Izrada SMD PCB -a kod kuće (metoda fotootpornosti): 12 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

Izrada PCB -a kod kuće vjerojatno je umiruća umjetnost, jer će sve više tvrtki za proizvodnju PCB -a tiskati vašu ploču i isporučivati je u vaš dom po razumnoj cijeni. Ipak, znanje o izradi PCB -a i dalje će se pokazati korisnim pri izradi prototipova ili zamjeni tog oštećenog kruga za čije će isporuku biti potrebni tjedni. Također, vještine potrebne za graviranje PCB -a mogu biti korisne za graviranje mnogih drugih materijala s kreativnim dizajnom.

U ovom uputstvu pokazat ću vam kako gravirati jednostranu ploču, primijeniti masku za lemljenje i lemiti neke SMD komponente kako biste napravili probnu ploču za neke WS2812B RGB LED diode.

Korak 1: Materijali:

Ovdje je popis svih materijala koji će vam trebati za urezivanje i popunjavanje ploče.

• Bakar obložena ploča*
• Alkohol
• Aceton
• Plastična ladica
• Nagrizanje **
• Komponente ploče
• Inkjet ili Laserjet prozirni listovi
• Set pinceta
• Stanica za lemljenje s pištoljem za topli zrak (za SMD)
• Fotootpor
• Fluks
• Raspletanje pletenice
• Lepljiva pasta
• Maska za lemljenje

*Ploče od bakra obložene staklenim vlaknima nisu preporučene jer ih može biti malo teško rezati.

** Koristio sam 2: 1 vodikov peroksid i otopinu HCl, 3% odnosno 30%.

Korak 2: Dizajnirajte svoj krug

Za projektiranje vašeg kruga postoji mnogo programa. Najviše koristim Eagle, koji možda nije toliko napredan kao neki drugi softver za PCB, ali je besplatan i jednostavan za korištenje. Omogućuje vam stvaranje ploča do dva sloja. Eagle je nedavno kupio Autodesk, pa bi u budućnosti mogao dobiti veću važnost na profesionalnom području.

Ako niste upoznati s dizajnom PCB -a, predlažem da pogledate druge instrukcije, na YouTubeu postoje i izvrsni vodiči, poput onog Jeremyja Bluma.

Na slici možete vidjeti kako krug izgleda nakon završetka. U ovom slučaju, ovaj će se krug koristiti za ispitivanje nekih LED dioda WS2812B.

Priložio sam datoteke Eagle u slučaju da želite spremiti ili izmijeniti krug.

Korak 3: Izvezite zrcaljeni PCB negativ

Nažalost, Eagle nema mogućnost obrnuti boje kruga prije ispisa, pa su potrebni neki dodatni koraci.

Nakon što dovršite svoj krug, odaberite tragove, jastučiće i ostale stvari koje želite utisnuti, a zatim ih izvezite u PDF datoteku. Učinite isto za jastučiće, ovo će se koristiti za otkrivanje maske za lemljenje.

Eagle ispisuje PDF u razlučivosti 600 dpi, što je obično ista razlučivost vašeg pisača, pa nisu potrebne prilagodbe veličine.

Za inverziju boja PDF datoteke upotrijebio sam Gimp. Otvorio sam datoteku rezolucije 600 dpi* i nastavio obrnuti boje odabirom kruga i korištenjem alata za inverziju. Također sam zalijepila jastučiće da ih sve odjednom isprintam.

Priložio sam PDF datoteku u slučaju da želite ispisati ovaj krug, ne treba mijenjati veličinu.

* Upozorenje: Postavljanje bilo koje razlučivosti u softveru za uređivanje osim 600 dpi rezultirat će promjenama veličine prilikom ispisa koje će biti teško ispraviti. Također provjerite je li vaš krug zrcaljen tako da se može preokrenuti tako da toner ili tinta pritisnu ploču.

Korak 4: Pripremite prozirne folije

Nakon što se pobrinu da sve komponente lijepo pristanu na krug na papiru, krug i jastučići se ispisuju na prozirnu foliju.

Često jedna transparentnost nije dovoljna, mogu se pojaviti neke rupe koje će propustiti svjetlost, ostavljajući izložena područja tamo gdje ih ne želimo. To može biti veliki problem koji se lako rješava slaganjem još jedne prozirnosti na vrh.

Prozirne folije su zalijepljene epoksidom i poredane, a epoksid ostavljen da se stvrdne. Postavljanje prozirnosti ispod ravne površine dobra je ideja, tako da prozirnost bude potpuno ravna nakon što se epoksid osuši. Višak se skraćuje prije nastavka sljedećeg koraka.

Korak 5: Pripremite ploču

Bakrena ploča obrubljena je s obje strane i razbijena prema veličini. Također se čisti podloškom za bodovanje i malo sapuna kako bi ostavila sjajnu i čistu površinu. Alkohol se također može koristiti za čišćenje ostataka.

Pazite da na ploči nema prašine ili otisaka prstiju jer će ostaci odrediti uspjeh sljedećeg koraka.

Korak 6: Zalijepite fotootporni film

Izrežite mali komad fotootpornog filma. Film se sastoji od tri sloja, plastike odozgo i odozdo, a kemijski otpornik fotorezista u sredini. Kako bih odvojio film, stavio sam dva komada selotejpa na rub, a zatim ga razdvojio, odvojit će se prozirni film koji će se odbaciti, ljepljiva strana (ona s izloženim fotootpornim slojem) lako se zalijepi za ploču bez ikakvih mjehurića zraka.

Za potpuno lijepljenje filma na ploču potrebno je primijeniti malo topline. Modificirani laminator često je preferirana metoda, ali glačalo ili električni štednjak također mogu raditi. U mom slučaju koristim električni štednjak u kuhinji. U međuvremenu se koristi komad papira kako bi se spriječilo da se plastična folija previše zagrije.

Korak 7: Otkrijte fotootpor

Prozirnost se lijepi na fotootporu uz pomoć kapi vode. Zatim se izlaže UV svjetlu.

Važno je da tinta ili toner na prozirnici budu u dodiru s pločom, u protivnom bi svjetlo moglo probiti između filma i ploče i uzrokovati neke nedostatke.

Vrijeme izlaganja ovisit će o jačini vašeg UV izvora. U mom slučaju, 30 sekundi u mom domaćem izlagaču PCB -a je dovoljno. Pod normalnom CFL žaruljom može biti potrebno nekoliko minuta.

Korak 8: Uklonite neotkriveni fotootpor

Nakon što je PCB izložena, prozirnost se uklanja, a plastična folija koja je držala fotootporni sloj se odlijepi. Fotootpornik će se otvrdnuti i zalijepiti se za ploču.

Neotkriveni fotootpornik uklanja se u otopini 1% -tnog natrijevog karbonata*. Za brzo otapanje neotkrivenih područja potrebna je četka. Bakarna ploča trebala bi biti vidljiva nakon što je to učinjeno.

Nakon što je to učinjeno, ploča je ponovno izložena UV svjetlu kako bi potpuno otvrdnula fotootpor i pripremila ga za jetkanje.

*Natrijev karbonat poznat je i kao soda za pranje. Ako nemate pristup natrijevom karbonatu, možete ga napraviti zagrijavanjem natrij bikarbonata (sode bikarbone) u pećnici na 200 ° C nekoliko sati.

Korak 9: Nagrizanje ploče

Ploča je gravirana u otopini 2: 1 vodikovog peroksida i HCl (murijeva kiselina), obično traje oko 10 minuta. Zatim se fotootpornik uklanja potapanjem ploče u aceton dok se ne odlijepi.

Rubovi ploče konačno su obrezani i brušeni. Nakon što je ploča utisnuta, provodi se provjera kontinuiteta kako bi se osiguralo da nema kratkih spojeva.

Korak 10: Primjena lemne maske

Velika mrlja lemne maske nanesena je na sredinu ploče. Prozirnost je zalijepljena na vrhu, a mrlja lemne maske ravnomjerno stisnuta. Isti postupak kao i prije koristi se za izlaganje PCB -a. Neotkrivena maska za lemljenje uklanja se vodom iz slavine i četkom.

U nekim slučajevima maska za lemljenje može se držati prozirnosti, pa je komad polipropilenske folije između njih u sendviču. Čišćenje ploče alkoholom i papirnatim ručnikom učinit će je prilično sjajnom.

Primjena maske za lemljenje može biti pomalo zeznuta, kao što vidite, neka su se mjesta skinula, ali to je prihvatljivo.

Korak 11: Lemljenje komponenti

Na svaku podlogu nanese se malo paste za lemljenje. SMD komponente postavljaju se na jastučiće. Ne brinite ako izgleda kao nered, nakon primjene topline površinska napetost rastaljenog lima povući će komponente ravno. Maska za lemljenje spriječit će da se lemljenje zalijepi bilo gdje drugdje osim jastučića.

Komponente se zagrijavaju toplinskim pištoljem na temperaturi od 300ºC nekoliko sekundi dok se lemna pasta ne otopi. Zatim se pusti da se polako hladi nekoliko minuta. Mogu se koristiti i druge metode (reflow, vruća ploča …).

Neki pin zaglavlja lemljeni su u krugu prije nego što se testiraju na ploči.

Korak 12: Testiranje LED dioda

Za upravljanje LED diodama koristi se jednostavan Arduino program s knjižnicom FastLED. Dobra stvar kod WS2812B LED dioda je što im ne trebaju otpornici, budući da postoji unutarnji IC koji regulira struju. Cijeli niz se također može pokrenuti jednim jedinim ulazom.

Ova mala ploča za testiranje uspješno je završena i vrijeme je za nastavak većih projekata.

Ako vam se svidio ovaj projekt i želite vidjeti detaljnije upute o nekim od tema o kojima se ovdje raspravlja, svidite se ovom uputstvu i razmislite o tome da mu date glas za LED natjecanje.

Hvala na gledanju!