Травление печатных плат в домашних условиях

Печать рисунка платы

1) Печать рисунка на термотрансферной бумаге. Купить такую бумагу можно, например, на Алиэкспресс, там она стоит сущие копейки – по 10 рублей за лист формата А4. Вместо неё можно использовать любую другую глянцевую бумагу, например, из журналов. Однако качество переноса тонера с такой бумаги может оказаться гораздо хуже. Некоторые используют глянцевую фотобумагу «Ломонд», хороший вариант, если бы не цена – стоит такая фотобумага куда дороже. Рекомендую попробовать распечатать рисунок на разных бумагах, а затем сравнить, с какой из них получится самый лучший результат. 

Ещё один важный момент при печати рисунка – настройки принтера. В обязательном порядке нужно отключить экономию тонера, плотность же стоит выставить максимальную, ведь чем толще слой тонера, тем лучше для наших целей. 

Также нужно учитывать такой момент, что на текстолит рисунок переведётся в зеркальном отображении, поэтому нужно заранее предусмотреть, нужно или не нужно отзеркалить рисунок перед печатью. Особенно критично это на платах с микросхемами, ведь другой стороной их поставить не удастся.

Изготовление печатной платы своими руками

Самостоятельно изготовить основание для электроприборов легко. Для этого нужно изучить теорию, подготовить расходные материалы, инструменты, выполнить определённый порядок действий. Для изготовления понадобятся:

1. Текстолит — должен иметь слой фольги. Может быть двухсторонним или односторонним. Изготовление фольгированного материала займёт много времени, лучше купить готовую плитку.

2. Утюг, промышленный фен с регулятором температур.

3. 3-д принтер.

4. Ножницы по металлу.

5. Фотобумага с глянцевым покрытием.

6. Зубная щётка.

7. Медицинский спирт.

8. Наждачная бумага мелкой фракции.

9. Скотч, маркер.

10.Сверлильный станок, бормашинка, гравер.

11.Хлорное железо.

К дополнительным инструментам можно отнести паяльник, припой и флюс для монтажа электронных компонентов.

Этапы изготовления платы:

1. На листе текстолита отметить размеры будущей пластинки. Ножницами по металлу вырезать её.

2. Использую наждачную бумагу мелкой фракции, зашкурить стороны текстолита до появления блеска. Обработать торцы, чтобы избавиться от неровностей.

3. Намочить отрезок ткани спиртом, протереть пластинку. Работать нужно в резиновых перчатках, чтобы не пачкать жирными пальцами рабочие поверхности.

4. Заранее нарисовать на компьютере рисунок будущих токопроводящих дорожек. Просчитать соединительные узлы, места стыковки дополнительных компонентов, перемычки.

5. Получившийся рисунок проводников распечатать на фотобумагу.

6. Положить распечатку изображением вниз на текстолит. Подключить утюг к сети, подождать пока он разогреется. Медленными движениями разглаживать бумагу по твердой пластинке. Когда она начнёт желтеть, убрать утюг.

7. Отнести плату с припаянной бумагой к умывальнику. Опустить под струю воды. Зубной щёткой оттереть остатки бумаги.

8. Расположить пластинку под ярким светом чтобы она просохла.

9. Подготовка состава для травления. Понадобится хлорное железо, которое продаётся порошком в магазинах радиоэлектроники. Взять ёмкость из пластика, налить в неё три части воды, добавить одну часть хлорного железа. Тщательно перемешать раствор.

10.Сухую плату опустить в готовую смесь для травления. На скорость обработки платы влияет качество реактивов, температура состава, толщина фольгированного слоя. Для ускорения процесса жидкость можно разогреть. Однако слишком высокая температура повредит рисунок. Чтобы ускорить процесс безопасно, можно присоединить к ёмкости моторчик от телефона. Лёгкие вибрации воздействуют на травление.

11.После травления, плату нужно промыть под проточной водой. Протереть тряпочкой, смоченной в спирте.

