МОНТАЖ ДВУСТОРОННИХ ПЛАТ В РАДИОЛЮБИТЕЛЬСКИХ УСЛОВИЯХ
С.МАЛАХОВ, г. С-Петербург E-mail: mazay@lek.ru
Применение цифровых компонентов большой степени интеграции приводит к значительному увеличению плотности монтажа на печатных платах. Как известно, в домашних условиях очень трудно выполнить металлизацию отверстий, а некоторые компоненты не допускают подведение к ним проводников со стороны деталей без металлизации. К этим компонентам относятся некоторые виды разъемов, кварцы, переключатели, панельки под микросхемы, реле, конденсаторы типа К50-35 и т.д. В общем, любые детали, которые своим корпусом закрывают выводы и ложатся им на поверхность платы. Выходом из этой ситуации может быть разведение проводников с обратной (нижней) стороны, но это значительно усложняет трассировку, приводит к увеличению переходных отверстий (которые радиолюбитель тоже не может металлизировать) и зачастую вообще делает невозможной 100% разводку печатной платы. Особую трудность вызывает монтаж изготовленных в домашних условиях плат по чертежам, рассчитанным на промышленные технологии.
Выход из сложившейся ситуации был найден при размышлении о том, как распаять DIP панельку под микроконтроллер на плате, изготовленной по чертежам, опубликованным в Интернете.
Идея заключается в введении в отверстие тонкой проволочки, например, одной жилки от провода МГШВ или НВ. Как показывает практика, сечения такой проволочки достаточно для соединения сигнальных цепей микросхем любых типов. Естественно, цепи питания лучше так не соединять. Хотя если токи, текущие через такую "металлизацию", невелики или используются микросхемы КМОП серии, то применение данного способа не отразится негативно на работе устройства. В любом случае сначала необходимо оценить цепь, а потом уже соединять.
Технология "металлизации" выглядит следующим образом.
Берется проволочка и вставляется в отверстие. Затем кончик длиной 2...3 мм, выступающий над верхней стороной платы, загибается вдоль проводника и аккуратно припаивается минимальным количеством припоя. При этом надо следить, чтобы не залить отверстие припоем. После установки всех необходимых перемычек устанавливается деталь. Отрезки проволочек выступающих с нижней стороны загибаются и пропаиваются вместе с выводом.
Как показывает практика, диаметр отверстий, используемых радиолюбителями, достаточен для прохода проволочки и вывода детали. А если деталь имеет плоские выводы, к примеру, DIP микросхемы, то ввести перемычку между сторонами платы вообще не составляет труда.
Конечно, такая "металлизация" увеличивает трудоемкость монтажа, но зато дает возможность изготовить более компактные устройства и, самое главное, позволяет использовать компоненты с очень плотным расположением штыревых выводов. В заключение хочу привести несколько советов радиолюбителям, пользующимся для трассировки печатных плат автоматическими средствами проектирования типа P-CAD.
Как известно, автоматические трассировщики при установке двух сигнальных слоев равномерно распределяют проводники по обеим сторонам платы. Для радиолюбителей это не лучший вариант, т.к. чем больше проводников на нижней стороне, тем проще распаивать. Для улучшения ситуации можно порекомендовать следующую последовательность трассировки.
После оптимального размещения компонентов необходимо в настройках отключить верхний сигнальный слой (Тор). После этого можно запускать выбранный трассировщик и наблюдать за процессом. Если схема сложная, трассировщик, естественно, не сможет развести все 100%. Но при выключенном верхнем слое он попытается развести на нижнем сигнальном слое (Bottom) максимальное количество соединений.
Затем, сохранив результат трассировки, необходимо отключить нижний слой и включить верхний. Теперь можно опять запускать трассировщик и ждать результатов. Если осталось не разведенным небольшое количество цепей, этот способ позволит получить полностью разведенную плату без переходных отверстий между сторонами. Но если цепей осталось много, данный вариант не подходит. Для этого надо после предварительной трассировки нижнего слоя в настройках слоев не отключать его, а только включить верхний. При вызове программы трассировки в настройках необходимо обязательно запретить трассировщику разрывать ранее проложенные проводники. Это позволит сохранить ранее разведенный нижний слой и заставит программу работать над верхним слоем, но уже с применением, при необходимости, переходных отверстий.
И только при очень сложном монтаже необходимо трассировать обе стороны вместе, т.к. программа анализирует их одновременно.
Данная технология позволит иметь на нижней стороне печатной платы максимальное число проводников.
Для запрещения разводки указанных выше компонентов на верхней стороне платы можно воспользоваться барьерами трассировки. Они запрещают пересекать проводниками указанную границу Для их установки необходимо установить активным верхний слой и, выбрав соответствующий инструмент, установить необходимые границы. При этом следует учесть, что если вы обведете барьером несколько деталей или, к примеру, обведенная микросхема будет иметь несколько соединенных между собой выводов, то трассировщик преспокойным образом разведет эти цепи внутри очерченной зоны на верхней стороне платы. Он не будет пересекать границ, но все цепи внутри будет стремиться развести.
Если все указанные способы не дадут полной трассировки всех цепей, то придется вводить проволочные перемычки. Их проще всего выполнить введением еще одного сигнального слоя и имитацией их обычными проводниками на нем. Разводить их следует вручную, с ручной установкой переходных отверстий в начале и конце каждой перемычки (если вы не используете технологию, когда вывод и перемычка вставляется в одно отверстие). Можно, конечно, поэкспериментировать и с автотрассировкой, но при этом вы рискуете получить перемычки, начинающиеся от выводов деталей и пересекающих плату по самым замысловатым траекториям, в том числе и под корпусами деталей.
При печати чертежей платы, использующей описанные перемычки, необходимо установить печать этого слоя вместе со слоем, на котором указываются графические символы компонентов.
И последнее. При автоматической трассировке лучше устанавливать шаг для трассировки, равный 1,25 мм (50 mil в дюймовой системе). Но при такой сетке необходимо подобрать ширину прокладываемых проводников таким образом, чтобы трассировщик не мог проложить их между выводами, размещенными с шагом 2,5 мм (шаг выводов у микросхем в DIP корпусах). Можно, конечно, просто установить сетку 2,5 мм и не думать о ширине, но этот способ резко снижает возможность 100% разводки сложных плат. При сетке 2,5 мм трассировщик проложит между двумя рядами выводов узкого DIP корпуса только два проводника, а при 1,25 мм и соответствующей ширине - уже три. Причем получившаяся плотность проводников легко выполняется с помощью самого архаичного способа перенесения рисунка на заготовку платы. Например, я использую одноразовый шприц с укороченной штатной иглой и обычной нитрокраской. Главное при такой технологии - это правильно подобрать консистенцию краски. Ее лучше хранить в достаточно больших объемах, т.к. тогда она менее подвержена изменению консистенции с течением времени.
РЛ 1/2002.