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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Izrada PCB -a kod kuće vjerovatno je umiruća umjetnost, jer će sve više kompanija za proizvodnju PCB -a štampati vašu ploču i isporučivati je do kuće po razumnoj cijeni. Ipak, znanje o izradi PCB -a i dalje će se pokazati korisnim pri izradi prototipova ili zamjeni tog oštećenog kola za čije će isporuku biti potrebne sedmice. 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:

Evo popisa svih materijala koji će vam biti potrebni za urezivanje i popunjavanje ploče.

• Bakar obložena ploča*
• Alkohol
• Aceton
• Plastična posuda
• Etchant **
• Komponente ploče
• Inkjet ili Laserjet prozirni listovi
• Set pinceta
• Stanica za lemljenje sa pištoljem za topli vazduh (za SMD)
• Photoresist
• Tok
• Raspletanje pletenice
• Solder Paste
• 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 oblikovanje vašeg kola postoji mnogo programa. Najviše koristim Eagle, koji možda nije tako napredan kao neki drugi PCB softver, 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 polju.

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

Na slici možete vidjeti kako kolo izgleda kada se završi. U ovom slučaju, ovo kolo će se koristiti za testiranje 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 da promijeni boje kola prije ispisa, pa su potrebni dodatni koraci.

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

Eagle ispisuje PDF u rezoluciji od 600 dpi, što je obično ista rezolucija vašeg pisača, pa nisu potrebna prilagođavanja veličine.

Za inverziju boja PDF datoteke upotrijebio sam Gimp. Otvorio sam datoteku rezolucije 600 dpi* i nastavio s promjenom boja odabirom kruga i korištenjem alata za inverziju. Takođe sam zalepio jastučiće da ih odštampam odjednom.

Priložio sam PDF datoteku u slučaju da želite odštampati ovo kolo, ne treba mijenjati veličinu.

* Upozorenje: Postavljanje bilo koje rezolucije u softveru za uređivanje osim 600 dpi rezultirat će promjenama veličine prilikom štampanja koje će biti teško ispraviti. Takođe, uverite se da je vaše kolo preslikano tako da se može prevrnuti, pri čemu toner ili mastilo pritiskaju ploču.

Korak 4: Pripremite folije

Nakon što se uvjere da sve komponente lijepo pristaju na kolo na papiru, kolo 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 druge prozirnosti na vrh.

Prozirne folije su zalijepljene epoksidom i poredane, a epoksid ostavljen da očvrsne. 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 obložena je s obje strane i razbijena prema veličini. Također se čisti s podloškom za bodovanje i malo sapuna kako bi ostavila sjajnu i čistu površinu. Alkohol se može koristiti i za čišćenje ostataka.

Uvjerite se da na ploči nema prašine ili otisaka prstiju jer će svi 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 u sredini je sendvič sa kemijskim otpornikom. Da bih odvojio film, stavio sam dva komada selotejpa na ivicu, a zatim ih razdvojio, otkinuti će se prozirni film koji će biti odbačen, ljepljiva strana (ona s izloženim fotootpornim slojem) lako se lijepi na 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 funkcionirati. U mom slučaju koristim električni štednjak u kuhinji. Komad papira se koristi između 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 zračenju.

Važno je da tinta ili toner na prozirnici budu u dodiru s pločom, jer u protivnom svjetlo može 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

Kada se PCB izloži, 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 bi trebala biti vidljiva nakon što to učinite.

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

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

Korak 9: Graviranje ploče

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

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

Korak 10: Nanošenje lemne maske

Velika mrlja lemne maske nanesena je na sredinu ploče. Prozirnost je zaglavljena 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 u sendviču između. Čišćenje ploče alkoholom i papirnim ubrusom učinit će je prilično sjajnom.

Primjena maske za lemljenje može biti pomalo zeznuta, kao što vidite, neke mrlje su se odlepile, ali to je prihvatljivo.

Korak 11: Lemljenje komponenti

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

Komponente se zagrevaju toplotnim 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 su lemljeni u krug prije nego što se testiraju na ploči.

Korak 12: Testiranje LED dioda

Za upravljanje LED diodama koristi se jednostavan Arduino program sa FastLED bibliotekom. Dobra stvar kod WS2812B LED dioda je što im ne trebaju otpornici, budući da postoji interni IC koji regulira struju. Čitav niz se takođe može pokrenuti jednim jedinim ulazom.

Ova mala ploča za testiranje uspješno je završena i vrijeme je da krenete s većim projektima.

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

Hvala za gledanje!