SMD PCB izgatavošana mājās (fotorezista metode): 12 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:58

PCB izgatavošana mājās, iespējams, ir mirstoša māksla, jo arvien vairāk PCB ražošanas uzņēmumu izdrukās jūsu shēmas plati un nogādās tos mājās par saprātīgu cenu. Tomēr, zinot, kā izgatavot PCB, tas joprojām būs noderīgi, veidojot prototipus vai nomainot bojāto ķēdi, kuras piegāde prasīs nedēļas. Arī prasmes, kas nepieciešamas PCB kodināšanai, var būt noderīgas daudzu citu materiālu kodināšanai ar radošu dizainu.

Šajā pamācībā es jums parādīšu, kā kodināt vienpusēju dēli, uzklāt lodēšanas masku un pielodēt dažus SMD komponentus, lai izveidotu testa plāksni dažām WS2812B RGB gaismas diodēm.

1. solis: materiāli:

Šeit ir saraksts ar visiem materiāliem, kas jums būs nepieciešami, lai kodinātu un aizpildītu shēmas plati.

• Ar vara pārklāts dēlis*
• Alkohols
• Acetons
• Plastmasas paplāte
• Kodināt **
• Plāksnes sastāvdaļas
• Tintes vai Laserjet caurspīdīgās loksnes
• Pincetes komplekts
• Lodēšanas stacija ar karstā gaisa pistoli (SMD)
• Fotoreziste
• Plūsma
• Lodēšanas pīne
• Lodēšanas pasta
• Lodēšanas maska

*Stikla šķiedras vara pārklāti dēļi nav ieteicami, jo tos var būt grūti sagriezt.

** Es izmantoju 2: 1 ūdeņraža peroksīda un HCl šķīdumu, attiecīgi 3% un 30%.

2. solis: izveidojiet ķēdi

Ir daudz programmu, kas paredzētas ķēdes projektēšanai. Visvairāk izmantoju Eagle, kas, iespējams, nav tik attīstīta kā cita pieejama PCB programmatūra, taču tā ir bezmaksas un viegli lietojama. Tas ļauj izveidot dēļus līdz diviem slāņiem. Eagle nesen iegādājās Autodesk, tāpēc nākotnē tas varētu iegūt lielāku nozīmi profesionālajā jomā.

Ja neesat iepazinies ar PCB dizainu, iesaku apskatīt citus pamācības, youtube ir pieejamas arī lieliskas apmācības, piemēram, Džeremija Blūma.

Attēlā jūs varat redzēt, kā ķēde izskatās pēc tās pabeigšanas. Šajā gadījumā šī shēma tiks izmantota, lai pārbaudītu dažas WS2812B gaismas diodes.

Es esmu pievienojis Eagle failus, ja vēlaties saglabāt vai modificēt ķēdi.

3. darbība. Spoguļotā PCB negatīvā eksportēšana

Diemžēl Eagle nav iespējas apgriezt ķēdes krāsas pirms drukāšanas, tāpēc ir jāveic dažas papildu darbības.

Kad esat pabeidzis ķēdi, atlasiet pēdas, spilventiņus un citas lietas, kuras vēlaties kodināt, un pēc tam eksportējiet to PDF failā. Dariet to pašu tikai spilventiņiem, tas tiks izmantots lodēšanas maskai.

Eagle izvada PDF ar 600 dpi izšķirtspēju, kas parasti ir tāda pati kā jūsu printera izšķirtspēja, tāpēc nav nepieciešami lieluma pielāgojumi.

Lai apgrieztu PDF faila krāsas, es izmantoju Gimp. Es atvēru failu ar izšķirtspēju 600 dpi* un turpināju krāsu maiņu, izvēloties ķēdi un izmantojot apgriešanas rīku. Es arī ielīmēju spilventiņus līdzās, lai to visu izdrukātu uzreiz.

Esmu pievienojis PDF failu gadījumā, ja vēlaties izdrukāt šo shēmu, lieluma maiņa nav nepieciešama.

* Brīdinājums: iestatot jebkuru rediģēšanas programmatūras izšķirtspēju, izņemot 600 dpi, drukāšanas laikā tiks mainīti izmēri, kurus būs grūti labot. Tāpat pārliecinieties, ka jūsu ķēde ir atspoguļota tā, lai to varētu apgāzt, toneri vai tinti nospiežot pret tāfeli.

4. darbība: sagatavojiet caurspīdīgās plēves

Pēc tam, kad esat pārliecinājies, ka visi komponenti labi iederas ķēdē uz papīra, ķēde un spilventiņi tiek drukāti uz caurspīdīga materiāla.

Diezgan bieži nepietiek ar vienu caurspīdīgumu, var parādīties daži caurumi, kas ļaus gaisai iziet cauri, atstājot atklātas vietas, kur mēs tās nevēlamies. Tā var būt liela problēma, kuru var viegli novērst, uzkrājot virsū citu caurspīdīgumu.

Caurspīdīgās plēves tiek pielīmētas ar epoksīdsveķu un izkārtotas, un epoksīdsveķim atstāj sacietēt. Pārredzamību novietot zem līdzenas virsmas ir laba ideja, lai pēc epoksīda sacietēšanas caurspīdīgums būtu pilnīgi plakans. Pārpalikums tiek apgriezts, pirms turpināt nākamo darbību.

5. solis: sagatavojiet padomi

Vara pārklājuma dēlis ir atzīmēts abās pusēs un sadalīts pēc izmēra. To arī notīra ar vērtēšanas spilventiņu un nedaudz ziepēm, lai virsma paliktu spīdīga un tīra. Alkoholu var izmantot arī, lai notīrītu atlikušos atlikumus.

Pārliecinieties, ka uz tāfeles nav putekļu vai pirkstu nospiedumu, jo atlikumi noteiks nākamā soļa panākumus.

6. solis: pielīmējiet fotorezistējošo filmu

Izgrieziet nelielu fotorezistējošas plēves gabalu. Filma sastāv no trim slāņiem, plastmasas augšpusē un apakšā, un fotorezista ķīmiskais savienojums vidū. Lai atdalītu plēvi, es uzlieku divus gabalus lentes uz malas un pēc tam atvelku, skaidra plēve atdalīsies un tiks izmesta, lipīgā puse (tā, kurai ir pakļauts fotorezistents) viegli pielīp pie tāfeles bez gaisa burbuļiem.

Lai plēvi pilnībā pielīmētu pie plātnes, jāpieliek nedaudz siltuma. Modificēts laminētājs bieži ir vēlamā metode, taču var darboties arī gludeklis vai elektriskā plīts. Manā gadījumā es savā virtuvē izmantoju elektrisko plīti. Starp tiem tiek izmantots papīra gabals, lai novērstu plastmasas plēves pārāk lielu uzsilšanu.

7. darbība: atklājiet fotorezistoru

Caurspīdīgums pielīp pie fotorezista ar ūdens pilienu palīdzību. Pēc tam tas tiek pakļauts UV gaismai.

Ir svarīgi, lai caurspīdīgajā materiālā esošā tinte vai toneris nonāktu saskarē ar plāksni, pretējā gadījumā gaisma varētu iesūkties starp plēvi un plāksni un izraisīt dažus defektus.

Ekspozīcijas laiks būs atkarīgs no jūsu UV avota stipruma. Manā gadījumā pietiek ar 30 sekundēm manā mājās gatavotajā PCB eksponētājā. Parastā CFL spuldzē var būt nepieciešamas vairākas minūtes.

8. solis: noņemiet neeksponēto fotorezistentu

Kad PCB ir atklāts, caurspīdīgums tiek noņemts un tiek noņemta plastmasas plēve, kas turēja fotorezistu. Fotorezists būs sacietējis un būs pielipis pie tāfeles.

Neeksponēts fotorezists tiek noņemts 1% nātrija karbonāta*šķīdumā. Nepieciešama birste, lai ātri izšķīdinātu neeksponētās vietas. Vara plāksnei jābūt redzamai pēc tam, kad tas ir izdarīts.

Kad tas ir izdarīts, dēlis atkal tiek pakļauts UV gaismai, lai pilnībā sacietētu fotorezistents un sagatavotos kodināšanai.

*Nātrija karbonāts ir pazīstams arī kā mazgāšanas soda. Ja jums nav piekļuves nātrija karbonātam, varat to pagatavot, pāris stundas karsējot 200 ° C krāsnī nātrija bikarbonātu (cepamo soda).

9. solis: dēļa kodināšana

Plāksne ir iegravēta 2: 1 ūdeņraža peroksīda un HCl (Muriatic Acid) šķīdumā, parasti tas aizņem apmēram 10 minūtes. Pēc tam fotorezistents tiek noņemts, iegremdējot plāksni acetonā, līdz tā nolobās.

Dēļa malas beidzot tiek apgrieztas un noslīpētas. Pēc tam, kad plāksne ir iegravēta, tiek veiktas nepārtrauktības pārbaudes, lai pārliecinātos, ka nav īssavienojumu.

10. solis: lodēšanas maskas uzklāšana

Dēļa centrā tiek uzklāts liels lodēšanas maskas lāse. Caurspīdīgums ir iestrēdzis uz augšu, un lodēšanas maskas lāse ir vienmērīgi saspiesta. Lai atklātu PCB, tiek izmantots tāds pats process kā iepriekš. Neeksponēto lodēšanas masku noņem ar krāna ūdeni un suku.

Dažos gadījumos lodēšanas maska var pielipt caurspīdīgumam, tāpēc starp tām ir ievietots polipropilēna plēves gabals. Dēļa tīrīšana ar spirtu un papīra dvieli padarīs to diezgan spīdīgu.

Lodēšanas maskas uzklāšana var būt nedaudz sarežģīta, kā redzat, daži plankumi ir nolobījušies, bet tas ir pieņemami.

11. solis: komponentu lodēšana

Katram spilventiņam tiek uzklāts nedaudz lodēšanas pastas. SMD sastāvdaļas ir novietotas uz paliktņiem. Neuztraucieties, ja tas izskatās kā putrs, pēc siltuma uzklāšanas izkausētās skārda virsmas spraigums izvilks komponentus taisni. Lodēšanas maska neļaus lodēt pielīmēt nekur citur, izņemot spilventiņus.

Sastāvdaļas pāris sekundes karsē ar karstuma pistoli 300 ° C temperatūrā, līdz lodēšanas pasta kūst. Pēc tam vairākas minūtes ļauj lēnām atdzist. Var izmantot citas metodes (atkārtota plūsma, sildvirsma…).

Dažas tapas galvenes ir pielodētas pie ķēdes, pirms tās testēšanas uz maizes dēļa.

12. darbība: gaismas diodes pārbaude

Lai kontrolētu gaismas diodes, tiek izmantota vienkārša Arduino programma ar FastLED bibliotēku. Labā lieta par WS2812B gaismas diodēm ir tāda, ka tiem nav nepieciešami rezistori, jo ir iekšējais IC, kas regulē strāvu. Visu masīvu var vadīt arī ar vienu ievadi.

Šī mazā testa plāksne ir veiksmīgi pabeigta, un ir pienācis laiks turpināt lielākus projektus.

Ja jums patika šis projekts un vēlaties redzēt padziļinātus norādījumus par dažām šeit apspriestajām tēmām, lūdzu, atzīmējiet šo pamācošo un apsveriet iespēju balsot par LED konkursu.

Paldies par skatīšanos!