12.Следующий процесс обработки — сверление. Для этого желательно использовать специальный станок, гравер или бормашинку. Инструмент закрепляется неподвижно с помощью тисков, чтобы можно было делать точные отверстия. По рисунку происходит сверление. После изготовления отверстий, по поверхности платы нужно пройти наждачной бумагой, удалив заусенцы.

13.Лужение основания. Плата смачивается медицинским спиртом. Его нужно нанести тряпкой лёгкими движениями без прижимов. Смочить другую тряпку в растворе для травления. Смазать стороны платы. Нагреть паяльником припой, быстрыми движениями нанести его на электрические каналы.

14.Наждачной бумагой с мелкой фракцией пройтись по сторонам плитки.

Лужение считается необязательным этапом при изготовления плат. Однако его делают из-за нескольких преимуществ:

1. Увеличивается показатель устойчивости к коррозии.

2. Толщина токопроводящего слоя увеличивается, благодаря чему снижается сопротивление, улучшается эффективность платы.

3. Проще припаивать радиодетали.

При соблюдении правил проведения работы сборка самодельной платы не покажется сложным процессом

Перед закреплением других деталей важно провести проверку токопроводящих рисунков

Более подробно про различные способы изготовления печатных плат почитайте в нашей статье

Сверление отверстий

Для уверенного и точного сверления отверстий (чтобы сверло не гуляло по сторонам) нужно наметить их центры — сделать небольшие углубления на их местах. Для этой задачи используем керн и молоточек.

Керн можно изготовить самостоятельно на точильном станке из кусочка не нужного или же поврежденного сверла (не забываем про меры безопасности, защитные очки обязательны!).

Рис. 14. Наметка отверстий для сверления с помощью керна и молоточка.

В зависимости от толщины ножек устанавливаемых деталей, компонентов и проводников, выбираем нужные по диаметру сверла. Сверление можно выполнять самодельной микро-дрелью из мощного электродвигателя и цангового микро-патрончика (в китайском магазине стоит 1-2$) или же используя инструмент из набора для фрезеровки (например тот же Dremel).

Если в наличии только ручная дрель с большим патроном — в принципе можно обойтись и ею (самому раньше приходилось так выкручиваться не раз).

Чтобы зажать микро-сверло в большом патроне придется прибегнуть к небольшой хитрости: плотно наматываем на сверло медную проволоку (виток к витку) и потом зажимаем эту конструкцию в патрон большой ручной дрели. Сверлить такой дрелью конечно же не очень удобно и нужно быть аккуратным чтобы не сломать маленькое сверло.

Рис. 15. Сверление отверстий в самодельной печатной плате с помощью микро-дрели.

Очищаем обратную сторону платы после сверления с помощью скальпеля или остро наточенного ножа.

Рис. 16. Очистка обратной стороны печатной платы после сверления.

Процесс изготовления

Алгоритм изготовления печатных плат:

1. На первом этапе формируют заготовку. Необходимо на оборудовании вырезать форму и подготовить листы алюминиевой фольги, которую нанести на вырезанную заготовку.
2. Наносят рисунок проводников платы. Это наиболее трудоемкий процесс производства, требует наибольших капиталовложений.
3. Металлизация отверстий плат.
4. Прессование плат для печати.
5. Нанесение покрытия.
6. Монтаж компонентов.

На каждом этапе необходимо следить за точным соблюдением технологии, чтобы достичь высокого качества продукции.

Тестирование продукта

Наиболее распространенные методы – электрическое и оптическое тестирование. При использовании электрического тестирования проверяется общая целостность электрической цепи и наличие в ней замыканий.

При оптическом варианте тестирования просматривают продукцию на механические недочеты. В процессе оптического тестирования обнаруживают коробление, ошибки в креплениях элементов, недостаток или избыток паяльного материала. Поскольку производство достаточно сложное, при недостаточной квалификации персонала ошибки, особенно на первоначальном этапе, могут возникать часто.

Изготовление травящего вещества.

Существуют различные составы для травления, фольгированного материала при изготовлении печатных плат.

