Изготовление печатной платы в домашних условиях - одна из основных проблем для многих радиолюбителей. Из нескольких существующих способов, чаще всего используются такие способы, как травление и изготовление платы с помощью резака.
Травление - наиболее распространенный способ, когда печатная плата с нанесенным рисунком печатных проводников, помещается в травящий раствор, в котором удаляются участки фольги, не предназначенные для образования токоведущих дорожек. Технология изготовления такой платы состоит из следующих операций:
Таким образом, из-за большого количества технологических операций, применения химикатов, работать с которыми необходимо в хорошо проветриваемом помещении, изготовление даже простой платы является трудоемким процессом, занимающим к тому же немало времени.
Изготовление печатной платы с помощью резака намного проще, так как нет операций, связанных с применением химикатов. Рисунок токоведущих дорожек наносится обычным карандашом, но, с учётом технологии прорезания канавок, дорожки должны быть прямоугольной формы.
Разделительные канавки токоведущих дорожек прорезаются по линейке при помощи резака, обычно изготовленного из куска ножовочного полотна. Недостатком этого способа является довольно большое усилие при прорезывании разделительной канавки, что может привести к смещению линейки и повреждению токоведущей дорожки. Повредить токоведущую дорожку можно и при выполнении поперечного реза. Кроме этого, в описаниях радиолюбительских конструкций основная часть печатных плат приводится для изготовления методом травления и переработать печатную плату на плату с проводниками, имеющими прямоугольные формы, не такое простое дело и не каждому под силу.
Предлагаю еще один способ изготовления печатной платы, которым пользуюсь уже много лет. Способ очень простой, но позволяет выполнять проводники любой конфигурации и размеров, не требует химикатов, сложного инструмента и доступен практически каждому. Единственным инструментом для изготовления печатной платы является сломанный на конце полукруглый или треугольный надфиль, из которого изготавливается простой резец. Сломанный конец надфиля шириной 2-4 мм затачивается на наждаке в виде в виде полукруглой лопаточки (Рис 1). На надфиль одевается ручка и инструмент готов к работе.
Рассмотрим этот способ на примере изготовления платы телеграфного ключа с компьютерной клавиатурой [1]
Для изготовления печатной платы начальные операции, включая сверловку отверстий, проводятся, как и в предыдущих способах. Затем вместо краски обычным карандашом наносится рисунок печатных проводников. После этого вокруг нарисованных проводников резцом прорезаются канавки (Рис 2).
Работа таким резцом напоминает резьбу по дереву. Резец наклоняется к плате под углом примерно 80 - 85 градусов, и удерживая плату одной рукой, а другой, слегка надавливая и вращая из стороны в сторону ручку резца, прорезается канавка вдоль нарисованного печатного проводника (Рис 3).В зависимости от силы надавливания и размера резца можно получить ширину канавки от 0.5 до 2.5 мм. Полностью прорезанная плата показана на Рис 4 (справа).
После изготовления всех печатных проводников, для устранения мелких неровностей и заусенцев, которые могут образовать закоротки, прорезанные канавки необходимо прочистить чем-нибудь острым, например шилом, Затем плату зачищают и облуживают обычным способом. Вид платы с установленными элементами приведен на Рис 5.
Предложенная технология изготовления печатной платы намного проще, чем травление или прорезывание дорожек по линейке, позволяет полностью отказаться от химикатов и не портить здоровье вдыханием ацетона, хлорного железа и другой химии.
В радиолюбительской технологии кроме монтажа радиоэлементов в отверстия подготовленной печатной платы используют и другие способы монтажа. Обычно эти способы применяют для макетирования устройств или когда нет возможности изготовить печатную плату. Чаще всего - это или монтаж на опорных "пятачках", когда с помощью дрели со специальной насадкой на фольгированной стороне платы резаком делаются монтажные площадки ("пятачки"), на которых потом производится распайка элементов, или на макетной плате, разделенной изолирующими канавками на квадратики, на которых также производится распайка элементов, а соединения элементов осуществляются перемычками или проводами.
Предлагаю более удобный способ монтажа такого типа плат с применением вышеописанного резца изготовленного из надфиля. Так как таким резцом легко выполняются проводники любой формы, можно одновременно с прорезыванием дорожек, формирующих печатные проводники, производить распайку элементов. Это позволяет быстро и без особого труда собирать устройства простой и средней сложности, а при достаточном навыке паять простые устройства сразу по электрической схеме.
