Gör SMD -PCB hemma (fotoresistmetod): 12 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Att göra PCB hemma är förmodligen en döende konst, eftersom fler och fler PCB -tillverkningsföretag kommer att skriva ut ditt kretskort och få dem levererade till ditt hem till ett rimligt pris. Men att veta hur man gör PCB kommer fortfarande att vara användbart när man gör prototyper eller byter ut den skadade kretsen som det kommer att ta veckor att skicka. De färdigheter som krävs för att etsa ett PCB kan också vara användbara för att etsa många andra material med kreativa mönster.

I den här instruktören ska jag visa dig hur du etsar ett ensidigt bräda, applicerar en lödmask och lödar några SMD -komponenter för att göra ett testkort för några WS2812B RGB -lysdioder.

Steg 1: Material:

Här är en lista över allt material du behöver för att etsa och fylla på kretskortet.

• Kopparklädd bräda*
• Alkohol
• Aceton
• Plastbricka
• Etsmedel**
• Brädkomponenter
• Bläckstråleskrivare eller laserstråle
• Pincettset
• Lödstation med varmluftspistol (för SMD)
• Fotoresist
• Flöde
• Desoldering fläta
• Lödpasta
• Lödmask

*Glasfiber kopparklädda brädor avråds eftersom de kan vara lite svåra att skära.

** Jag använde en 2: 1 väteperoxid- och HCl -lösning, 3% respektive 30%.

Steg 2: Designa din krets

Det finns många program tillgängliga för att designa din krets. Den jag använder mest är Eagle, som kanske inte är lika avancerad som någon annan PCB -programvara som är tillgänglig, men det är gratis och lätt att använda. Det låter dig skapa brädor i upp till två lager. Eagle har nyligen köpts av Autodesk, så det kan bli mer relevant inom yrkesområdet i framtiden.

Om du inte är bekant med PCB -design föreslår jag att du tar en titt på andra instruktioner, det finns också bra handledning på youtube, som den av Jeremy Blum.

På bilden kan du se hur en krets ser ut när den är klar. I detta fall kommer denna krets att användas för att testa några WS2812B -lysdioder.

Jag har bifogat Eagle -filerna om du vill spara eller ändra kretsen.

Steg 3: Exportera en speglad PCB -negativ

Tyvärr har Eagle inte möjlighet att invertera kretsens färger innan du skriver ut, så några extra steg krävs.

När du har avslutat din krets väljer du de spår, kuddar och andra saker du vill etsa och exporterar den sedan till en PDF -fil. Gör samma sak bara för dynorna, detta kommer att användas för att avslöja för lödmasken.

Eagle matar ut PDF -filen med en upplösning på 600 dpi, vilket vanligtvis är samma upplösning som din skrivare, så inga justeringar i storlek krävs.

För att invertera färgerna på PDF -filen använde jag Gimp. Jag öppnade filen med en upplösning på 600 dpi* och fortsatte med att invertera färgerna genom att välja krets och använda inverteringsverktyget. Jag klistrade också in kuddarna bredvid för att skriva ut allt på en gång.

Jag har bifogat PDF -filen om du vill skriva ut den här kretsen, ingen storlek bör behövas.

* Varning: Om du ställer in någon upplösning i redigeringsprogrammet än 600 dpi kommer det att resultera i storleksändringar vid utskrift som är svåra att korrigera. Se också till att din krets speglas så att den kan vändas med tonern eller bläcket tryckt mot kortet.

Steg 4: Förbered OH -film

Efter att ha kontrollerat att alla komponenter passar fint på kretsen på papper, skrivs kretsen och kuddarna ut på en genomskinlighet.

Ofta räcker inte en genomskinlighet, det kan dyka upp några hål som låter ljus passera och lämnar utsatta områden där vi inte vill ha dem. Det kan vara ett stort problem som enkelt åtgärdas genom att stapla ytterligare en transparens ovanpå.

OH -filmens limmas med epoxi och ställs upp och epoxin lämnas härdad. Att placera genomskinligheten under en plan yta är en bra idé, så att genomskinligheten blir helt platt när epoxin härdar. Överskottet trimmas innan du fortsätter med nästa steg.

Steg 5: Förbered styrelsen

Den kopparklädda brädan är noterad på båda sidor och bryts i storlek. Det rengörs också med en kudde och lite tvål för att lämna en blank och ren yta. Alkohol kan också användas för att rengöra eventuella kvarvarande rester.

Se till att det inte finns damm eller fingeravtryck på brädet, eftersom eventuella rester avgör framgången för nästa steg.

