Изготовление платы – Обустройство рабочего места

July 23, 2015 by admin Комментировать »

Схемы большинства устройств, как правило, содержат множество отдельных деталей, которые нужно хитроумно (в соответствии со схемой) соединить друг с другом, исключая при этом даже возможность короткого замыкания. Для этих целей придумано несколько специальных устройств: макет и печатная плата.

На стадии разработки нового устройства, а также в процессе обучения очень часто пользуются макетом (сам процесс создания макета называется «ма кетирование»), В отличие от изготовления печатной платы, макетирование не требует каких-либо финансовых затрат — «тратится» только время; работать с макетом очень легко и этим можно заниматься в любом месте и в любое время суток — и можно даже обойтись без паяльника. Но, в отличие от печатной платы, макет очень хрупок, соединения между деталями легко нарушаются даже от случайных движений. Печатной же плате ничего не страшно: вы скорее сломаете детали, чем саму плату; порвать дорожки очень сложно, а без острого ножа или другого подобного инструмента — вообще невозможно. Поэтому макет — временная замена печатной платы, его используют только тогда, когда нужно убедиться в работоспособности отдельного фрагмента схемы или понять принцип действия какой-нибудь неизвестной вам ранее детали. Вообще, даже проверка работоспособности транзистора с помощью резистора и лампочки — это уже макет.

Рис. 3.8. Провода для макетирования. Диаметр с изоляцией (ПХВ) — I мм, без шелковой оплетки

Самый простой метод макетирования — это прикручивание соединительных проводов к выводам деталек. Но такой способ подойдет только для тех элементов, которые имеют длинные выводы и большое расстояние между «ногами», и не пригоден для микросхем в стандартном корпусе типа «DIP». С такими микросхемами очень удобно работать с помощью специально изготовленных проводов (см. рис. 3.8). С одной стороны провода его изоляцию зачищают, как обычно (провода — монтажные, в поливинилхлоридной изоляции, без всяких шелковых ниток внутри, диаметр провода с изоляцией — 1 мм), а с другой стороны изоляцию не трогают: ее нужно с помощью любого инструмента с плоскими губками (плоскогубцы, пассатижи) слегка «обжать», расплющить так, чтобы он с небольшим трудом «налазил» на вывод микросхемы (нерасплющенный конец провода «надеть» на вывод невозможно — даже не пытайтесь, только обломаете «ноги»). Но расплющивать нужно в меру — если вы слегка перестараетесь, то он слишком легко наденется на вывод и так же легко соскочит.

К зачищенному концу провода можно прикручивать внешние элементы — резисторы, конденсаторы и т. п. — обычным способом. Металлические проводки на этом конце провода желательно сразу разделить на две косички — появится возможность без проблем прикручивать к одному проводу сразу несколько деталей.

Чтобы вам в процессе макетирования не приходилось периодически ругаться матом, желательно сразу изготовить «полкило» подобных проводов. Для серьезных занятий потребуется:

•10…20 проводов, подобных тем, что описаны выше;

•около десятка проводов с зачищенной с обеих сторон изоляцией;

•примерно столько же проводов с «обжатой» с обеих сторон изоляцией (соединения типа «микросхема — микросхема»).

Эти цифры минимальны; чем больше проводов, тем лучше. Со временем у «обжатых» проводов концы расшатываются и не держатся на выводах микросхем. Бороться с этим можно с помощью любимого всеми хирургами приема: конец провода аккуратно обрезается ножницами, а новый конец «обжимается» как обычно.

Хранить такие провода очень удобно в стаканчиках из-под сметаны. Для того чтобы стаканчики перестали регулярно переворачиваться, к донышку можно приклеить любым клеем их же крышечку. Если вам при этом удастся сохранить симметрию, то результат работы с клеем можно будет назвать словом «красиво».

Во время макетирования не забывайте прикручивать к проводам питания электролитический конденсатор емкостью несколько тысяч микрофарад. Многие схемы отказываются работать только по причине его отсутствия.

Другой способ макетирования — на куске картона или с использованием специальных макетных плат. Макетная плата представляет собой кусок текстолита с множеством просверленных отверстий, под которыми вытравлены площадки из фольги. Благодаря наличию этих площадок макетная плата, в отличие от картона, позволяет жестко закрепить детали (так, чтобы они не шатались). Но макетная плата стоит гораздо больше и не так доступна, как картон.

И на картоне, и на макетной плате все соединения между элементами делаются с помощью изолированных монтажных (т. е. «обычных») проводов. Для большего удобства монтажа на картоне выводы всех деталей, после установки последних в отверстия, нужно изогнуть под углом 90°. Перед установкой деталей их выводы нужно тщательно залудить — это облегчит пайку; если выводы покрыты темным слоем окислившегося металла, то перед залуживанием их нужно зачистить ножом до появления характерного металлического блеска.

Во время пайки полупроводниковых элементов (микросхемы, диоды, транзисторы и т. д.) нужно помнить про опасность перегрева этих деталей. Суммарное время пайки любых выводов одной детали без перерыва не должно превышать

5..                     .10 секунд. При работе с миниатюрными полупроводниками (а также со сверхвысокочастотными (СВЧ) деталями) нужно соблюдать повышенную осторожность: у них тепловая инерция очень мала и кристалл быстро разогревается до опасной для него температуры. Поэтому время пайки таких деталей не должно превышать (без перерыва) 2,5 секунды.

Единственный недостаток макетных плат — они не позволяют получить высокую плотность монтажа (т. е. изготовить малогабаритное устройство), а также требуют «возни» с проводами. Их преимущество перед печатным монтажом — плату можно создавать «от балды», без ее предварительного чертежа. Кроме того, монтажные платы, в отличие от печатных, — «многоразового использования».

Самый сложный и самый лучший по всем параметрам вид монтажа — печатный. Он подразумевает индивидуальный подход к созданию каждой платы и позволяет получить устройство минимально возможных или нужных вам размеров. Но печатный монтаж довольно затратный и практически недоступный для начинающих радиолюбителей: нужно иметь и сами платы, и раствор для травления, и лак для рисования дорожек…

Платы для печатного монтажа представляют собой плоские пластины толщиной 1…3 (до 5) мм, с одной или обеих сторон которых приклеен слой медной фольги толщиной 0,2 мм. Пластины бывают из стеклотекстолита (несколько слоев ткани, залитые клеем и спрессованные) и из гетинакса (бумага и мелкие опилки, залитые клеем и тоже спрессованные). Гетинакс гораздо хуже стеклотекстолита — он плохо поддается обработке, медные дорожки на гетинаксе держатся гораздо хуже, чем на текстолите (приставка «стекло-» обычно опускается), а сломать его легче, чем текстолит. Но гетинакс гораздо дешевле. В магазинах радиодеталей обычно продается только стеклотекстолит; все печатные платы заграничных и некоторых отечественных устройств изготовлены из гетинакса.

Рассмотрим стадии создания печатной платы. Первым делсм нужно нарисовать на бумаге размещение деталей и рисунок соединительных дорожек. Как это делается, будет описано дальше, в отдельной главе. Также на бумаге нужно отметить все монтажные (крепежные) отверстия, чтобы плату можно было «прикрутить» к устройству, а не оставлять ее «болтаться на проводах». После этого из пластины текстолита (или гетинакса) нужно отрезать кусочек — по размерам печатной платы на бумаге. Гетинакс приходится пилить ножовкой по металлу, а вот со стеклотекстолитом все гораздо проще. Дело в том, что стеклотекстолит, как и обычное стекло, очень легко ломается по месту распила. Это — единственное сходство между ними; отсюда и появилась у текстолита такая странноватая приставка. Перед тем как разломать пластину текстолита, на ее поверхности, со стороны фольги, под металлическую линейку любым острым предметом (лучше всего — «обломком» от ножовки по металлу: обычный нож и другие стальные предметы быстро тупятся) нужно процарапать канавку примерно на 1/3 толщины пластины. После этого руками или с помощью любых плоскогубцев — пассатижей текстолит изгибается в месте надпила и — ломается. При этом нужно соблюдать некоторую осторожность: так как стеклотекстолит состоит из множества практически независимых друг от друга слоев ткани, в месте изгиба он может расслоиться, и края получатся неровными. Но, так как разделительную канавку обычно (по крайней мере, все русские) процарапывают со стороны фольги, от этого страдает только внешний вид платы (и то — если приглядеться). Такие платы в более-менее приличный вид можно привести с помощью плоского точильного камня (абразивного бруска); напильник не берите — испортите.

