Технологии в электронной промышленности №7'2010

Метод фоторепродуцирования для изготовления фотошаблона печатных плат в домашних условиях. Часть 3

Алексей Кузьминов

В статье приводится относительно дешевый и простой метод получения фотошаблона для печатных плат, отличающийся высоким разрешением (до 0,1 мм и выше) благодаря использованию давно забытого способа фоторепродуцирования. Для этого разводка платы печатается лазерным принтером на обыкновенной бумаге формата А4 в увеличенном масштабе (4:1), а затем снимается фотоаппаратом на черно-белую негативную широкую пленку (размер кадра — 6×9 см) с уменьшением в 4 раза, то есть в масштабе 1:4.

Все статьи цикла:

Укрепление и настройка положения аппарата. Наводка на фокус

Главным условием получения равномерного фокуса на всей поверхности снимка является строгая параллельность плоскости оригинала и плоскости снимка. Для этого должна быть возможность поворота аппарата в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, которые, в свою очередь, перпендикулярны плоскости оригинала. Основное средство настройки — обычный строительный пузырьковый уровень стоимостью около 100 рублей. Вначале с помощью уровня добиваются горизонтальности столика с оригиналом (рис. 26).

Установка столика под уровень во взаимно перпендикулярных направлениях

Рис. 26. Установка столика под уровень во взаимно перпендикулярных направлениях

После этого требуется настроить горизонтальность плоскости снимка. Для этого можно, например, положить на аппарат матовое стекло, предназначенное для наводки на фокус, и с помощью того же уровня проверить и, при необходимости, настроить положение аппарата так, чтобы эта плоскость была бы строго горизонтальна. Если толщины стекла не хватает, можно положить еще одно стекло соответствующего размера или какой-либо плоский предмет соответствующей толщины (рис. 27).

Настройка горизонтальности плоскости снимка в аппарате

Рис. 27. Настройка горизонтальности плоскости снимка в аппарате

После настройки параллельности плоскости оригинала и плоскости снимка крепление аппарата жестко фиксируют; при этом 90% настройки сделано.

В некоторых справочниках по фотографии можно найти еще один способ настройки аппарата — по отвесу. Для этого на объектив надевают крышку с отверстием в центре, через которое пропускают нитку, на втором конце которой укрепляют отвес. Положение аппарата настраивают так, чтобы отвес попал точно в центр оригинала (рис. 28).

Настройка горизонтальности аппарата по отвесу

Рис. 28. Настройка горизонтальности аппарата по отвесу

После этого на матовом стекле проверяют положение изображения оригинала. Если центр изображения попадает точно в центр матового стекла (или кадра), то считается, что положение аппарата настроено точно.

Поскольку в таких аппаратах, как Super Ikonta или «Москва», крышек не предусмотрено, так как аппараты складные, то с успехом можно использовать пластмассовую крышку от широкогорлой бутылки из-под сока с внутренним диаметром 37 мм. Кстати, в такой крышке уже отмечен центр, и остается только проколоть его иголкой (рис. 29).

Крышка от бутылки из-под сока

Рис. 29. Крышка от бутылки из-под сока

В качестве отвеса можно использовать латунный маятник весом около 10 г, который легко приобрести в магазинах эзотерических товаров (там он называется «маятник для биолокаций») за чуть более 100 рублей. Строительный отвес для таких целей использовать нецелесообразно из-за его довольно большого веса (100 и более граммов).

Однако такой способ настройки (по отвесу) не гарантирует точности, и вот почему. Дело в том, что в складных аппаратах типа Super Ikonta или «Москва» центр кадра несколько смещен вниз, что, вероятнее всего, сделано умышленно и специально предусмотрено конструкцией аппарата, чтобы скомпенсировать сдвиг, который дает видоискатель, расположенный сверху аппарата. Кроме того, так как аппарат складной, объектив может быть также несколько смещен от центра кадра, что объясняется погрешностью складного механизма.