Рецепт №1.

Для форсированного (в течение 4—6 мин) травления можно использовать следующий состав (в массовых частях): 38 %-ная соляная кислота плотностью 1,19 г/см3, 30 %-ный пероксид (перекись) водорода—пергидроль. Если перекись водорода будет иметь концентрацию 16—18%, то на 20 массовых частей кислоты берут 40 частей пер оксида и столько же воды. Сначала смешивают с водой перекись, а затем добавляют кислоту. Печатные проводники и контактные площадки следует защищать кислотостойкой краской, например нитроэмалью НЦ-11.

Рецепт №2.

В стакане холодной воды растворяют 4—6 таблеток перекиси водорода и осторожно добавляют 15—25 мл концентрированной серной кислоты. Для нанесения рисунка печатной платы на фольгированный материал можно пользоваться клеем БФ-2

Время травления в данном растворе приблизительно 1 ч.

Рецепт №3.

В 500 мл горячей (примерно 80 °С) воды растворяют четыре столовые ложки поваренной соли к две ложки растолченного в порошок медного купороса. Раствор приобретает темно-зеленую окраску. Готов к применению сразу после остывания (при термостойкой краске, см. выше, необязательно). Раствора хватает для снятия 200 см3 фольги. Время травления около 8 ч. Если рисунок печатной платы выполнен достаточно теплостойкой краской или лаком, температуру раствора можно довести примерно до 50 °С, и тогда интенсивность травления увеличится.

Рецепт №4.

Растворяют 350 г хромового ангидрида в 1л горячей воды (60—70 °С), затем добавляют 50 г поваренной соли *. После того как раствор остынет, приступают к травлению. Время травления 20—60 мин. Если в раствор добавить 50 г концентрированной серной кислоты, то травление будет более интенсивным.

Рецепт №5.

В 200 мл теплой воды растворяют 150 г хлорного железа в порошке.

Приготовление хлорного железа.

Если нет хлорного железа в готовом виде (в порошке), то его можно приготовить самому. Для этого необходимо иметь 9%-ную соляную кислоту и мелкие железные опилки. На 25 объемных частей кислоты берут одну часть железных опилок. Опилки засыпают в открытый сосуд с кислотой и оставляют на несколько дней. По окончании реакции раствор становится светло-зеленого цвета, а через 5—6 дней Окраска меняется на желто-бурую—раствор хлорного железа готов к применению. Для приготовления хлорного железа можно использовать порошкообразный железный сурик. При этом на одну объемную часть концентрированной соляной кислоты требуется 1,5—2 части сурика. Компоненты смешивают в стеклянной посуде, добавляя сурик небольшими порциями. После прекращения химической реакции на дно выпадает осадок и раствор хлорного железа. Готов к применению

Химический метод

Субтрактивный метод, в чистом виде, реализуется в производстве односторонних печатных плат, где присутствуют только процессы селективной защиты рисунка проводников и стравливания металла фольгированных диэлектриков с незащищенных мест.

Схема метода

Схема стандартного субтрактивного (химического) метода изготовления односторонних печатных плат:

• вырубка заготовки;
• сверление отверстий;
• подготовка поверхности фольги (дезоксидация), устранение заусенцев;
• трафаретное нанесение кислотостойкой краски, закрывающей участки фольги, неподлежащие вытравливанию;
• травление открытых участков фольги;
• сушка платы;
• нанесение паяльной маски;
• горячее облуживание открытых монтажных участков припоем;
• нанесение маркировки;
• контроль.

Преимущества субтрактивного метода

К преимуществам данного метода изготовления печатных плат можно отнести:

• возможность полной автоматизации процесса изготовления;
• высокую производительность;
• низкую себестоимость.

Недостатки субтрактивного метода

Среди недостатков указанного метода изготовления печатных плат:

• низкая плотность компоновки связей;
• использование фольгированных материалов;
• наличие экологических проблем из-за образования больших объемов отработанных травильных растворов.

