Добрый день, уважаемый подписчик!

Вначале хочу поблагодарить вас за письма с отзывами о моей работе. Ваши письма очень помогают мне в подготовке новых выпусков. Тему сегодняшней рассылки мне так же подсказало одно из ваших писем. Вот это письмо.

Здравствуйте! Хочу искренне поблагодарить вас за вашу рассылку. Она
действительно интересная. Во-первых, все описывается с самого начала, а
во-вторых, все основательно объясняется. Так и продолжайте.

У меня также возник вопрос к вам. Вы описываете цифровые устройства
(например №3) и понятно, что реализовывать их на висячем монтаже как
минимум неудобно. Вы б не могли рассказать хоть немного о монтаже на
печатных платах или указать адрес, где это можно найти. Буду очень
благодарен.

Мне показалось, что эта тема действительно будет интересна для многих подписчиков. У меня довольно большой опыт изготовления радиотехнических устройств методом печатного монтажа в домашних условиях. Я занимаюсь этим примерно с 1975 года. За это время у меня выработалась определенная технология. Я собираюсь поделиться своим опытом с вами.
Сначала нужно разработать рисунок будущей печатной платы на бумаге. В былые времена я это делал вручную. Чаще всего я брал для этой цели обыкновенный тетрадный листок в клеточку. Можно взять миллиметровку. На миллиметровке я рекомендую дорожки рисовать с той с стороны миллиметровки, где нанесены линии, а изображения элементов с обратной стороны, где линии лишь слабо просматриваются. Самый лучший вариант, это бумага, предназначенная для самописцев. Эта бумага разлинована на клеточки 2,5 на 2,5 мм. Наносить рисунок я рекомендую карандашом. Карандаш выбирайте твердых марок. Помните, что вам не раз придется стирать нарисованное и перерисовывать. Изображение элементов я рекомендую рисовать с одной стороны листа, а изображение дорожек с другой.

Первым этапом необходимо произвести размещение элементов на будущей плате. Если в вашей схеме только одна микросхема с внешней обвязкой, поместите ее посредине листа. А затем приступайте к размещению остальных элементов вокруг нее. Края платы пока не рисуйте. Они обретут свое место в процессе размещения остальных элементов. Если у вас несколько микросхем, вы должны сначала продумать их взаимное расположение. Их необходимо расположить между собой так, чтобы максимально сократить длину дорожек. Внимательно посмотрите на схему. Вообще принципиальная схема устройства должна быть постоянно у вас перед глазами. На этом этапе обращайте внимание на непосредственные соединения между микросхемами. На отдельном листочке нарисуйте схематичное изображение корпуса каждой микросхемы (прямоугольник и черточки, означающие ножки). Возле каждой ножки поместите надпись с ее назначением. Далее продумайте, каким боком нужно повернуть микросхемы друг к другу. Можно вырезать изображения микросхем, положить их на стол и на нем опробовать разные варианты размещения. После размещения основных микросхем разместите вокруг остальные элементы.
В процессе размещения элементов необходимо мысленно представлять прохождение дорожек. Помните, что все дорожки будут находиться в одной плоскости (в случае одностороннего монтажа). Поэтому они не должны пересекаться. Не беда, что вы не сможете представить в уме все будущие дорожки. На данном этапе это не обязательно.

Когда размещение элементов окончено, и границы будущей платы определены, приступаем ко второму этапу - рисование дорожек. Для этого лист с изображением элементов нужно положить на "Дралоскоп". Дралоскопом интеллигентные люди называют стекло с подсветкой снизу. Перенесите на обратную сторону бумаги изображения всех будущих отверстий, которые будут просверлены в местах расположения всех ножек всех радиоэлементов, размещенных на плате. Теперь переверните бумагу и рисуйте дорожки, постоянно сверяясь со схемой и с обратной стороной рисунка платы. Если дорожку невозможно провести, используйте перемычку. Для этого добавьте два отверстия и со стороны деталей пририсуйте перемычку так, что бы она на готовой плате не мешала уже установленным деталям. При этом вы вполне можете проложить перемычку, например, под DIP корпусом микросхемы. Подведите дорожки к обоим концам перемычки. Если схема соединений слишком сложная и количество перемычек недопустимо велико, вы можете разработать двухстороннюю печать. При двухсторонней печати дорожки проходят с обеих сторон печатной платы. Как со стороны деталей, так и с обратной от них стороны. При этом рисунок проводников лицевой части придется рисовать на той же стороне листа, где и изображения деталей.

