Realizarea PCB-urilor SMD acasă (metodă fotorezistantă): 12 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:46

Fabricarea PCB-urilor la domiciliu este probabil o artă pe moarte, din moment ce tot mai multe companii producătoare de PCB-uri vă vor imprima placa de circuit și le vor livra acasă la un preț rezonabil. Cu toate acestea, cunoașterea modului de realizare a PCB-urilor se va dovedi utilă la realizarea prototipurilor sau la înlocuirea circuitului deteriorat, care va dura săptămâni până la livrare. De asemenea, abilitățile necesare pentru gravarea unui PCB pot fi utile pentru gravarea multor alte materiale cu desene creative.

În acest instructiv vă voi arăta cum să gravați o placă unilaterală, să aplicați o mască de lipit și să lipiți câteva componente SMD pentru a face o placă de testare pentru unele LED-uri RGB WS2812B.

Pasul 1: Materiale:

Iată o listă cu toate materialele de care veți avea nevoie pentru gravarea și completarea plăcii dvs. de circuite.

• Placă placată cu cupru *
• Alcool
• Acetonă
• Tava de plastic
• Etchant **
• Componentele plăcii
• Foi de transparență inkjet sau Laserjet
• Set de pensete
• Stație de lipit cu pistol cu aer cald (pentru SMD)
• Fotorezistent
• Flux
• Panglică dezlipitoare
• Pastă de lipit
• Masca de sudura

* Plăcile îmbrăcate în cupru din fibră de sticlă sunt descurajate, deoarece pot fi puțin dificil de tăiat.

** Am folosit o soluție 2: 1 de peroxid de hidrogen și HCI, la 3% și respectiv 30%.

Pasul 2: Proiectează-ți circuitul

Există multe programe disponibile pentru a vă proiecta circuitul. Cel pe care îl folosesc cel mai mult este Eagle, care s-ar putea să nu fie la fel de avansat ca un alt software disponibil pentru PCB, dar este gratuit și ușor de utilizat. Vă permite să creați plăci de până la două straturi. Eagle a fost achiziționat recent de Autodesk, deci ar putea câștiga mai multă relevanță în domeniul profesional în viitor.

Dacă nu sunteți familiarizați cu designul PCB, vă sugerez să aruncați o privire la alte instrumente instructabile, există și tutoriale minunate pe YouTube, cum ar fi cel de Jeremy Blum.

În imagine puteți vedea cum arată un circuit odată terminat. În acest caz, acest circuit va fi utilizat pentru a testa unele LED-uri WS2812B.

Am atașat fișierele Eagle în caz că doriți să salvați sau să modificați circuitul.

Pasul 3: Exportați un PCB negativ în oglindă

Din păcate, Eagle nu are opțiunea de a inversa culorile circuitului înainte de tipărire, prin urmare sunt necesari câțiva pași suplimentari.

După ce ați terminat circuitul, selectați urmele, tampoanele și alte lucruri pe care doriți să le gravați, apoi exportați-le într-un fișier PDF. Faceți același lucru numai pentru tampoane, acesta va fi folosit pentru a expune pentru masca de lipit.

Eagle trimite PDF-ul la o rezoluție de 600 dpi, care este de obicei aceeași rezoluție a imprimantei dvs., deci nu sunt necesare ajustări de dimensiune.

Pentru a inversa culorile fișierului PDF, am folosit Gimp. Am deschis fișierul cu o rezoluție de 600 dpi * și am procedat la inversarea culorilor selectând circuitul și folosind instrumentul de inversare. De asemenea, am lipit tampoanele alături pentru a le imprima dintr-o dată.

Am atașat fișierul PDF în cazul în care doriți să imprimați acest circuit, nu ar trebui să fie necesară redimensionarea.

* Atenție: setarea oricărei rezoluții în software-ul de editare, alta decât 600 dpi, va duce la modificări de dimensiune la imprimare, care vor fi greu de corectat. De asemenea, asigurați-vă că circuitul dvs. este oglindit, astfel încât să poată fi răsturnat, cu tonerul sau cerneala apăsând pe placa.

Pasul 4: Pregătiți transparențele

După ce vă asigurați că toate componentele se potrivesc frumos pe circuit pe hârtie, circuitul și tampoanele sunt imprimate pe o transparență.

Destul de des, o transparență nu este suficientă, ar putea apărea unele găuri care vor lăsa lumina să treacă, lăsând zone expuse în care nu le dorim. Poate fi o problemă majoră care se rezolvă ușor prin stivuirea unei alte transparențe deasupra.

Foliile transparente sunt lipite cu epoxid și aliniate și epoxidul este lăsat să se vindece. Așezarea transparenței sub o suprafață plană este o idee bună, astfel încât transparența este complet plană odată ce epoxidicul se vindecă. Excesul este redus înainte de a continua cu pasul următor.

Pasul 5: Pregătiți consiliul

Placa placată cu cupru este marcată pe ambele părți și ruptă la dimensiune. De asemenea, este curățat cu un tampon de notare și puțină săpun pentru a lăsa o suprafață strălucitoare și curată. Alcoolul poate fi folosit și pentru curățarea oricăror reziduuri rămase.

Asigurați-vă că nu există praf sau amprente pe tablă, deoarece reziduurile vor determina succesul pasului următor.

Pasul 6: lipiți filmul Photoresist

Tăiați o bucată mică de film fotorezistent. Filmul este compus din trei straturi, un plastic în partea de sus și de jos și chimichalul fotorezist în mijloc. Pentru a separa filmul, am pus două bucăți de bandă de vânzare pe o margine și apoi mă despart, o folie clară se va desprinde și va fi aruncată, partea lipicioasă (cea cu fotorezistent expus) se lipeste ușor de tablă fără bule de aer.

Pentru a lipi complet filmul pe tablă, trebuie aplicată o anumită căldură. Un laminator modificat este adesea metoda preferată, dar poate funcționa și un fier de călcat sau o sobă electrică. În cazul meu, folosesc aragazul electric din bucătăria mea. O bucată de hârtie este utilizată între ele pentru a preveni încălzirea excesivă a filmului de plastic.

Pasul 7: Expuneți fotorezistentul

Transparența se lipește de fotorezistent cu ajutorul unei picături de apă. Este apoi expus la lumina UV.

Este important ca cerneala sau tonerul din transparență să fie în contact cu placa, în caz contrar lumina ar putea să sorbă între film și placă și să provoace unele defecte.

Timpul de expunere va depinde de puterea sursei UV. În cazul meu, sunt suficiente 30 de secunde în dispozitivul meu de expunere de casă pentru PCB. În cazul unei becuri CFL normale, ar putea fi necesare câteva minute.

Pasul 8: Eliminați fotorezistentul neexpus

Odată ce PCB-ul a fost expus, transparența este îndepărtată și filmul de plastic care a ținut fotorezistentul este îndepărtat. Fotorezistentul se va fi întărit și va fi lipit de tablă.

Fotorezistentul neexpus este îndepărtat într-o soluție de carbonat de sodiu 1% *. Este necesară o perie pentru a dizolva rapid zonele neexpuse. Placa de cupru ar trebui să fie vizibilă după ce s-a făcut acest lucru.

Odată ce acest lucru a fost făcut, placa este expusă din nou la lumina UV pentru a întări complet fotorezistentul și a-l pregăti pentru gravare.

* Carbonatul de sodiu este, de asemenea, cunoscut sub numele de sodiu de spălare. Dacă nu aveți acces la carbonat de sodiu, puteți face unele încălzind bicarbonatul de sodiu (bicarbonat de sodiu) într-un cuptor la 200 ° C timp de câteva ore.

Pasul 9: Gravarea tabloului

Placa este gravată într-o soluție de peroxid de hidrogen 2: 1 și HCl (acid muriatic), durează de obicei aproximativ 10 minute. Apoi, fotorezistentul este îndepărtat prin scufundarea plăcii în acetonă până se desprinde.

Marginile plăcii sunt în cele din urmă tăiate și șlefuite. După ce placa a fost gravată, se efectuează verificări de continuitate pentru a se asigura că nu există scurtcircuite.

Pasul 10: Aplicarea măștii de lipit

O masă mare de mască de lipit este aplicată în centrul plăcii. Transparența este blocată deasupra și blobul pentru masca de lipit este strâns uniform. Același proces ca înainte este utilizat pentru a expune PCB-ul. Masca de lipit neexpusă este îndepărtată cu apă de la robinet și o perie.

În unele cazuri, masca de lipit se poate lipi de transparență, astfel încât o bucată de folie de polipropilenă este blocată între ele. Curățarea plăcii cu alcool și un prosop de hârtie o va face destul de strălucitoare.

Aplicarea măștii de lipit poate fi un pic dificilă, după cum puteți vedea, unele pete s-au desprins, dar acest lucru este acceptabil.

Pasul 11: lipirea componentelor

O bucată de pastă de lipit se aplică fiecărui tampon. Componentele SMD sunt așezate pe tampoane. Nu vă faceți griji dacă pare o mizerie, după ce se aplică căldura, tensiunea superficială a cositorului topit va trage componentele drept. Masca de lipit va împiedica lipirea lipirii în altă parte decât tampoanele.

Componentele sunt încălzite cu un pistol de căldură la o temperatură de 300 ° C timp de câteva secunde până când pasta de lipit se topește. Se lasă apoi să se răcească încet timp de câteva minute. S-ar putea folosi și alte metode (reflow, placă fierbinte …).

Unele anteturi de pin sunt lipite pe circuit înainte de a-l testa pe o placă de măsurare.

Pasul 12: Testarea LED-urilor

Un program Arduino simplu cu biblioteca FastLED este utilizat pentru a controla LED-urile. Lucrul bun al LED-urilor WS2812B este că nu au nevoie de rezistențe, deoarece există un CI intern care reglează curentul. O întreagă matrice poate fi, de asemenea, condusă cu o singură intrare.

Această mică placă de testare a fost finalizată cu succes și a venit timpul să continuăm cu proiecte mai mari.

Dacă ți-a plăcut acest proiect și vrei să vezi mai multe informații detaliate despre unele dintre subiectele discutate aici, te rog să îți placă acest lucru și să ia în considerare acordarea unui vot pentru concursul LED.

Multumesc pentru vizionare!