В общем случае процесс монтажа следующий:
 |
 |
 |
 |
| Концы выводов радиодеталей формируют для пайки внакладку (Рис 6) | Монтаж начинают с какого-нибудь угла. Мне, например, удобнее делать это с левого нижнего. Для примера рассмотрим монтаж схемы кварцевого генератора (Рис 7) | Берется первый, в соответствии с чертежом платы, радиоэлемент (это кварц) и для разметки точек пайки размещается на заготовке платы. Карандашом отмечаются точки для пайки, их тщательно зачищают шилом, чтобы зачищенные контактные площадки были диаметром 2-4 мм и сразу облуживают. Но, прежде чем припаять кварц, под ним прорезается отрезок разделительной дорожки. Припаивается кварц, намечаются и облуживаются точки для установки резистора и также под ним прорезается отрезок разделительной дорожки (Рис 8) | Припаивается резистор, разделительная дорожка прорезается дальше для установки конденсатора, размечаются и облуживаются его контактные точки (рис 9) |
 |
 |
 |
 |
| Припаивается конденсатор и дорожка прорезается дальше для установки второго конденсатора. Со стороны кварца, куда идет второй вывод этого конденсатора, также прорезается отрезок разделительной дорожки и зачищаются контактные точки для его установки (Рис 10) | Припаивается второй конденсатор и делается разметка для установки транзистора (Рис 11) | Под транзистором прорезаются разделительные дорожки, и его выводы припаиваются к облуженным контактным площадкам (Рис 12) | Аналогично устанавливается резистор идущий с базы транзистора на коллектор, далее карандашом делается разметка для установки второго транзистора и блокировочного конденсатора (Рис 13) |
 |
 |
 |
 |
| Припаивается второй транзистор, блокировочный конденсатор, и делается разметка контактных точек для установки резистора идущего с эмиттера второго транзистора (Рис 14) | Припаивается резистор и делается разметка для установки выходного конденсатора (Рис 15) | Припаивается конденсатор, соединяется разделительная дорожка, идущая от резистора с эмиттера первого транзистора, с дорожкой, идущей с базы второго транзистора, завершая тем самым формирование изолированного монтажного узла. Плата готова. Еще раз проверяется монтаж на соответствие рисунка печатной платы, правильность установки элементов, и еще раз шилом тщательно прочищаются разделительные дорожки, чтобы исключить случайные замыкания дорожек от заусенцев. Вот теперь можно припаять провода для подключения питания и провода осциллографа, чтобы проверить работу генератора (Рис 16) | Включается питание и с помощью осциллографа и частотомера проверяется работоспособность платы (Рис 17) |
Так как элементы и проводники находятся сверху, удобно в соответствии с электрической схемой проводить наладку устройства и заменять элементы при настройке. Если возникает необходимость добавить еще какой-нибудь узел, можно встык припаять еще плату и продолжить монтаж. Если монтаж транзисторов, конденсаторов, резисторов, индуктивностей обычно не вызывает особых вопросов, то монтаж микросхем можно делать по-разному:
вверх выводами. В этом случае монтаж получается частично объёмным. Монтаж выводов ведется одножильным проводом диметром около 0.5 мм, (можно использовать выводы от неисправных транзисторов диодов и т.д.). Распайку микросхемы удобнее всего начинать с выводов питания. Земляной вывод припаивается сразу, а для распайки другого вывода питания сначала прорезается контактная площадка. В этом случае микросхема стоит жестко и можно производить распайку других элементов. Если к выводу микросхемы должен припаиваться один-два элемента, их можно паять непосредственно к выводу, который используется как стойка, если больше, то лучше вывод микросхемы припаять к подготовленной контактной площадке, на которой затем распаивается весь узел. Монтаж выводами вверх удобнее использовать для цифровых микросхем, где по схеме много соединений между выводами. (Рис 19);
Примером является тот же телеграфный ключ с компьютерной клавиатурой.(Рис 20)
Если у микросхемы есть незадействованные выводы, наверх их можно не выводить.
Предложенные способы монтажа микросхем подходят для микросхем в корпусе DIP, у которых шаг между выводами 2.5мм, если этот шаг меньше, эти способы не подойдут.
Изготовленным платам можно придать вид законченных блоков, если по периметру припаять полоски из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита на которых впаяны штырьки для подключения платы. Получается удобная и жесткая коробочка (Рис 21)
Высоту полосок над платой не стоит делать больше 12мм для платы, изготовленной с одновременной распайкой элементов и прорезыванием токоведущих дорожек, чтобы было удобнее выпаивать элементы при налаживании.
Для обычной печатной платы к этой высоте добавляется толщина платы и еще 3-4 мм, чтобы снизу с небольшим запасом закрыть выступающие точки платы. Для разметки штырьков для подключения платы, на полосках, напротив контактных площадок платы, отступая от верха 5-6мм, отмечаются точки подключения и сверлятся отверстия диаметром 1мм. Вокруг этих отверстий с двух сторон рисуются контактные площадки диаметром 5-6 мм и с помощью резака вырезаются по намеченному контуру.
В принципе контактные площадки могут быть любой формы, но, на мой взгляд, их удобнее вырезать и они аккуратнее смотрятся. Для "земляных" выводов сверлятся только отверстия. Контактные площадки и отверстия "земляных" выводов облуживаются, также облуживается нижний край полоски, который будет припаиваться к плате и боковые края полосок для крепления между собой. После того как коробочка спаяна, закрепляются выводы. Для этого отрезок облуженного провода диаметром 1мм продевается через отверстие в полоске и припаивается к контактной площадке платы, затем провод припаивается с двух сторон контактной площадки полоски и откусывается кусачками необходимой длины. Получается жесткий вывод, пропаянный в трех точках, что на мой взгляд лучше, чем просто штырек впаянный в плату. "Земляной" вывод так же через отверстие припаивается к внутренней стороне полоски, так как коробочка по периметру связана с общей землей платы.
Получившийся блок можно прикручивать к шасси без стоек, при необходимости его легко экранировать, и монтаж устройств из таких блоков намного удобнее.
Предложенные способы изготовления и монтажа печатных плат, конечно, не предназначены для массового производства плат, но радиолюбители, как правило, и не делают больше одной-двух одинаковых конструкций.
Литература :