Методом ручной разводки, я разработал большинство своих плат. Конечно, в последнее время для разработки печатных плат я использую компьютер и специальные программы. Они существенно облегчают процесс разводки. Особенно для сложных плат. Сначала я рисовал при помощи программы PCAD версии 4,5. В последнее время я перешел на PCAD 2001 . Хотя старый PCAD (версия 4,5) вполне удовлетворял большинству моих потребностей. Главная проблема старой версии - вывод на печать на современные лазерные принтеры. Драйвера давно уже устарели. И не всегда работают с новыми принтерами. Можно, конечно, выводить рисунок на матричный принтер. Управление матричными принтерами не очень изменились. Но при этом мы получим изображение довольно низкого качества. Это может стать причиной ошибки при переносе рисунка на стеклотекстолит.
Разработка печатных плат при помощи программы PCAD - это очень обширная тема. Она может вполне стать темой отдельной рассылки. Поэтому я расскажу только об общих принципах. Полный цикл разработки печатной платы на любом из PCAD предполагает следующие этапы:

1. Разработка принципиальной электрической схемы устройства.
2. Автоматический перенос межэлементных связей в файл - заготовку чертежа печатной платы. Одновременно каждому радиоэлементу присваивается изображение его посадочного места на печатной плате.
3. Ручное или автоматическое размещение посадочных мест компонентов на поле будущей печатной платы.
4. Ручная или автоматическая разводка проводников. При разводке используется информация о соединениях, перенесенная с электрической схемы. Такую информацию можно ввести так же и вручную, непосредственно в редакторе рисования плат.

Для несложных схем можно исключить большинство из этих этапов. Обычно не обязательно рисовать схему. Разве только заказчику нужно красиво выполненное изображение. Соответственно отпадает автоматический перенос связей в редактор печатных плат. Такой перенос оправдан только для сложных схем. Для разработки печатных плат для самодельных конструкций прекрасно подойдет метод ручного размещение элементов и ручной разводки дорожек. При таком методе из всего пакета программ PCAD используются лишь две программы: редактор печатных плат и редактор посадочных мест радиокомпонентов.
В PCAD версии 4,5 оба этих редактора выполнены в виде одной программы: PCCARDS. Эта программа работает в двух режимах: рисование плат и рисование радиоэлементов.
В PCAD 2001 для той же цели имеются два отдельных редактора. Редактор P-CAD Pattern Editor для создания посадочного места компонента. И редактор P-CAD PCB для создания печатных плат. Кроме того, можно создавать посадочное место компонента непосредственно в редакторе печатных плат.

При создании компонента вводится его изображение на печатной плате (маркировка), местоположение всех его выводов. Для каждого вывода вводится его номер и наименование, диаметр отверстия (если оно есть), вид и размеры контактной площадки. Определяется место для обозначения радиоэлемента и его наименования. Затем созданный таким образом элемент записывается в библиотеку элементов.

Когда все нужные элементы будут созданы, переходят в редактор печатных плат. Наступает второй этап: размещение компонентов на плате. При помощи команды "Вставить компонент" из соответствующих библиотек выбираются компоненты, записанные туда на предыдущем этапе, и расставляются на плате. При этом требования к взаимному расположению элементов гораздо мягче, чем при ручном методе размещения. Компьютерная разработка дает широчайшие возможности для переразмещения элементов. Даже после того, как большинство дорожек уже разведено, не составляет никакого труда переместить любой компонент на новое место. При перемещении любого элемента дорожки как "резиновые" тянутся за элементом. Однажды введенные соединения при перемещениях радиоэлементов не теряются.

