про конструкцію та виготовлення друкованих плат. А тим, хто починає займатися електронікою отримати основні навички їх виготовлення в домашніх умовах. Для більш повного ознайомлення з друкованими платами рекомендую почитати [Л.2]. Її можна завантажити до Інтернету.
Література
- Політехнічний словник. Редкол.: Інглинський А. Ю. та ін. М.: Радянська енциклопедія. 1989.
- Медведєв А. М. Друковані плати. Конструкції та матеріали. М: Техносфера. 2005.
- З технологій друкованих плат // Електроніка-НТБ. 2004. № 5.
- Новинки електронної техніки. Фірма Intelсповіщає епоху тривимірних транзисторів. Альтернатива традиційним планарним приладам // Електроніка-НТБ. 2002. № 6.
- Істинно тривимірні мікросхеми - перше наближення // Компоненти та технології. 2004. № 4.
- Мокєєв М. Н, Лапін М. С. Технологічні процеси та системи виробництва тканих монтажних плат та шлейфів. Л.: ЛДНТП 1988.
- Володарський О. Чи мені йде цей комп'ютер? Електроніка, вплетена в тканину, стає модною // Електроніка-НТБ. 2003. № 8.
- Медведєв А. М. Технологія виробництва друкованих плат. М: Техносфера. 2005.
- Медведєв А. М. Імпульсна металізація друкованих плат // Технології в електронній промисловості. 2005. № 4
- Друковані плати - лінії розвитку, Володимир Уразаєв,
Статті ми разом розібралися з роботою блоку живлення, і навіть визначилися, які необхідні деталі його виготовлення. У цій частині розробимо та намалюємо друковану платуна папері.
Друк будемо робити дідівським способом. По-сучасному я скуштував і мені не сподобалося. Аж надто багато треба додаткових пристосувань і навичок, плюс вивчення програми, в якій малюється друкована плата, спеціальний папір, на який треба наносити малюнок спеціальним чином і тонером, а потім все це гладити праскою, і тільки потім витравлювати.
А якщо промахнувся з тонером, папером чи не догладив, то доводиться домальовувати доріжки фломастером вручну. Одним словом геморой та марнування часу. Але це моя особиста думка. У всякому разі, Вам треба спробувати і зрозуміти дідівський метод, тому що всі з нього починали. А як зрозумієте сам процес, тоді наперед на освоєння сучасних технологій.
Беремо звичайний зошит у клітинку, і у верхній частині малюємо схему. Якщо схема велика, можна цього не робити, головне, щоб вона була перед очима.
Всі електричні та принципові схеми малюються та читаються зліва направо, тому малювати доріжки та компонувати деталі на платі будемо також зліва направо.
Тепер запам'ятовуйте: Зворотній бікпапери є стороною плати, де будуть встановлені радіодеталі. А сторона паперу, де малюються доріжки – це буде сторона друкованої плати з боку доріжок.
Поїхали.
Вибираємо середину аркуша паперу. Беремо конденсатор З 1і ніжками злегка вдавлюємо в аркуш, щоб залишилися сліди на папері. Олівцем малюємо габарит конденсатора та його умовне позначення, а ручкою відзначаємо висновки.
Ще мить. Якщо у Вас конденсатор горизонтального виконання, або занадто великий, його немає сенсу кріпити на платі, так як вона буде занадто великий. Достатньо зробити два отвори під висновки, і вже при монтажі, проводами з'єднаємо конденсатор із платою.
Тут же поряд з конденсатором, маємо діодний міст, що складається з діодів VD1 – VD4. Викладіть на папір всі чотири діоди і визначтеся, як і де вони будуть на платі. Мені здалося, що зручним буде розмістити їх під конденсатором.
Беремо два діоди та загинаємо їх висновки, як показано на середній частині малюнка. Можна діодами натискати на папір, як це робили конденсатором, а можна просто покласти діоди поруч один з одним і висновки відзначити ручкою, при цьому залишайте відстань між корпусами діодів. Достатньо буде 1мм.
Відстань між висновками під резистори, діоди та постійні конденсатори робіть на 1мм ширше, ніж є насправді. Нехай буде ширше, ніж уже.
Між парою точок малюємо позначення діода як на правій частині малюнка.
Тепер у купу «збираємо» діодний місті конденсатор.
Верхні два діоди з'єднуємо анодами, а нижні два діоди катодами- Це буде вихідна частина мосту (рис №1
). Далі, катодпершого діода з'єднуємо з анодомчетвертого діода, а катоддругого діода з'єднуємо з анодомтретього - це буде вхідна частина мосту (рис №2
).
Зазначаємо два отвори для подачі змінної напруги та обов'язково вказуємо, що це буде « Вхід" (Мал №3 ). Ну і визначаємося з плюсовим виведенням конденсатора C1. Висновки діодного мосту «плюс» та «мінус» з'єднуємо з аналогічними висновками конденсатора. №4 ).
Наступним за схемою йдуть резистор R1та діод VD5.
Кладемо їх на аркуш паперу (рис №1
), розмічаємо, як вони розташовуватимуться на платі, відзначаємо висновки та малюємо умовні позначення резистора та діода, як показано на малюнку №2
. Усередині резистора вказуємо його номінал. У нашому випадку це 10кОм.
Тепер згідно зі схемою ці елементи з'єднуємо між собою доріжками. На малюнку №3 ці доріжки вказані стрілками.
У нас виходить, що за схемою мінус від конденсатора З 1приходить на верхнє виведення резистора R1, Отже, відповідний виведення конденсатора з'єднуємо доріжкою з відповідним виведенням резистора.
Нижній висновок резистора R1та катод діода VD5з'єднані між собою, отже, з'єднуємо ці висновки доріжкою (середня стрілка). Ну і анод діода VD5з'єднуємо із плюсом діодного мосту. Сподіваюся, принцип зрозумілий? Йдемо далі.
Наступними у схемі йдуть транзистор VT1, стабілітрон VD6та резистор R2.
Кладемо нові та попередні деталі (резистор R1 і діод VD5) на папір, розташовуємо їх, розмічаємо положення, і відзначаємо отвори під висновки. У резистора вказуємо номінал 360 Ома у транзистора відзначаємо висновки бази, колектораі емітера.
Тепер ці елементи з'єднуємо згідно зі схемою. Базу транзистора з'єднуємо з резистором R1та катодом діода VD5(Мал №1 ). Анод стабілітрона VD6з'єднуємо з нижнім виводом резистора R2(Мал №2 ), і з колектором транзистора VT1(Мал №3 ). Верхній за схемою виведення резистора R2з'єднуємо з верхнім виведенням резистора R1або мінусовою шиною (рис №3 ).
Наступним йде змінний резистор R3. Його на платі кріпити не будемо, а зробимо лише три отвори під висновки. Резистор, як і конденсатор, з'єднуватимемо з платою проводами.
Кладемо на папір стабілітрон VD6і поруч із ним відзначаємо три отвори (рис №1 ). Анод і катод стабілітрона з'єднуємо з верхнім та нижнім висновками змінного резистора (рис. №2 ). І тут же, катод стабілітрона VD6з'єднуємо з анодом діода VD5та загальною плюсовою шиною (рис №2 ).
Наступними за схемою йдуть керуючий транзистор VT2та його навантажувальний резистор R4. Кладемо їх на папір, розмічаємо та відзначаємо (рис №1 і №2 ). Середній висновок змінного резистора R3з'єднуємо з базою транзистора VT2. Верхній вивід резистора R4 VT2, а нижній висновок резистора R4– з нижнім виведенням змінного резистора R3та плюсовою шиною.
Тепер розмічаємо отвори для потужного транзистора VT3. Він так само, як і резистор R3, не розташовуватиметься на платі, а з'єднуватиметься з нею проводами.
Базу транзистора VT3з'єднуємо з емітером транзистора VT2.
Колектор VT3з'єднуємо з колектором VT2, верхнім висновком резистора R2та загальною мінусовою шиною (рис №3
).
Нам залишилося визначитися з розташуванням резистора навантаження R5і до кінця з'єднати деталі, що залишилися. Верхній вивід резистора R5з'єднується з емітером транзистора VT3та емітером транзистора VT1, а нижній висновок резистора R5з'єднується з резистором R4та плюсовою шиною.
Не забуваймо відзначити два отвори під вихідні гнізда ХТ1і ХТ2.
Ну ось, Ви розробилиі намалювалина папері (поки що) свою першу друковану плату. Але це лише початок, бо її ще треба довести до ладу. А це: перевірити на помилки, просвердлити отвори під деталі, нанести малюнок доріжок на мідну поверхню, потім плата витравлюється в хлорному залозі, після витравлення наноситься припій на доріжки, і тільки потім на плату деталі припаюються. Всім цим займемося у частині.
Успіхів!