Поэтому, на мой взгляд, все-таки лучшим способом является вышеописанный способ настройки по уровню (кстати, такой способ еще и намного проще и быстрее, а стоимость уровня и отвеса примерно одинакова).

После того как положение аппарата, соответствующее параллельности плоскости оригинала и его изображения на матовом стекле, отрегулировано и крепление аппарата жестко зафиксировано, оригинал следует просто подвинуть так, чтобы его изображение было в цен

тре кадра. На столике увеличителя это положение оригинала нужно отметить (например, нарисовать уголки маркером или фломастером) и в дальнейшем для размещения оригинала на столике пользоваться этими отметками.

Как уже говорилось, насадочная линза дает аберрацию кривизны поля изображения, то есть если навести фокус на центр оригинала, то края будут не в фокусе; если же фокус навести на края, то уже центр будет не в фокусе. Поэтому, на мой взгляд, фокус надо наводить не на центр, а на место оригинала, расположенное где-нибудь посредине между центром и краями. В этом случае при последующем диафрагмировании фокус центра и краев будет установлен равноправно. Кстати, еще один способ окончательной проверки правильности установки аппарата — это равномерное распространение фокуса от центра к краям при вращении ручки наводки на фокус.

Как уже говорилось, наводка на фокус производится при освещении оригинала настольной лампой с прищепкой, при этом оригинал обязательно должен быть прижат к столику увеличителя прозрачным стеклом (рис. 30).

Освещение оригинала лампой с прищепкой при наводке на фокус

Рис. 30. Освещение оригинала лампой с прищепкой при наводке на фокус

Наводка на фокус может производиться либо по кальке, прижатой к плоскости пленки прозрачным стеклом (рис. 30, 31), либо (что лучше) по матовому стеклу, установленному на плоскость пленки (рис. 32).

Рис. 31. Наводка на фокус по кальке, прижатой стеклом

Наводка на фокус по матовому стеклу

Рис. 32. Наводка на фокус по матовому стеклу

Преимущества матового стекла перед калькой следующие:

  • Матовая поверхность стекла имеет более равномерную и тонкую структуру, чем волокна кальки, в связи с чем наводка на фокус более точная.
  • Поверхность матового стекла более ровная, чем поверхность кальки, даже прижатой прозрачным стеклом.
  • Матовое стекло быстрее устанавливается и снимается по сравнению с заправкой и вытаскиванием кальки.
  • Неизбежное, хотя и небольшое смещение положения аппарата при заправке кальки в аппарат и последующем ее вытаскивании полностью исключено при установке и снятии матового стекла.

Сравнив укрупненные снимки изображений оригинала на кальке (рис. 31б) и матовом стекле (рис. 32б), можно убедиться в преимуществе последнего.

Установка фокуса должна обязательно проводиться с помощью какого-либо увеличительного стекла (я провожу эту процедуру в очках для паяния, снабженных увеличительными стеклами).

Подготовка оригинала и некоторые важные моменты при съемке

Для усиления плотности тонера на оригинале, распечатанном на лазерном принтере, его (оригинал) целесообразно поместить примерно на полчаса в атмосферу дихлорэтана (эту процедуру следует проводить, если картридж лазерного принтера уже перезаправлялся и в связи с этим темные места распечатки имеют недостаточную плотность (то есть они не черные, а серые). Если картридж новый, то эту процедуру можно опустить.). В качестве емкости, в которую требуется поместить оригинал, можно использовать полипропиленовый контейнер соответствующего размера, применяемый для разогрева продуктов в микроволновке (рис. 33).

Емкости для усиления плотности тонера

Рис. 33. Емкости для усиления плотности тонера

На дно контейнера наливается 5-10 г дихлорэтана (рис. 34а), помещается какой-либо предмет (например, крышка от такого же контейнера, но меньшего размера), который не даст соприкоснуться листу бумаги с разлитым дихлорэтаном. Далее аккуратно, чтобы не попасть в разлитый дихлорэтан, укладывается лист бумаги с распечаткой (рис. 34б), после чего контейнер плотно закрывается крышкой (рис. 34в). Через полчаса, когда весь тонер потемнеет, крышку открывают и, например, двумя пинцетами, чтобы не смазать размокший тонер, вытаскивают оригинал. Приблизительно минут через 10, когда тонер высохнет, оригинал готов для съемки.

Процедура помещения оригинала для съемки в атмосферу дихлорэтана

Рис. 34. Процедура помещения оригинала для съемки в атмосферу дихлорэтана

Иногда требуется срочное изготовление достаточно простой платы с невысокими требованиями по разрешению. Тогда вполне можно обойтись распечаткой разводки платы на кальке, которую также необходимо на полчаса поместить в атмосферу дихлорэтана. (Для таких случаев эта процедура обязательна и не зависит от состояния картриджа, так как УФ-облучение проводится через кальку, и она работает «на просвет», в отличие от бумаги, которая при съемке работает «на отражение».) Для этих целей достаточно небольшого контейнера, на дно которого необходимо поместить какие-либо предметы (например, кусочки согнутой алюминиевой полоски) для исключения контакта кальки с разлитым дихлорэтаном (рис. 35а), на них аккуратно уложить кальку (рис. 35б) и плотно закрыть крышкой (рис. 35в).

Усиление плотности тонера на кальке

Рис. 35. Усиление плотности тонера на кальке

Перед съемкой на столик увеличителя в отмеченное место помещается чистый лист бумаги, чтобы не просвечивала деревянная структура столика, и на этот лист бумаги кладется оригинал. Далее кисточкой с мягким ворсом (например, пони или колонковой) с оригинала тщательно сметается вся пыль. Эту операцию я провожу в очках для паяния, снабженных увеличительными стеклами, иначе пыль трудно заметить. Далее оригинал накрывается заранее тщательно протертым от пыли и отпечатков пальцев стеклом, с которого также по возможности сметается вся пыль.

Съемку целесообразно проводить тросиком, вкрученным именно в место на объективе (рис. 36), а не на верхней части аппарата, чтобы свести к минимуму его сотрясение.

Место вкручивания тросика для съёмки

Рис. 36. Место вкручивания тросика для съёмки

После того как все подготовлено к съемке, в аппарат заряжается пленка, устанавливается нужная выдержка и диафрагма и взводится затвор. Далее на время, требующееся для съемки, включаются осветители, осуществляется съемка, после чего осветители выключаются, так как они очень быстро нагреваются. Затем сменяется оригинал, по возможности аккуратнее, чтобы не сбить фокус (вот для чего аппарат должен быть достаточно жестко зафиксирован), перематывается пленка, и процедура повторяется.

Перенос изображения с фотошаблона на печатную плату. УФ-облучение, печать и проявление

От того, насколько равномерно и интенсивно освещен фотошаблон, во многом зависит и качество печатной платы. Начал я с люминесцентной ультрафиолетовой лампы LH26-3U, так называемой Blacklight, мощностью 26 Вт и стоимостью 250 рублей, но очень быстро понял, что такая лампа не может обеспечить равномерное освещение шаблона из-за своей низкой мощности и значительного линейного размера. Для получения приемлемой интенсивности освещения такую лампу надо было располагать как минимум на расстоянии 10-12 см от объекта, а сам объект освещения равномерно поворачивать в процессе засветки. Но даже в этом случае равномерности засветки добиться довольно трудно. Результатом такой неравномерности освещения являются пересвеченные и недосвеченные места платы, которые при проявлении могут привести к браку.

На мой взгляд, наилучшие результаты могут быть достигнуты с помощью лампы ULTRA-VITALUX мощностью 300 Вт, стоимостью около 2000 рублей, применяемой для загара. Эта лампа состоит из ртутной горелки высокого давления и вольфрамовой спирали, которые помещены в еще одну общую колбу с вакуумом. На задней поверхности колбы имеется зеркальное покрытие, то есть отражатель, а передняя часть лампы сделана матовой для хорошего рассеивания света и, кроме того, имеет достаточную толщину, чтобы не пропускать жесткое ультрафиолетовое излучение ртутной горелки. По спектру излучения, судя по описанию, лампа приближена к солнечному свету. Похожие лампы, но вдвое меньшей мощности, используются для освещения террариумов (HSB-R Reptistar Mixed, Exo Terra Solar Glo, Hobby UV Sun Lux и т. п.), однако по стоимости они незначительно отличаются от лампы ULTRA-VITALUX. Кроме того, может быть использована лампа (от Philips) HPR мощностью 125 Вт, применяемая в репрографии, однако эта лампа в полтора-два раза дороже лампы ULTRA-VITALUX. Ранее наша промышленность выпускала лампы аналогичной конструкции, которые назывались «Дуговая ртутно-вольфрамовая эритемная диффузная (с отражателем)» — ДРВЭД (мощностью 160 и 250 Вт) и применялись для облучения животных при недостатке солнечного света. Лампа ДРВЭД значительно дешевле импортных, но сейчас достать ее довольно трудно. Во всяком случае мне это не удалось. Спектр всех этих ламп примерно одинаков, так как в них используется одна и та же конструкция и одни и те же излучающие материалы — ртуть и вольфрам.

Лампу ULTRA-VITALUX я установил в корпусе осветителя для фотоувеличителя (рис. 37). Для этого я заменил установленный там пластмассовый патрон фарфоровым. Провода, соединяющие лампу с выключателем, целесообразно применять термостойкие, так как нагрев лампы очень силен, а непрерывное время ее работы может достигать получаса и более, если изготавливается несколько плат. Дело в том, что после включения лампы требуется несколько минут для разогрева паров ртути и достижения номинальной яркости лампы. А после ее выключения для повторного включения требуется еще большее время для ее остывания. Поэтому, если изготавливается несколько плат, лампа должна постоянно гореть. Учитывая, что время засветки одной платы около 7 минут и еще несколько минут тратится на замену фотошаблона с новой заготовкой, получается вышеуказанное время непрерывного горения лампы, вот почему для нее требуются термостойкие провода и фарфоровый патрон. К боковой поверхности корпуса осветителя я прикрепил полоску из алюминия толщиной в несколько миллиметров, в которой нарезал резьбу (М6) под винт крепления облучателя к штанге фотоувеличителя. Таким образом, облучатель можно легко устанавливать и снимать (рис. 38).

Общий вид УФ-облучателя

Рис. 37. Общий вид УФ-облучателя

Крепление облучателя к штанге фотоувеличителя

Рис. 38. Крепление облучателя к штанге фотоувеличителя

Расстояние от лампы до объекта освещения — около 40 см (рис. 37). В этом случае на листе бумаги, помещенном на место объекта засветки, образуется круг света диаметром около 10 см, имеющий достаточно равномерную интенсивность освещения (рис. 39). Чтобы не сбивать фокус аппарата и не двигать осветитель по штанге увеличителя, на его столик я устанавливаю коробку, а на коробку уже помещаю фотошаблон (рис. 37).

УФ-лампа ULTRA-VITALUX включена

Рис. 39. УФ-лампа ULTRA-VITALUX включена

По этой интенсивности освещения указанное время засветки (7 минут) было подобрано опытным путем при использовании фольги-рованного стеклотекстолита с уже нанесенным фоторезистом, который выпускает фирма Bungard (рис. 40).

Стеклотекстолит с нанесенным слоем фоторезиста

Рис. 40. Стеклотекстолит с нанесенным слоем фоторезиста

Этот тип стеклотекстолита можно легко купить в магазинах, торгующих электронными компонентами. В магазинах он именуется как «плата с фоторезистом односторонняя 100x160 мм» и стоит от 100 до 140 рублей в зависимости от количества.

Я пытался использовать и более дешевый пленочный фоторезист, но его надежность и разрешающая способность оставляют желать лучшего. Кроме того, в этом случае требуется покупать еще и сам фольгированный стеклотекстолит, а также не очень-то дешевый ламинатор (я купил за 2500 рублей). Ко всему прочему, масса времени тратится на снятие различных защитных пленок и приклейку пленки к стеклотекстолиту. Однако довольно часто дорожки отслаиваются, что объясняется многими причинами, среди которых и просроченная пленка. Короче говоря, от пленочного фоторезиста я отказался.

Подготовка заготовки платы с фоторезистом заключается в следующем.

Вначале плата (100x160 мм) распиливается на 4 части размером 50x80 мм обыкновенным лобзиком для выпиливания по дереву. Применение ножниц по металлу для разрезки платы исключено, так как ножницы при разрезке сильно деформируют плату, что может в дальнейшем привести к недостаточному прижиму к ней фотошаблона и в результате — к браку.

Предварительно с платы снимается светонепроницаемая пленка в тех местах, где будет осуществляться распил. Для этого на плате лезвием безопасной бритвы необходимо сделать взаимно перпендикулярные надрезы на расстоянии 1-1,5 мм друг от друга (рис. 41а) и затем, отогнув конец полоски пленки иголкой и подцепив отогнутый конец пинцетом, снять ее (рис. 41б).

Снятие защитного покрытия с платы перед разрезкой

Рис. 41. Снятие защитного покрытия с платы перед разрезкой

После этого плата разрезается на 4 части (рис. 42); при этом светонепроницаемая защитная пленка не повреждается и не отслаивается. Одной пилки (рис. 43) хватает, чтобы разрезать, по крайней мере, 2 платы.

Разрезка платы лобзиком

Рис. 42. Разрезка платы лобзиком

Пилки

Рис. 43. Пилки

Далее напильником снимаются все заусенцы по краям заготовки и несколько скругляются углы, иначе прижим фотошаблона к плате будет неполный. После этого жесткой кисточкой из щетины тщательно снимаются с заготовки все опилки и пыль. Заготовка готова.

Для получения качественного прижима фотошаблона к заготовке платы с нанесенным фоторезистом я использую обыкновенную рамку для контактной печати фотографий с фотопластинок размером 9x12 см (рис. 44).

Рамка для контактной печати фотографий

Рис. 44. Рамка для контактной печати фотографий

На стекло рамки кладется фотошаблон (снимок на пленке) фотослоем вверх (рис. 45), а на него уже — подготовленная для этого заготовка стеклотекстолита со снятой защитной пленкой фотослоем вниз (рис. 46а). Таким образом, фотослой пленки непосредственно контактирует с фотослоем заготовки. После этого на заготовку накладывается пластина (рис. 46б) из более толстого стеклотекстолита (4 мм), которая прижимается двумя пружинами (рис. 46в). Далее рамка помещается под облучатель, причем пододвигается таким образом, чтобы центр светового пятна (рис. 39) попадал приблизительно в центр фотошаблона (рис. 47а), и освещается лампой указанные 7 минут (рис. 47б).

Установка фотошаблона на рамку

Рис. 45. Установка фотошаблона на рамку

Установка в рамку заготовки платы и ее прижим к фотошаблону

Рис. 46. Установка в рамку заготовки платы и ее прижим к фотошаблону

УФ-облучение платы с фоторезистом

Рис. 47. УФ-облучение платы с фоторезистом

После засветки заготовка проявляется в кювете для фотобумаги. Для приготовления проявляющего раствора необходима жидкость для прочистки труб «Крот» стоимостью около 15 рублей (рис. 48а). Для приготовления 0,5 л проявителя достаточно в 0,5 л воды растворить одну полную крышку от бутылки из-под «Крота» (рис. 48б).

«Проявитель» для платы с фоторезистом

Рис. 48. «Проявитель» для платы с фоторезистом

Время проявления — около 5 минут при комнатной температуре. После помещения экспонированной заготовки в проявитель минуты через 2-3 начинает проявляться изображение. Кисточкой с ворсом средней мягкости (ушной волос, коза) необходимо несколько раз провести по всей поверхности заготовки, чтобы, по возможности, тщательней растворить и смыть всю ненужную эмульсию. После того как изображение полностью проявилось и по плате несколько раз прошлись кистью, проявитель выливается и заготовка тщательно, в течение 2-3 минут промывается в воде. Промывку также желательно осуществлять кистью, чтобы не повредить изображение.

Травление

Сушить заготовку не требуется, поэтому после промывки от проявителя заготовка сразу помещается в раствор хлорного железа для травления. Если на будущей плате присутствуют дорожки шириной менее 0,2-0,3 мм, то раствор хлорного железа не должен быть очень насыщенным.

Время травления в этом случае должно быть не менее 45 минут — 1 часа. Рядом с кюветой для травления всегда должна стоять кювета с водой, куда можно поместить заготовку для быстрой остановки процесса травления. Кроме того, даже наспех промытую в воде плату легче проконтролировать на просвет, чтобы определить, закончить или продолжить травление. Вообще говоря, если на плате необходимы дорожки шириной 0,1-0,2 мм, то для этого требуется и стеклотекстолит со слоем меди, более тонким, чем 35 микрон, о котором шла речь.

Если ширина дорожки 0,1 мм, а ее толщина всего в три раза меньше, то есть 0,035 мм (или 35 микрон), то понятно, что боковое подтрав-ливание неизбежно, и оно значительно уменьшит ширину дорожки. Поэтому для таких случаев желательно использовать стеклотекстолит с толщиной медного покрытия меньше, чем 35 микрон. Такой стеклотекстолит с толщиной, в два раза меньшей, то есть 18 микрон, также выпускает фирма Bungard, однако у нас купить его довольно проблематично. Кроме того, должны быть веские основания для использования дорожек шириной 0,1 мм. Я хочу еще раз подчеркнуть, что метод фоторепродуцирования имеет разрешение, которое позволяет проводить дорожки шириной в 0,1 мм, так как его разрешение на порядок выше (0,01 мм и даже 0,005 мм), но это, конечно, не означает, что при толщине медного покрытия в 0,035 мм дорожка шириной 0,01 мм будет держаться на плате. Она просто «упадет».

Процедуру травления я делаю только на балконе, так как она в некотором смысле токсична (хлорное железо). В связи с этим необходимо отметить, что температура травления особой роли не играет. Она может быть и минус 10-15 °C, при этом просто увеличивается время травления, а качество платы при этом нисколько не ухудшается.

После травления, последующей промывки в воде и сушки для снятия защитного слоя заготовка протирается ватой или бумажной салфеткой, смоченной в ацетоне. Эта процедура занимает около 2-3 минут. Затем после высыхания вся плата окончательно очищается кисточкой с жестким ворсом, например щетиной.

Примеры готовых плат и устройств на них

На мой взгляд, было бы не совсем логично закончить на этом статью, не представив читателю реальных результатов, которые могут быть получены способом фоторепродуцирования. Поэтому в статье приведены снимки плат, изготовленных мной с помощью этого метода.

Плату-переходник для корпуса QFN32 (рис. 49) с расстоянием между выводами в 0,5 мм (ширина дорожек 0,3 мм) легко использовать не только при разработке устройств на «макетке» (рис. 50), так как при расстоянии между штырьками в 2,54 мм достаточно просто соединять выводы компонентов обыкновенным проводом МГТФ-0.03, сняв с его концов изоляцию и залудив их. Такую плату-переходник можно использовать и в готовой плате устройства (рис. 51). Причем, что интересно, при использовании платы-переходника в готовом устройстве вместо непосредственной разводки корпуса QFN32 на плате (рис. 52), количество переходных отверстий резко уменьшается. Для того чтобы в этом убедиться, сравните количество круглых контактных площадок наименьшего диаметра, присутствующих на плате (рис. 51, 52) (схема у них одна и та же) рядом с микроконтроллером в корпусе QFN32. «А при чем здесь переходные отверстия и тем более их количество?» — вероятно, возникнет вопрос у неискушенного в разводке читателя.

Плата-переходник QFN32-PGA32

Рис. 49. Плата-переходник QFN32-PGA32

Использование платы-переходника QFN32-PGA32 при макетировании устройства

Рис. 50. Использование платы-переходника QFN32-PGA32 при макетировании устройства

Плата готового устройства, в котором использован переходник QFN32-PGA32

Рис. 51. Плата готового устройства, в котором использован переходник QFN32-PGA32

Корпус QFN32, разведенный на готовом устройстве

Рис. 52. Корпус QFN32, разведенный на готовом устройстве

Дело здесь в том, что в статье внятно и в явной форме ни разу не упоминалось о том, что изготовление печатных плат в домашних условиях с высокой надежностью может быть произведено только на стеклотекстолите с односторонним медным покрытием. О двусторонних печатных платах речь здесь не идет, так как такие платы требуют достаточно сложной процедуры совмещения двух слоев, а главное — металлизации переходных отверстий, которая в домашних условиях не может быть сделана с надлежащей степенью надежности. Справедливости ради стоит отметить, что и в промышленных условиях металлизация отверстий при использовании старых и примитивных технологий, которые проводятся на устаревшем оборудовании, далеко не идеальна. По крайней мере, я в этом убеждался и не раз, когда причиной неожиданного сбоя работы готового устройства становилась безобразная металлизация какого-либо переходного отверстия, приведшая к разрыву связи где-то на его внутренней поверхности.

Как правило, разводка платы полностью на одной стороне невозможна, поэтому недостающие соединения приходится осуществлять обыкновенными проводниками, расположенными с другой стороны платы и распаянными в переходные отверстия. И чем меньше таких переходных отверстий, тем меньше требуется таких проводников (и, естественно, меньше их паять). Кстати, развести плату на одной стороне значительно сложнее, чем на двух. Этот факт, надеюсь, не нуждается в комментариях. В этом-то и состоит искусство разводки.

Необходимо также добавить, что практически все телевизоры, радиоприемники, магнитолы и им подобные устройства сделаны на основе печатных плат с односторонним монтажом. И ничего, работают десятками лет. Дешевизна, простота и надежность односторонних печатных плат не вызывают никаких сомнений. Поэтому их до сих пор и используют.

Но вернемся к примерам.

Здесь мне хотелось бы добавить следующее.

Мне не просто было сделать фотографии со значительным увеличением (например, рис. 49б). Однако приведенные снимки дают представление о высоком разрешении метода фоторепродуцирования.

Для макросъемки я использовал как собственные возможности моей цифровой камеры (в этом случае расстояние до объекта съемки было около 5 мм), так и дополнительно присоединенный к ней объектив И23У с фокусным расстоянием 110 мм от того же увеличителя (вот поистине ценное устройство — все идет в дело) (рис. 53). Хотя качество снимка (рис. 53) оставляет желать лучшего (он сделан мобильником — а как еще снять саму камеру с дополнительным объективом?), он дает представление о том, что мы обсуждаем.

Цифровая камера Konica-Minolta DiMAGE Z10 с присоединенным объективом И23У от фотоувеличителя

Рис. 53. Цифровая камера Konica-Minolta DiMAGE Z10 с присоединенным объективом И23У от фотоувеличителя

Причем, что интересно, результирующий объектив, составленный из объектива камеры и объектива увеличителя, стал телеобъективом или приближающим, то есть работающим по принципу бинокля. Отчасти это стало возможным благодаря собственным возможностям камеры (zoom) и, в частности, режиму «телефото». Благодаря этому режиму можно было провести съемку с большим увеличением на расстоянии около 12-15 см от объекта, что имеет два очень важных преимущества перед стандартной макросъемкой на очень близком расстоянии. Во-первых, очень просто осуществить любое освещение (в том числе и со вспышкой), так как отсутствует тень от самого объектива камеры, и поэтому объект съемки можно располагать перпендикулярно направлению съемки, а не под углом. Во-вторых, поскольку объект съемки как бы «сплющивается», значительно увеличивается глубина резкости, в связи с чем весь объект находится в фокусе даже при некотором его отклонении от перпендикулярности к направлению съемки.

Кроме того, поскольку объектив увеличителя имеет свою собственную диафрагму, которая регулируется, можно дополнительно диафрагмировать снимок для улучшения резкости.

При сравнении снимка (рис. 49а), сделанного стандартным способом в режиме макро, со снимком (рис. 49б), осуществленным с помощью дополнительного объектива, можно заметить, что в первом случае в фокусе только центральная часть объекта (в данном случае — платы-переходника), тогда как во втором — весь объект.

Снимок (рис. 52б) сделан на близком расстоянии, через увеличительное стекло x10, установленное перед объективом камеры. Это как раз тот режим съемки с помощью на-садочной линзы, который был использован при съемке оригинала фотошаблона на пленку. На снимке явно заметна нерезкость ближе к периферии кадра.

Цель такого несколько подробного описания процедуры съемки одна: показать, что это действительно реальные снимки, а не синтезированные на компьютере (например, с помощью программы FotoShop). Снимки подвергались минимальной компьютерной обработке — в основном это поворот на несколько градусов в ту или иную сторону и «вырезание» из всего кадра наиболее интересной его части. В некоторых случаях чуть-чуть изменены яркость и контрастность — для лучшего восприятия. Но это все, что относится к компьютерной обработке.

Что касается распайки корпуса QFN32 на плату (рис. 49в), то, конечно, сделать это не так-то просто, хотя и вполне возможно и, причем, незначительно сложнее, чем распаять корпус SSOP16 (рис. 54) с расстоянием между выводами в 0,65 или 0,635 мм.

Рис. 54. Готовая плата гальванически изолированного интерфейса RS-232 на базе развязки ADUM7441

Вероятно, у некоторых читателей может возникнуть вопрос: ради чего все это (описанное в статье) делается и где это можно использовать? Отвечу. Во-первых, сам автор с некоторого времени уже начал использовать платы, изготовленные описанным способом, в своих разработках автоматизированных систем сбора и обработки информации, получаемой с различного рода датчиков. Эти системы применяются для поверки промышленных счетчиков газа и более подробно описаны в [3-5]. Во-вторых, если читатель посмотрит содержание многочисленных форумов в Интернете, посвященных изготовлению печатных плат в домашних условиях, то он обнаружит не только массу различных способов изготовления печатных плат, но также и то, где тот или иной автор использовал свой способ. Часто даже само устройство, сделанное с помощью того или иного способа, описано более подробно, чем сам способ. Так что, на взгляд автора, был бы дешевый способ изготовления печатных плат с высоким разрешением, а применение всегда найдется.

Заключение

Метод изготовления фотошаблона фоторепродуцированием — относительно недорогой и простой метод, дающий высокое качество печатных плат. Этот метод, на мой взгляд, доступен не только небольшим лабораториям, но и вполне может быть использован для изготовления печатных плат в домашних условиях.

Вот лозунг, который, вероятно, мог бы стать шутливым эпиграфом статьи: «Ударим фотоаппаратами по запредельным ценам профессиональных изготовителей печатных плат!»

Литература

  1. Кузьминов А. Ю. Универсальная система сбора и обработки данных АСИР-3 // Мир ПК. 1996. № 6.
  2. Кузьминов А. Современные аппаратные средства связи микроконтроллера с компьютером по интерфейсу RS-232 // Компоненты и технологии. 2006. № 3-5.
  3. Кузьминов А. Современные программные средства связи микроконтроллера с компьютером по интерфейсу RS-232 // Компоненты и технологии. 2006. № 6-11.
  4. Кузьминов А. Ю. Интерфейс RS-232. Связь между компьютером и микроконтроллером. От DOS к Windows 98/XP. М.: Издательский дом «ДМК-пресс», 2006.
  5. www.microcompsys.narod.ru

Другие статьи по этой теме


 
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ

Оцените, пожалуйста, удобство и практичность (usability) сайта:
Хорошо
Нормально
Плохо