После того, как элементы размещены, приступаем к разводке проводников. В PCAD 4,5 выполнение этой операции по моим оценкам реализовано более удобно, чем в PCAD 2001. Это связано с тем, что новый PCAD больше ориентирован на автоматическую разводку печатных плат. Зато преимуществом PCAD 2001 является то, что он имеет традиционный для Windows, хорошо проработанный интерфейс. Напротив, программа PCAD 4,5 - это очень старая программа, разработанная под DOS. Соответственно и бедность интерфейса. Для открытия файла, например, нужно по памяти набирать его имя.
Подробные инструкции по работе с программой PCAD в ближайшее время я планирую разместить на базовом сайте рассылки (http://digitchip.by.ru).

Следующий этап - это изготовление печатной платы. Если вы имеете возможность заказать изготовление платы промышленным способом, то вам и карты в руки. При этом использование компьютера обязательно. Но для самодельных конструкций это недопустимо дорого. Реально, для сборки радиотехнических устройств в домашних условиях или в условиях мелкой мастерской применяют ручной метод изготовления печатных плат.

Для изготовления печатной платы вам потребуется подходящий кусок фольгированного стеклотекстолита. Или на худой конец фольгированного гетинакса. Для цифровых и микропроцессорных устройств, применение гетинакса крайне нежелательно. Если вы собираетесь изготовить двухстороннюю печатную плату, то вам понадобится двухсторонний фольгированный стеклотекстолит. Толщина текстолита может быть 1 - 1,5 мм. На радио рынке всегда можно купить любой стеклотекстолит. Кроме того, вам понадобится раствор хлорного железа. Хлорное железо так же продается на радио рынке. Вам могут продать как готовый раствор, так и хлорное железо в кристаллическом виде. В этом случае приготовьте раствор сами. Для этого залейте кристаллическое хлорное железо теплой водой примерно 1:1 или 1:2 (две части воды). Ни в коем случае не помещайте раствор или само хлорное железо в алюминиевую или железную посуду. Перемешивать раствор нужно так же деревянной или пластмассовой палочкой, а не металлической ложкой. Любой металл моментально вступает в реакцию с раствором. Ложка будет испорчена, а раствор частично израсходован!

Далее, вам необходимо получить на бумаге изображение всех отверстий будущей печатной платы со стороны дорожек в масштабе 1:1. Вырежьте из стеклотекстолита заготовку печатной платы нужной формы и размеров. При помощи скотча или обыкновенной жевательной резинки, приклейте со стороны фольги бумагу с изображением отверстий. Далее, при помощи молотка и керна, накерните все будущие отверстия. Снимите бумагу и просверлите все эти отверстия. Старайтесь не пропустить ни одного. Затем приступайте к рисованию дорожек. Для рисования используйте любую нитрокраску. Рисовать удобнее всего либо стеклянным рейсфедером, либо специальным пером, изготовленным из толстой медицинской иглы и перьевой ручки. Можно вместо ручки использовать любую подходящую палочку. Например, корпус от старой шариковой авторучки. Конструкция такого пера показана на рисунке.

Для того, что бы линии были ровными удобно использовать специальную линейку для рисования тушью. У нее имеется узкий пластмассовый край, не касающийся бумаги. Можно предварительно нарисовать дорожки карандашом. Для рисования, как специальным пером, так и рейсфедером, необходимо подобрать густоту краски. Если краска жидкая, то она будет самопроизвольно вытекать и растекаться. Если же краска густая, то перо вообще откажется рисовать. Подберите густоту краски опытным путем. Заливать краску в перо необходимо со стороны иглы. Для этого на заднюю часть иглодержателя нужно надеть подходящую по размерам полихлорвиниловую трубку. Она должна сидеть плотно. Затем опускаете иглу в емкость с краской, берете трубку в рот и втягиваете воздух. Краска втягивается в перо. Перед тем, как начать рисовать, удалите лишнюю краску с внешней стороны пера при помощи ватного тампона. При рисовании перо должно находиться в вертикальном положении. После окончания работы перо необходимо промыть растворителем. Правила рисования при помощи рейсфедера практически такие же.

