Как правильно напечатать чертёж ПП для ЛУТ. Как сделать ЛУТом двуслойную плату

Часто у начинающих радиолюбителей возникает вопрос, как правильно распечатать рисунок печатной платы и как его потом использовать для изготовления методом лазерно-утюжной технологии (ЛУТ).
Давайте разберёмся в этом подробно.

↑ Немного теории

Чтобы нам дальше было проще понимать, о чем идет речь, необходимо определить некоторые базовые понятия.
Печатная плата представляет собой пластину, состоящую из одного или двух проводящих рисунков, расположенных на поверхности диэлектрического основания, или из системы проводящих рисунков, расположенных в объеме и на поверхности диэлектрического основания, соединенных между собой в соответствии с принципиальной электрической схемой, предназначенную для электрического соединения и механического крепления устанавливаемых на нем изделий электронной техники.

Самый простой печатной платой является плата, которая содержит медные проводники на одной из сторон печатной платы и связывает элементы проводящего рисунка только на одной из ее поверхностей. Такие платы известны, как однослойные (односторонние) печатные платы.


На сегодняшний день наиболее популярны в производстве и широко распространены печатные платы, которые содержат два слоя, то есть, имеют проводящий рисунок с обеих сторон платы — двухсторонние (двухслойные) печатные платы.

Кроме того, в зависимости от физической сложности конструкции печатной платы, когда разводка проводников на двусторонней плате становится слишком сложной, на производстве изготавливаются многослойные печатные платы, где проводящий рисунок формируется не только на двух внешних сторонах платы, но и во внутренних слоях диэлектрика.
В зависимости от сложности, многослойные печатные платы могут быть изготовлены из 4, 6, 8 или более слоев. Такие сложные конструкции в рамках данной статьи мы рассматривать не будем.

Как было сказано выше, совокупность медных проводников на плате образует слой. У двухсторонних плат эти слои называются верхний (top) и нижний (bottom). Далее следует разобраться, где каждый из них расположен.

Верхний слой всегда находится на той стороне, где располагаются выводные радиоэлементы. Не стоит путать их с радиоэлементами для поверхностного монтажа (SMD-элементы). Такие детали могут быть как на верхнем, так и на нижнем слое. На рисунке показан вид на верхний слой.

Нижний слой, соответственно, находится на той стороне, где располагаются выводы деталей. На этом слое, как правило, находится большинство дорожек.
Таким образом, у односторонних платы будет только нижний слой. Верхнего медного слоя у них нет!

Когда печатная плата разработана с помощью САПР, часто можно увидеть в структуре печатной платы несколько дополнительных слоев. Все они являются непроводящими и располагаются сверху на слое меди. К ним относятся:
• Слой паяльной маски (soldermask). Защитная паяльная маска — слой прочного полимерного материала, предназначенного для защиты проводников от попадания припоя и флюса при пайке, предотвращения случайного короткого замыкания проводников из разных цепей в процессе пайки, а также от перегрева.
Паяльная маска закрывает проводники и оставляет открытыми контактные площадки. Итак, слой защитной маски для верхнего слоя меди будет иметь название top_soldermask, для нижнего — bottom_soldermask.

• Слой маркировки или шелкографии (silkscreen), на котором производитель наносит информацию о электронных компонентах и которая способствует облегчению процесса сборки, проверки и ремонта. Как правило, маркировка наносится для обозначения контрольных точек, а также положения, ориентации и номинала электронных компонентов.
Также она может быть использована для других целей конструктора печатных плат. Например, указать название компании, инструкцию по настройке и др. Маркировку можно наносить на обе стороны платы. Слой шелкографии для верхнего слоя меди будет иметь название top_ silkscreen, для нижнего — bottom_ silkscreen.

Далее, чтобы не вызвать путаницу с дополнительными слоями САПР, мы не будем их рассматривать. С этого момента будем использовать термин «слой» только когда речь идет о проводящих слоях меди.

Кроме токопроводящих слоев, очень важными элементами печатной платы применительно к двухслойным печатным платам являются сквозные металлизированные переходные отверстия. Когда надо соединить компонент, который находится на верхнем слое печатной платы с компонентом, который находится на нижнем слое, применяются сквозные металлизированные переходные отверстия, которые соединяют элементы проводящего рисунка на разных слоях печатной платы. Эти отверстия, позволяют току проходить сквозь печатную плату.

На рисунке выше показаны два проводника, которые начинаются на площадках компонента на верхнем слое и заканчивается на площадках другого компонента на нижнем слое. Для каждого проводника установлено свое переходное отверстие, проводящее ток из верхнего слоя на нижний слой.

При изготовлении печатной платы в домашних условиях наиболее проблематичным является корректное получение таких переходных отверстий — рисунки верхнего и нижнего слоя необходимо точно совместить между собой, чтобы контактные площадки совпали, а затем электрически их соединить между собой. Но, об этом чуть позже…
Теперь, когда мы разобрались с тем, как устроена печатная плата, перейдем непосредственно к ее созданию.

↑ Создание рисунка печатной платы

На сегодняшний день подавляющее большинство радиолюбителей работает с рисунками печатных плат в специализированных программ для проектирования — САПР. Таких систем довольно много от самых простых до сложнейших профессиональных продуктов. Наиболее распространены такие САПР, как Sprint-Layout, Eagle, DipTrace, Altium Designer, Kicad и др. Последнее время набирает популярность онлайн-ресурс для проектирования плат EasyEDA.