Многослойные печатные платы со скрытыми микропереходами на наружных слоях

Схема изготовления МПП со скрытыми микропереходами похожа на схему МПП изготавливаемых методом попарного прессования. Отличие лишь в том, что металлизацию внешнего слоя защищают от осаждения, чтобы не создавать больших толщин меди на внешних слоях. Для этого отверстия в слое выполняют не сквозными, а глухими. Не трудно увидеть также, что высверлить глухое отверстие в тонком основании на заданную глубину, не порвав фольги, невозможно. Поэтому слой с микропереходами выполняют из фольгированного полиимида и отверстия вытравливают через перфорации фольги по местам, где должны быть отверстия.

Нужно сказать, что технология изготовления МПП со скрытыми микропереходами активно вытесняется методом послойного наращивания переходов на основание, изготовленное методом металлизации сквозных отверстий.

Шаг 3: перенос рисунка

Теперь возьмите напечатанный рисунок и положите его на медь стороной с тонером вниз. Включите утюг и дождитесь его нагрева, выставив самую высокую температуру и самую низкую настройку пара, если таковая имеется. Когда утюг нагреется, поместите его на бумагу на плате и пока не двигайте его. Подождите около 30 секунд, после чего можете начать разглаживать бумагу утюгом. Продолжайте гладить около 2 минут; это расплавит тонер и заставит его прилипнуть к медной фольге на плате. Теперь вам нужно удалить бумагу (это очень деликатный процесс, и терпение будет вознаграждено): возьмите лист стеклотекстолита с приклеившейся к нему бумагой и поместите его в ванну с холодной водой.

Вода должна пропитать бумагу, что сделает ее очень мягкой и позволит вам очень осторожно очистить от нее плату, получив в результате на стеклотекстолите чистую медную фольгу с отпечатком из черного тонера. Если на данный момент у вас не осталось тонера на плате, это означает, что вы недостаточно нагрели плату, и вам нужно будет попробовать еще раз, удерживая утюг на плате чуть дольше

В качестве альтернативы, если у вас есть ламинатор, пропустите через него пару раз плату с напечатанным на листе из журнала рисунком; в итоге, после вымачивания, вы получите очень хорошо перенесенный на медь рисунок.

Лужение дорожек

Зачем лудить дорожки печатной платы? — это нужно чтобы защитить их от окисления и коррозии (реакции взаимодействия воздуха и влаги с медной поверхностью), также небольшой слой припоя поверх дорожки сделает ее более толстой и позволит выдержать более высокие токи там где это нужно, впаивать электронные компоненты станет легко и удобно.

В нашем случае, после двух процедур шлифования (перед переносом трафарета и после травления), медные дорожки немного утратили в своей толщине, поэтому лужение небольшим слоем припоя здесь будет очень кстати!

При необходимости выдерживать большие токи, дорожки печатной платы можно покрыть толстым слоем припоя и даже напаять поверх них медные проводники, но это может потребоваться как правило в случае когда печатную плату развели без правильного учета нагрузки на соединения.

Для лужения печатной платы я использую припой и канифоль (потому что они есть в наличии в достатке), также можно применить флюс или же припой с флюсом внутри.

Рис. 19. Подготовка к лужению дорожек печатной платы.

Перед лужением/пайкой желательно убедиться что жало паяльника не выгорело и хотя бы одна из его сторон является плоской (в зависимости от типа вашего паяльника), если же это не так — используем напильник по металлу чтобы очистить жало и привести его в порядок.

Рис. 20. Подготовленная к монтажу электронных компонентов печатная плата.

Печатная плата готова к установке в нее электронных компонентов — к монтажу!

Технология производства

Технологии изготовления включают в себя два основных метода:

1. Аддитивный. Дорожки монтируют разными способами на поверхность диэлектрика.
2. Субтрактивный. Это лазерно-утюжная технология и все ее модификации. Будущие дорожки защищают на листе стеклотекстолита тонером от лазерного принтера. Все лишнее стравливают в хлорном железе.

Также используется и комбинированный метод. При этом процессе часть проводящего покрытия стравливается, иногда даже сразу после нанесения, но в итоге это более простой и дешевый метод, чем чисто субтрактивная технология.

Материалы

В зависимости от разновидности печатных плат, которые планируется производить, необходимы следующие материалы:

• фольгированный стеклотекстолит;
• фольгированный гетинакс;
• диэлектрик фольгированный для уплотненного монтажа.

В качестве диэлектрика выступают:

• листы фторопласта;
• ламинаты на металлическом основании;
• пленки из полиимида.

Толщина стандартного применяемого стеклотекстолита варьируется в параметрах от 0.5 до 3 мм.

Как травили платы в прошлом?

Раньше, чтобы сделать печатную плату, требовалось приложить немало усилий. Сначала схема разводилась на бумаге, потом в заготовке проделывали отверстия, после чего переносили дорожки на фольгированный текстолит или гетинакс, используя при этом лакокрасочные изделия. После высыхания покрытия его отдирали, а плату погружали в емкость с лугом для вытравливания.

Труднее всего было травить плату. Так как для этих целей использовали луг на основе хлорного железа. В радиокружке такое средство не было дефицитным, а вот дома приходилось искать альтернативу, в качестве которой чаще всего выступал медный купорос.

Обработка платы несла в себе еще один секрет: плата травилась неравномерно. Некоторые дорожки разъедались, а местами поверхность недотравливалась. Все из-за неопытности умельцев или многократного использования лужного раствора.

Некоторые рекомендации по работе с лазером

Точность конструкции самой машины очень важна. Растровые скачки, очевидно являются неточностью полос и источника питания (через некоторое время заметил, что было включено ограничение тока в блоке питания, и, следовательно, короткие перебои в напряжении. Питание Arduino от USB. В планы входит покупка новых ремней и создание соответствующих натяжителей и отдельного источника питания. Что касается программного обеспечения, тесты проводились на GRBL 0,9 и 1,1, а также на контроллерах LaserGRBL и GRBL. Через некоторое время перешел на Benbox (в софт тоже Arduino), и, несмотря на то, что GRBL более культурно управляет приводом, остановился на втором — им легче пользоваться.

Материал подвергается воздействию ультрафиолетового излучения, поэтому основная проблема заключается также в выборе правильного лазера (длина волны 350 — 400 нм) и параметров, чтобы правильно его выставлять: не пережигать, но и не ждать часами.

• Мощность лазера используется средняя. Синий лазер 445 нм 2,5 Вт. Диаметр пятна 0,1 — 0,2 мм реально, механическое разрешение x-384 шаг / мм y-400 шаг / мм (по оси Y есть дополнительная передача).
• Что касается запахов при прожиге, вы можете почувствовать сгоревший текстолит. Тем не менее, определенно с ним меньше дыма, чем от фанеры или ПВХ. 
• Однажды установив правильное расстояние между лазером и пластиной вряд-ли придется ли его постоянно исправлять. Лазер проработал почти непрерывно две недели и прожёг несколько метров фанеры толщиной 3 мм, причём она была обработана без коррекции фокусного расстояния. Однако после такого темпа работы приводные ремни растягивались (они не были новыми, возможно дело в износе).

После более глубокого закрашивания дорожек в CopperCam появилось что-то вроде этого:

С помощью этой опции рисуем удаление ненужной меди.

Но Benbox показывает время слишком большое. Слева сколько работает, справа сколько осталось. Плата 30 x 30 мм.

Эффект вполне нормальный. И вот плата печатная после травления.

После смывания остатков краски.

