Výroba dosiek SMD doma (metóda fotorezistu): 12 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:01

Výroba desiek plošných spojov doma je pravdepodobne umierajúcim umením, pretože stále viac spoločností vyrábajúcich PCB vytlačí vašu dosku s plošnými spojmi a nechá vám ju doručiť za rozumnú cenu domov. Vedieť, ako vyrábať PCB, bude napriek tomu stále užitočné pri výrobe prototypov alebo výmene poškodeného obvodu, ktorého dodanie bude trvať týždne. Zručnosti potrebné pre leptanie DPS môžu byť užitočné aj pre leptanie mnohých ďalších materiálov s kreatívnymi návrhmi.

V tomto návode vám ukážem, ako vyleptať jednostrannú dosku, použiť spájkovaciu masku a spájkovať niektoré súčiastky SMD, aby ste vytvorili testovaciu dosku pre niektoré LED diódy WS2812B RGB.

Krok 1: Materiály:

Tu je zoznam všetkých materiálov, ktoré budete potrebovať na leptanie a osadenie dosky plošných spojov.

• Medená doska*
• Alkohol
• Acetón
• Plastová vanička
• Leptadlo **
• Komponenty dosky
• Priehľadné listy atramentových alebo laserových tlačiarní
• Sada pinzety
• Spájkovacia stanica s teplovzdušnou pištoľou (pre SMD)
• Fotorezista
• Flux
• Odpájací cop
• Spájkovacia pasta
• Spájkovacia maska

*Dosky potiahnuté medenými sklenenými vláknami sa neodporúčajú, pretože ich rezanie môže byť trochu náročné.

** Použil som roztok peroxidu vodíka 2: 1 a 3% roztok HCl a 30%.

Krok 2: Navrhnite svoj obvod

Existuje mnoho programov na navrhnutie obvodu. Najviac používam Eagle, ktorý nemusí byť taký pokročilý ako iný dostupný softvér pre PCB, ale je zadarmo a ľahko sa používa. Umožňuje vytvárať dosky až z dvoch vrstiev. Spoločnosť Eagles nedávno kúpil Eagle, takže v budúcnosti môže získať väčšiu relevanciu v profesionálnej oblasti.

Ak nie ste oboznámení s dizajnom PCB, navrhujem, aby ste sa pozreli na ďalšie návody, na youtube sú tiež skvelé návody, ako napríklad od Jeremyho Bluma.

Na obrázku môžete vidieť, ako obvod vyzerá po dokončení. V tomto prípade bude tento obvod použitý na testovanie niektorých LED diód WS2812B.

Priložil som súbory Eagle v prípade, že chcete obvod uložiť alebo upraviť.

Krok 3: Exportujte zrkadlený negatív PCB

Eagle bohužiaľ nemá možnosť invertovať farby obvodu pred tlačou, preto sú potrebné niektoré ďalšie kroky.

Po dokončení obvodu vyberte stopy, podložky a ďalšie položky, ktoré chcete vyleptať, a potom ich exportujte do súboru PDF. To isté urobte iba s podložkami, ktoré budú použité na odhalenie spájkovacej masky.

Eagle vydáva PDF v rozlíšení 600 dpi, čo je zvyčajne rovnaké rozlíšenie ako pre vašu tlačiareň, takže nie sú potrebné žiadne úpravy veľkosti.

Na invertovanie farieb súboru PDF som použil Gimp. Otvoril som súbor s rozlíšením 600 dpi* a pokračoval som v invertovaní farieb výberom obvodu a pomocou invertného nástroja. Tiež som prilepil podložky k sebe, aby som ich vytlačil všetky naraz.

Priložil som súbor PDF v prípade, že chcete vytlačiť tento obvod, nevyžaduje sa žiadna zmena veľkosti.

* Varovanie: Nastavenie akéhokoľvek rozlíšenia v editačnom softvéri inom ako 600 dpi bude mať za následok zmeny veľkosti pri tlači, ktoré bude ťažké opraviť. Tiež sa uistite, že je váš obvod zrkadlený, aby ho bolo možné prevrátiť, pričom toner alebo atrament tlačí na dosku.

Krok 4: Pripravte si priehľadné fólie

Potom, čo sa ubezpečíte, že všetky súčiastky dobre zapadajú do obvodu na papieri, sú obvod a podložky vytlačené na priehľadnú fóliu.

Pomerne často nestačí jedna priehľadnosť, môžu sa objaviť niektoré diery, ktoré prepúšťajú svetlo a nechávajú exponované oblasti tam, kde ich nechceme. Môže to byť hlavný problém, ktorý je možné ľahko vyriešiť umiestnením ďalšej priehľadnej fólie na vrch.

Priehľadné fólie sú zlepené epoxidom a zarovnané a epoxid sa nechá vytvrdnúť. Umiestnenie priehľadnej fólie pod rovný povrch je dobrý nápad, aby bola priehľadnosť po vytvrdnutí epoxidu úplne rovná. Pred pokračovaním v nasledujúcom kroku sa nadbytočné množstvo upraví.

Krok 5: Pripravte nástenku

Medená plátovaná doska je na oboch stranách ryhovaná a lámaná podľa veľkosti. Tiež sa čistí čistiacim tampónom a mydlom, aby zostal lesklý a čistý povrch. Alkohol je možné použiť aj na čistenie všetkých zvyškov.

Uistite sa, že na doske nie je žiadny prach ani odtlačky prstov, pretože akékoľvek zvyšky rozhodnú o úspechu ďalšieho kroku.

Krok 6: Nalepte film Photoresist

Odrežte malý kúsok filmu z fotorezistu. Film sa skladá z troch vrstiev, plastu na vrchu a dne a v strede je vložený chemikál fotorezistu. Na oddelenie filmu položím dva kusy lepiacej pásky na okraj a potom ich roztiahnem, odlepí sa číry film a bude zlikvidovaný. Lepkavá strana (tá s odhaleným fotoodporom) sa na dosku ľahko prilepí bez vzduchových bublín.

Na úplné prilepenie filmu k doske je potrebné použiť určité teplo. Uprednostňovanou metódou je často upravený laminátor, ale môže fungovať aj žehlička alebo elektrický sporák. V mojom prípade používam v kuchyni elektrický sporák. Medzitým sa použije kus papiera, aby sa zabránilo prílišnému zahriatiu plastovej fólie.

Krok 7: Odhalte Fotorezistu

Priehľadnosť sa na fotorezistor prilepí pomocou kvapky vody. Potom je vystavený ultrafialovému svetlu.

Je dôležité, aby bol atrament alebo toner na priehľadnej fólii v kontakte s doskou, inak by svetlo mohlo preniknúť medzi fóliu a dosku a spôsobiť určité chyby.

Doba expozície bude závisieť od sily vášho zdroja UV. V mojom prípade stačí 30 sekúnd v mojom domácom expozícii PCB. Pri normálnej žiarovke CFL môže byť potrebných niekoľko minút.

Krok 8: Odstráňte nevystavený fotorezistor

Akonáhle je DPS odhalená, transparentnosť sa odstráni a plastová fólia, ktorá držala fotorezistor, sa odlepí. Fotoodpor bude stvrdnutý a bude prilepený k doske.

Neexponovaný fotorezist sa odstráni v roztoku 1% uhličitanu sodného*. Na rýchle rozpustenie neexponovaných oblastí je potrebná kefa. Medená doska by mala byť po tom viditeľná.

Akonáhle je to hotové, doska je opäť vystavená UV svetlu, aby fotorezist úplne stvrdla a pripravila ho na leptanie.

*Uhličitan sodný je známy aj ako umývacia sóda. Ak nemáte prístup k uhličitanu sodnému, môžete si ho vyrobiť tak, že ho na niekoľko hodín zohrejete v rúre na 200 ° C, v ktorom je bikarbonát sodný.

Krok 9: Leptanie dosky

Doska je vyleptaná v roztoku 2: 1 peroxidu vodíka a HCl (kyselina muriatová), obvykle to trvá asi 10 minút. Potom sa fotorezist odstráni ponorením dosky do acetónu, kým sa neodlupuje.

Okraje dosky sú nakoniec orezané a obrúsené. Po vyleptaní dosky sa vykonajú kontroly kontinuity, aby sa zaistilo, že nedôjde k skratom.

Krok 10: Aplikácia spájkovacej masky

V strede dosky je nanesená veľká kvapka spájkovacej masky. Priehľadná fólia je prilepená zhora a kvapka masky spájkovacej masky je rovnomerne stlačená. Na odhalenie DPS sa používa rovnaký postup ako predtým. Nevystavená maska spájky sa odstráni vodou z vodovodu a kefkou.

V niektorých prípadoch môže spájkovacia maska priľnúť k priehľadnosti, takže je medzi ne vložený kus polypropylénovej fólie. Čistenie dosky alkoholom a papierovou utierkou bude celkom lesklé.

Aplikácia spájkovacej masky môže byť trochu zložitá, ako vidíte, niektoré škvrny sa odlepili, ale to je prijateľné.

Krok 11: Spájkovanie komponentov

Na každú podložku sa nanesie trochu spájkovacej pasty. Komponenty SMD sú umiestnené na podložkách. Ak to vyzerá ako neporiadok, nebojte sa, po použití tepla povrchové napätie roztaveného cínu pritiahne súčiastky rovno. Spájkovacia maska zabráni prilepeniu spájky kdekoľvek inde ako na podložkách.

Komponenty sa zahrievajú pomocou tepelnej pištole na teplotu 300 ° C na niekoľko sekúnd, kým sa spájkovacia pasta neroztopí. Potom sa nechá niekoľko minút pomaly vychladnúť. Môžu byť použité aj iné metódy (pretavenie, varná doska …).

Niektoré hlavičky pinov sú spájkované k obvodu pred testovaním na doske.

Krok 12: Testovanie diód LED

Na ovládanie LED diód sa používa jednoduchý program Arduino s knižnicou FastLED. Dobrá vec na LED diódach WS2812B je, že nepotrebujú rezistory, pretože prúd je regulovaný vnútorným integrovaným obvodom. Celé pole je možné poháňať aj jediným vstupom.

Táto malá testovacia doska bola úspešne dokončená a je načase pokračovať vo väčších projektoch.

Ak sa vám tento projekt páčil a chcete vidieť podrobnejšie pokyny k niektorým z tém, o ktorých sa tu diskutuje, dajte im tento návod rád a zvážte jeho hlasovanie v súťaži LED.

Dakujem za sledovanie!