Изработка на SMD печатни платки у дома (метод на фоторезист): 12 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:54

Изработването на печатни платки у дома вероятно е умиращо изкуство, тъй като все повече компании за производство на печатни платки ще отпечатат вашата платка и ще ги доставят до дома ви на разумна цена. Независимо от това, знанието как да се правят печатни платки все още ще се окаже полезно при създаването на прототипи или замяната на тази повредена верига, която ще отнеме седмици за доставка. Също така уменията, необходими за ецване на печатна платка, могат да бъдат полезни за ецване на много други материали с творчески дизайн.

В тази инструкция ще ви покажа как да гравирате едностранна платка, да нанесете спояваща маска и да запоите някои SMD компоненти, за да направите тестова платка за някои WS2812B RGB светодиоди.

Стъпка 1: Материали:

Ето списък на всички материали, които ще ви трябват за гравиране и запълване на вашата платка.

• Дъска, покрита с мед*
• Алкохол
• Ацетон
• Пластмасова тава
• Офорт **
• Компоненти на платката
• Мастилено -струйни или лазерни прозрачни листове
• Комплект пинсети
• Запояваща станция с пистолет за горещ въздух (за SMD)
• Фоторезист
• Поток
• Разпръскваща плитка
• Припой паста
• Маска за запояване

*Дъските, облечени със стъклени влакна, не се препоръчват, тъй като могат да бъдат малко трудни за рязане.

** Използвах 2: 1 разтвор на водороден прекис и HCI, съответно при 3% и 30%.

Стъпка 2: Проектирайте схемата си

Налични са много програми за проектиране на вашата схема. Този, който използвам най -много, е Eagle, който може да не е толкова усъвършенстван, колкото някой друг наличен софтуер за печатни платки, но е безплатен и лесен за използване. Позволява ви да създавате дъски с до два слоя. Eagle е закупен наскоро от Autodesk, така че в бъдеще може да придобие по -голямо значение в професионалната област.

Ако не сте запознати с дизайна на печатни платки, предлагам ви да разгледате други инструкции, има и страхотни уроци в youtube, като този на Jeremy Blum.

На снимката можете да видите как изглежда веригата, след като приключи. В този случай тази схема ще се използва за тестване на някои светодиоди WS2812B.

Прикачих файловете Eagle в случай, че искате да запишете или промените веригата.

Стъпка 3: Експортирайте огледален PCB отрицателен

За съжаление, Eagle няма възможност да обърне цветовете на веригата преди отпечатване, поради което са необходими някои допълнителни стъпки.

След като завършите веригата си, изберете следите, подложките и други неща, които искате да бъдат гравирани, след което ги експортирайте в PDF файл. Направете същото само за подложките, това ще се използва за излагане на маската за запояване.

Eagle извежда PDF файла с разделителна способност 600 dpi, което обикновено е същата резолюция на вашия принтер, така че не се изискват корекции в размера.

За да обърна цветовете на PDF файла използвах Gimp. Отворих файла с разделителна способност 600 dpi* и продължих да обръщам цветовете, като избирам веригата и използвам инструмента за инвертиране. Също така поставих подложките, за да отпечатам всичко наведнъж.

Прикачих PDF файла, в случай че искате да отпечатате тази схема, не трябва да се налага преоразмеряване.

* Внимание: Задаването на всяка разделителна способност в софтуера за редактиране, различна от 600dpi, ще доведе до промени в размера при печат, които ще бъдат трудни за коригиране. Също така се уверете, че веригата ви е огледална, така че да може да се обърне, като тонерът или мастилото се притискат към дъската.

Стъпка 4: Подгответе прозрачните фолиа

След като се уверите, че всички компоненти се вписват добре на веригата на хартия, веригата и подложките се отпечатват върху прозрачно фолио.

Доста често една прозрачност не е достатъчна, може да се появят някои дупки, които да пропускат светлината, оставяйки откритите области там, където не ги искаме. Това може да бъде основен проблем, който лесно се отстранява чрез подреждане на друга прозрачност отгоре.

Прозрачните фолиа се залепват с епоксидна смола и се подреждат и епоксидната смола се оставя да се втвърди. Поставянето на прозрачността под равна повърхност е добра идея, така че прозрачността да е напълно плоска, след като епоксидната смола се втвърди. Излишъкът се подрязва, преди да се пристъпи към следващата стъпка.

Стъпка 5: Подгответе дъската

Облицованата с мед дъска се дели от двете страни и се счупва по размер. Почиства се също с подложка за точкуване и малко сапун, за да остави лъскава и чиста повърхност. Алкохолът може да се използва и за почистване на остатъците.

Уверете се, че на дъската няма прах или пръстови отпечатъци, тъй като всички остатъци ще определят успеха на следващата стъпка.

Стъпка 6: Залепете фоторезисторния филм

Изрежете малко парче фоторезистен филм. Филмът е съставен от три слоя, пластмаса отгоре и отдолу и фоторезист, химикал, притиснат в средата. За да отделя филма, слагам две парчета селто лента на ръба и след това ги разделям, прозрачен филм ще се отдели и ще бъде изхвърлен, лепкава страна (тази с изложен фоторезист) лесно се прилепва към дъската без въздушни мехурчета.

За пълно залепване на филма върху дъската трябва да се приложи малко топлина. Модифицираният ламинатор често е предпочитаният метод, но ютия или електрическа печка също могат да работят. В моя случай използвам електрическата печка в кухнята си. Между тях се използва парче хартия, за да се предотврати прегряване на пластмасовото фолио.

Стъпка 7: Разкрийте фоторезиста

Прозрачността се придържа към фоторезиста с помощта на капка вода. След това се излага на ултравиолетова светлина.

Важно е мастилото или тонерът върху прозрачността да са в контакт с дъската, в противен случай светлината може да проникне между филма и дъската и да причини някои дефекти.

Времето на експозиция ще зависи от силата на вашия UV източник. В моя случай 30 секунди в моя домашен експонатор на печатни платки са достатъчни. При нормална крушка CFL може да са необходими няколко минути.

Стъпка 8: Премахнете експонирания фоторезист

След като ПХБ е изложена, прозрачността се отстранява и пластмасовият филм, който държи фоторезиста, се отлепва. Фоторезистът ще се втвърди и ще бъде залепен за дъската.

Неизложеният фоторезист се отстранява в разтвор на 1% натриев карбонат*. За бързо разтваряне на неразкритите участъци е необходима четка. Медната дъска трябва да се вижда, след като това е направено.

След като това е направено, плочата отново е изложена на UV светлина, за да се втвърди напълно фоторезиста и да се подготви за ецване.

*Натриевият карбонат е известен също като сода за пране. Ако нямате достъп до натриев карбонат, можете да го направите, като нагреете натриев бикарбонат (сода за хляб) във фурна при 200ºC за няколко часа.

Стъпка 9: Гравиране на дъската

Дъската е гравирана в разтвор на 2: 1 водороден пероксид и HCl (мурианова киселина), обикновено отнема около 10 минути. След това фоторезистът се отстранява чрез потапяне на дъската в ацетон, докато се отлепи.

Краищата на дъската накрая се подрязват и шлайфат. След гравирането на платката се извършват проверки за непрекъснатост, за да се гарантира, че няма късо съединение.

Стъпка 10: Нанасяне на маска за запояване

В центъра на дъската се нанася голямо петно от спояваща маска. Прозрачността е залепена отгоре и петното на маската за спойка се притиска равномерно. Същият процес като преди се използва за излагане на печатни платки. Неразкритата маска за спойка се отстранява с чешмяна вода и четка.

В някои случаи маската за запояване може да се придържа към прозрачността, така че парче полипропиленово фолио се притиска между тях. Почистването на дъската с алкохол и хартиена кърпа ще я направи доста блестяща.

Нанасянето на спояваща маска може да бъде малко сложно, както можете да видите, някои петна са се отлепили, но това е приемливо.

Стъпка 11: Запояване на компонентите

На всяка подложка се нанася малко паста за спойка. SMD компонентите се поставят върху подложките. Не се притеснявайте, ако изглежда като бъркотия, след нагряване повърхностното напрежение на разтопената калай ще издърпа компонентите направо. Маската за запояване ще предотврати залепването на спойка навсякъде другаде, освен на подложките.

Компонентите се загряват с топлинен пистолет при температура 300ºC за няколко секунди, докато спойката се разтопи. След това се оставя да се охлади бавно за няколко минути. Могат да се използват и други методи (повторно нагряване, котлон …).

Някои заглавки на щифтове са запоени към веригата, преди да се тестват на макет.

Стъпка 12: Тестване на светодиодите

За управление на светодиодите се използва проста програма Arduino с библиотеката FastLED. Хубавото на светодиодите WS2812B е, че те не се нуждаят от резистори, тъй като има вътрешна интегрална схема, която регулира тока. Цял масив също може да бъде управляван с един единствен вход.

Тази малка тестова платка е завършена успешно и е време да продължим с по -големи проекти.

Ако този проект ви е харесал и искате да видите по-задълбочени инструкции по някои от темите, обсъждани тук, моля харесайте този инструктаж и помислете дали да гласувате за LED конкурса.

Благодаря за гледането!