Правая платка, в CopperCam толщина фрезы 0,1 мм и 5 обходов кромок пути — время прожига 50 минут. Левая — толщина 0,2 мм и 2 обхода — время прожига около 16 минут. Практика показала что лазер хорошо режет, когда точка самая маленькая. При резке фанеры один проход составляет, скажем, полмиллиметра сгоревшей канавки, а на ее дне лазерная точка не меньше чем на пол миллиметра больше, чем она была откалибрована вручную, и уже трудно установить фокусное расстояние во второй раз. Остаётся только опустить лазер на полмиллиметра вниз, чтобы точка снова достигла своего оптимального размера. В дорогих Китайских ЧПУ есть конструкции с осью Z, которая корректирует лазер каждый проход, но это конечно дорогое удовольствие (которое для домашнего использования не особо-то и нужно).

Данный материал взят (во временное пользование) с профильного зарубежного форума.

   Обсудить статью ЛАЗЕРНАЯ ГРАВИРОВКА ПЛАТ

Подготовка трафарета и стеклотекстолита

Обрезаем бумажный трафарет для будущей печатной платы, по краям оставляем немного пространства (например для крепления), если нужно. Измеряем трафарет линейкой и по полученным размерам вырезаем нужный кусочек из листа стеклотекстолита.

Рис. 2. Вырезание трафарета и подготовка кусочка стеклотекстолита.

Выполняем шлифовку медной поверхности стеклотекстолита с помощью мелкозернистой наждачной бумаги. Сначала шлифуем платку вдоль — убираем мусор, окислившиеся участки (если попался старый текстолит).

Потом продолжаем шлифовать но уже поперек, это завершающий этап черновой шлифовки. И наконец, легкими (без значительного усилия) круговыми движениями по поверхности медной фольги выполняем чистовую обработку.

Теперь слегка промочите ватку спиртом, с ее помощью уберите мусор и опилки меди с отшлифованной поверхности.

Внимание! Трогать пальцами отшлифованную поверхность нельзя, брать платку пальцами можно только за края или за поверхность где нет меди (в случае одностороннего стеклотекстолита)!

Рис. 3. Шлифовка и очистка металлической поверхности стеклотекстолита.

Основные технологические принципы изготовления печатных плат

• субтрактивный;
• аддитивный;
• полуаддитивный, сочетающий преимущества субтрактивного и аддитивного методов;
• комбинированный.

Субтрактивные методы

Субтрактивный метод наиболее освоен и распространен для простых и очень сложных конструкций печатных плат. С данного метода начиналась индустрия печатных плат. В качестве исходного материала используются фольгированные (в основном медью) изоляционные материалы. После переноса рисунка печатных проводников в виде стойкой к растворам травления пленки на фольгированную основу, незащищенные ею места химически стравливаются. Защитную пленку наносят методами полиграфии: фотолитографией, трафаретной печати и др. При использовании фотолитографии, защитная пленка формируется из фоторезиста материала, через фотокопию печатного рисунка — фотошаблон. При трафаретной печати используют специальную, химически стойкую краску, называемую трафаретной.

Аддитивные методы

Эти методы предполагают использование нефольгированных диэлектрических оснований, на которые тем или другим способом, избирательно (там, где нужно) наносят токопроводящий рисунок. Разновидности метода определяются способами металлизации и избирательностью металлизации.

Токопроводящие элементы рисунка можно создать:

• химическим восстановлением металлов на катализированных участках диэлектрического основания (толстослойная химическая металлизация);
• переносом рисунка, предварительно сформированного на металлическом листе на диэлектрическую подложку (метод переноса);
• нанесением токопроводящих красок или паст или другим способом печати;
• восстановительным вжиганием металлических паст в поверхность термостойкого диэлектрического основания из керамики и ей подобных материалов;
• вакуумным или ионно-плазменным напылением;
• выштамповыванием проводников.

Избирательность осаждения металла можно обеспечить:

• фотолитографией (через фотошаблон) фоторезиста, закрывающего в нужных местах участки поверхности основания, не подлежащие металлизации (для метода толстослойной химической металлизации);
• через фотошаблон или сканирующим лучом катализатора, предварительно нанесенного на всю поверхность основания;
• трафаретной печатью (для паст и красок);
• масочной защитой.