Текстолит толщиной 1 мм и менее можно разрезать обычными ножницами — при этом края платы получаются идеально ровными, а время, затраченное на вырезание платы, не превышает несколько секунд. Разрезать толстый тексто-

лит трудновато, но его очень легко можно «превратить» в тонкий. Как я уже говорил выше, текстолит — это несколько слоев ткани, залитых клеем, поэтому его очень легко «расслоить» (разделить на несколько слоев). Для этого остро заточенным ножом нужно сильно нажать на одно из ребер платы (рис. 3.9) — так, чтобы толщина пластины с фольгой не превышала 1…1,5 мм, но и не была меньше 1 мм. Если вам не удалось с первого раза уложиться в эти рамки, начните расслаивать пластину с другой стороны: у пластины обычно 4 ребра, поэтому у вас есть 4 попытки.

Рис. 3.9. Фольгированный стеклотекстолит и расслоение его на более тонкие пластины

Прочность на изгиб (жесткость) расслоенного текстолита гораздо ниже, чем у нерасслоенного, поэтому платы, длина одной из сторон которых в 5 и более раз превышает длину другой, желательно изготавливать только из нерасслоенной пластины максимальной толщины. Это же относится и к случаю, когда плата испытывает значительные механические нагрузки.

Если исходная пластина текстолита была покрыта фольгой с обеих сторон, то, расслоив ее, можно получить две фольгированные пластины. При расслаивании одностороннего текстолита (покрытого фольгой только с одной стороны) образуются «отходы» — пластина без фольги. Но ей тоже можно найти применение: ее можно прикрутить к основной плате, на которой установлены детали, со стороны дорожек — для защиты дорожек и контактных точек от внешних металлических предметов. Также из этой пластины можно вырезать палочку — «крутилку» — она немагнитна и не проводит электрический ток, поэтому ею очень удобно «крутить» катушки индуктивности радиоприемников и движки подстроечных резисторов. Хороша такая пластина и в качестве плоского изолятора.

После того как пластина для платы будет готова, на ней нужно будет просверлить отверстия для деталей, нарисовать и вытравить дорожки, припаять детали. После этого останется только настроить схему и установить ее туда, где она должна стоять.

Здесь будет рассмотрен только самый простой способ, который позволяет с достаточной точностью (±0,5 мм) просверлить отверстия для деталей. Он «принят на вооружение» у большинства радиолюбителей и заключается в высверливании предварительно накерненных отверстий.

Вначале рисунок печатной платы (на бумаге) нужно вырезать точно по размерам платы и неподвижно закрепить на ней. Многие для этого используют клей, но он долго сохнет и делает рисунок «одноразовым». Я предпочитаю фиксировать рисунок на плате с помощью ниток или тонкой проволоки — они в один слой обматываются вокруг платы с рисунком, но так, чтобы не закрыть ни одной точки.

Сразу после этого можно начинать накернять отверстия. Если у вас нет специального керна, вместо него можно использовать любой остро заточенный гвоздь. Плата ложится на ровную твердую поверхность, керн поочередно приставляется к центру каждого будущего отверстия, и по нему с умеренной силой (так, чтобы образовалась вмятина глубиной не более 0,5 мм) ударяют молотком или любым другим, рассчитанным на это, предметом.

После того как все отверстия будут отмечены, нитки сматывают, а рисунок платы откладывают в сторону. Перед началом высверливания отверстий с помощью того же керна нужно «подправить» отдельные вмятины, если их глубина недостаточна (чаще всего бывает, если керн тупой) или если они немножко «разъехались» в разные стороны.

