Zabijácké PCB: 12 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:25

Tento návod ukazuje postup pro výrobu desek s plošnými spoji s vlastnostmi od 0,005 vhodných pro integrované obvody LQFP nebo QFN pomocí záporného fotorezistu se suchým filmem. To vám umožní zvládnout téměř jakýkoli druh integrovaného obvodu, který je k dispozici-dokonce i pole s kulovou mřížkou! Na obrázku jsou desky s pouzdry TSSOP-14, QFN-40 s roztečí 0,65 mm a pružnými zásuvkami s nulovou vkládací silou s roztečí 0,5 mm.

Krok 1: Pozadí

Po chvíli experimentování s domácím výrobou desek plošných spojů jsem konečně vypracoval proces, který produkuje přiměřeně konzistentní výsledky, které ve skutečnosti vypadají docela dobře. Strávil jsem spoustu času zkoušením použít metodu přenosu toneru s různou mírou úspěchu (OK, různé stupně selhání mohou být přesnější). Také jsem vyzkoušel sprej s negativním fotografickým odporem Philmore/Datak s důsledně strašnými výsledky (věci nakonec roztavily rozprašovací trysku, která s ním přišla a prosakovala všude). Není zelené a nedoporučuje se. Nyní jsem si mohl koupit předem zcitlivěné desky a ušetřit spoustu problémů, ale materiál mi připadá příliš nákladný na objem desek, které vyrábím. Nakonec jsem zkusil odolat suchému filmu a už se nevrátím! Nebudu se zabývat složitostí schematického zachycování nebo leptání, protože tyto předměty jsou dobře pokryty jinými pokyny. Nepoužívají se žádné těkavé sloučeniny-pouze jednoduché zásady, které lze ekologicky zajistit filtrací pevných látek a neutralizací kyselinou chlorovodíkovou (postupy likvidace viz pokyny výrobce). Tento proces v kombinaci s procesem leptání peroxidem/chloridem měďnatým tvoří ekologický proces vývoje zelené PCB. Pokud jste nezkusili metodu přenosu toneru, udělejte to. Pokud nemáte požehnání magickým tonerem a/nebo papírem, metoda odolnosti proti suchému filmu přinese lepší výsledky, ale tento proces je o něco více zapojen. Pokud jste s výsledky přenosu toneru spokojeni, v každém případě se této metody držte. Přirozeně platí standardní varování: Leptání desek plošných spojů a zpracování suchého filmu zahrnuje žíravé materiály-určitě používejte ochranné prostředky a mějte po ruce stanici na výplach očí (nebo alespoň kbelík s vodou). Také si všimněte, že vývoj a odstraňování suchého filmu zahrnuje silné základy-držte je daleko od leptajících chemikálií, nebo mohou reagovat prudce. Zatím jsem použil tři typy odolných proti suchému filmu, z nichž všechny fungovaly dobře:- Odolnost proti suchému filmu MG Chemicals 416DFR Asi 20,00 $ za 12 palců o 5 stop u společností Frys, Altex a online. Společnost MG odmítla citovat větší množství a neprozradí výrobce jejich filmu.-Dupont Riston M115 dostupný u Think & Tinker Vynikající odolnost "mnohem úspornější než MG, pokud chcete větší množství (12" x 50 stop za 96,75 USD, 12 "x 100 stop za 116,26 USD). Vynikající oblečení, velmi užiteční, přátelští lidé a spousta skvělých informací. Skvělé stránky!-Kolon Dry Film Resist korejského výrobce prodává se o něco méně než Think & Tinker's Riston, ale s minimem 500 stop. Co budete potřebovat- Laserová tiskárna- Laminátor pro domácnost/kancelář- Průhledné fólie pro laserové tiskárny- Lepidlo ve spreji- Negativní fotografický rezistentní film- Odolný vývojář (uhličitan sodný) - Resist Stripper (sodi Hydroxid)- Skleněné tabule- Čistá páska- Žlutá světelná chyba- Světle bezpečná oblast Volitelně- Vakuový sáček nebo vakuový rám- Kolimovaný zdroj UV expozice- Rotační ořezávač papíru- 21stupňový průvodce citlivosti Stouffer pro kalibraci

