Izdelava SMD PCB doma (metoda fotootpornosti): 12 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:08

Izdelava PCB -jev doma je verjetno umirajoča umetnost, saj bo vse več podjetij, ki proizvajajo PCB -je, natisnilo vaše vezje in vam jih za razumno ceno dostavilo na dom. Kljub temu se bo vedenje o izdelavi tiskanih vezij še vedno izkazalo za koristno pri izdelavi prototipov ali zamenjavi poškodovanega vezja, ki bo trajalo tedne. Tudi veščine, potrebne za jedkanje tiskane plošče, so lahko koristne za jedkanje številnih drugih materialov z ustvarjalnimi oblikami.

V tem navodilu vam bom pokazal, kako jedkati enostransko ploščo, uporabiti spajkalno masko in spajkati nekatere komponente SMD, da naredite preskusno ploščo za nekatere LED WS2812B RGB.

1. korak: Materiali:

Tu je seznam vseh materialov, ki jih boste potrebovali za jedkanje in polnjenje vezja.

• Bakreno obložena deska*
• Alkohol
• Aceton
• Plastični pladenj
• Etchant **
• Sestavni deli plošče
• Prozorni listi za brizgalne ali laserske tiskalnike
• Set pincete
• Spajkalna postaja s pištolo za vroč zrak (za SMD)
• Fotootpor
• Flux
• Spajkanje pletenice
• Spajkalna pasta
• Spajkalna maska

*Plošče iz bakra, prevlečene s steklenimi vlakni, niso priporočljive, saj jih je nekoliko težko rezati.

** Uporabil sem raztopino vodikovega peroksida 2: 1 in HCl pri 3% oziroma 30%.

2. korak: Oblikujte vezje

Za oblikovanje vašega vezja je na voljo veliko programov. Najbolj uporabljam Eagle, ki morda ni tako napreden kot nekatera druga programska oprema za PCB, vendar je brezplačna in enostavna za uporabo. Omogoča vam ustvarjanje plošč do dveh plasti. Eagle je pred kratkim kupil Autodesk, zato bi lahko v prihodnosti postal bolj pomemben na strokovnem področju.

Če niste seznanjeni z oblikovanjem tiskanih vezij, vam predlagam, da si ogledate tudi druga navodila, na youtube -u so tudi odlične vaje, kot je na primer Jeremy Blum.

Na sliki lahko vidite, kako izgleda vezje, ko je končano. V tem primeru bo to vezje uporabljeno za testiranje nekaterih LED diod WS2812B.

Priložil sem datoteke Eagle, če želite shraniti ali spremeniti vezje.

Korak 3: Izvozite zrcalnega PCB negativa

Na žalost Eagle nima možnosti obrniti barv vezja pred tiskanjem, zato so potrebni dodatni koraki.

Ko končate vezje, izberite sledi, blazinice in druge stvari, ki jih želite vtisniti, nato pa jih izvozite v datoteko PDF. Enako naredite samo za blazinice, to bo uporabljeno za razkritje maske za spajkanje.

Eagle prikaže PDF v ločljivosti 600 dpi, kar je običajno enaka ločljivost vašega tiskalnika, zato prilagoditve velikosti niso potrebne.

Za obračanje barv datoteke PDF sem uporabil Gimp. Odprl sem datoteko z ločljivostjo 600 dpi* in z obračanjem orodja obrnil barve. Tudi blazinice sem prilepila zraven, da natisnem vse naenkrat.

Datoteko PDF sem priložil, če želite natisniti to vezje, spreminjanje velikosti ni potrebno.

* Opozorilo: Nastavitev katere koli ločljivosti v programski opremi za urejanje, razen 600 dpi, bo pri tiskanju povzročila spremembe velikosti, ki jih bo težko popraviti. Prepričajte se tudi, da je vezje zrcaljeno, da ga lahko obrnete, pri čemer toner ali črnilo pritisneta na ploščo.

4. korak: Pripravite prosojnice

Ko se prepričate, da se vse komponente lepo prilegajo vezju na papirju, se vezje in blazinice natisnejo na prosojnico.

Precej pogosto ena prosojnost ni dovolj, lahko se pojavijo luknje, ki prepuščajo svetlobo in puščajo izpostavljena področja tam, kjer jih ne želimo. To je lahko velika težava, ki jo je enostavno odpraviti tako, da na vrh položite še eno prosojnico.

Prosojnice so zlepljene z epoksidom in poravnane, epoksid pa pustimo, da se strdi. Polaganje prosojnice pod ravno površino je dobra ideja, da bo prosojnost popolnoma ravna, ko se epoksid strdi. Presežek se obreže, preden nadaljujete z naslednjim korakom.

5. korak: Pripravite tablo

Bakreno obložena plošča je narezana na obeh straneh in polomljena po velikosti. Očisti se tudi z točkovalno blazinico in milom, da ostane sijoča in čista površina. Alkohol lahko uporabite tudi za čiščenje preostalih ostankov.

