МОНТАЖ ДЕТАЛЕЙ НА ПЛАТУ И ЦХ ДЕМОНТАЖ
Радиолюбители используют монтажные платы многих видов. Здесь и платы с запрессованными проволочными шпильками, монтажными пистонами, с печатными проводниками, различные универсальные монтажные платы, удобные при макетировании электронных устройств.
Основой плат со шпильками служит листовой гетинакс или стеклотекстолит толщиной 1,5 — 2 мм. На заготовке платы в узлах сетки с шагом 5 — 10 мм (шаг зависит от размеров используемых деталей: чем меньше детали, тем меньше шаг сетки) сверлят отверстия для установки шпилек. Их изготовляют из твердой медной голой проволоки диаметром 0,8 — 1,5 мм. Диаметр отверстий должен быть на 0,1 — 0,15 мм меньше диаметра проволоки. Нарезав требуемое число шпилек длиной 12 — 20 мм, слегка запиливают один из концов на конус и ударами молотка загоняют их в отверстия в плате. Для того чтобы шпильки не выпадали из отверстий, можно их слегка расплющивать вблизи платы сразу после запрессовки. На одной стороне платы к шпилькам припаивают детали, на другой прокладывают соединительные проводники. Такие платы пригодны для многократного использования, они просты в изготовлении и надежны. Шпильки должны быть хорошо облужены.
Основой монтажных плат с пистонами может служить такой же листовой изоляционный материал, как и для плат со шпильками. Отверстия сверлят такого диаметра, чтобы пистоны плотно входили в отверстия. Пистоны развальцовывают в отверстиях платы кернером, заточенным под угол 90 — 100°. Самодельные пистоны можно сделать из латунной трубки диаметром 2 — 3 мм и толщиной стенки 0,2 — 0,3 мм. Такие пистоны развальцовывают между двумя кернерами. После установки пистонов их облуживают снаружи и внутри отверстий. Монтаж на такой плате лучше всего выполнять одножильным луженым проводом диаметром 0,5 — 0,7 мм без изоляции. Монтажные платы с использованием пустотелых пистонов позволяют выполнять малогабаритные изделия с высоким качеством и хорошим внешним видом. Кроме того, такие платы более устойчивы к вибрациям и ударам по сравнению с платами на шпильках.
Для печатных монтажных плат используют фольгированный гетинакс или стеклотекстолит. Процесс изготовления печатной платы состоит из следующих операций: зачистка фольги от окислов, нанесение рисунка проводников кислотостойкой краской, травление заготовки до полного снятия фольги на незащищенных краской местах и удаление защитной краски.
Наиболее просто изготовить кислотостойкую краску из клея БФ-2 или БФ-4. В него добавляют небольшое количество темной пасты от шариковой авторучки и размешивают до получения однородного состава. Если смесь получилась слишком густой, добавляют этиловый спирт. Наносить рисунок на фольгу можно чертежным металлическим или стеклянным рейсфедером. Последний удобен тем, что позволяет легко рисовать контактные площадки. Работа эта требует большой тщательности, поэтому перед выполнением рисунка нужно потренироваться на ненужном куске фольгированного материала.
Рисунок печатных проводников можно выполнять самодельным рейсфедо-ром, изготовленным из использованного пластмассового стержня шариковой авторучки. Стержень длиной 130 мм осторожно нагревают над пламенем спиртовки. Как только трубка размягчится, оттягивают ее конец. Лезвием бритвы отрезают излишек в нужном месте. Пластмассовый рейсфедер пишет мягче металлического или стеклянного.
При выполнении рисунка контактных площадок под выводы можно пользоваться толстой иглой (или шилом), конец которой обмакивают в краску в накалывают им центр будущего отверстия. Стекающая капля краски образу» ет рисунок контактной площадки.
Рисунок печатной платы удобно выполнять тушью «Kalmaar», которая не очень быстро сохнет, дает четкий рисунок и устойчива к раствору хлорного железа. Сушить рисунок надо 20 — 40 мин при температуре 30 — 40° С или 1 — 1,5 ч при комнатной температуре. После травления заготовки в растворе хлорного железа ее надо промыть водой, а тушь смыть тампоном, смоченным спиртом или ацетоном.
В качестве защитной краски многие радиолюбители используют раствор в ацетоне или спирте пасты темного цвета от шариковых авторучек.
Удобно пользоваться и подкрашенным раствором канифоли в спирте.
Можно сформировать рисунок будущих печатных проводников из липкой пленки. Скальпелем вырезают из пленки длинные узкие ленты и наклеивают на фольгу заготовки на место будущих проводников. Некоторые радиолюбители поступают иначе: на заготовку платы наклеивают лист пленки и вырезают рисунок проводников. Чтобы не прорезать вместе с пленкой и фольгу, пользуются терморезаком, представляющим собой цанговый карандаш, в котором зажат остро заточенный грифель. К цанге подключен один из выводов обмотки понижающего трансформатора, а к фольге заготовки — другой вывод. Напряжение подбирается экспериментально. Если вести кончиком грифеля по фольге, он разогревается и плавит пленку. Обойдя таким образом но контуру весь рисунок проводников, острием скальпеля аккуратно снимают ненужные участки пленки, после чего как обычно травят заготовку.
Чаще всего рисунок печатных проводников переводят на фольгу посредством копировальной бумаги. Однако есть способ переноса рисунка, основанный на чувствительности меди к яркому свету. На кальке выполняют тушью рисунок проводников платы в натуральную величину. Заготовку погружают в раствор хлорного железа на 1 — 3 мин для удаления окисной и жировой пленки, а затем промывают водой. Накладывают кальку на фольгу, прижимают листом стекла и освещают мощной (около 500 Вт) лампой в течение 5 — 7 мин (время подбирают экспериментально) с расстояния 180 — 200 мм. Освещенные участки фольги после экспонирования окисляют и темнеют. Сразу же (через несколько дней рисунок будет уже малоконтрастен) закрашивают светлые участки защитным лаком и травят заготовку обычным образом.
Заготовки печатных плат обычно травят в растворе хлорного железа с удельным весом 1,36, налитом в фотокювету подходящих размеров. Можно использовать эмалированные кюветы. Если в растворе появился темный осадок, то небольшими порциями добавляют туда соляную кислоту до полного пропадания осадка.
Процесс травления длится 0,5 — 1, 5 ч. Его можно ускорить покачиванием кюветы. По окончании процесса травления заготовку ополаскивают, тщательно промывают теплой проточной водой и смывают лак (или краску). Иногда бывает удобнее снимать лак наждачной бумагой № 60 или 80.
Готовую печатную плату следует для консервации покрыть тонким слоем канифольного лака (раствора канифоли в спирту) либо сразу же залудить5 хотя бы контактные площадки (если этого не сделать, то через некоторое время из-за окисления фольги выполнять пайку будет труднее).
Травить печатные платы можно и в растворе медного купороса и поваренной соли. Четыре столовые ложки поваренной соли и две ложки растолченного в порошок медного купороса растворяют в 500 мл горячей (примерно 80° С) воды и получают темнозеленый раствор, объема которого достаточно для стравливания примерно 200 см2 поверхности медной фольги. При повышении температуры травящего раствора время травления сокращается. Оптимальную температуру подбирают экспериментально по теплостойкости защитного лака (или пленки). Если рисунок выполнен тушью «Kalmaar», то работать следует при комнатной температуре. Время травления при этом увеличивается до нескольких часов.
Если необходимо изготовить печатную плату, форма и размеры которой не позволяют использовать имеющуюся кювету, можно поступить следующим образом. По периметру платы со стороны фольги делают бортик из пластилина. В образовавшийся сосуд заливают раствор хлорного железа для травления. Если заготовка печатной платы не имеет припуска по длине и ширине, то бортик изготовляют из алюминиевой фольги, а щели замазывают пластилином.
Очень удобно травить платы в прочном полиэтиленовом пакете подходящих размеров. В него укладывают заготовку и заливают раствором хлорного железа. При необходимости повысить температуру раствора пакет кладут под струю горячей воды или погружают в сосуд с водой и подогревают на плите. Для равномерности травления пакет покачивают за края.
Чтобы не повредить пакет, на заготовке платы следует закруглить края.
Очень важно хорошо облудить печатные проводники. Для этого чаще всего применяют легкоплавкие припои. При их отсутствии можно воспользоваться припоем ПОС-61, но увеличивается риск отслоения проводников из-за перегрева платы. При работе со сплавами Вуда (температура плавления 68° С), Липовитца (70° С), Д'Арсе (79° С), Розе (94° С) и ПОСВ-32-15-53 (96° С) наиболее целесообразна такая последовательность операций. Тщательно очищенную от окислов и жировых загрязнений плату заливают в металлической эмалированной фотокювете (или миске) водным раствором лимонной кислоты (1 — 3 г на стакан воды). Плата должна лежать вверх проводниками, а слой раствора над платой должен быть толщиной 2 — 3 мм. На медленном огне доводят раствор до слабого кипения, кладут на печатную плату кусок припоя (он быстро расплавляется) и марлевым тампоном на деревянном стержне или кистью с жесткой щетиной растирают припой по поверхности печатных проводников, сгоняя его излишки к краям кюветы. Закончив лужение, раствор охлаждают, вынимают из него плату и промывают ее. При использовании сплавов Розе, ПОСВ-32-15-53, а также ПОСВ-33 (температура плавления 130° С) и ПОСК-50 (145° С) можно использовать обычные приемы лужения.
Лудить проводники платы удобно следующим образом. Тщательно зачищенные проводники покрывают тонким слоем спирто-канифольного флюса. На конец тонкого деревянного стержня надевают отрезок длиной около 20 мм оплетки экранированного кабеля и закрепляют проволочным бандажом. Пропитав припоем свободный конец оплетки, прижимают его жалом паяльника к проводнику платы и двигают вдоль него. Слой полуды получается тонким и ровным. Там, где излишки припоя замкнули соседние проводники, еще раз проводят нагретой оплеткой, чтобы она впитала лишний припой. Таким же образом удаляют припой с платы при ее демонтаже.
Рис. 21. Вид печатной платы при механическом удалении фольги
Радиолюбители часто применяют механические способы выполнения печатных плат.
Сначала на фольгу заготовки наносят точки крепления радиодеталей, границы больших отверстий и контуры печатных проводников, затем остро отточенным кончиком ножа или специального резца делают прорези по контуру будущих проводников. Обведенные промежутки между проводниками снимают пинцетом, поддев край фольги острием ножа. Отверстия под выводы радиодеталей лучше всего высверлить до снятия фольги. Поверхность оставшихся проводников зачищают, покрывают спирто-канифольным флюсом и лудят. На рис. 21 светлым показаны проводники — фольгированные участки, а черными линиями — участки, где фольга снята.
Вместо ножа, резца или скальпеля нередко пользуются самодельным резаком, изготовленным из полотна ножовки по металлу (таким резаком обычно разрезают органическое стекло). Резаком по линейке прорезают на заготовке дорожки шириной 0,8 — 1,2 мм между проводниками. Для того, чтобы при прорезании фольги ограничить длину хода резака, к концу линейки следует привинтить или припаять упор в виде металлической планки шириной на 2 — 3 мм большей ширины линейки. Чтобы линейка не скользила по заготовке платы, к ее нижней плоскости приклеивают полоску эластичной тонкой резины.
Некоторые радиолюбители предпочитают фрезеровать печатные платы. На оси малогабаритного быстроходного электродвигателя через переходник жестко закрепляют короткое сверло, зубной бор или фрезу диаметром 1 — 3 мм. Обходя фрезой по контуру рисунка проводников, формируют промежуток между ними. Удобно использовать гибкий вал от бормашины, а электродвигатель закрепить на столе. При отсутствии сверла малого диаметра для сверления отверстий в плате можно использовать иглу от швейных машин с обломанным острием или швейную иглу с обломанным ушком. Конец иглы затачивают подобно сверлу. Сверлить такими «сверлами» надо при повышенной скорости и малой подаче.
При выполнении макетов и готовых устройств на дискретных элементах, у которых число выводов равно двум и, как исключение, трем, удобны предложенные П.
П. Кувырковым универсальные монтажные проволочные или печатные платы. Такие платы позволяют вести монтаж деталей без промежуточных соединений, так как они уже имеются на плате всех возможных вариантов соединений.
Рис. 22. Принципиальная схема и варианты размещения деталей на универсальной монтажной плате
Идея таких плат и их возможные варианты показаны на рис. 22. Все монтажные точки взятой в качестве примера ступени транзисторного усилителя нумеруют (рис. 22,а). Каждому номеру соответствует определенный проводник (например, 1 — общий провод питания, 2 — входной цепи, 3 — цепи базы и т. д.). Если на треугольной плате расположить восемь Г-образных проводников (рис. 22,6) так, чтобы участки, обозначенные сплошными линиями, были бы на лицевой, а штриховыми — на обратной стороне платы, то образуется система проводников, обеспечивающих любые варианты соединений. Расположение деталей на плате определяется местом пересечения проводников с номерами, соответствующими номерам выводов, т. е. конденсатор С1 располагается на пересечении проводников 2 и 3, резистор R1 — на пересечении проводников 3 и 4 и т. д.
При изменении нумерации монтажных точек изменяется и расположение деталей (ср. рис. 22,6 и в). Нумерация выводов у двухвыводных деталей может быть произвольной; у трехвыводных (например, транзисторов) два вывода обязательно должны иметь номера, следующие один за другим. Аналогично выполняют рисунок и на квадратной печатной плате, на которой два проводника (1 и 5) — прямые линии, а остальные в виде буквы Г. Четыре варианта расположения деталей на универсальной квадратной печатной плате показаны на рис. 22, г — ж.
Современные радиоэлектронные устройства выполняют на микросхемах различных типов. Особенности монтажа и демонтажа интегральных микросхем определяются их конструкцией. Большинство микросхем не терпят перегревания, поэтому при пайке их выводов используют припои ПОСВ-33, ПОСК-50 и ПОС-61 с пониженной температурой плавления (130 — 182° С) со спирто-кани-фольным флюсом.
Очень важно использовать рациональные приемы монтажа и демонтажа, так как в домашних условиях радиолюбителю трудно выполнить в полном объеме рекомендации соответствующих отраслевых стандартов. Описания некоторых приемов и особенностей применяемых инструментов были даны выше.
Паяльник для монтажа и демонтажа микросхем должен иметь мощность не более 40 Вт и пониженное напряжение питания (12 — 36 В). Целесообразно снабдить паяльник набором сменных жал различных размеров и форм.
Рис. 23. Приспособление для формования выводов микросхемы
Рис. 24. Способ демонтажа микросхемы
Рис. 25. Платы-переходники для микросхемы
По конструкции выводов микросхемы можно разделить на две группы: с гибкими проволочными или ленточными выводами и с выводами в виде луженых контактных площадок или жестких лент. Монтируют микросхемы в следующем порядке. Устанавливают и фиксируют ее выводами в отверстиях, или на площадках платы, предварительно слегка смоченных флюсом, набирают на жало паяльника минимальное количество припоя и последовательно выполняют пайку всех соединений. Для того, чтобы уменьшить вероятность перегрева микросхемы, не следует паять подряд выводы, расположенные рядом. Один из рекомендуемых вариантов последовательности пайки четырнадцати-выводной микросхемы таков: 10 — 14 — 3 — 9 — 13 — 4 — 8 — 12 — 5 — 1 — 11 — 6 — 2 — 7. При монтаже и демонтаже микросхем в металлическом корпусе удобно пользоваться небольшим магнитом с прикрепленной к нему ручкой из жести. С его помощью легко установить микросхему на контактное поле платы и припаять два — четыре вывода. После этого магнит снимают и паяют остальные выводы.
При демонтаже микросхемы серии К155 и других в таком же корпусе очень полезным будет захват, который после расплавления припоя на всех выводах позволяет быстро снять микросхему с платы. Его можно изготовить из лабораторного зажима «крокодил». К опиленным губкам зажима припаивают или приклепывают две загнутые Г-образно пластины толщиной 0,8 — 1 мм.
Ког да губки зажима разжаты, захват надевают на интегральную микросхему со стороны торцов, вводя под нее загнутые концы пластин. После расплавления всех выводов захватом выдергивают микросхему из отверстий платы.
Перед монтажом микросхем серий К133, К134 и других в подобном корпусе их выводы обычно формуют, т. е. изгибают так, чтобы обеспечить одновременное прилегание к плате всех выводов. Сформовать выводы можно пинцетом, узкогубцами, но быстрее и лучше всего — в специальном приспособлении, состоящем из пуансона и матрицы (рис. 23). Их можно изготовить из органического стекла, текстолита, дюралюминия, латуни. Для более надежной работы приспособления его следует снабдить двумя направляющими хода пуансона (на рисунке не показаны). Направляющие можно изготовить из винтов МЗ или М4, либо использовать готовые направляющие от разъемов ГРПМ. При макетировании устройств на микросхемах бывает рациональнее использовать панели, подобные транзисторным или ламповым, а не перепаивать каждый раз выводы микросхемы, рискуя ее испортить. Панель обычно изготовляют из органического стекла, текстолита, либо другого легко обрабатываемого изоляционного материала. Контакты можно использовать как готовые от заводских разъемов серий МНР или РГН, от панелей пальчиковых ламп, транзисторов, так и самодельные из гартованной латуни или бронзы.
Простую панель легко изготовить из резинки для стирания карандаша. Вырезают из резинки брусок размерами 22X14X9 мм. В нем по кондуктору сверлят необходимое число отверстий сверлом диаметром 1 — 1,2 мм. Из тонкой медной или латунной фольги вырезают ленты шириной 1,2 — 1,5 мм и длиной около 32 мм, сгибают их в виде буквы У и вставляют в отверстие в резинке. Панель приклеивают к печатной плате клеем 88 Н, а выводы пропускают в отверстия в плате и припаивают к проводникам.
Микросхемы серии К133 (и другие в подобном корпусе) демонтировать с печатной платы удобно следующим способом. Лезвие безопасной бритвы разламывают так, как показано на рис. 24, и вводят под корпус микросхемы с тем, чтобы оно упиралось в места паек одного — трех крайних выводов.
Нагре вая паяльником одновременно, эти пайки, лезвие смещают с усилием в направлении стрелки и при этом отделяют выводы от платы.
Для упрощения монтажа интегральных микросхем в круглых корпусах (серия К НО и др.) на печатную плату можно использовать пластмассовую втулку, с которой поставляются микросхемы. В плате сверлят отверстие диаметром 7,6 мм под втулку и вклеивают ее клеем БФ-2 так, чтобы бортик выступал с той стороны, где будет установлена микросхема. Выводы микросхемы вставляют в отверстие втулки, отгибают и распаивают на контактные площадки.
В макетных и некоторых других устройствах иногда целесообразно выводы микросхем соединять не печатными, а навесными проводниками. Для этого лобзиком пропиливают в плате узкие щели, вводят в них выводы, отгибают их в разные стороны и припаивают к ним проводники диаметром 0,2 — -0,3 мм.
При макетировании и ремонте устройств на микросхемах иногда удобно пользоваться платами-переходниками. Их устройство и способ монтажа показаны на рис. 25,а. Разметить контактную площадку под микросхему можно посредством испорченной микросхемы с формованными выводами. К корпусу микросхемы припаивают ручку из медной проволоки. Смазав выводы лаком, «печатают» контактные площадки на фольге заготовки печатной платы. После этого соединительные проводники вычерчивают рейсфедером или пером. В качестве переходника можно использовать плату статора галетного переключателя. К внутренним концам контактных лепестков платы припаивают выводы микросхемы, а к наружным — детали устройства (рис. 25,6). Для удобства монтажа выводы переходника следует пронумеровать.
