SMD -piirilevyjen valmistus kotona (valonkestävä menetelmä): 12 vaihetta (kuvien kanssa)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Piirilevyjen valmistaminen kotona on todennäköisesti kuoleva taide, koska yhä useammat piirilevyjä valmistavat yritykset tulostavat piirilevyn ja toimittavat ne kotiisi kohtuulliseen hintaan. Siitä huolimatta PCB: n valmistamisen tietäminen osoittautuu edelleen hyödylliseksi prototyyppien valmistuksessa tai vaurioituneen piirin vaihtamisessa, joka kestää viikkoja. Myös piirilevyn etsaamiseen tarvittavat taidot voivat olla hyödyllisiä monien muiden materiaalien etsaamisessa luovilla malleilla.

Tässä ohjeessa näytän sinulle, kuinka syövyttää yksipuolinen levy, levittää juotosmaski ja juottaa joitain SMD -osia testikortille joillekin WS2812B RGB -LED -valolle.

Vaihe 1: Materiaalit:

Tässä on luettelo kaikista materiaaleista, joita tarvitset piirilevyn etsaamiseen ja täyttämiseen.

• Kuparipäällystetty levy*
• Alkoholi
• Asetoni
• Muovitarjotin
• Etchant **
• Levyn komponentit
• Mustesuihku- tai Laserjet -kalvot
• Pinsetit
• Juotosasema kuumailmapistoolilla (SMD)
• Valoresisti
• Flux
• Juotosporaus
• Juotospasta
• Juotosmaski

*Lasikuitupäällysteisiä levyjä ei suositella, koska niiden leikkaaminen voi olla hieman vaikeaa.

** Käytin 2: 1 vetyperoksidia ja HCl -liuosta, 3% ja 30%.

Vaihe 2: Suunnittele piiri

Piirin suunnitteluun on saatavana monia ohjelmia. Eniten käytän Eaglea, joka ei ehkä ole yhtä kehittynyt kuin jotkut muut saatavilla olevat PCB -ohjelmistot, mutta se on ilmainen ja helppokäyttöinen. Sen avulla voit luoda jopa kahden kerroksen levyt. Autodesk on äskettäin ostanut Eaglen, joten se saattaa saada enemmän merkitystä ammattialalla tulevaisuudessa.

Jos et tunne PCB -suunnittelua, suosittelen, että tutustut muihin ohjeisiin, youtubessa on myös hienoja opetusohjelmia, kuten Jeremy Blumin opetusohjelma.

Kuvassa näet, miltä piiri näyttää, kun se on valmis. Tässä tapauksessa tätä piiriä käytetään joidenkin WS2812B -LEDien testaamiseen.

Olen liittänyt Eagle -tiedostot, jos haluat tallentaa tai muokata piiriä.

Vaihe 3: Vie peilattu piirilevynegatiivi

Valitettavasti Eaglella ei ole mahdollisuutta kääntää piirin värejä ennen tulostusta, joten joitakin lisävaiheita tarvitaan.

Kun olet suorittanut piirin, valitse jäljet, tyynyt ja muut tavarat, jotka haluat syövyttää, ja vie se PDF -tiedostoon. Tee sama asia vain tyynyille, tätä käytetään paljastamaan juotosmaski.

Eagle tulostaa PDF -tiedoston 600 dpi: n tarkkuudella, joka on yleensä sama kuin tulostimesi resoluutio, joten kokoa ei tarvitse säätää.

Kääntääkseni PDF -tiedoston värit käytin Gimpiä. Avasin tiedoston resoluutiolla 600 dpi* ja jatkoin värien kääntämistä valitsemalla piirin ja käyttämällä käänteistyökalua. Liitin myös tyynyt viereen tulostamaan ne kerralla.

Olen liittänyt PDF -tiedoston, jos haluat tulostaa tämän piirin, koon muuttamista ei tarvita.

* Varoitus: Muun editointiohjelmiston muun kuin 600 dpi: n tarkkuuden asettaminen aiheuttaa tulostuksen koon muutoksen, jota on vaikea korjata. Varmista myös, että virtapiiri on peilattu niin, että se voidaan kääntää ympäri, kun väriaine tai muste painaa levyä vasten.

Vaihe 4: Valmistele kalvot

Kun olet varmistanut, että kaikki komponentit sopivat hyvin piiriin paperille, piiri ja tyynyt tulostetaan kalvoon.

Usein yksi läpinäkyvyys ei riitä, saattaa ilmestyä joitain reikiä, jotka päästävät valon läpi ja jättävät alttiiksi alueet, joihin emme halua niitä. Se voi olla suuri ongelma, joka voidaan helposti korjata pinottamalla toinen läpinäkyvyys päälle.

Kalvot liimataan epoksilla ja vuorataan ja epoksi jätetään kovettumaan. Läpinäkyvyyden asettaminen tasaisen pinnan alle on hyvä idea, jotta läpinäkyvyys on täysin tasainen, kun epoksi kovettuu. Ylimäärä leikataan ennen kuin siirryt seuraavaan vaiheeseen.

Vaihe 5: Valmistele lauta

Kuparilla päällystetty lauta on pisteytetty molemmilta puolilta ja rikkoutunut kokoon. Se puhdistetaan myös pisteytystyynyllä ja saippualla, jotta pinta pysyy kiiltävänä ja puhtaana. Alkoholilla voidaan myös puhdistaa kaikki jäämät.

Varmista, että pöydällä ei ole pölyä tai sormenjälkiä, koska mahdolliset jäämät määräävät seuraavan vaiheen onnistumisen.

Vaihe 6: Kiinnitä Photoresist Film

Leikkaa pieni pala valokuvaresististä kalvoa. Kalvo koostuu kolmesta kerroksesta, muovista ylhäältä ja alhaalta ja valokestävästä kemikaalista keskellä. Kalvon erottamiseksi laitoin kaksi kappaletta myyntinauhaa reunaan ja vedin sitten erilleen, kirkas kalvo irtoaa ja heitetään pois, tahmea puoli (se, jossa on valon vastus) tarttuu levyyn helposti ilman ilmakuplia.

Jotta kalvo kiinnittyy kokonaan levyyn, on käytettävä lämpöä. Muokattu laminaattori on usein edullinen menetelmä, mutta silitysrauta tai sähköliesi voi myös toimia. Minun tapauksessani käytän keittiössä sähköliesiä. Välissä käytetään paperia, jotta muovikalvo ei kuumene liikaa.

Vaihe 7: Valokuvaresistin paljastaminen

Läpinäkyvyys tarttuu valoresistiin vesipisaran avulla. Sitten se altistetaan UV -valolle.

On tärkeää, että piirtoheitinkalvon muste tai väriaine on kosketuksissa levyn kanssa, muuten valo saattaa siemailla kalvon ja levyn väliin ja aiheuttaa joitain vikoja.

Valotusaika riippuu UV -lähteesi vahvuudesta. Minun tapauksessani 30 sekuntia kotitekoisessa PCB -valotusaineessani riittää. Normaalin CFL -lampun alla saattaa kestää useita minuutteja.

Vaihe 8: Irrota valottamaton valoresisti

Kun piirilevy on paljastettu, läpinäkyvyys poistetaan ja valokuvaresistiä pitävä muovikalvo kuoritaan pois. Valoresisti kovettuu ja kiinnittyy levyyn.

Paljastamaton valoresisti poistetaan 1% natriumkarbonaattiliuoksesta*. Harja tarvitaan valottumattomien alueiden nopeaan liuottamiseen. Kuparilevyn pitäisi näkyä tämän jälkeen.

Kun tämä on tehty, levy altistetaan jälleen UV -valolle, jotta valokestävyys kovettuu täysin ja se valmistetaan etsausta varten.

*Natriumkarbonaatti tunnetaan myös pesusoodana. Jos sinulla ei ole natriumkarbonaattia, voit valmistaa osan lämmittämällä natriumbikarbonaattia (leivinjauhetta) 200 ° C: n uunissa pari tuntia.

Vaihe 9: Levyn etsaus

Levy syövytetään 2: 1 vetyperoksidin ja HCl: n (Muriatic Acid) liuokseen, se kestää yleensä noin 10 minuuttia. Sitten fotoresisti poistetaan upottamalla levy asetoniin, kunnes se kuoriutuu pois.

Levyn reunat viimeistellään ja hiotaan. Kun levy on syövytetty, suoritetaan jatkuvuustarkastukset sen varmistamiseksi, ettei oikosulkuja esiinny.

Vaihe 10: Juotosmaskin levittäminen

Levyn keskelle levitetään suuri juotosmaski. Läpinäkyvyys on juuttunut päälle ja juotosmaskin läppä puristuu tasaisesti. Piirilevyn paljastamiseen käytetään samaa prosessia kuin aiemmin. Paljastamaton juotosmaski poistetaan hanavedellä ja harjalla.

Joissakin tapauksissa juotosmaski voi tarttua läpinäkyvyyteen, joten polypropeenikalvon pala on välissä. Taulun puhdistaminen alkoholilla ja paperipyyhkeellä tekee siitä melko kiiltävän.

Juotosmaskin levittäminen voi olla hieman hankalaa, kuten huomaat, jotkut täplät ovat irronneet, mutta se on hyväksyttävää.

Vaihe 11: Komponenttien juottaminen

Jokaiselle tyynylle levitetään hieman juotospastaa. SMD -komponentit asetetaan tyynyille. Älä huolestu, jos se näyttää sotkulta, lämmön levittämisen jälkeen sulan tinan pintajännitys vetää komponentit suoraan. Juotosmaski estää juottoa tarttumasta mihinkään muuhun kuin tyynyihin.

Komponentit kuumennetaan lämpöpistoolilla 300 ºC: n lämpötilassa muutaman sekunnin ajan, kunnes juotospasta sulaa. Sen annetaan jäähtyä hitaasti useita minuutteja. Muita menetelmiä voidaan käyttää (reflow, keittolevy…).

Jotkut nastojen otsikot on juotettu piiriin ennen sen testaamista leipälevyllä.

Vaihe 12: LEDien testaus

Yksinkertaista Arduino -ohjelmaa ja FastLED -kirjastoa käytetään LEDien ohjaamiseen. WS2812B -LEDien hyvä puoli on, että ne eivät tarvitse vastuksia, koska on olemassa sisäinen IC, joka säätelee virtaa. Koko matriisia voidaan ajaa myös yhdellä tulolla.

Tämä pieni testilevy on suoritettu onnistuneesti ja on aika siirtyä eteenpäin isompien projektien parissa.

Jos pidit tästä projektista ja haluat nähdä syvällisempää ohjeistusta joistakin täällä käsitellyistä aiheista, pidä tästä ohjeesta ja harkitse äänestämistä LED-kilpailulle.

Kiitos katsomisesta!