Я пробовал проектировать платы в программах: DipTrace, Altium Designer и EasyEDA, но не смог к ним привыкнуть. Возможно, причиной стала излишняя перегруженность мелкими нюансами и некоторая сложность этих продуктов. Безусловно, для профессиональной работы все эти навороты необходимы, но для любительского применения зачастую не нужны.

В общем, уже более 5 лет моей настольной программой является Sprint-Layout 6.0. ? На мой взгляд, она наиболее подходит для любительского использования при проектировании плат средней сложности. Разводка плат в этой программе осуществляется вручную, хотя есть и простенький автотрассировщик, но его возможности очень и очень ограничены, поэтому сообразительностью он не отличается. Но именно как редактор небольших плат для домашнего производства — самое то, очень удобный. Подготовил плату — и тут же на печать.

В рамках данной статьи мы не будем останавливаться на правилах разводки печатных плат, а также на том, как правильно работать в программе Sprint-Layout. Материалы по данным вопросам вы сможете найти в подвале статьи и ознакомится с ними самостоятельно.

Далее в качестве наглядного пособия будем использовать рисунок платы блока питания из моей статьи Возвращение к жизни проигрывателя «Вега ЭП-110 Стерео». Открываем его в программе Sprint-Layout.


Здесь мы видим несколько слоев, которые нарисованы разными цветами: верхний слой — синий, нижний слой — оранжевый, шелкография сверху — голубой. В вашем случае цвета слоев могут быть другими, они настраиваются.
Для того, чтобы понять, где какой слой посмотрите на легенду в нижнем левом углу программы. Её вид тоже может различаться, зависит от версии.



C1 (Copper Top) — Ф1 — медь, верхний слой
S1 (Silkscreen Top) — Ш1 — шелкография сверху
C2 (Copper Bottom) — Ф2 — медь, нижний слой
S2 (Silkscreen Bottom) — Ш2 — шелкография снизу
O (Outline) — К — контур платы

Нажатие на кнопку cо знаком вопроса открывает ещё более наглядную картинку. Заметим, что наша простецкая программка Sprint-Layout позволяет разводить платы аж на 4-х слоях по меди! Два слоя меди сверху и снизу, а ещё два внутренних слоя.

Всего же программа одновременно позволяет работать на 7-и слоях, включая слой контура.

Для получения на экране вида как у готовой платы используйте режим отображения Photoview/Фотовид.

Давайте рассмотрим отдельно изображения каждого слоя моего чертежа. Для этого включайте и выключайте отображение слоёв, щёлкая мышкой по их названиям в легенде. Имя слоя перечеркнуто = слой не отображается. Текущий слой выключить нельзя.







Для изготовления платы нам необходимо распечатать рисунки верхнего и нижнего слоев, рисунок шелкографии — опционально, его не будем рассматривать.

↑ Правильная печать слоёв ПП для ЛУТ

Большинство авторов, в том числе и я, рисуют плату, как бы смотря на нее со стороны установки радиоэлементов. В таком случае мы видим рисунок верхнего слоя и рисунок нижнего слоя, словно смотрим сквозь прозрачную плату. Именно такой порядок указан в руководстве к программе.
Распечатывать слои в таком варианте необходимо следующим образом:




В итоге, если мы сложим два распечатанных рисунка тонером друг к другу, и рассмотрим их насквозь на ярком источнике света (лампа, окно), то получим изображение, идентичное тому, что у нас нарисовано в Sprint-Layout.


Иногда можно встретить альтернативные варианты плат, нарисованные с видом на сторону дорожек, на нижний слой. В таком случае слои следует распечатывать наоборот: верхний слой без изменений, нижний слой — зеркально.
В иных случаях соображайте аналогично. Полезно будет также распечатать непонятные слои на простой бумаге, сложить, и тогда сделать выводы.

↑ Изготовления двухслойных плат методом ЛУТ

Дальнейшая информация взята мною из статьи «Лайфхаки изготовления двухслойных плат (ЛУТ)» Владислава Глаголева (Himura).

↑ Последние штрихи, соединение слоёв

Когда слой меди полностью сойдет с текстолита, тонер удаляется с дорожек при помощи губки, смоченной в ацетоне или другом растворителе.

Осталось просверлить и соединить переходные отверстия. Если так получилось, что имеет место быть смещение слоев, его можно компенсировать небольшим углом наклона сверла. С первого отверстия сложновато поймать нужный угол, так что лучше сначала сверлить наименее требовательные к выходной точке отверстия (например, те, что выходят в область металлизации или объемные острова меди).


После просверливания, необходимо соединить отверстия. Разумеется, проще всего это делать с помощью резисторных/конденсаторных ножек и паяльника. Также у наших китайских друзей можно заказать и использовать специальные клепки.

↑ Полезные ссылки

• Семь правил проектирования печатных плат
• Лайфхаки изготовления двухслойных плат (ЛУТ)
• Травление печатных плат - чистое и безопасное. Рецепт с лимонной кислотой и перекисью водорода
🎁Полное руководство по Sprint-Layout 6.0 (RU) + Полезная книжка Михаила Царёва  9.43 Mb ⇣ 59

Удачи всем в творчестве!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации