Как изготовить печатную плату в домашних условиях

Мы все хорошо знакомы с печатными платами (в англ. Printed Circuit Boards, PCB), поскольку их легко найти в телевизорах, компьютерах и в каждом электронном устройстве. Печатная плата широко распространена и наиболее часто используется в электронной промышленности. Печатная плата очень экономична, она собирает сложные схемы в небольшом пространстве и исключает риск незакрепленных соединений. Она имеет предварительно спроектированные медные дорожки для эффективного и чистого соединения компонентов. Более подробно о том, что собой представляет печатная плата и какие разновидности печатных плат существуют, можно прочитать в этой статье.

В промышленности существует множество методов изготовления печатных плат, а оборудование, необходимое для проектирования печатных плат, очень дорогое. Но есть и способы изготовить печатную плату в домашних условиях, один из подобных способов мы и рассмотрим в этой статье. Но прежде чем приступить к работе, вам необходимо приобрести некоторые инструменты и материалы.

Необходимые инструменты и материалы

Дрель.
Утюг.
Лазерный принтер.
Фотобумага/Глянцевая бумага.
Перчатки.
Хлорид железа (раствор для травления).
Печатная плата.
Черный перманентный маркер.
Наждачная бумага или стальная вата.
Паяльник.

Шаг 1

На первом этапе нам понадобится программное обеспечение для проектирования печатных плат, чтобы преобразовать принципиальную схему в разводку печатной платы. Для этой цели доступно множество платных и бесплатных программ, в том числе программное обеспечение с открытым исходным кодом: Cadsoft Eagle, EasyEDA, Fritzing, PCBWizard и т. д. Обзор подобных программ вы можете прочитать в этой статье. Здесь мы используем программное обеспечение Dip Trace для проектирования печатных плат. С помощью этого программного обеспечения мы можем разработать схему и разводку печатной платы для любого проекта.

В этой статье мы рассмотрим процесс самостоятельного изготовления печатной платы для схемы робота на основе микроконтроллера 8051, следующего вдоль линии. Принципиальная схема этого робота приведена на следующем рисунке.

Для данной схемы мы разработали разводку печатной платы, показанную на следующем рисунке.

Шаг 2

После изготовления разводки нам необходимо взять распечатку зеркального отображения разводки печатной платы. Распечатку следует выполнять на глянцевой бумаге/фотобумаге с помощью лазерного принтера.

Шаг 3

На этом этапе нам нужна плата с медным покрытием, и нам нужно отрезать эту медную плату необходимого размера в соответствии с нашим проектом разводки печатной платы.

Шаг 4

Теперь потрите медную плату наждачной бумагой или стальной мочалкой. Это удалит оксидный слой с платы, а также сделает ее шероховатой, чтобы бумага могла правильно приклеиться.

Шаг 5

На этом этапе поместите медную плату рядом с печатной стороной фотобумаги и согните бумагу.

Или положите медную плату на распечатанный макет медной стороной вниз к печатному макету и пластиковой стороной вверх. Затем сложите бумагу.

Или вы можете вырезать макет печатной платы из фотобумаги и поместить его на медную плату стороной принтера вниз к медной плате. И используйте ленту для виолончели по углам, чтобы правильно приклеить ее к доске.

Шаг 6

Теперь возьмите горячий утюг и начните медленно гладить в течение 5-10 минут или плотно прижимайте горячий утюг на некоторое время. Нагревание бумаги приведет к переносу чернил на медную плату. Теперь дайте медной пластине остыть и разверните сложенную бумагу. Если бумага прилипла к плате, используйте теплую воду, чтобы правильно удалить бумагу.

В некоторых местах чернила не переносятся на медную пластину должным образом или тускнеют при удалении бумаги, поэтому используйте черный перманентный маркер и дорисуйте недостающие линии и дорожки.

Альтернативный метод: если вы очень хорошо рисуете или схема очень проста, то вы можете избавиться от печати схемы на бумаге и перенесения ее на медную плату с помощью проглажки. Вы можете напрямую нарисовать всю разводку печатной платы на медной плате, используя черный перманентный маркер. Сначала нарисуйте его карандашом, а затем маркером поверх карандашного наброска. Но для сложных схем этот метод не рекомендуется.

Шаг 7

Теперь у нас есть макет схемы, закрашенный черными чернилами, и нам нужны только медные дорожки под этими черными линиями. Итак, нам нужно удалить всю остальную медь, кроме черных линий.

Для этого мы приготовим раствор хлорида железа (FECL3) , добавив 2-3 чайные ложки хлорида железа в немного воды. Это решение называется раствором для травления. Поместите печатную плату в этот раствор примерно на 1 час или полчаса. Теперь хлорид железа вступит в реакцию и удалит открытую медь и не будет реагировать с замаскированной медью под черными линиями. И мы получаем медную дорожку согласно схеме нашей печатной платы.

Теперь выньте печатную плату и проверьте, удалена ли вся ненужная медь. Если нет, то поместите ее обратно в раствор еще на некоторое время. Помните, что нельзя прикасайтесь к раствору хлорида железа напрямую, чтобы вынуть печатную плату из раствора используйте плоскогубцы или перчатки. Раствор хлорного железа очень опасен и токсичен.

Наконец, выньте печатную плату из раствора и промойте ее холодной водой.

Весь этот процесс на шаге 7 называется процессом травления. Чтобы ускорить процесс травления, вы можете либо перемешивать раствор (с погруженной в него печатной платой) каждые 2-3 минуты, либо использовать для приготовления раствора немного теплой воды.

Шаг 8

Теперь протрите печатную плату стальной ватой или мелкой наждачной бумагой, чтобы удалить черные чернила, или вы можете использовать разбавитель (ацетон) на кусочке ваты, чтобы удалить черные чернила. Теперь вы можете ясно видеть блестящие медные дорожки, как показано на макете печатной платы нашего принтера.

Шаг 9

На этом этапе возьмите ручную дрель для просверливания отверстий. И просверлите отверстия в соответствии с размещением компонентов. И вырежьте из него часть ИК-датчиков (поскольку мы создаем печатную плату для робота, следующего вдоль линии).