Полуаддитивные методы

Полуаддитивные методы придуманы, чтобы избавиться от длительных и неустойчивых процессов толстослойной химической металлизации, заменив их на высокопроизводительные надежные электрохимические (гальванические) методы металлизации. Но для электрохимических методов металлизации электроизоляционных оснований нужен токопроводящий подслой. Его создают любым способом, удовлетворяющим требованиям по проводимости и прочности сцепления с подложкой:

• химическим осаждением тонкого слоя (до 1 мкм) металла. Процесс тонкослойной металлизации длится не более 15 мин и не требует высокой технологической надежности;
• вакуумным напылением металла, в том числе магнетронным;
• процессами газотермической металлизации;
• процессами термолиза металлоорганических соединений.

Однако для полуаддитивных методов неприемлемы процессы прямой металлизации, так как их использование связано с большим расходом катализатора, и возникают проблемы удаления проводящего подслоя из пробельных мест.

Комбинированные методы

Комбинированные методы объединяют в себе все приемы изготовления печатных плат, необходимые для изготовления печатных проводников и металлизированных отверстий. Поэтому они называются комбинированными. В зависимости от последовательности операций формирования печатных проводников и металлизированных отверстий различают комбинированный позитивный метод (используются фотошаблоны — позитивы) и комбинированный негативный (используются фотошаблоны — негативы).

Шаг 1: проектирование вашей платы

Для этого руководства я разработаю простую плату для приемопередатчика 915 МГц RFM69HW; у самого модуля расстояние между контактами составляет 2 мм, что несколько уже, чем стандартное расстояние для макетной платы, и затрудняет прототипирование. Я разработаю промежуточную панель, которая использует стандартное расстояние, поэтому я смогу припаять разъем и вставить с ним плату в любую стандартную макетную плату. Представленный метод подходит для изготовления плат и для монтажа компонентов в отверстия, и для поверхностного монтажа, но в моем случае плата будет разработана под поверхностный монтаж. В этом случае компоненты не очень малы по размеру, но этот процесс может быть использован и на таких маленьких компонентах, как компоненты в корпусах MSOP, которые могут быть установлены на плату вручную.

В этом руководстве основное внимание уделяется процессу изготовления плат, поэтому я не буду подробно останавливаться на работе с KiCad; однако есть несколько вещей, на которые стоит обратить внимание. После того, как вы откроете программу, то сможете начать размещать компоненты таким же образом, как в программе моделирования, только в этом случае вы размещаете посадочные места компонентов; когда вы будете делать это, убедитесь, что в правой таблице выбран слой «F.Cu», как показано на рисунке ниже

Всё красное будет напечатано на лицевой стороне платы, а всё желтое (сквозные отверстия) – на обеих сторонах; хотя в этом случае нам интересна только лицевая сторона. Когда вы закончите проектирование, необходимо будет экспортировать результат в PDF. Кликните на кнопку «чертить/plot» и выберите вывод в формате PDF, как показано на рисунке

Важно убедиться, что выбрана опция «Чертить зеркально» (Mirrored plot), иначе при изготовлении платы рисунок перенесется неправильно

Лазерное гравирование

Ультрафиолетовые лазеры (эксимерные и Nd:YAG или Nd:LIF-лазеры) способны испарять медь фольги и минимально травмировать диэлектрическую подложку. Это позволяет использовать их для гравирования контуров проводников. Современное оборудование, предназначенное для этой цели, сочетает в себе две лазерных головки: СО2-лазер и УФ-лазер, которые попеременно сверлят сквозные и глухие отверстия и гравируют пробельные места плат.

Лазерные методы прямого формирования рисунка высокопроизводительны, воспроизводят рисунок с разрешением проводник/зазор = 0,05/0.05 мм. Но пока это оборудование слишком дорого для повсеместного использования.

Негативный метод изготовления печатных плат

Негативный комбинированный метод изготовления печатных плат возник, когда в производстве еще отсутствовали сверлильные станки с программным управлением. Платы были вынуждены сверлить вручную по проводящему топологическому рисунку (контактным площадкам).

