Výroba desek plošných spojů SMD doma (metoda fotorezistu): 12 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

Výroba desek plošných spojů doma je pravděpodobně umírající umění, protože stále více společností vyrábějících desku plošných spojů vytiskne vaši desku plošných spojů a nechá vám ji doručit domů za rozumnou cenu. Nicméně znalost výroby desek plošných spojů bude stále užitečná při výrobě prototypů nebo výměně poškozeného obvodu, jehož dodání bude trvat týdny. Také dovednosti potřebné k leptání desky plošných spojů mohou být užitečné pro leptání mnoha dalších materiálů pomocí kreativních návrhů.

V tomto návodu vám ukážu, jak vyleptat jednostrannou desku, použít pájecí masku a pájet některé komponenty SMD, abyste vytvořili testovací desku pro některé LED diody WS2812B RGB.

Krok 1: Materiály:

Zde je seznam všech materiálů, které budete potřebovat k leptání a osazení desky plošných spojů.

• Měděná deska*
• Alkohol
• Aceton
• Plastový tác
• Leptadlo **
• Součásti desky
• Průhledné listy pro inkoustové nebo laserové tiskárny
• Sada pinzety
• Pájecí stanice s horkovzdušnou pistolí (pro SMD)
• Fotorezista
• Flux
• Odpájecí cop
• Pájecí pasta
• Pájecí maska

*Desky potažené měděným skelným vláknem se nedoporučují, protože jejich řezání může být trochu obtížné.

** Použil jsem roztok peroxidu vodíku 2: 1 a 3% roztok HCl a 30%.

Krok 2: Navrhněte svůj obvod

Existuje mnoho programů k návrhu vašeho obvodu. Nejvíce používám Eagle, který možná není tak pokročilý jako nějaký jiný dostupný software pro PCB, ale je zdarma a snadno se používá. Umožňuje vytvářet desky až ze dvou vrstev. Eagle byl nedávno zakoupen společností Autodesk, takže v budoucnu může získat větší relevanci v profesionální oblasti.

Pokud nejste obeznámeni s návrhem PCB, doporučuji vám podívat se na další instruktabilní soubory, na youtube jsou také skvělé návody, jako například Jeremy Blum.

Na obrázku vidíte, jak obvod vypadá, když je hotový. V tomto případě bude tento obvod použit k testování některých LED diod WS2812B.

Připojil jsem soubory Eagle v případě, že chcete obvod uložit nebo upravit.

Krok 3: Export zrcadleného negativu PCB

Eagle bohužel nemá možnost invertovat barvy obvodu před tiskem, proto jsou nutné nějaké další kroky.

Jakmile dokončíte svůj obvod, vyberte stopy, podložky a další věci, které chcete vyleptat, a poté je exportujte do souboru PDF. Totéž proveďte pouze pro podložky, toto bude použito k odhalení masky pájky.

Eagle vydává PDF v rozlišení 600 dpi, což je obvykle stejné rozlišení vaší tiskárny, takže není třeba upravovat velikost.

K převrácení barev souboru PDF jsem použil Gimp. Otevřel jsem soubor s rozlišením 600 dpi* a pokračoval v invertování barev výběrem obvodu a pomocí nástroje invertovat. Také jsem vložil podložky vedle, abych to vytiskl najednou.

Připojil jsem soubor PDF v případě, že chcete tento obvod vytisknout, nemělo by být nutné měnit velikost.

* Upozornění: Nastavení jakéhokoli rozlišení v editačním softwaru jiném než 600 dpi bude mít za následek změny velikosti při tisku, které bude obtížné opravit. Také se ujistěte, že je váš obvod zrcadlený, aby jej bylo možné převrátit, přičemž toner nebo inkoust tlačí na desku.

Krok 4: Připravte si průhledné fólie

Poté, co se ujistíte, že všechny součásti dobře sedí na obvodu na papíře, jsou obvod a podložky vytištěny na průhlednou fólii.

Poměrně často nestačí jedna průhlednost, mohou se objevit nějaké otvory, které propustí světlo a ponechá exponovaná místa tam, kde je nechceme. Může to být hlavní problém, který lze snadno vyřešit stohováním další průhlednosti nahoře.

Fólie se slepí epoxidem a seřadí a epoxid se nechá vytvrdnout. Umístění průhlednosti pod rovný povrch je dobrý nápad, aby byla průhlednost po vytvrzení epoxidu zcela rovná. Přebytek se ořízne, než budete pokračovat dalším krokem.

Krok 5: Připravte desku

Měděně plátovaná deska je na obou stranách rýhována a rozlámána na požadovanou velikost. Je také vyčištěn rýhovací podložkou a trochou mýdla, aby zanechal lesklý a čistý povrch. Alkohol lze také použít k čištění všech zbytků.

Ujistěte se, že na desce není žádný prach ani otisky prstů, protože případné zbytky rozhodnou o úspěchu dalšího kroku.

Krok 6: Nalepte film Photoresist

Odřízněte malý kousek filmu z fotorezistu. Film se skládá ze tří vrstev, plastu nahoře a dole a chemichalu fotorezistu vloženého uprostřed. Abych film oddělil, položil jsem dva kusy lepicí pásky na okraj a poté je od sebe oddělil, odlepí se čirý film, který se vyhodí, lepivá strana (ta s odkrytým fotorezistorem) se snadno lepí na desku bez vzduchových bublin.

K úplnému přilepení filmu k desce je třeba použít určité teplo. Upřednostňovanou metodou je často upravený laminátor, ale fungovat může i žehlička nebo elektrický sporák. V mém případě používám v kuchyni elektrický sporák. Mezitím je použit kus papíru, aby se zabránilo přílišnému zahřívání plastové fólie.

Krok 7: Odhalte fotorezistu

Průhlednost se na fotorezist přilepí pomocí kapky vody. Poté je vystaven UV záření.

Je důležité, aby inkoust nebo toner na průhledné fólii byly v kontaktu s deskou, jinak by světlo mohlo proniknout mezi fólii a desku a způsobit určité vady.

Doba expozice bude záviset na síle vašeho zdroje UV. V mém případě stačí 30 sekund v mém domácím exponátoru PCB. Při běžné žárovce CFL může být zapotřebí několik minut.

Krok 8: Odeberte Unexposed Photoresist

Jakmile je deska plošných spojů obnažena, průhlednost se odstraní a plastová fólie, která držela fotorezistor, se odlepí. Fotorezist ztvrdne a bude přilepený k desce.

Neexponovaný fotorezist se odstraní v roztoku 1% uhličitanu sodného*. K rychlému rozpuštění neexponovaných oblastí je zapotřebí kartáč. Měděná deska by poté měla být viditelná.

Jakmile to bude hotové, deska se znovu vystaví UV záření, aby fotorezist úplně ztvrdla a připravila se na lept.

*Uhličitan sodný je také známý jako prací soda. Pokud nemáte přístup k uhličitanu sodnému, můžete si jej vyrobit zahřátím hydrogenuhličitanu sodného v peci na 200 ° C po dobu několika hodin.

Krok 9: Leptání desky

Deska je leptána v roztoku 2: 1 peroxidu vodíku a HCl (kyselina Muriatová), obvykle to trvá přibližně 10 minut. Poté se fotorezist odstraní ponořením desky do acetonu, dokud se neodloupne.

Okraje desky jsou nakonec ořezány a vybroušeny. Po vyleptání desky se provedou kontroly spojitosti, aby se zajistilo, že nedojde ke zkratu.

Krok 10: Nanášení pájecí masky

Uprostřed desky je nanesena velká kapka pájecí masky. Průhlednost je přilepená nahoře a blob masky pájky je rovnoměrně stlačen. K odhalení DPS se používá stejný postup jako dříve. Neexponovaná maska pájky se odstraní vodou z vodovodu a štětcem.

V některých případech může pájecí maska přilnout k průhlednosti, takže je mezi ně vložen kus polypropylenové fólie. Čištění desky alkoholem a papírovou utěrkou bude docela lesklé.

Nanášení pájecí masky může být trochu ošidné, jak vidíte, některá místa se odlepila, ale to je přijatelné.

Krok 11: Pájení součástí

Na každou podložku se nanese trochu pájecí pasty. Součásti SMD jsou umístěny na podložky. Nebojte se, pokud to vypadá jako nepořádek, po aplikaci tepla povrchové napětí roztaveného cínu přitáhne součásti přímo. Pájecí maska zabrání lepení pájky kdekoli jinde než na podložkách.

Součásti se zahřívají horkovzdušnou pistolí na teplotu 300 ° C na několik sekund, dokud se pájecí pasta nerozpustí. Poté se nechá několik minut pomalu vychladnout. Mohou být použity i jiné metody (přetavení, varná deska …).

Některé záhlaví pinů jsou připájeny k obvodu před testováním na prkénku.

Krok 12: Testování LED diod

K ovládání LED diod slouží jednoduchý program Arduino s knihovnou FastLED. Dobrá věc na LED diodách WS2812B je, že nepotřebují odpory, protože existuje interní IC, který reguluje proud. Celé pole lze také řídit jedním jediným vstupem.

Tato malá testovací deska byla úspěšně dokončena a je načase pokračovat ve větších projektech.

Pokud se vám tento projekt líbil a chcete vidět podrobnější instruktáže o některých zde diskutovaných tématech, lajkněte si tento instruktáž a zvažte, zda mu dáte hlas pro LED soutěž.

Díky za sledování!