Krok 2: Vytvořte kresbu

Předpokládám, že jste zachytili své schéma a rozložili jste desku plošných spojů v něčem jako Eagle-pokud nevíte, o čem mluvím, začněte raději tím, že se naučíte schematické zachycování a rozvržení desky plošných spojů. Jakmile máte rozloženou desku plošných spojů, budete muset vytvořit negativní fotografické masky. Negativní fotografická maska je průhlednost, která je jasná tam, kde chcete měď, a černá, kde chcete měď odstranit. Jedna rada: pokud si zvyknete plnit vrstvy DPS zemními nebo silovými rovinami, ušetříte spoustu toneru. Všimněte si také, že můžete rozložit desku plošných spojů v Eagle pomocí příkazu group copy, pokud neexistuje přidružený schematický soubor (jinak si stěžuje, že to musíte udělat ve schématu ). Proces převrácení barev jsem našel v váš výstup bude překvapivě obtížný, ale nakonec jsem se rozhodl pro tento poměrně jednoduchý přístup pomocí open source softwaru pro kreslení vektorů Inkscape: 1. Ujistěte se, že jste vybrali pouze vrstvy nezbytné pro leptání (např. Top/Bottom, Pads, Vias). 2. Použijte funkci tisku Eagle k výstupu do souboru PDF. Přestože tiskneme na fólie, budete chtít horní vrstvu zrcadlit, aby byla tištěná strana umístěna nejblíže k desce a zabránilo se krvácení. 3. Pokud ještě nemáte nainstalovaný Inkscape, stáhněte si jej a nainstalujte hned. 4. Otevřete PDF v Inkscape (přijměte výchozí parametry načítání). 5. Otevřete podokno Vrstvy (Vrstva nabídky: Vrstvy). 6. Klikněte na tlačítko + přidejte vrstvu. Pojmenujte ji, jak chcete (pojmenoval jsem svoji „b“). 7. Klikněte pomocí šipky dolů přesuňte novou vrstvu dolů. V podokně nástrojů vyberte nástroj obdélník. Klepněte pravým tlačítkem na vzorník modré barvy v dolní části obrazovky a vyberte Nastavit tah.10. Klepněte pravým tlačítkem na vzorník šedé barvy a vyberte Nastavit výplň.11. Kliknutím a tažením nakreslete obdélník kolem desky. Vyberte nástroj se šipkou, poté vyberte a přetáhněte každou stranu obdélníku doprava k okraji desky. Displej by měl vypadat nějak takto: 13. Klikněte pravým tlačítkem na černé políčko ve spodní části obrazovky a vyberte Nastavit výplň. Klikněte znovu pravým tlačítkem na černé políčko a vyberte Nastavit tah.14. Kliknutím na ikonu oka v paletě vrstev vypněte vrstvu b. 15. Kliknutím a přetažením vyberte svou desku (nebo klikněte na ikonu Vybrat vše viditelné na panelu nástrojů).16. Negujte obrázek (Efekty nabídky: Barva: Negativní) 17. Klikněte znovu na ikonu oka pro vrstvu b. Nyní byste měli mít něco takového: 18. Klikněte na Uložit jako, poté změňte typ souboru na PDF prostřednictvím Káhiry a připojte _out k názvu souboru (např. Test_out.pdf), aby nedošlo k přepsání originálu. Opětovným kliknutím na Uložit jako uložíte jako výchozí formát SVG.

Krok 3: Vytvořte průhledné fólie

I tato část byla trochu výzva. Problém je v tom, že většina laserových tiskáren nevytváří opravdu tmavé výtisky, takže některé světlo prosakuje skrz černé oblasti. Vyzkoušel jsem spoustu přístupů k selektivnímu ztmavení toneru: fixy na suché mazání, inkoust na razítka, pastelky, dřevěné uhlí, grafit, změkčování/zahřívání + další aplikace toneru atd. Nic z toho nefungovalo. Zde je to, co pro mě důsledně funguje:

1. Začněte drobnou kresbou-rotačním ořezávačem papíru stříhám průhledné listy na čtvrtiny (4,25 x 5,5) 2-3 listy najednou. Malá umělecká díla jsou lepší, protože se sníží zkreslení průhledného materiálu související s teplem. 2. Otevřete PDF z posledního kroku pomocí aplikace Adobe Reader a tiskněte na laserové tiskárně s vloženými fóliemi. Pro svou tiskárnu (Brother HL-5250DN) používám následující nastavení: Uživatelem definovaný formát papíru (4,25 x 5,5), bez duplexu, ruční podávání, 1200 dpi, nejtmavší sytost. Velký tip zde: V systému Windows můžete mít nainstalováno více kopií stejné tiskárny, takže přidejte novou tiskárnu s názvem PCB_Laser jako duplikát vaší stávající laserové tiskárny, poté klikněte pravým tlačítkem a upravte výchozí nastavení podle potřeby pro transparentní tisk desek plošných spojů. 3. Vytiskněte horní a dolní kresbu. Držte kresbu na světle: Vidíte nějaké světlo prosakující přes černé oblasti? Pokud jsou vaše výsledky podobné mým, budete mít dostatek prosakování, které způsobí problémy s vaším odporem. Abyste přesně posoudili hustotu toneru, opravdu potřebujete nějaké větší černé oblasti. Pokud jste obdařeni super hustým tonerem, přejděte ke kroku 8, v opačném případě pokračujte a vytiskněte druhou kopii každé z vašich průhledných fólií. 4. Dále potřebujete provizorní světelný stůl k zarovnání kresby. Může to být tak jednoduché, jako kus papíru nalepený na sluncem zalitém okně nebo mělký zásobník se světlem o velikosti hokejového puku pokrytým listem papíru a skleněnou tabulí. Podsvícení skeneru vytváří skvělý světelný stůl. Stačí spustit skenování v režimu průhlednosti/negativu-je pravděpodobné, že ponechá podsvícení zapnuté několik minut po skenování, poté sejměte víko a překlopte jej. Použití zvětšovací čočky namontované na hlavě výrazně pomůže při sladění vašich uměleckých děl. 5. Dále spojíme páry průhledností (2x nahoře, 2x dole), abychom zdvojnásobili hustotu toneru. Chcete -li to provést, vezměte jednu kopii každé fólie a na stranu toneru naneste lepidlo ve spreji. Můžete zjistit, která strana toneru je, pozorováním odrazu světla od povrchu průhledné fólie; toner se na straně toneru jeví jako matný. 6. Na světlý stůl položte transparentní tonerovou stranou dolů nepřilnavou vrstvu dolů-možná budete chtít rohy tohoto listu volně přilepit na světelný stůl (pásku přeložte na konec, abyste ji mohli snadno odlepit) poté). 7. Opatrně zarovnejte (zaregistrujte) lepicí fólii s nepotaženou fólií. Po zarovnání pevně přitlačte, aby se dva listy spojily. 8. Zarovnejte průhledné fólie laminátorem při nejchladnějším nastavení, aby se vrstvy trvale spojily. 9. Zarovnejte horní a dolní kresbu (strana s tonerem dovnitř) a pásku bezpečně a ponechte dostatek místa pro zasunutí desky plošných spojů mezi. Alternativně, pokud máte ohraničení, které je alespoň palec kolem desky, můžete nanášet lepicí pásku na 1/2palcový proužek podél dvou okrajů tak, že zakryjete zbytek masky rohem kusu papíru-stačí ujistěte se, že mezi lepicí páskou a okrajem desky není méně než 1/4 palce.

Krok 4: Připravte měděný plášť

Opatrně očistěte materiál potažený mědí drhnoucí podložkou a čisticí směsí obsahující bělidlo (např. Soft Scrub w/Bleach). Brouste mokrým/suchým brusným papírem zrnitosti 320 nebo 400, abyste zdrsnili povrch a zajistili správnou přilnavost. Desku osušte a dávejte pozor, abyste se desky nedotkli bez rukavic (abyste zabránili přenosu kožních olejů na desku).

Krok 5: Laminát

Existuje několik různých možných přístupů k laminování desky plošných spojů. Společnost MG Chemicals navrhuje přístup přes složku a laminát. Jiní navrhují použít buď teplo nebo vodu (nebo obojí) k přilepení odolného materiálu k PCB před laminováním. Měl jsem štěstí s tímto přístupem: 1. Zajistěte, aby byl váš pracovní prostor bezpečný pro světlo: Zapněte světlo brouka a vypněte veškeré zářivky nebo> 40 W žárovky 2. Vyřízněte laminátový materiál o 1/2 palce větší než deska (dvojitý délka, pokud děláte oboustrannou desku) 3. Opatrně odlepte pouze první půl palce vnitřní fólie (vždy na vnitřní straně zvlnění) 4. Opatrně zarovnejte laminát tak, aby laminát zcela zakryl desku na obou stranách (pokud je oboustranný). 5. Přitlačte první polovinu palce odhaleného laminátu k desce. 6. Opatrně vytáhněte zbývající vnitřní vrstvu o půl palce směrem dolů a současně přitlačte obnažený laminát k desce. Dávejte pozor, abyste nezpůsobili vrásky. V případě potřeby pokračujte podobným způsobem na zadní stranu. 8. Protáhněte desku laminátorem (jakmile je laminátor plně zahřátý). Otočte se a znovu projděte laminátorem.

Krok 6: Exponujte

Umístěte laminovanou desku plošných spojů mezi předem registrované fólie a pásku zajistěte na místě. Pokud plánujete kalibrovat svůj proces expozice, nalepte na otevřenou část desky plošných spojů vodítko citlivosti Stouffer s 21 kroky. Chcete pevně přitlačit kresbu na desku plošných spojů, aby se zabránilo úniku světla pod vaše stopy. Můžete to udělat se dvěma skleněnými tabulemi, nebo s výhodou můžete použít vakuový sáček nebo vakuový rám. Poté můžete tuto sestavu umístit na jasné sluneční světlo na přibližně 5-8 minut na každou stranu nebo použít jiný UV zdroj podle vašeho výběru. Všimněte si toho, že navzdory těsnému spojení PCB a uměleckých děl je pro dosažení jemných stop důležitá kolimace (vytváření světelných paprsků rovnoběžně)-zde najdete pokyny pro konstrukci zdroje kolimovaného UV světla.

Krok 7: Rozvoj

Při přípravě vývojového roztoku (obvykle uhličitanu sodného nebo uhličitanu draselného) a při vývoji desky postupujte podle pokynů výrobce (vyvíjející se odstraní odpor, který není vystaven UV záření).

Krok 8: Lept

Použijte své oblíbené leptadlo-ujistěte se, že přemýšlíte o budoucí likvidaci a zvažte zelený proces, jako je proces leptání peroxidem/chloridem měďnatým (je také doslova zelený). A pokud se chcete ponořit do drobných detailů související chemie, tato stránka je pro vás.

Krok 9: Odizolujte

K tomu budete potřebovat hydroxid sodný (NaOH)-to je věc, kterou Brad Pitt používá k spálení ruky Edwarda Nortona ve Fight Clubu, která rozpouští tuk a vaše kůže se skládá převážně z tuku, takže buďte opatrní. Podívejte se na místní zásobárny chemikálií-měl jsem štěstí: soused vyrábí mýdlo, a tak jsem se objevil a zeptal se, jestli bych si mohl půjčit šálek louhu!

Krok 10: Pájecí maska a hedvábná obrazovka

Pájecí masku naneste vydrhnutím a opětovnou laminací leptané desky novou vrstvou rezistů, poté odstraňte ochranný vnější film a naneste druhou vrstvu rezistu, aby se tloušťka zdvojnásobila. Nyní exponujte s vrstvami stop a sítotisku a vyvíjejte se jako dříve (expozice může trvat o něco déle kvůli extra tloušťce odolnosti). Pečte v toustovači na 200-220 stupňů F po dobu asi 10 minut (nezapomeňte desku podepřít, aby se odpor k toustovači nepřilnul). Vyjměte desku z toustovače a bílou pastelkou vyplňte text sítotisku, dokud je deska ještě teplá. Přebytečný pastelkový vosk setřete ručníkem a párátkem odstraňte přebytečný vosk z rýh a stop.

Krok 11: Pájecí pastová šablona

Pokud jste se dostali tak daleko, určitě jste si natáhli pár pozdních nocí a zkonzumovali velké množství sycených (a kofeinovaných) nápojů. Pokud ano, vezměte jednu z těchto plechovek od limonády a nůžkami nebo nůžkami odstřihněte horní a spodní část. Zkuste to úhledně oříznout bez otrhaných okrajů. Poté podélně rozřízněte a vytvořte pás hliníku asi 8 x 4 palce. Tento proužek bude velmi kudrnatý, ale bez vrásek ho nemůžete „odblokovat“. V následujících krocích se můžete buď vypořádat se zvlněním, nebo můžete žíhat kov zahřátím v toustovací troubě na asi 450 stupňů F a poté nechat pomalu vychladnout. Dále musíte z vnitřní i vnější strany plechovky zbrousit mokrý/suchý brusný papír o zrnitosti 220 až 320, abyste odstranili barvu (všimněte si, že na vnitřní straně plechovky je čirá barva-jinak by ji soda snědla). K tomu můžete použít nějaký silný odstraňovač nátěrů, ale brusný papír se zdá být trochu zelenější. Jakmile odstraníte veškerou barvu, dobře vydrhněte SoftScrub s Bleach, abyste odstranili všechny stopy oleje. Další laminátový fotorezist na obou stranách, stejně jako u PCB. Vytvořte své umělecké dílo pomocí vrstvy tcream jako dříve, ale tentokrát nevytvářejte negativa-výstup Eagle je již negativní! Ujistěte se, že vytvoříte dvě průhledné fólie pro přední a zadní stranu (a nezapomeňte zrcadlit přední stranu, aby byl toner přesně proti odporu). Vyvíjí se jako dříve a leptá se ve zředěné HCl. HCl jsem zředil asi na 50% (nalijte kyselinu do vody, ne naopak). Leptání začne pomalu, dokud nebude odstraněna vrstva oxidu, poté se výrazně zrychlí. Neleptejte příliš rychle, jinak se deska zahřeje a odpor se uvolní. Pokud necháte odpor na místě, budete mít šablonu ~ 5 mil. Nebo můžete rez odstranit, abyste získali šablonu ~ 2 mil-ale pozor, NaOH zaútočí na hliník jen o něco menší houževnatostí než HCl (v závislosti na koncentracích). Dále použijte své neúspěšné desky (už byste jich měli mít několik), abyste vybavili přípravek na pájecí pastu. Pájecí pastu naneste škrabkou na barvy nebo podobným způsobem, položte součásti a pokračujte v přetavování …

Krok 12: Reflow

Docela jednoduché věci: Zahřívejte, dokud se pájecí pasta nerozpustí, a poté ochlaďte. Ujistěte se, že používáte rovnoměrně silnou měděnou nebo hliníkovou desku k rovnoměrnému rozložení tepla po desce. Jakmile se všechna pájka roztaví, vyjměte kovovou desku z plotýnky a umístěte ji na chladič, aby se teplota rychle vrátila dolů-podlahy z cementové garáže fungují skvěle-jen se ujistěte, že používáte trouby (ale nepečte cukroví) s nimi poté…). Po přetavení budete možná muset vyčistit některá přemostěná spojení. K tomu stačí použít pájecí knot a spoustu tavidla (mám rád Orange Crush). Použijte sílu a zapalte to! BTW, omylem jsem na první desce spustil příliš vysokou teplotu a výsledkem byl efekt chladného gradientu na pájecí masce (viz úvodní obrázek). Myslím, že komponenty byly stále ve specifikaci, ale v té době jsem pod sebou neměl dobrý rozdělovač tepla, takže si nemůžu být jistý, že sonda čte stejnou teplotu, jakou viděla deska. Deska se zatím zdá být v pořádku … No, to je ono-snadné, že? Určitě sledujte můj nadcházející web IncoherentLabs.com. Nyní se bavte a jděte zachránit svět!