Prepričajte se, da na plošči ni prahu ali prstnih odtisov, saj bodo morebitni ostanki določili uspeh naslednjega koraka.

Korak 6: Prilepite fotootporni film

Odrežite majhen kos fotorezistnega filma. Film je sestavljen iz treh plasti, zgoraj in spodaj iz plastike, na sredini pa je pritrjen fotokemični kemikal. Za ločitev filma sem na rob položil dva kosa samolepilnega traku in ga nato raztrgal, odletel bo prozoren film, ki ga bomo zavrgli, lepljiva stran (tista z izpostavljenim fotorezistom) se zlahka prilepi na ploščo brez zračnih mehurčkov.

Za popolno lepljenje folije na ploščo je potrebno uporabiti nekaj toplote. Spremenjeni laminator je pogosto prednostna metoda, lahko pa deluje tudi likalnik ali električni štedilnik. V mojem primeru v kuhinji uporabljam električni štedilnik. Vmes se uporablja kos papirja, ki preprečuje, da bi se plastična folija preveč segrela.

Korak 7: Razkrijte Photoresist

Prozornost se s pomočjo kapljice vode drži fotorezista. Nato je izpostavljen ultravijolični svetlobi.

Pomembno je, da sta črnilo ali toner na prosojnici v stiku s ploščo, sicer lahko svetloba vpije med film in ploščo in povzroči nekaj napak.

Čas izpostavljenosti je odvisen od moči vašega UV -vira. V mojem primeru je 30 sekund v mojem domačem izpostavljevalniku PCB dovolj. Pri običajni žarnici CFL lahko traja nekaj minut.

Korak 8: Odstranite Neodkriti fotorezist

Ko je PCB izpostavljen, se prozornost odstrani in plastična folija, ki je držala fotorezist, se odlepi. Fotorez se bo utrjeval in bo prilepljen na desko.

Neodprt fotorezist odstranimo v raztopini 1% natrijevega karbonata*. Za hitro raztapljanje nerazkritih področij je potrebna krtača. Po tem mora biti bakrena plošča vidna.

Ko je to storjeno, je plošča spet izpostavljena UV -svetlobi, da fotorezist popolnoma utrdi in ga pripravi na jedkanje.

*Natrijev karbonat je znan tudi kot pralna soda. Če nimate dostopa do natrijevega karbonata, ga lahko pripravite tako, da nekaj ur segrevate natrijev bikarbonat (sodo bikarbono) v pečici pri 200 ° C.

9. korak: jedkanje plošče

Plošča je jedkana v raztopini vodikovega peroksida 2: 1 in HCl (muriatska kislina), običajno traja približno 10 minut. Nato fotorezist odstranimo tako, da ploščo potopimo v aceton, dokler se ne odlepi.

Robovi plošče so končno obrezani in brušeni. Po jedkanju plošče se preverijo neprekinjenost, da se zagotovi, da ni kratkega stika.

10. korak: Uporaba maske za spajkanje

Na sredino plošče je nanesen velik madež spajkalne maske. Prozor je zataknjen na vrhu in blok maske za spajkanje je enakomerno stisnjen. Za razkrivanje PCB -ja se uporablja isti postopek kot prej. Nerazkrita spajkalna maska se odstrani z vodo iz pipe in čopičem.

V nekaterih primerih se lahko spajkalna maska drži prosojnice, zato je vmes stisnjen kos polipropilenske folije. Čiščenje deske z alkoholom in papirnato brisačo bo precej sijoče.

Nanašanje spajkalne maske je lahko nekoliko zapleteno, kot vidite, nekatere lise so se odlepile, vendar je to sprejemljivo.

11. korak: Spajkanje komponent

Na vsako blazinico nanesemo malo spajkalne paste. Komponente SMD so nameščene na blazinicah. Ne skrbite, če je videti kot zmešnjava, po vročini površinska napetost staljene pločevine potegne komponente naravnost. Spajkalna maska bo preprečila, da bi se spajkalo kjer koli drugje, razen blazinic.

Sestavni deli se segrevajo s toplotno pištolo pri temperaturi 300 ° C nekaj sekund, dokler se spajkalna pasta ne stopi. Nato pustimo, da se nekaj minut počasi ohladi. Lahko se uporabijo tudi druge metode (reflow, vroča plošča …).

Nekateri zatiči glave so spajani v vezje, preden jih preizkusite na plošči.

Korak: Preizkusite LED

Za krmiljenje LED diod se uporablja preprost program Arduino s knjižnico FastLED. Dobra stvar pri LED diodah WS2812B je, da ne potrebujejo uporov, saj obstaja notranji IC, ki uravnava tok. Celotno matriko je mogoče poganjati tudi z enim samim vhodom.

Ta majhna preskusna plošča je bila uspešno zaključena in čas je, da nadaljujemo z večjimi projekti.

Če vam je bil ta projekt všeč in želite videti podrobnejša navodila o nekaterih temah, o katerih se tukaj govori, vas prosimo, da všečkate ta navodila in razmislite o tem, da glasujete za LED tekmovanje.

Hvala za ogled!