В качестве «сверлилки» обычную дрель использовать нельзя — она слишком тяжела для того, чтобы держать ее одной рукой (другой рукой держится плата), и ею вы очень быстро переломаете все тонкие сверла. Лучше всего подходит миниатюрная дрель или, при неимении таковой, любой моторчик с закрепленным на его валу держателем сверла.

Для высверливания отверстий я использую «агрегат», изображенный на рис. 3.10. Электродвигатель взят из лентопротяжного механизма неисправной магнитолы; в такие электродвигатели обычно встроен стабилизатор частоты вращения — его нужно убрать. Моторчики от отечественных электрифицированных игрушек использовать нельзя.

Рис. ЗЛО. Самодельная «сверлилка» из подручных материалов

Держатель сверла можно изготовить из двух металлических пластин, в которых просверлено два ряда отверстий, очень удобно для этой цели использовать пластины от детского конструктора. В отверстия двух сложенных вместе пластин заворачиваются винты с гайками; верхним (по рисунку) рядом винтов пластины крепятся на валу моторчика, а нижним — зажимается сверло. Вначале держатель нужно закрепить на валу; так как толщина вала довольно велика, то пластины держателя немножко изогнутся. Плоскогубцами или пассатижами нужно выровнять изгиб в той части держателя, в которой будет зажиматься сверло.

Так как тонкие сверла толщиной 0,5…1 мм очень редки, вместо них можно использовать обычные иголки. Идеально подходят иголки для швейных машин, но можно использовать и обычные, изогнув противоположный рабочему конец иголки в виде колечка, это нужно для того, чтобы скользкая иголка не проворачивалась в держателе. Для того чтобы иголку можно было изогнуть, не поломав, ее конец (но не всю!) нужно нагреть в пламени спички или зажигалки. Рабочий конец иголки нагревать нельзя — иначе он станет мягким и будет быстро тупиться.

После этого иголку остается только зажать в держателе сверла, при этом нужно стремиться, чтобы она располагалась точно по центру вала моторчика.

Сделать это непросто, но иначе работать со «сверлилкой» будет очень сложно и, в конце концов, вы поломаете иголку. После того как иголка будет правильно зажата, ее выступающий конец нужно укоротить до 5…7 мм (иначе она скоро сломается, да и работать длинным «сверлом» неудобно) и немножко расплющить самый конец иголки, чтобы она не застревала в отверстии. Если при этом иголка будет не плющиться, а ломаться, ее конец нужно немножко нагреть в пламени спички. Для того чтобы иголка не «ездила» по плате, на ее конце с помощью напильника или точильного камня нужно сформировать острие, немножко сточив под острым углом боковые (расплющенные) части «сверла» так, чтобы конец иголки был конусообразным.

У швейной иглы в качестве рабочей части можно использовать ушко — тогда вообще ничего расплющивать будет не нужно, ведь ушки у таких иголок всегда несколько толще их тела. Но, так как ушки очень «слабые» и легко ломаются, их нужно сточить практически до основания. Стачивать их желательно под острым углом — тогда вращающееся сверло не будет «ездить» по плате.

Держатель сверла, аналогичный изображенному на рис. 3.10, не рассчитан на частую смену сверл, поэтому лучше всего сделать две-три «сверлилки» со сверлами разного диаметра (0,5…0,6 мм для выводов большинства деталей и около 1 мм дли выводов мощных резисторов, транзисторов и других элементов). Сверла и иголки толщиной более 1 мм совместно с моторчиком от магнитолы использовать нежелательно — его мощности недостаточно, чтобы «раскрутить» их.

После того как все отверстия будут просверлены, можно приступать к рисованию дорожек. Но вначале нужно зачистить плату с обеих сторон мелкозернистой наждачной шкуркой. Со стороны деталей после зачистки плата должна быть абсолютно плоской, а со стороны фольги ее нужно тереть до тех пор, пока вся плата не станет равномерно розовой. При этом тереть ее нужно в одном направлении (сверху вниз) — так, чтобы, когда вы приметесь рисовать дорожки, «полосы» проходили слева направо. В таком случае плата кажется блестящей, а не матовой (особенность человеческого зрения), а на блестящей поверхности нарисованные лаком или краской полосы (дорожки) лучше видны.

Для рисования дорожек можно использовать любой быстросохнущий лак или краску, а также клей ПВА. Слишком жидкие вещества (например, нитролак) использовать нежелательно, ими очень трудно нарисовать тонкие дорожки; желательно выбрать краску или лак, обладающие заметной вязкостью. Я для работы использую некогда засохший цапон-лак, разведенный скипидаром. Скипидар как растворитель, в отличие от ацетона и ему подобных, позволяет получить лак практически любой вязкости.

Дак должен быть цветным, иначе нарисованные дорожки будут плохо видны, а это сильно усложнит рисование. Если вы используете бесцветный лак или клей ПВА, их можно подкрасить, добавив несколько капель чернил из стержня для шариковой ручки.

Для рисования дорожек в качестве «рисовалки» идеально подходит медицинская игла — ее, вместе со шприцем, можно купить в ближайшей аптеке. Диаметр иглы должен быть не более 0,6…0,7 мм — иначе дорожки будут слишком широкие. Острие иглы нужно «отпилить» ребром точильного камня — так.

чтобы ее длина не превышала 5…7 мм Обламывать ее нельзя — она только сплющится, и ее внутреннее отверстие перекроется. Восстановить его проходимость можно с помощью обычной (шьейной) иглы, покрутив ее острие в «дырке» «рисовалки».

Подготовленную иглу нужно приклеить или герметично закрепить с помощью изоленты на конце любой жесткой трубки диаметром около сантиметра и длиной 15…20 см — это нужно для того, чтобы «рисовалкой» можно было пользоваться как обычной ручкой или карандашом. Кстати, вместо трубки можно использовать любую ненужную вам ручку, но, возможно, придется для большего удобства крепления иглы отпилить ее кончик. Недостаток ручки — ее пластмасса растворяется растворителем лака; пластмасса иглы в таких растворителях не растворяется.

С другого конца жесткой трубки нужно прикрепить отрезок гибкой трубки (трубка из мягкого поливинилхлорида — ПВХ; ее можно снять с любого коаксиального (антенного) кабеля) такого диаметра, чтобы его можно было надеть на жесткую трубку и герметично обмотать изолентой. Второй конец мягкой трубки вставляется в рот — он выполняет функцию насоса. При рисовании нужно следить за тем, чтобы слюна не попадала внутрь трубки.

Именно такая «рисовалка» наиболее удобна в работе; во рту человека (и не только человека) очень много нервных окончаний, поэтому даже малоопытный «рисовальщик» может виртуозно (т. е. очень ловко) управлять потоком лака и, соответственно, толщиной дорожек. А правильно и удобно держать трубку в руках учат, если не ошибаюсь, с шестилетнего возраста.

Порядок работы «рисовалкой» такойвначале через иглу всасывают некоторое, не очень большое, количество лака или краски, которого должно хватить на рисование всех дорожек, потом, согласно рисунку печатной платы, рисуют дорожки, одновременно вокруг каждого отверстия прорисовывая кружок или квадрат, а после того, как все дорожки и некоторая дополнительная информация (рекомендую отмечать на платах дату изготовления и ник — логотип, опознавательный знак — «изготовителя») будут нарисованы, остатки лака или краски «возвращаются» обратно в баночку (очень удобны аптечные пузырьки вместимостью 50 мл от легколетучих веществ — с полиэтиленовой пробкой и пластмассовой крышкой). После этого иглу нужно «законсервировать» — всунуть внутрь иглы проволочку максимального диаметра. Тогда, если краска или лак все-таки «засохнут» внутри иглы, то слой краски будет очень тонким, и, потянув за проволочку, можно будет «прочистить» отверстие иглы.

Через несколько минут, когда лак или краска на плате немного подсохнут, острой иголкой (ее можно заточить на точильном камне) следует подправить отдельные дорожки и, если они где-то случайно соединились друг с другом (а этого соединения, согласно рисунку печатной платы, быть не должно), нарушить соединение. Для того чтобы лак не приставал к иголке, иголку и соответствующий участок печатной платы нужно смочить водой или слюной.

Сразу после того, как поверхность платы будет зачищена наждачной шкуркой, и до того, как плата будет вытравлена, касаться пальцами фольги платы нельзя! На пальцах всегда присутствует некоторое количество жира и пота, а они в воде не растворимы. То есть в том месте, в котором вы коснулись платы, после травления могут остаться «отпечатки пальцев» в виде тонких пятнышек меди.

Для того чтобы кусок фольгированного стеклотекстолита с отверстиями, смазанный лаком или краской, стал печатной платой, «ненужную» часть фольги (т. е. ту, которая не покрыта лаком) нужно растворить. В химии подобный процесс называется «травление». Так как медь в электрохимическом ряду напряжений металлов стоит за водородом, то в растворах обычных кислот она не растворяется. Поэтому для травления медных плат пригодны только сильные окислители: подкисленные растворы солей марганцевой или хромовой кислот, трехвалентный хлорид («хлорное железо») или фторид железа, концентрированные растворы серной или азотной кислот, а также разбавленный раствор «царской водки» (смесь азотной и соляной кислот) и многие другие. Также плату можно вытравить путем электролиза в растворе любой соли не очень слабой кислоты. Чаще всего для травления используется: азотная кислота, смесь серной или соляной кислоты с селитрой, хлорное железо, смесь медного купороса с поваренной солью.

Последний вариант наиболее доступен. Медный купорос (CuS04 · 5Н,0, CuS04) довольно дешев, в сельском хозяйстве он используется для защиты растений, и его можно «достать» в любом сельскохозяйственном магазине. Поваренную соль можно взять на кухне из солонки. Раствор приготавливается таким образом: вначале в воде (дистиллированной, но можно и из чайника) растворяют медный купорос до насыщения (т. е. до тех пор, пока он не перестанет растворяться — примерно 200 г на литр воды), затем так же, до насыщения, растворяют поваренную соль. При этом цвет раствора изменяется с голубого на салатовый.

В растворе происходит необратимая реакция:

поэтому для приготовления его, в принципе, можно было взять раствор хлорида меди (II) и любую соль серной кислоты. Но 1очень дорого стоит.

Принцип действия раствора. Двухвалентный хлорид меди — соединение крайне неустойчивое и «изо всех сил» стремится распасться на одновалентный CuCl. Но в результате такого «превращения» один ион хлора остается «неприкаянным» и «ищет» любой металл или соединение, с которым он мог бы прореагировать. В присутствии ионов серной кислоты как катализатора (т. е. их может быть очень немного) хлорид-ион становится сильнейшим окислителем и реагирует даже с теми металлами, которые стоят за водородом. Медь противостоять ему не может.

Аналогично действует и хлорное железо:стремится превратиться в

FeCl,. При растворении хлорное железо реагирует с водой с выделением теплоты, поэтому нужно вначале наполнить емкость холодной водой и только потом в воду сыпать порошок. Готовить раствор нужно на открытом воздухе или под вытяжкой, т. к. при этом выделяются удушливые пары соляной кислоты. На литр раствора нужно около 200 г безводного хлорида железа (III).

Травить платы в растворах кислот я не рекомендую: кислоты опасны и при попадании на кожу, одежду, мебель могут вызвать серьезные повреждения.

Описанные выше два раствора безвредны (если их вовремя смыть), но ядовиты. Плата в растворе FeCl3 травится в среднем 5…20 минут, в растворе Cud, —

40..                 .60 минут. Чем выше температура раствора и больше концентрация активного вещества, тем быстрее протекает реакция.

Удобнее всего держать раствор в плоской пластмассовой литровой банке из-под селедки: площадь поверхности у нее максимальна, а крышка закрывается практически герметично. Оптимальное количество раствора — 2 см, считая от дна банки, т. е. примерно 0,4..,0,5 литров.

В два любых отверстия подготовленной к травлению платы вдевается отрезок проволоки с неповрежденной изоляцией (желательно, чтобы она проходила через центр тяжести платы, тогда плату будет легче уравновесить), и на этой проволоке плата фольгой вниз опускается в раствор. Чем ближе к поверхности раствора, тем выше концентрация активного вещества, поэтому плата должна быть как можно ближе к поверхности. Опускать ее вниз фольгой нужно для того, чтобы растворяющаяся медь могла беспрепятственно опускаться на дно банки, освобождая тем самым место для очередной порции окислителя. Травление считается оконченным тогда, когда на незащищенной лаком поверхности платы не останется ни одного медного пятнышка. Слишком долго держать плату в растворе нельзя — ведь травится не только плоскость «голой» фольги, но и боковые поверхности дорожек, защищенных лаком. Изготовление печатной платы методом травления возможно только потому, что толщина медной фольги гораздо меньше ширины дорожек, иначе они растворялись бы одновременно.

Для травления платы путем электролиза емкость для раствора желательно использовать металлическую (из любого металла), но можно обойтись и пластмассовой. После первого же травления металлическая емкость будет безнадежно испорчена, поэтому выбирать тарелку для своих нужд нужно с большой осторожностью. В емкость кладут плату, фольгой вверх, и наливают концентрированный (насыщенный) раствор поваренной соли (она самая дешевая и доступная) — так, чтобы над поверхностью платы было несколько миллиметров раствора (можно и больше, но это будет неэкономично).

Кроме раствора, нам понадобится любой источник постоянного или пульсирующего тока напряжением 10…15 В. На каждые 15…20 квадратных сантиметров платы нужен примерно 1 ампер тока. Поэтому лучше всего для этой цели использовать аккумулятор, особенно если площадь платы довольно велика.

Отрицательный вывод источника тока соединяется с металлом емкости (если она пластмассовая — под плату нужно положить металлическую пластинку, соединенную с отрицательным выводом), а положительным — касается поверхности платы. В процессе электролиза на отрицательном выводе выделяется водород, а на положительном — атомарный хлор. Последний крайне активен и реагирует с медью (вообще, с любым металлом — даже с золотом) сразу же после образования. Вокруг платы появляется зеленая дымка — это растворившаяся медь. Часть хлора соединяется с водородом и уходит из раствора; так как все газообразные соединения галогенов (к ним относится и хлор) вызывают удушье, выделяющимся газом лучше не дышать, а травление производить в хорошо вентилируемом помещении.

Травление, в зависимости от тока в цепи, продолжается несколько минут и происходит неравномерно: в одной части платы вся «ненужная» фольга может быть стравлена, в то время как с другой стороны фольга может оставаться неповрежденной. Убедиться в качестве травления можно, посмотрев через плату на лампочку или в окно: стеклотекстолит прозрачен, а фольга — нет.

Недостатки электролиза:

•много возни — нужно горбиться над тарелочкой с платой, держа в руках два проводка;

•он потребляет электрический ток, причем довольно большой — особенно это касается больших плат;

•поверхность платы — та, что раньше была покрыта фольгой, — сильно загрязняется: на ней появляются специфические «разводы», похожие на те, которые возникают на поверхности ножа, если его подержать на открытом пламени. Причина «разводов» — атомарный хлор реагирует с поверхностью текстолита, поэтому устранить и избежать их очень сложно.

Преимущества:

•плату можно вытравить буквально за десятки секунд, если сильно повысить ток (напряжение) в цепи;

•не нужны редкие и дорогостоящие реактивы, поэтому плату можно изготовить даже в полевых условиях — «был бы аккумулятор, а соль всегда найдется», как говорил один армейский старшина. Кстати, плату можно вытравить и в морской воде.

Вытравленную плату нужно хорошенько промыть в чистой воде, после чего ватным тампоном, смоченным в растворителе, удалить лак с поверхности дорожек. Клей ПВА можно содрать ногтями, а краску — «наждачкой». После этого касаться пальцами дорожек нежелательно, и нужно как можно скорее или залудить их, или покрыть спиртовым раствором канифоли, которая защитит от окисления и облегчит залуживание. Вообще лак с поверхности дорожек нужно удалять непосредственно перед этими операциями.

Для пайки деталей, помимо паяльника и припоя, нужен специальный флюс. Паять без флюса — это то же самое, что варить пищу без воды или жарить без жира. Самый «популярный» паяльный флюс — канифоль, она продается во многих специализированных магазинах. Подробнее о ней говорилось чуть раньше.

Для приготовления спиртового раствора кусочек канифоли, по объему примерно в 5…10 раз меньше объема емкости для раствора, заливают спиртом, ацетоном или любым другим органическим растворителем. Для того чтобы он скорее растворился, перед этим его желательно раздробить на мелкие осколки. В качестве емкости для хранения раствора идеально подходит баночка из-под лака для ногтей с вделанной в крышку кисточкой.

Покрывая плату раствором канифоли, нужно стремиться, чтобы ее слой был как можно тоньше, иначе при залуживании расплавившаяся канифоль растечется по плате, затыкая все отверстия для деталей. После этого освободить их будет очень сложно.

Залуживать плату нужно хорошо разогретым и правильно залуженным паяльником; количество припоя на его жале должно быть как можно меньше, иначе припой будет «затыкать» отверстия для деталей. Если при подготовке платы соблюдались все упомянутые выше правила, то припой «сам пристает» к дорожкам, и особых трудностей или неудобств при этом не возникает. Если же на плате сохранились следы лака, краски или пальцев, а также если дорожки плохо зачищены «наждачкой», то припой к дорожкам не пристает и залуживание превращается в пытку, отнимающую уйму времени.

Залуживать, кроме контактных точек, нужно и дорожки — фольга слишком тонкая, поэтому обладает значительным сопротивлением, так что дополнительный слой припоя сверху лишним не окажется. Кроме того, медь плохо противостоит агрессивной среде наших городов и легко окисляется. Сопротивляемость припоя гораздо выше, но в высокочастотных устройствах (выше 300 МГц) залуживать дорожки нежелательно — на таких частотах сигнал (ток) идет только по поверхности проводника, не проникая в его глубину, а сопротивление припоя, которым покрывается медная дорожка, в десятки раз больше, чем у меди. Впрочем, толщина дорожек современных плат столь мала, что этот эффект можно не учитывать.

Перед впаиванием деталей в схему их выводы нужно залудить; когда вы вставите деталь в плату, сделать это будет гораздо сложнее, к тему же клей, которым фольга приклеена к плате, при длительном нагреве разрушается и фольга (дорожки) «отваливается». После того как деталь займет свое место на плате, ее выводы нужно укоротить ножницами или бокорезами — так, чтобы над платой «торчал» вывод длиной не более миллиметра (но и не менее). Такой длины вполне достаточно для того, чтобы капелька припоя надежно удерживала деталь; в то же время, чем длиннее выводы, тем сложнее их спаять, и для этого требуется гораздо больше припоя. Внешний вид платы при этом тоже страдает.

При пайке деталей на жало паяльника нужно набирать минимальное количество припоя — его должно «хватать» только на один-два вывода. Сразу после набора припоя на жало паяльника, но до начала пайки жалом нужно слегка коснуться канифоли. Канифоль удобнее всего держать в пробках от пивных бутылок, прибитых гвоздем к подставке для паяльника. Припой должен быть в виде тонких прутков или, в крайнем случае, в виде «капелек» диаметром не более 7 мм.

Источник: А. С. Колдунов, Радиолюбительская азбука. Том 2. Аналоговые устройства. — М.: СОЛОН-Пресс, 2004. 288 с. — (Серия «СОЛОН — РАДИОЛЮБИТЕЛЯМ» выпуск 24)

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты