Membuat PCB SMD di Rumah (Kaedah Fotoresis): 12 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:12

Membuat PCB di rumah mungkin adalah seni yang hampir mati, kerana semakin banyak syarikat pembuatan PCB akan mencetak papan litar anda dan menyerahkannya ke rumah anda dengan harga yang berpatutan. Walaupun begitu, mengetahui bagaimana membuat PCB akan tetap berguna ketika membuat prototaip atau mengganti litar yang rosak yang akan memakan masa berminggu-minggu untuk dihantar. Juga, kemahiran yang diperlukan untuk membuat PCB dapat berguna untuk mengukir banyak bahan lain dengan reka bentuk kreatif.

Dalam arahan ini, saya akan menunjukkan kepada anda cara membuat papan sisi satu, menggunakan topeng solder dan memateri beberapa komponen SMD untuk membuat papan ujian untuk beberapa LED WS2812B RGB.

Langkah 1: Bahan:

Berikut adalah senarai semua bahan yang anda perlukan untuk membuat dan mengisi papan litar anda.

• Papan berpakaian tembaga *
• Alkohol
• Aseton
• Dulang plastik
• Elang **
• Komponen papan
• Lembaran ketelusan Inkjet atau Laserjet
• Set pinset
• Stesen pematerian dengan pistol udara panas (untuk SMD)
• Fotoresis
• Selsema
• Jalinan pemisah
• Pateri Pateri
• Topeng Pateri

* Papan berpakaian tembaga gentian kaca tidak digalakkan kerana agak sukar dipotong.

** Saya menggunakan larutan Hidrogen Peroksida dan HCl 2: 1, masing-masing pada kadar 3% dan 30%.

Langkah 2: Reka Litar Anda

Terdapat banyak program yang tersedia untuk merancang litar anda. Yang paling saya gunakan adalah Eagle, yang mungkin tidak maju seperti perisian PCB lain yang tersedia, tetapi percuma dan mudah digunakan. Ia membolehkan anda membuat papan sehingga dua lapisan. Eagle baru-baru ini dibeli oleh Autodesk, jadi mungkin akan lebih relevan dalam bidang profesional pada masa akan datang.

Sekiranya anda tidak biasa dengan reka bentuk PCB, saya sarankan anda melihat petunjuk lain, terdapat juga tutorial hebat di youtube, seperti yang dibuat oleh Jeremy Blum.

Dalam gambar anda dapat melihat bagaimana litar kelihatan seperti selesai. Dalam kes ini, litar ini akan digunakan untuk menguji sebilangan LED WS2812B.

Saya telah melampirkan fail Eagle sekiranya anda ingin menyimpan atau mengubah litar.

Langkah 3: Eksport Negatif PCB Cermin

Malangnya, Eagle tidak mempunyai pilihan untuk membalikkan warna litar sebelum mencetak, oleh itu diperlukan beberapa langkah tambahan.

Setelah menyelesaikan litar anda, pilih jejak, pad dan barang lain yang ingin anda terukir, kemudian eksport dalam fail PDF. Lakukan perkara yang sama untuk pembalut sahaja, ini akan digunakan untuk mendedahkan topeng solder.

Eagle mengeluarkan PDF pada resolusi 600dpi, yang biasanya beresolusi sama dengan pencetak anda, jadi tidak diperlukan penyesuaian ukuran.

Untuk membalikkan warna fail PDF saya menggunakan Gimp. Saya membuka fail dengan resolusi 600dpi * dan terus membalikkan warna dengan memilih litar dan menggunakan alat terbalik. Saya juga menampal pad untuk mencetak semuanya sekaligus.

Saya telah melampirkan fail PDF sekiranya anda ingin mencetak litar ini, tidak perlu mengubah saiz.

* Peringatan: Menetapkan resolusi dalam perangkat lunak penyuntingan selain 600dpi akan mengakibatkan perubahan ukuran ketika mencetak yang akan sulit untuk diperbaiki. Juga, pastikan litar anda dicerminkan sehingga dapat dibalik, dengan toner atau dakwat menekan papan.

Langkah 4: Siapkan Ketelusan

Setelah memastikan semua komponen sesuai pada litar di atas kertas, litar dan pad dicetak pada ketelusan.

Sering kali, satu ketelusan tidak mencukupi, mungkin terdapat beberapa lubang yang akan membiarkan cahaya melewati, meninggalkan kawasan yang terdedah di mana kita tidak menginginkannya. Ini boleh menjadi masalah besar yang mudah diselesaikan dengan meletakkan ketelusan lain di atas.

Ketelusan dilekatkan dengan epoksi dan berbaris dan epoksi dibiarkan sembuh. Meletakkan ketelusan di bawah permukaan rata adalah idea yang baik, sehingga ketelusan benar-benar rata sebaik sahaja epoksi sembuh. Lebihan dipotong sebelum meneruskan langkah seterusnya.

Langkah 5: Siapkan Papan

Papan berpakaian tembaga dicetak di kedua-dua belah pihak dan dipecahkan mengikut ukuran. Ia juga dibersihkan dengan penanda dan sabun untuk meninggalkan permukaan yang berkilat dan bersih. Alkohol juga boleh digunakan untuk membersihkan sisa-sisa yang tinggal.

Pastikan tidak ada habuk atau cap jari di papan, kerana sisa-sisa akan menentukan kejayaan langkah seterusnya.

Langkah 6: Lekatkan Filoresis Filem

Potong sekeping kecil filem fotoresis. Filem ini terdiri daripada tiga lapisan, plastik di bahagian atas dan bawah dan chemichal fotoresis terjepit di tengahnya. Untuk memisahkan filem itu, saya meletakkan dua keping selotip di tepi dan kemudian melepaskannya, sebuah filem yang jelas akan keluar dan akan dibuang, bahagian yang melekit (yang mempunyai fotoresis terdedah) melekat pada papan dengan mudah tanpa gelembung udara.

Untuk melekatkan filem sepenuhnya ke papan, sedikit haba perlu digunakan. Laminator yang diubahsuai sering menjadi kaedah yang disukai, tetapi seterika atau dapur elektrik juga boleh berfungsi. Dalam kes saya, saya menggunakan dapur elektrik di dapur saya. Sekeping kertas digunakan untuk mengelakkan filem plastik terlalu panas.

Langkah 7: Paparkan Fotoresis

Ketelusan melekat pada alat fotoresis dengan bantuan setetes air. Ia kemudian terdedah kepada cahaya UV.

Adalah penting bahawa dakwat atau toner pada ketelusan bersentuhan dengan papan, jika tidak, cahaya mungkin dapat masuk di antara filem dan papan dan menyebabkan beberapa kerosakan.

Masa pendedahan bergantung pada kekuatan sumber UV anda. Dalam kes saya, 30 saat dalam paparan PCB buatan sendiri sudah cukup. Di bawah bola lampu CFL biasa mungkin diperlukan beberapa minit.

Langkah 8: Tanggalkan Photoresist yang Tidak Terdedah

Setelah PCB didedahkan, ketelusan dikeluarkan dan filem plastik yang memegang alat fotoresis dikupas. Alat fotoresis akan mengeras dan akan terpaku pada papan.

Fotoresis yang tidak terpapar dikeluarkan dalam larutan 1% Sodium Carbonate *. Diperlukan sikat untuk melarutkan kawasan yang tidak terdedah dengan cepat. Papan tembaga harus kelihatan setelah ini dilakukan.

Setelah ini selesai, papan terkena sinar UV sekali lagi untuk mengeraskan fotoresis sepenuhnya dan menyiapkannya untuk etsa.

* Sodium Carbonate juga dikenali sebagai Washing Soda. Sekiranya anda tidak mempunyai akses ke Sodium Carbonate, anda boleh membuatnya dengan memanaskan Sodium Bicarbonate (Baking Soda) dalam oven pada suhu 200ºC selama beberapa jam.

Langkah 9: Melekatkan Papan

Papannya terukir dalam larutan 2: 1 Hidrogen Peroksida dan HCl (Asid Muriatik), biasanya diperlukan sekitar 10 minit. Kemudian, alat fotoresis dikeluarkan dengan merendam papan dalam aseton sehingga terkelupas.

Tepi papan akhirnya dipangkas dan diampelas. Setelah papan diukir, pemeriksaan kesinambungan dilakukan untuk memastikan tidak ada litar pintas.

Langkah 10: Memakai Solder Mask

Sebilangan besar topeng pateri digunakan di bahagian tengah papan. Ketelusan terpaku di atas dan gumpalan topeng pateri diperah sama rata. Proses yang sama seperti sebelumnya digunakan untuk mendedahkan PCB. Topeng pateri yang tidak ditutup dikeluarkan dengan air paip dan berus.

Dalam beberapa kes, pelindung solder dapat menempel pada ketelusan, sehingga sekeping filem polipropilena diapit di antara keduanya. Membersihkan papan dengan alkohol dan tuala kertas akan menjadikannya agak berkilat.

Memakai solder solder boleh menjadi agak rumit, seperti yang anda lihat, beberapa tempat telah terkelupas, tetapi itu boleh diterima.

Langkah 11: Memateri Komponen

Sedikit pasta pateri digunakan pada setiap pad. Komponen SMD diletakkan di atas alas. Jangan risau jika kelihatan seperti kekacauan, setelah panas digunakan tegangan permukaan timah lebur akan menarik komponen lurus. Pateri pelindung akan mengelakkan pateri melekat di tempat lain melainkan padnya.

Komponen dipanaskan dengan senapang panas pada suhu 300ºC selama beberapa saat sehingga pes solder mencair. Kemudian dibiarkan sejuk perlahan selama beberapa minit. Kaedah lain mungkin digunakan (reflow, hot plate…).

Beberapa header pin disolder ke litar sebelum mengujinya di papan roti.

Langkah 12: Menguji LED

Program Arduino ringkas dengan perpustakaan FastLED digunakan untuk mengawal LED. Perkara yang baik mengenai LED WS2812B adalah bahawa mereka tidak memerlukan perintang, kerana terdapat IC dalaman yang mengatur arus. Keseluruhan array juga boleh didorong dengan satu input tunggal.

Papan ujian kecil ini telah berjaya disiapkan dan sudah tiba masanya untuk meneruskan projek yang lebih besar.

Sekiranya anda menyukai projek ini dan ingin melihat arahan yang lebih mendalam mengenai beberapa topik yang dibincangkan di sini, sila beri arahan ini dan pertimbangkan untuk memberikan suara untuk pertandingan LED.

Terima kasih kerana menonton!