Steg 6: Stick fast fotoresistfilmen

Skär en liten bit fotoresistfilm. Filmen består av tre lager, en plast på toppen och botten och fotoresisten chemichal inklämd i mitten. För att separera filmen lägger jag två bitar av sellotape på en kant och drar sedan isär, en klar film lossnar och kasseras, den klibbiga sidan (den med exponerad fotoresist) fastnar lätt på brädet utan några luftbubblor.

För att klistra fast filmen på brädet måste lite värme appliceras. En modifierad laminator är ofta den föredragna metoden, men ett strykjärn eller en elektrisk spis kan också fungera. I mitt fall använder jag elspisen i mitt kök. Ett papper används emellan för att förhindra att plastfilmen värms upp för mycket.

Steg 7: Exponera fotoresisten

Genomskinligheten fastnar på fotoresisten med hjälp av en droppe vatten. Det utsätts sedan för UV -ljus.

Det är viktigt att bläcket eller tonern på genomskinligheten är i kontakt med kortet, annars kan ljuset smutta in mellan filmen och kortet och orsaka några defekter.

Exponeringstiden beror på styrkan på din UV -källa. I mitt fall räcker det med 30 sekunder i min hemlagade PCB -exponering. Under en vanlig CFL -glödlampa kan flera minuter krävas.

Steg 8: Ta bort den oexponerade fotoresisten

När kretskortet har exponerats avlägsnas genomskinligheten och plastfilmen som höll fotoresisten skalas bort. Fotoresisten kommer att ha hårdnat och fastna på brädet.

Oexponerad fotoresist avlägsnas i en lösning av 1% natriumkarbonat*. En borste krävs för att snabbt lösa upp de oexponerade områdena. Kopparkartongen ska vara synlig efter att detta har gjorts.

När detta har gjorts exponeras brädet för UV -ljus igen för att helt härda fotoresisten och förbereda den för etsningen.

*Natriumkarbonat är också känt som tvättsoda. Om du inte har tillgång till natriumkarbonat kan du göra några genom att värma natriumbikarbonat (bakpulver) i en ugn på 200ºC i ett par timmar.

Steg 9: Etsa brädet

Skivan etsas i en lösning av 2: 1 väteperoxid och HCl (Muriatic Acid), det tar vanligtvis cirka 10 minuter. Därefter avlägsnas fotoresisten genom att sänka brädan i aceton tills den flagnar bort.

Brädans kanter trimmas och slipas slutligen. Efter att kortet har etsats utförs kontinuitetskontroller för att säkerställa att det inte finns några kortslutningar.

Steg 10: Applicera lödmask

En stor kladd lödmask appliceras i mitten av brädet. Genomskinligheten sitter fast på toppen och lödmasken kläms jämnt. Samma process som tidigare används för att avslöja kretskortet. Den oexponerade lödmasken avlägsnas med kranvatten och en borste.

I vissa fall kan lödmasken hålla sig till genomskinligheten, så en bit polypropenfilm kläms in emellan. Rengöring av brädan med alkohol och en pappershandduk gör det ganska glänsande.

Att applicera lödmask kan vara lite knepigt, som du kan se har vissa fläckar skalats av, men det är acceptabelt.

Steg 11: Lödning av komponenterna

En bit lödpasta appliceras på varje kudde. SMD -komponenterna placeras på dynorna. Oroa dig inte om det ser ut som en röra, efter värme appliceras ytspänningen i det smälta tennet kommer att dra komponenterna rakt. Lödmasken förhindrar att lödet fastnar någon annanstans än dynorna.

Komponenterna värms upp med en värmepistol vid en temperatur av 300ºC i ett par sekunder tills lödpastan smälter. Den får sedan svalna långsamt i flera minuter. Andra metoder kan användas (återflöde, kokplatta …).

Vissa stifthuvuden löds till kretsen innan de testas på en brödbräda.

Steg 12: Testa lysdioderna

Ett enkelt Arduino -program med FastLED -biblioteket används för att styra lysdioderna. Det som är bra med WS2812B -lysdioderna är att de inte behöver motstånd, eftersom det finns en intern IC som reglerar strömmen. En hel matris kan också drivas med en enda ingång.

Denna lilla testbräda har slutförts framgångsrikt och det är dags att gå vidare med större projekt.

Om du gillade det här projektet och vill se mer ingående instruktioner om några av de ämnen som diskuteras här, gilla det här instruerbart och överväga att ge det en röst för LED-tävlingen.

Tack för att du tittade!