Killer PCB: 12 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:47

Această instrucțiune demonstrează procesul de realizare a plăcilor de circuite imprimate cu caracteristici de până la 0,005 adecvate pentru IC-urile LQFP sau QFN utilizând fotorezistent negativ cu film uscat. Acest lucru vă va permite să gestionați aproape orice tip de circuit integrat disponibil - chiar și o rețea cu grile cu bile! În imagine sunt plăcile cu pachete TSSOP-14, QFN-40 care utilizează un pas de.65mm și prize cu forță de inserție zero cu pas de.5mm.

Pasul 1: fundal

După ce am experimentat o perioadă cu fabricarea PCB-urilor pentru acasă, am elaborat în cele din urmă un proces care produce rezultate rezonabile și consistente, care arată de fapt destul de bine. Am petrecut mult timp încercând să folosesc metoda de transfer a tonerului cu diferite grade de succes (OK, diferite grade de eșec ar putea fi mai precise). De asemenea, am încercat spray-ul foto-rezistent negativ Philmore / Datak cu rezultate oribile în mod constant (lucrurile au topit în cele din urmă duza de pulverizare care a venit odată cu el și s-a scurs peste tot). Nu este verde și nu este recomandat. Acum aș fi putut cumpăra plăci presensibilizate și ați economisi multe probleme, dar consider că materialul este prea costisitor pentru volumul de plăci pe care îl produc. Am încercat în cele din urmă să reziste la filmele uscate și nu mă voi întoarce! Nu am de gând să intru în complexitatea capturării schematice sau a gravării, deoarece acele subiecte sunt bine acoperite de alte instructabile. Nu se utilizează compuși volatili - doar baze simple care pot fi protejate din punct de vedere ecologic prin filtrarea solidelor și neutralizarea cu HCI (a se vedea instrucțiunile producătorului pentru proceduri adecvate de eliminare). Acest proces, atunci când este combinat cu un proces de gravare cu peroxid / clorură de cupru, formează un proces de dezvoltare PCB ecologic responsabil pentru mediu. Dacă nu ați încercat metoda de transfer a tonerului, faceți acest lucru. Cu excepția cazului în care sunteți binecuvântat cu toner magic și / sau hârtie, metoda de rezistență la film uscat va da rezultate mai bune, dar procesul este puțin mai implicat. Dacă sunteți mulțumit de rezultatele transferului de toner, respectați metoda respectivă. În mod firesc, se aplică avertismentele standard: gravarea cu PCB și prelucrarea filmului uscat implică materiale caustice - asigurați-vă că utilizați echipament de protecție și aveți la dispoziție o stație de spălare a ochilor (sau cel puțin o găleată de apă). Rețineți, de asemenea, că dezvoltarea și dezlipirea filmului uscat implică baze puternice - păstrați-le departe de substanțele chimice de gravare sau pot reacționa violent. Astfel, am folosit trei tipuri de rezistență la film uscat, care au avut toate rezultate bune: - MG Chemicals 416DFR Dry Film Resist Aproximativ 20,00 USD pentru 12 "pe 5 picioare la Frys, Altex și online. MG a refuzat să citeze cantități mai mari și nu va divulga producătorul filmului lor. - Dupont Riston M115 disponibil la Think & Tinker Excellent resist, mult mai economic decât MG dacă doriți cantități mai mari (12 "x50ft pentru 96,75 $, 12" x100ft pentru 116,26 $). Îmbrăcăminte remarcabilă, oameni foarte amabili, prietenoși și multe informații grozave. Site grozav! - Kolon Dry Film Resist producător coreean se vinde cu ceva mai puțin decât Think & Tinker's Riston, dar cu un minim de 500 de cutii. - Stripper rezistent (sodi um hidroxid) - Foi de sticlă - Bandă transparentă - Lumină galbenă pentru bug-uri - Zonă sigură la lumină Opțional - Pungă de vid sau cadru de vid- Sursă de expunere la UV colimată- Tundător rotativ pentru hârtie- Ghid de sensibilitate Stouffer în 21 de pași pentru calibrare

Pasul 2: creați opere de artă

Presupun că ți-ai captat schema și ai așezat PCB-ul în ceva de genul Eagle - dacă nu știi despre ce vorbesc, ar fi bine să începi învățând captarea schematică și aspectul PCB-ului. După ce ați stabilit PCB-ul, va trebui să creați măști foto negative. O mască foto negativă este o transparență care este clară unde doriți cupru și negru unde doriți să eliminați cupru. Un indiciu: dacă vă obișnuiți să vă umpleți straturile PCB cu sol sau avioane de alimentare, veți economisi mult toner. De asemenea, rețineți că puteți plăti aspectul PCB în Eagle folosind comanda de copiere de grup dacă nu există un fișier schematic asociat (altfel se va plânge că trebuie să faceți acest lucru în schema ). Am găsit procesul de inversare a culorilor în rezultatul dvs. va fi surprinzător de dificil, dar în cele din urmă m-am bazat pe această abordare destul de simplă folosind software-ul de desen vector open source Inkscape: 1. Asigurați-vă că ați selectat doar straturile necesare pentru gravare (de ex. Sus / Jos, Tampoane, Vias). 2. Utilizați funcția de imprimare Eagle pentru a ieși într-un fișier PDF. Chiar dacă tipărim pe folii transparente, veți dori totuși să oglindiți stratul superior, astfel încât să plasați partea imprimată cea mai aproape de placă și să preveniți sângerarea. nu aveți deja Inkscape instalat, descărcați-l și instalați-l acum 4. Deschideți PDF-ul în Inkscape (acceptați parametrii de încărcare impliciți).5. Deschideți panoul Straturi (Strat de meniu: Straturi). 6. Faceți clic pe butonul + pentru a adăuga un strat. Denumiți-l oricum doriți (eu l-am numit pe al meu „b”).7. Faceți clic pe săgeata în jos pentru a muta noul strat în partea de jos.8. Selectați instrumentul dreptunghiular din panoul de instrumente. Faceți clic dreapta pe exemplul de culoare albastră din partea de jos a ecranului și selectați Setați cursa.10. Faceți clic dreapta pe specimenul de culoare gri și selectați Setare umplere.11. Faceți clic și trageți pentru a desena un dreptunghi în jurul bordului dvs. Selectați instrumentul săgeată, apoi selectați și trageți fiecare parte a dreptunghiului chiar la marginea bordului. Afișajul ar trebui să arate cam așa: 13. Faceți clic dreapta pe specimenul negru din partea de jos a ecranului și selectați Set Fill. Faceți din nou clic dreapta pe specimenul negru și selectați Setați cursa.14. Faceți clic pe pictograma ochi din paleta de straturi pentru a opri stratul b. Faceți clic și trageți pentru a vă selecta placa (sau faceți clic pe pictograma selectați toate vizibile de pe bara de instrumente). Anulați imaginea (Efecte meniu: Culoare: Negativ) 17. Faceți din nou clic pe pictograma ochi pentru stratul b. Acum ar trebui să aveți așa ceva: 18. Faceți clic pe Salvare ca, apoi schimbați tipul de fișier în PDF prin Cairo și adăugați _out la numele fișierului (de exemplu, test_out.pdf) pentru a nu suprascrie originalul. Faceți clic din nou pe Save-As pentru a salva ca format implicit SVG.

Pasul 3: Faceți transparențe

Și această parte a fost o provocare. Problema este că majoritatea imprimantelor laser nu realizează amprente cu adevărat întunecate, astfel încât unele scurgeri de lumină prin zonele negre. Am încercat o mulțime de abordări pentru a întuneca selectiv tonerul: markere de ștergere uscată, cerneală tampon, creioane, cărbune, grafit, dedurizare / încălzire + aplicație suplimentară de toner etc. Nu a funcționat. Iată ce funcționează în mod constant pentru mine:

1. Începeți cu lucrări de artă mici - folosesc un aparat de tuns rotativ pentru a tăia coli de transparență în sferturi (4,25 x 5,5) 2-3 coli la un moment dat. Lucrările de artă mică sunt mai bune, deoarece distorsiunile legate de căldură în materialul de transparență vor fi reduse. 2. Deschideți PDF-ul de la ultimul pas cu Adobe Reader și imprimați pe o imprimantă laser încărcată cu foile dvs. de transparență. Pentru imprimanta mea (Brother HL-5250DN) folosesc următoarele setări: Dimensiune hârtie definită de utilizator (4,25 x 5,5), fără duplex, alimentare manuală, 1200 dpi, Darkest Density. Sugestie mare aici: Puteți avea mai multe copii ale aceleiași imprimante instalate în Windows, așa că adăugați o nouă imprimantă numită PCB_Laser ca duplicat al imprimantei laser existente, apoi faceți clic dreapta și modificați valorile implicite după cum este necesar pentru imprimarea cu transparență PCB. 3. Imprimați lucrările de sus și de jos. Țineți opera de artă până la lumină: vedeți vreo lumină care se scurge prin zonele negre? Dacă rezultatele dvs. sunt similare cu ale mele, veți avea suficiente infiltrații pentru a provoca probleme cu rezistența. Rețineți că trebuie să aveți zone negre mai mari pentru a evalua cu precizie densitatea tonerului. Dacă sunteți binecuvântat cu toner super dens, treceți la pasul 8, în caz contrar, continuați și imprimați o a doua copie a fiecăruia dintre folii transparente. 4. Apoi aveți nevoie de o masă de lumină improvizată pentru a alinia opera de artă. Acest lucru poate fi la fel de simplu ca o bucată de hârtie lipită pe o fereastră luminată de soare sau o tavă superficială care conține o lumină de dimensiunea hochei-puck acoperită de o foaie de hârtie și un geam de sticlă. Lumina de fundal de la un scaner este o masă excelentă. Pur și simplu rulați o scanare în modul transparență / negativ - este posibil să lase lumina de fundal aprinsă timp de câteva minute după scanare, apoi scoateți capacul și răsturnați-l. Utilizarea unui obiectiv de mărire montat pe cap va ajuta în mod semnificativ la alinierea lucrărilor de artă. 5. Apoi vom lega perechile de transparență (2x sus, 2x jos) pentru a dubla densitatea tonerului. Pentru a face acest lucru, luați o copie a fiecărei transparențe și aplicați adeziv spray pe partea de toner. Puteți afla care este partea de toner observând reflexia luminii de pe suprafața transparenței; tonerul apare plictisitor pe partea de toner. 6. Așezați tonerul cu transparență neadeziv, cu fața în jos pe masa ușoară - poate doriți să lipiți cu ușurință colțurile acestei foi pe masa ușoară (pliați banda la sfârșit, astfel încât să o puteți scoate cu ușurință în sus după aceea). 7. Aliniați (înregistrați) cu atenție transparența acoperită cu adeziv cu transparența neacoperită. Odată aliniat, apăsați ferm pentru a adera cele două foi. 8. Treceți folii transparente aliniate prin laminator pe cea mai rece setare pentru a lega permanent straturile. 9. Aliniați ilustrațiile superioare și inferioare (cu tonerul înăuntru) și fixați-le cu siguranță, lăsând suficient spațiu pentru a glisa PCB-ul între ele. Alternativ, dacă aveți o margine de cel puțin un centimetru în jurul plăcii, puteți aplica adeziv spray pe o bandă de 1/2 "de-a lungul a două margini acoperind restul măștii cu colțul unei bucăți de hârtie - doar asigurați-vă că nu mai puțin de 1/4 "între banda adezivă și marginea plăcii.

Pasul 4: Pregătiți îmbrăcat în cupru

Curățați cu atenție materialul îmbrăcat în cupru cu un tampon de spălat și un compus de spălat care conține înălbitor (de exemplu, Scrub moale cu înălbitor). Se șlefuiește cu hârtie de șlefuit umedă / uscată de 320 sau 400 pentru a asfalta suprafața și pentru a asigura aderența adecvată. Uscați placa având grijă să nu atingeți placa fără mănuși (pentru a preveni transferul uleiurilor de piele pe tablă).

Pasul 5: Laminat

Există câteva abordări posibile diferite pentru laminarea PCB-ului. MG Chemicals sugerează o abordare de tip folder și laminat. Alții sugerează utilizarea căldurii sau a apei (sau a ambelor) pentru a adera materialul rezistent la PCB înainte de laminare. Am avut noroc cu această abordare: 1. Asigurați-vă că zona de lucru este sigură pentru lumină: Porniți lumina bug-ului și opriți orice incandescență fluorescentă sau> 40 W. 2. Tăiați materialul laminat cu 1/2 inch mai mare decât placa (dublu lungimea dacă faceți o placă dublă) 3. Îndepărtați cu atenție doar primul jumătate de centimetru al filmului interior (întotdeauna pe interiorul buclei) 4. Aliniați cu atenție laminatul asigurându-vă că laminatul acoperă placa complet pe ambele părți (dacă sunt cu două fețe). 5. Apăsați primul jumătate de centimetru de laminat expus pe placă. 6. Trageți cu grijă stratul interior rămas în jos cu jumătate de centimetru la un moment dat, în timp ce apăsați simultan laminatul expus pe tablă. Aveți grijă să nu introduceți riduri. Continuați spre partea din spate într-un mod similar, dacă este necesar. 8. Treceți placa prin laminator (odată ce laminatorul este complet la temperatura). Răsturnați și treceți din nou prin laminator.

Pasul 6: expuneți

Așezați placa laminată între folii transparente pre-înregistrate și bandă fixată în siguranță. Înregistrați un ghid de sensibilitate în 21 de pași Stouffer pe o secțiune deschisă a PCB-ului dacă intenționați să vă calibrați procesul de expunere. Doriți să apăsați bine opera de artă pe PCB pentru a preveni scurgerea luminii sub urmele dvs. Puteți face acest lucru cu două foi de sticlă sau, de preferință, puteți utiliza o pungă de vid sau un cadru de vid. Puteți plasa acest ansamblu în lumina soarelui strălucitor timp de aproximativ 5-8 minute pe fiecare parte sau puteți utiliza o altă sursă UV la alegere. Rețineți că, în ciuda potrivirii strânse a PCB-ului și a lucrărilor de artă, colimarea (care face ca razele de lumină să fie paralele) este importantă pentru a obține urme fine - consultați aici instrucțiunile pentru construirea unei surse de lumină UV colimată.

Pasul 7: Dezvoltați

Urmați instrucțiunile producătorului pentru pregătirea soluției de dezvoltator (de obicei carbonat de sodiu sau carbonat de potasiu) și dezvoltarea plăcii dvs. (dezvoltarea îndepărtează rezistența care nu este expusă la lumina UV).

Pasul 8: Etch

Utilizați materialul dvs. preferat - asigurați-vă că vă gândiți la eliminarea viitoare și luați în considerare un proces verde, cum ar fi procesul de gravare a peroxidului / clorurii cuprice (și el este literalmente verde). Și, dacă doriți să căutați în detaliile minuscule ale chimiei implicate, această pagină este pentru dvs.

Pasul 9: strip

Veți avea nevoie de hidroxid de sodiu (NaOH) pentru aceasta - acesta este lucrul pe care Brad Pitt îl folosește pentru a arde mâna lui Edward Norton în Fight Club, acesta dizolvă grăsimea, iar pielea dvs. este compusă în mare parte din grăsimi, așa că fiți atenți. Verificați casele de aprovizionare cu produse chimice locale - Am avut noroc: vecinul meu face săpun, așa că am apărut și am întrebat dacă aș putea împrumuta o ceașcă de leșie!

Pasul 10: Mască de lipit și mătase

Aplicați masca de lipit prin spălare și re-laminarea plăcii gravate cu un nou strat de rezistență, apoi îndepărtați folia exterioară de protecție și aplicați un al doilea strat de rezistență pentru a dubla grosimea. Acum expuneți cu straturi de oprire și serigrafie și dezvoltați-vă ca înainte (expunerea poate dura puțin mai mult din cauza grosimii suplimentare a rezistenței). Coaceți în prăjitor de pâine la 200-220 grade F timp de aproximativ 10 minute (fiind sigur că susțineți placa, astfel încât rezistența să nu se lipească de prăjitor de pâine). Scoateți placa de pe prăjitor de pâine și folosiți un creion alb pentru a completa textul serigraf în timp ce placa este încă caldă. Ștergeți excesul de ceară de creion cu un prosop și folosiți o scobitoare pentru a îndepărta ceara în exces de pe caneluri și urme.

Pasul 11: Șablon de lipit lipit

Dacă ai ajuns până aici, trebuie să fi tras câteva nopți târzii și să fi consumat cantități abundente de băuturi carbogazoase (și cofeinizate). Dacă da, apucați una dintre aceste cutii de sodă și tăiați partea de sus și de jos cu o foarfecă sau foarfece ușoare. Încercați să-l tăiați frumos fără margini zdrențuite. Apoi tăiați longitudinal pentru a produce o bandă de aluminiu de aproximativ 8 "pe 4". Această bandă va fi foarte ondulată, dar nu o puteți „îndoi” fără a face riduri. Pentru pașii următori, puteți fie să vă ocupați de buclă, fie că puteți recoferi metalul încălzindu-l într-un cuptor cu prăjitor de pâine la aproximativ 450 de grade F, apoi lăsați-l să se răcească încet înapoi. Apoi, trebuie să șlefuiți atât interiorul, cât și exteriorul cutiei cu hârtie de șlefuit umedă / uscată cu granulație de 220 până la 320 pentru a îndepărta vopseaua (rețineți că există vopsea limpede în interiorul cutiei - altfel sifonul ar mânca prin ea). Puteți utiliza unele decapante de vopsea pentru grele, dar hârtia de șlefuit pare puțin mai verde. După ce ați scos toată vopseaua, frecați bine cu SoftScrub cu înălbitor pentru a elimina orice urmă de ulei. Următoarea rezistență fotorezistentă pe ambele fețe, la fel cum ați făcut cu PCB. Creați-vă opera de artă folosind stratul tcream așa cum ați făcut înainte, dar nu faceți negative de data aceasta - rezultatul Eagle este deja negativ! Asigurați-vă că faceți două folii transparente pentru față și spate (și asigurați-vă că oglindiți fața, astfel încât tonerul să fie chiar sus împotriva rezistenței). Se dezvoltă ca înainte și se gravează în HCI diluat. Am diluat HCl la aproximativ 50% (se toarnă acid în apă, nu invers). Gravarea va începe încet până când stratul de oxid a fost îndepărtat, apoi se va accelera semnificativ. Nu gravati prea repede, altfel placa se va incalzi si rezistenta se va desprinde. Dacă lăsați rezistența la loc, veți avea un șablon de ~ 5 mil sau puteți dezbrăca rezistența pentru a obține un șablon de ~ 2 mil - dar atenție, NaOH va ataca aluminiu cu doar puțin mai puțin tenacitate decât HCl (în funcție de concentrații). În continuare, utilizați plăcile eșuate (ar trebui să aveți câteva dintre acestea până acum) pentru a instala un dispozitiv de lipit lipire. Aplicați pasta de lipit cu un răzuitor de vopsea sau altele similare, așezați-vă piesele și continuați cu refluxarea …

Pasul 12: Reflow

Lucruri destul de simple aici: se încălzește până când pasta de lipit se topește, apoi se răcește. Asigurați-vă că utilizați o placă de cupru sau aluminiu destul de robustă pentru a răspândi uniform căldura pe tablă. Odată ce toate topiturile de lipit scoateți placa metalică de pe plită și așezați-o pe un radiator pentru a reduce temperatura înapoi rapid - pardoselile din garaj de ciment funcționează excelent - asigurați-vă că utilizați cuptoare de cuptor (dar nu coaceți prăjituri) cu ei după aceea …). Este posibil să trebuiască să curățați câteva conexiuni punte după refluxare. Pentru aceasta, folosiți doar fitil de lipit și mult flux (îmi place Orange Crush). Puneți puterea și declanșați-o! BTW, din greșeală am crescut temperatura prea sus pe prima placă și am obținut efectul de culoare de gradient rece pe masca de lipit ca urmare (a se vedea imaginea introductivă). Cred că componentele erau încă în specificații, dar nu aveam un distribuitor de căldură sub el în acel moment, așa că nu pot fi sigur că sonda citea aceeași temperatură pe care o vedea placa. Deocamdată, placa pare OK până acum … Ei bine, asta e - ușor, nu? Asigurați-vă că urmăriți viitorul meu site web IncoherentLabs.com. Acum distrează-te și mergi să salvezi lumea!