После травления рисунка нужно не только сверлить отверстия, но и их металлизировать. Для этого необходимо принимать меры по созданию проводящею подслоя в отверстиях.

Поэтому перед сверлением плату:

во-первых, покрывают защитной «лаковой рубашкой»;

во-вторых, сверлят через нее отверстия;

в-третьих, химически металлизируют всю заготовку.

Лаковую рубашку наносят так, чтобы она легко отслаивалась. После ее удаления химически осажденный металл остается только в отверстиях.

Недостатки негативного метода:

• При металлизации отверстий открытые участки диэлектрического основания насыщаются химическими растворами, что в свою очередь, повышает их проводимость. Надежность изоляции, реализуемая этим методом — низкая.
• Для гальванической металлизации отверстий возникают большие затруднения для организации электрического контакта стенок отверстий с катодом гальванической ванны. Это обуславливает наличие заметного количества непрокрытых или плохо прокрытых отверстий.
• При отделении лаковой рубашки возможно частичное разрушение проводящего подслоя в отверстиях. Условия для электрохимической металлизации нарушаются. В связи с этим негативный метод уступил в распространении позитивному.

Метод открытых контактных площадок и выступающих выводов

Сущность обоих методов заключается в прессовании тонких печатных слоев с перфорированными окнами для доступа к внутренним слоям. Межслойные соединения, как таковые, в этих методах изготовления отсутствуют. Поэтому проводники, принадлежащие одной цепи, должны лежать в одном слое.

Метод открытых контактных площадок

При изготовлении многослойных печатных плат методом открытых контактных площадок используются полученные травлением отдельные печатные слои. Соединения выводов навесных элементов с контактными площадками внутренних слоев осуществляются через перфорированные окна вышележащих слоев. В результате этого верхний слой имеет перфорации, обеспечивающие доступ ко всем нижним слоям. Очевидно, нижний внутренний слой имеет наибольшую площадь для трассировки печатных цепей, поскольку не имеет перфораций, а верхний наружный слой имеет наименьшую площадь для трассировки и наибольшее количество перфорации.

Ограничения метода

Таким образом, при использовании метода открытых контактных площадок плотность печатного рисунка внутренних слоев имеет ограничения, связанные с необходимостью перфораций для осуществления соединений.

Поэтому увеличение количества слоев печатных плат, изготавливаемых методом открытых контактных площадок, более пяти становится нецелесообразным.

Такие ограничения отсутствуют для метода выступающих выводов.

Метод выступающих выводов

Фольгирование перфорированной стеклоткани внутренних слоев при изготовлении многослойных печатных плат методом выступающих выводов производится самим изготовителем платы, так как выступающие выводы являются продолжением печатных проводников и выходят из внутренних слоев в перфорированные окна. После склеивания пакета внутренних слоев выступающие в окна выводы отгибают на наружную поверхность платы и формуют под крепящую колодку либо подпаивают к контактным площадкам наружного печатного слоя. Окна в плате предназначены для размещения микросхем. Из каждого окна должны выходить концы проводников в количестве, равном числу выводов микросхем.

Достоинства

Оба вышеперечисленных метода изготовления печатных плат отличаются простотой и сравнительно коротким технологическим циклом. Кроме того, метод выступающих выводов не имеет каких-либо ограничений по максимальному количеству слоев.

Недостатки

Необходимость формовки выводов радиоэлементов на различную глубину и пайка в перфорированные окна повышают трудоемкость монтажных операций для метода открытых контактных площадок. Также, при этом методе существует ограничение на число слоев (не более 5…7), так как большее их число увеличивает глубину перфорации, что делает пайку открытых контактных площадок ненадежной.

Сосредоточение печатных проводников в узких переплетах перфорированных окон, в конечном счете, создает большие перекрестные помехи и, тем самым, ограничивает трассировочные возможности печатных узлов

Наряду с этим недостатком, следует принять во внимание затруднения в формовке и закреплении выступающих выводов на поверхности платы в пределах периметра окна