Наши руки не для скуки — мы опять про самоделки

Собственно, я о чём… В одной из моих тем про изготовление «электрических» устройств нашлись товарищи, которые упрекнули меня в том, что я, скажем так, несколько лукавлю, когда снабжаю тему фотографиями. Это подало мне идею создать длиннопост про изготовление устройства, а именно его печатной платы от проекта и до получения конечного результата.

Так-то, протоколирование именно процесса изготовления печатной платы у меня всегда вызывало некоторые трудности, поскольку хочется побыстрее получить готовое изделие, и до фотографирования руки не доходили. Ну, вот, дошли.

Пост предназначается и для тех, кто не в теме, и для тех, кто занимается тем же самым. Первым может быть просто интересно, как оно бывает, вторые, возможно, смогут что-то почерпнуть или забросать тапками прокомментировать. В общем, добро пожаловать под кат.

Будет примерно 33 фото и пара коротких видеороликов. Заглавная картинка для затравки, просто рендер.

В целом, как вдруг оказалось (когда начал фотографировать протоколировать), изготовление печатной платы электронного устройства — процесс вполне себе кропотливый но, кстати, достаточно технологичный. Однако, результат того стоит. Когда из куска фольгированного текстолита и горстки деталей получается что-то вполне осмысленное и работоспособное… В общем, для этого всё и затевается — ради получения удовольствия от процесса и радости от достижения поставленных задач.

Итак, поехали. С чего начинается любой проект? Правильно, с проектирования (нет, конечно же с идеи, но потом - проектирование). Первый этап проектирования электронного устройства — разработка принципиальной схемы. В последнее время я, чот, подсел на KiCAD — отличная, удобная и абсолютно бесплатная программа. В ней и работаю. Рендер картинки для заглавного поста сделал она же.

Что это будет за устройство, я даже писать не буду, ибо в этот кон — не об устройстве, а процессе.

Короче, следующий этап (в моей цепочке) — проектирование печатной платы. Делаем, как получится, поскольку корпус будет создаваться под конкретную плату. В данном моменте, единственный критерий — плата должна получиться плюсминус квадратной. Так надо.

P.S. Очень сильно давит жаба по поводу свободного места на плате. Как-то так хочется, чтобы его был минимум просто. В связи с чем, опять я забыл про крепёжные отверстия, да и хрен с ними — как нибудь потом в корпус на защёлки… или прижимную планку какую сделаю. Варианты есть.

Ну, собственно на этом этапе уже можно оценить внешний вид будущего устройства. Естественно, если есть трёхмерные модели всех компонентов. Надо отдать должное, в библиотеке KiCAD трёхмерок просто завались. Почти на все случаи жизни. Для отсутствующего есть (а) Интернет и (б) мышка и FreeCAD (тоже, кстати, бесплатная, совершенно замечательная, млщная, но довольно специфическая программа — с ней сначала надо научиться дружить).

Продолжаю. Далее требуется получить набор фотошаблонов — не руками же (и стеклянным рейсфедером, гы) плату рисовать! Я экспортирую печатную плату в SVG. Нам требуется 4 слоя: верхний, нижний слои фольги (в негативном виде), верхний и нижний слои маски (в позитивном виде). SVG файлы я затаскивая в Inkscape (кругом, кстати «опенсурс») дорабатываю напильником (убираю лишние поля, который KiCAD с упорством идиота генерирует), после чего печатаю на плёнке для цветных лазерных принтеров Lomond (дорогущая, сука!) на стареньком, но хорошем LJ1020, картриджи китайские, Cactus (отличий от оригинала я не нашёл, работают на 5 баллов).

С плёнкой есть засада: она, сволочь, в печке принтера несколько коробится, поэтому приходится заниматься шаманством. Лист А4 я режу пополам (на глазок). Половины пихаю в принтер в портретной ориентации. Сначала пропускаю обе половины через принтер — печатаю пустой лист, дабы плёнка «усохла». И уже потом печатаю. Слои фольги печатаю на одной половине (располагаю их строго один над другим), маску — на другой (маску располагаю строго в тех же местах листа, где и слои фольги). При таком колдунстве фотошаблоны, в целом, совмещаются друг с другом довольно неплохо — вполне достаточно для того, чтобы размещать на плате переходные отверстия диаметром 0.4мм на пятаках 0.9мм.

Фотошаблон для травления платы совмещаю под лупой с увеличением х3 и склеиваю двумя полосками совершенно говёного двухстороннего 3-мм скотча купленного когда-то для других целей, но совершенно непригодного почти ни для чего, кроме как склеивания фотошаблонов. )))

Это сообщение отредактировал ipv4 - 8.01.2024 - 16:14

Дальше работаю кривыми руками: отрезаю кусок текстолита размером на 1.5-2 см больше размеров печатной платы (по каждой стороне), чтобы оставить поля — они будут нужны, потом аккуратно их отпилю. Зачищаю обычной пемзой под водой, промываю с максимально простым мылом без всяких там смягчителей-увлажнителей, даю просохнуть.

Тут произошёл сбой программы и, как обычно, пощёлкать камерой я тупа забыл. Поэтому словами: после сушки накатываю на плату, с обеих сторон, вот такой фоторезист (я использую Ordyl 350). К слову, этот бляццкий (итальянский, ёпта) фоторезист мне в этот кон показал мне козу в сарафане… Чуть позже всё покажу.

К слову, с фоторезистом работать вполне удобно — он засвечивается ультрафиолетом и не боится белого света. Светодиодное освещение УФ составляющей не содержит, поэтому можно всё делать с ныне уже обычным комнатным освещением. И да, к люминесцентным лампам это не относится, они ультрафиолетом фонят нормально.

Фоторезист сначала прикатываю пальцами, затем заготовку вкладываю в сложенный пополам лист обычной офисной бумаги и весь этот бутерброд засовываю в самый простеццкий бытовой ламинатор, купленный по случаю лет 10 назад в Зельгросе за какие-то символические деньги. Прокатываю два раза; второй раз так, чтобы верх-низ поменялись местами.

После остывания засвечиваю заготовку с двух сторон, по полторы минуты с каждой стороны, 15-ваттной светодиодной ультрафиолетовой лампой.

Даю полежать 15 минут в тёмной месте (в соответствии с инструкцией на резист), и проявляю в ванночке с простой кальцинированной содой из хозмага. Всё строго по инструкции — 1% раствор, слегка подогретый.

Что-то начинает проявляться… Колдунство! Помогаю процессу мягкой кисточкой, оставшейся от дочиных художественных занятий.

Процесс проявки завершён. Фотошаблона не осталось на тех местах, фольгу с которых надо удалить. Что, собственно, и требуется.

Далее идёт процесс травления платы для того, чтобы снять лишнюю фольгу. Я перепробовал много раствором, в том числе и персульфат аммония. На мой скромный взгляд, лучше всего работает, таки, классика жанра — хлорное железо. Стоит подогревается в раковине с горячей водой… ну как «горячей», какой есть — просто тёплой.

Хлорное железо - это, наверно, единственная специфическая химия, требуемая в процессе домашнего изготовления печатных плат. И довольно безопасная. Пить хлорное железо, конечно, не стоит, но в целом основная опасность от него заключается в том, что пятна, полученные в результате неаккуратного обращения, вывести невозможно.

Наливаю ХЖ в ванночку, окунаю туда плату, травлю. В процессе травления раствор необходимо перемешивать, чтобы удалять продукты травления и обеспечивать доступ раствора к фольге. Тут каждый дрочет как он хочет. Первые платы у меня вообще плавали на поверхности раствора фольгой вниз (они были односторонние) и мне достаточно было покачивать плату зубочистками. Кто-то делает вертикальную ванну и для перемешивания использует обычный аэратор от аквариума, но мне так не нра.

В общем, у меня вот так:

Так выглядит заготовка по окончании травления:

Теперь требуется удалить фоторезист, больше он не нужен. По инструкции необходимо использовать щёлочь, 30% NOH или KOH. Да ещё и нагретый до 50°C! Ну её в жопу, такую химию. Я знаю способ лучше (знакомый подсказал) — простой ацетон, который, кста, вполне себе продаётся в интернет-магазинах всяких разных. Плёнка отлетает с платы в течение 1-2 минут легко и незамысловано.

Далее необходим обязательный инструментальный контроль. Прозваниваю дорожки на предмет лишних, возможно образовавшихся из-за отлетания тонера (он к плёнке приклеивается ни разу не намертво) «лишних» перемычек. Ну и целостность дорожек тоже проверить не мешает. Попавший во время засветки какой-нибудь волос или собачья шерсть — бывало такое. Сразу не видно, а дорога битая.

Результат получился, мягко говоря, неидеальный. Эта плата сама по себе достаточно непростая, поскольку на ней есть и обширные стравливаемые площади (которые травятся долго…. очень долго), и тонкие дорожки, которые при слишком длительном нахождении в растворе могут излишне подтравливаться и утончаться.

Но здесь… Атас просто! Куча подтрав на всей площади платы, одной дорожки нет, пятаки послезали (да, по факту — один пятак слез, второй выжил).

Вот тут я и вспомнил, что мне что-то как-то не понравился один из отрезанных кусков фоторезиста: какие-то наплывы, неравномерная толщина плёнки и прочее. Но я, в силу собственного разпиздяйства, подумал «и так сойдёт, не такое видели». Результат, как говориться, на лице. Причём, что характерно, вторая сторона вышла просто идеально! Совпадение? ©

Но, не всё так грустно. Переделывать не стал. Перемычку я и на половинчатый пятак припаяю, а дорожка слезла только одна, да и та между двумя близко расположенными деталями. Проводом восстановлю в процессе монтажа. Огаога. … © Вовка в тридевятом царстве.

Дальше начинается оооочень заёбистый процесс изготовления паяльной маски. Сам процесс несложный, но пипец какой длительный. После каждого движения надо ждать. Долго ждать. Но, поскольку паяльная маска нужна не столько для эстетики, сколько для облегчения процесса пайки и защиты платы, то я предпочитаю её наносить. Тем более, что технологию я отладил и, в целом, результат достигается вполне себе гарантированный и предсказуемый.

Первое, что надо сделать — отмыть заготовку от остатков ацетона и обезжирить её. Обезжирить надо оооооочень хорошо. Иначе маска тупа не прилипнет и будет отлетать в процессе окончательной сушки, либо в процессе пайки. В общем, говно получится.

Из всех доступных способов, в моём случае, лучше всего себя зарекомендовала обычная пищевая сода и старая зубная щетка. Насыпаю горку соды на плату. Смачиваю щётку и тщательно всё это тру. Повторяю пару раз.

После этого, плату требуется хорошо просушить. Опять, оооочень хорошо. Малейшие остатки влаги — «см. пункт первый». Поэтому сушу в печке, которую я себе сделал из говна и палок (на авито за 250 рублей купленных) специально для этих целей.

Запили друг АБС нашим криворуким. Сослепу поломал, бейте.

Размещено через приложение ЯПлакалъ

Не важно, из чего сделана печка, но я её научил конвекции, а также точно выдерживать температуру (±1°C). Это реально архиважно для достижения гарантированного результата — раствор для приготовления маски весьма капризен.

В общем, выставляю 70°C и полчаса…. И жду.

На самом деле, за это время можно (а) натянуть на пяльцы сетку для шелкографии и (б) смешать компоненты паяльной маски. Что и делаю.

На просторах Интернета нашёл в продаже двухкомпонентную маску RS-2000. Ессно, банчат ей исключительно в промышленных масштабах, но есть барыги-из-красного-магазина-который-я-не-буду-называть, и вот они вполне себе фасуют это вот всё по мелким банкам и продают за овердорого. Но, вариантов нет. Сами китайцы, хоть и производят эту маску, но, почему-то, не продают ей, по крайней мере в розницу.

Оказалось — офигенная маска, которая даёт почти 100% результат, если всё сделать строго в соответствии с инструкцией! Пробовал однокомпонентную маску, двухкомпонентную XV501T — с ними, как повезёт.

И да, маску смешал — опять подождать. Ещё 10-20 минут.

Клею плату на половину листа бумаги А4 уже упоминавшимся двухсторонним скотчем. Парой полосок по краям. Закрываю сеткой (сетка на 2-3 мм поднята на заготовкой), сверху наляпываю состав. По опыту вторая полоска состава нужна — нанесение получается значительно равномернее.

Дальше требуется в одно плавное движение (в идеале) равномерно размазать маску по плате. Это самое сложное для меня лично. Но, в этот раз я прикинул (во FreeCAD’е) и напечатал себе целый специальный шпатель, который, по моему разумению, должен хорошо подходить для размазывания пасты по сетке и плате. Вот такой: