Виготовлення spi flash програматора, Лут

Тема аж ніяк не нова, але, як показує практика, додатковий матеріал ніколи не буде зайвим, адже на одній з картинок можна прояснити для себе якийсь незрозумілий момент, побачити як краще робити або підглянути взагалі що-небудь інше.

Велика частина статті присвячена виготовлення друкованої плати методом Лут (лазерно - прасувальні технологія). Метод є акумуляцією колективного досвіду, що означає варіативність технології, тобто різні етапи виготовлення можна виконувати з використанням різного матеріалу і устаткування. У цій статті використовується все, що майже у всіх є під рукою, дещо (верстат для різання) краще навіть було б замінити дремелем (гравером).
Це мій перший досвід виготовлення друкованої плати взагалі і методом Лут зокрема. Також в перший раз здійснював запаювання мікроконтролера. Радіодеталі поверхневого монтажу до цього паял, але досвіду зовсім небагато. Раз навіть у мене вийшло, то це буде і під силу будь-якому іншому початківцю включаючи тебе, .rivername%;)

Список використовуваного обладнання

1. Паяльная станція;
2. Паяльник ProSkit з модифікованим жалом «мікрохвиль»;
3. Свердлильний верстат;
4. Відрізний верстат.

Список використаних матеріалів

1. Фольгований текстоліт (20р);
2. Хлорне залізо 500 грам (70р);
3. Сплав Розі 100 грам (70р);
4. Флюс ЛТИ-120 з пензликом (35р);
5. Радіодеталі (

60-70р):
6. МК AT90USB162 (130Р).

Хлорного заліза і сплаву вистачить на велику кількість плат - першого використовуються десятки грам, другого - кілька грам.

Папір глянцевий, але, на жаль недостатньо щільна :)

Застряглий каталог AVON

Довелося з пічного відсіку принтера по шматочках видирати застряглий аркуш каталогу, результат не малюнку 2. Наступне що знайшов - обкладинка папки від кольорового картону. На цей раз друк пройшла успішно, що видно на малюнку 3.

Принт друкованої плати

Тепер наше завдання перенести отриманий принт на фольгований текстоліт. Текстолит перед цим варто знежирити (спирт, ацетон), але я, втім, цього не робив :) віддруковане зображення повинно бути в дзеркальному відображенні (про що згадано вище), так як воно буде переноситися і знову дзеркально же відіб'ється, таким чином, на текстоліті ми отримаємо правильне зображення.
Перенесення виконується наступним чином: вирізаємо зображення ПП, прикладаємо до текстоліту, прокладаємо декількома шарами газетного паперу і гріємо / пропрасовуємо зверху праскою протягом

15 секунд. Замість газет використовував каталог METRO CC, малюнок 4.

Каталог і плата

Я спочатку погрів, потім став із зусиллям прасувати, важливо стежити щоб папір не з'їхала і тонер НЕ розмазався. Хоча це все дрібниці - в разі надзвичайної ситуації можна і повторити - процедура друку і перенесення займає пару хвилин :) За рахунок прогріву тонер склеїв між собою папір і текстоліт.
Розміщуємо вийшов бутерброд (рисунок 5) у ванну з теплою водою, даємо отмокнуть, малюнок 6.

Плата після термопереносу

Чи не відриваємо розмокший папір, а поміщаємо під теплу, слабкий струмінь води, даємо воді ще розмочити папір (велика частина паперу змиється водою) і ніжно (акуратно) пальцем скочується папір, малюнок 7.

Продовження відмочування плати

Хтось в окріп, хтось щіткою зубної, хтось металевої, я - пальцем. Якщо візуально є якісь дефекти перенесення, то можна їх підфарбувати перманентним маркером.
Ми отримали фольгований текстоліт, на який нанесений тонер у вигляді друкованої плати (у мене тонер був білявий, бо не до кінця вийшла папір).

На цьому етапі ми видалимо всю яка не захищена тонером мідь (покриття текстоліту - фольга) методом хімічного травлення. Для цього нам знадобиться хлорне залізо, яке без проблем можна придбати в радіотоварів за ціною близько 70 рублів за 500г. Цього вистачить на багато-багато плат :) Будьте обережні при роботі з хлорним залізом і його розчином! Беремо ванночку, наливаємо гарячу воду, розводимо хлорне залізо. Концентрацію ніде не знайшов, орієнтувався на опис кольору кінцевого розчину - колір «міцного чаю». Очевидно, чим вище концентрація, тим швидше піде процес травлення. Розміщуємо плату в ванночку з розчином і спостерігаємо за травленням. Для прискорення можна трохи трясти ванночку. Візуально контролюємо, щоб між доріжками не залишилося міді, яка закоротити б доріжки, також контролюємо щоб протрава всякі дрібні елементи, типи перемичок і майданчиків під МК (мікроконтролер). В ідеалі ванночку треба підігрівати і тримати на вібруючої платформі, тоді процес займе не більше хвилини. У мене пішло хвилин 15-20, так як трясти не завжди хотілося, розчин був не дуже концентрований, а вода була не сильно гарячої і швидко остигає. Витягуємо плату, промиваємо під проточною водою. Даємо висохнути, протираємо ацетоном (у мене був Уайт-спірит). Тонер без проблем счищается разом з білястим залишком паперу. На малюнку 8 показаний текстоліт з готовою розводкою ПП. Як видно якість так собі, але в розривів не видно, має працювати.

Плата після травлення

Тут, на жаль фотографій більше немає, т. К. Захопився процесом і забув про фото :)

Як відомо, перш ніж щось припаяти це щось треба залудити (нанести припій). Та й мідь на повітрі окислюється, непогано б зупинити цей процес;) Існують різні способи лудіння: механічний і хімічні - сплав Розе і «рідке олово». Перший не дуже підходить для подальшого поверхневого монтажу (SMD), а також з причини «як-завжди-нє-нє-хочеться-возитися», «рідке олово» в магазинах міста знайти не вдалося, а від Аліка чекати довго. Таким ось методом виключення був вибрано хімічне лудіння сплавом Розі. Купувати краще в надійному місці - кажуть буває підробка.
Суть процесу: в металевій тарі доводимо воду до кипіння, поміщаємо сплав Розе, він починає плавитися, лицьовою стороною кладемо ПП на розплав сплаву Розі, починаємо акуратно водити платою, по візуальному контролю зупиняємо процес, дістаємо плату.
Як це було у мене. З великою банки кави Nescafe була вирізана тара з висотою стінки 4-5 см (бонусом придатна кришка), малюнок 9. На малюнку 10 текстоліт, сплав Розе, шпатель (який не знадобився).

Ємність для лудіння

Набрав пару сантиметрів води, поставив на вогонь. Довів до кипіння і додав лимонної кислоти, яка виступає в ролі активатора поверхні і прибирає окисел. Кинув горошини чотири сплаву, почекав, лицьовою стороною опустив ПП. Спочатку хотів на ПП помістити сплав і розмазувати шпателем, але пар, гаряче, і ні в яку не плавився цей легкоплавкий сплав Розе. Тому тер лицьовою стороною плати про горошини сплаву. Навіть вийшло. Результат можна бачити на малюнках 11 і 12 - на світлі і на просвіт відповідно. За зображенні на просвіт можна бачити, що термоперенос і лудіння пройшли не ідеально, але замикань немає, майданчики і доріжки цілі. Повинно працювати.

Візуальний контроль під прямим святому

Візуальний контроль напросвет

Наступний крок хвилюючого виготовлення програматора - запаювання мікроконтролера. МК Atmel AT90USB162 виконана в корпусі TQFP32. Простіше кажучи: з кожної з чотирьох сторін вісім ніжок з весбма невеликою відстанню між ними. Можна було б запаяти кожну ногу окремо, але я віддав перевагу знову-таки звернутися до колективного розуму - рішення звичайно ж є. Для пайки МК використовують паяльне жало типу «мікрохвиль». Воно являє собою звичайне жало у вигляді усіченого конуса, але, на відміну від останнього, має поглиблення діаметром близько 1 мм і глибиною близько 0.5 мм. Оскільки на робочу паяльну станцію шукати і купувати дороге відповідне жало потрібного типу не хотілося було вирішено взяти свій старий-старий паяльник ProSkit (рублів він коштував 100-120) і зі звичайного жала в формі усіченого конуса зробити «мікрохвиль». Про процес виготовлення буде в одній з наступних нотаток. «Фішкою» цього жала є використання ефекту поверхневого натягу (трохи нижче про нього на практиці). Будемо паяти. Розміщуємо МК на майданчики (звертаємо увагу на орієнтацію ключа МК), вирівнюємо і притискаємо. Змочуємо одну сторону флюсом (я використовував ЛТИ-120), запаює паяльником крайні ніжки, змочуємо протилежну сторону і також запаює крайні ніжки. Все, тепер МК нікуди не дінеться. Змочуємо флюсом запаюють сторону, набираємо олово на жало, а конкретно воно виявиться в поглибленні, і досить швидко проводимо по всіх ніг одного боку. Якщо робити це акуратно і швидко, то злипання ніжок не відбудеться. У мене, природно, сталося :) «соплі» між ногами нагріваємо паяльником і збираємо або на жало, або оловоотсосом. Повторюємо чотири рази. Готово! Результат можна бачити на малюнку 13, зйомка під оптичним мікроскопом. На малюнку 14 звичайна фотографія.

МК під мікроскопом

Фото запаяного МК

Ефект поверхневого натягу використовується наступним чином: змочені ніжки чіпляють краплю припою з поглиблення в жалі і витягають її звідти, між ногами ніякого змочування (вірніше воно набагато нижче через відсутність ніжок, які змочені флюсом) немає і тому припій не чіплявся.

Паралельно виготовлення плати я займався і саморобним свердлильним верстатом. Але все руки ніяк не доходили його доробити і на мою удачу на роботі знайшовся справжній свердлильний верстат, хоч і дуже втомився від життя. Свердла використовувалися діаметром 0.8 мм, як з'ясувалося пізніше, для джамперів (контактів), отвори були малі і довелося використовувати свердла діаметром 1 мм. Номінально кулачковий патрон дриля затискає 0.8 мм, але фактом цього не сталося. Тому була взята тонка дріт і акуратна намотана на свердло. Це дозволило нормально закріпити свердло, візуально биття не було.