Для рисования дорожек в настоящее время в продаже имеются специальные фломастеры. Рисунок наносится этим фломастером прямо на фольгу. Специальные чернила, применяемые в этом фломастере, тут же засыхают. Плату можно травить точно так же, как и плату, нарисованную краской. Только при этом жестче требования к продолжительности травления. Тут очень важно не перетравить.
Когда все дорожки нарисованы, приступаем к процессу травления. Заготовка печатной платы помещается в раствор хлорного железа. Происходит химическая реакция. Во всех местах, где медь не защищена краской, она растворяется. Под краской остаются медные проводники.

Несколько советов по процессу травления. В теплом растворе травление происходит быстрее. Поэтому, если есть возможность, подогрейте раствор. Далее я применяю такой прием: аккуратно кладу плату на поверхность раствора медью вниз так, что бы она осталась на плаву. Небольшие платы за счет поверхностного натяжения прекрасно плавают. Нужно только не замочить обратную сторону платы. Если все же замочили, и плата утонула, то выньте ее, промойте, хорошенько вытрите сухой тряпкой и опять осторожно положите на поверхность. В таком положении вступивший в реакцию, отработанный раствор, вместе со связанной им медью, сразу опускается на дно. А на его место поступает свежий раствор. В результате травление происходит гораздо быстрее.

Для того, что бы определить момент окончания процесса травления, необходимо периодически поднимать плату и смотреть на результат. Иногда, из за мелких воздушных пузырей, появляются небольшие площадки "непротравы". Смочите эти места раствором, размазав его пальцем, и опять осторожно положите плату на поверхность. Пальцы в растворе мочить можно, но сразу же после каждого такого контакта с раствором обильно промойте руки проточной водой!
Когда плата полностью вытравится, промойте ее водой, высушите. Теперь необходимо удалить краску. Я это делаю при помощи острого скальпеля. Остатки краски удаляю ваткой, смоченной в ацетоне. Это трудоемкий процесс. Многие для скорости удаляют краску, применяя лишь матерчатый тампон, смоченный в ацетоне. Последним этапом нужно тщательно пролудить все дорожки. Для лужения дорожек вместо припоя, я использую сплав Розе. Его температура плавления всего 90 градусов. При этом меньше вероятность отслоения дорожек. Пролуженные дорожки лучше смотрятся и дольше сохраняются.
Вот и все. Осталось вставить и припаять детали и плата готова.
Вместо хлорного железа в домашних условиях, иногда, применяют и другие растворы. Я, на заре своей молодости, пробовал смесь азотной кислоты с гидропиритом. Азотную кислоту можно купить в хозяйственном магазине, а гидропирит в аптеке. А еще можно использоапть смесь медного купороса с обыкновенной поваренной солью. Но это гораздо хуже, чем хлорное железо. Особенно медный купорос. Слишком много его идет.

Кстати не обязательно сразу делать специальную печатную плату. Можно первоначально собрать схему на универсальной плате. Такие универсальные платы иногда изготавливаются некоторыми фирмами мелкими сериями. Представляют они из себя поле, по всей поверхности которого, через 2,5 мм вдоль и поперек размещены отверстия, предназначенные для установки радиоэлементов. Каждое отверстие имеет металлизацию и контактные площадки с обеих сторон платы. Все эти отверстя не имеют соединений между собой. В такую плату можно вставить и припаять любую микросхему, не говоря уже о резисторах и конденсаторах. Необходимые соединения выполняются при помощи изолированного монтажного провода. После того, как схема отлажена, можно разработать нормальную печатную плату. А можно и так оставить. Кому как нравится.

На сегодня все. Пишите. Жду от вас новых отзывов.

Автор рассылки Белов А.В.         belov@gomail.com.ua