Killer PCB: 12 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:17

Aquesta instrucció demostra el procés per fer que les plaques de circuits impresos amb funcions tan petites com 0,005 siguin adequades per a circuits integrats LQFP o QFN mitjançant fotoresistència de pel·lícula seca negativa. Això us permetrà manejar gairebé qualsevol tipus de circuit integrat disponible, fins i tot matriu de quadrícula de boles. A la imatge es mostren taulers amb paquets TSSOP-14, QFN-40 que utilitzen un pas de.65mm i preses flexibles de força d’inserció nul·la amb pas de.5mm.

Pas 1: antecedents

Després d’haver experimentat durant un temps amb la fabricació de PCB casolans, finalment he elaborat un procés que produeix resultats raonablement consistents que en realitat tenen un aspecte bastant bo. Vaig passar molt de temps intentant utilitzar el mètode de transferència de tòner amb diferents graus d’èxit (d’acord, els diferents graus d’error poden ser més precisos). També vaig provar el spray negatiu de resistència fotogràfica de Philmore / Datak amb resultats horriblement constants (el material va acabar fondent el broquet de spray que venia amb ell i es va filtrar per tot arreu). No és verd i no es recomana. Ara hauria pogut comprar taules presensibilitzades i haver estalviat molts problemes, però trobo que el material és massa costós pel volum de taules que estic produint. Finalment vaig provar la resistència fotogràfica de pel·lícula seca i no tornaré enrere! No vaig a entrar en les complexitats de la captura esquemàtica o el gravat, ja que aquests temes estan ben coberts per altres instructius. No s’utilitzen compostos volàtils, només les bases simples que es poden fer segures per al medi ambient filtrant sòlids i neutralitzant-les amb HCl (vegeu les instruccions del fabricant per als procediments d’eliminació adequats). Aquest procés, combinat amb un procés de gravat de peròxid / clorur de coure, constitueix un procés de desenvolupament de PCB ecològic responsable del medi ambient. Si no heu provat el mètode de transferència de tòner, feu-ho. Llevat que tingueu tòner i / o paper màgics, el mètode de resistència a la pel·lícula seca donarà millors resultats, però el procés està una mica més implicat. Si esteu satisfet amb els resultats de la transferència de tòner, seguiu amb aquest mètode. Per descomptat, s’apliquen les advertències estàndard: l’aiguafort de PCB i el processament de pel·lícules seques impliquen materials càustics; assegureu-vos d’utilitzar equips de protecció i de tenir a mà una estació de rentat d’ulls (o com a mínim una galleda d’aigua). Tingueu en compte també que el desenvolupament i el despullament de pel·lícules seques impliquen bases sòlides: mantingueu-les lluny dels productes químics de gravat, ja que poden reaccionar violentament. MG Chemicals 416DFR Dry Film Resist Al voltant de $ 20,00 per 12 "per 5 peus a Frys, Altex i en línia. MG es va negar a citar quantitats més grans i no divulgarà el fabricant de la seva pel·lícula. - Dupont Riston M115 disponible a Think & Tinker Excellent resist, molt més econòmic que MG si voleu quantitats més grans (12 "x50ft per 96,75 $, 12" x100ft per 116,26 $). Equipament excepcional, gent molt servicial, amable i molta informació fantàstica. Un lloc fantàstic! - Kolon Dry Film Resist Fabricant coreà es ven per una mica menys de Think & Tinker's Riston, però amb un mínim de 500 peus de caixes. Resist Stripper (sodi um hidròxid) - Làmines de vidre- Cinta clara- Llum d’insectes grocs- Àrea segura a la llum Opcional- Bossa de buit o marc de buit- Font d’exposició UV col·limada- Retalladora de paper rotativa- Guia de sensibilitat de l’estufador de 21 passos per a la calibració

Pas 2: creeu il·lustracions

Suposo que heu capturat el vostre esquema i heu dissenyat el PCB en alguna cosa com Eagle; si no sabeu de què parlo, és millor que comenceu aprenent la captura esquemàtica i el disseny del PCB. Un cop disposat el PCB, haureu de crear màscares fotogràfiques negatives. Una màscara fotogràfica negativa és una transparència que queda clara on voleu coure i negre on voleu eliminar coure. Un suggeriment: si teniu l’hàbit d’omplir les capes de PCB amb plans terrestres o de potència, estalvieu molt tòner. Tingueu en compte també que podeu mosaicar la vostra disposició de PCB a Eagle mitjançant l'ordre de copiar grup si no hi ha cap fitxer esquemàtic associat (en cas contrari, es queixarà que heu de fer-ho a l'esquema "). He trobat el procés d'invertir els colors a la vostra producció serà sorprenentment difícil, però finalment em vaig decidir per aquest enfocament bastant senzill mitjançant el programari de dibuix vectorial de codi obert Inkscape: 1. Assegureu-vos que heu seleccionat només les capes necessàries per a l'aiguafort (per exemple, superior / inferior, coixinets, Vias). 2. Utilitzeu la funció d'impressió de Eagle per sortir a un fitxer PDF. Tot i que estem imprimint en transparències, encara voldreu reflectir la capa superior per col·locar el costat imprès més proper al tauler i evitar el sagnat. encara no teniu instal·lat Inkscape, descarregueu-lo i instal·leu-lo ara 4. Obriu el PDF a Inkscape (accepteu els paràmetres de càrrega predeterminats). 5. Obriu el panell Capes (Capa de menú: Capes). 6. Feu clic al botó + per afegir una capa. Posa-li el nom que vulguis (he anomenat el meu "b"). 7. Fes clic a la fletxa cap avall per moure la nova capa cap a la part inferior. Seleccioneu l'eina de rectangle al tauler d'eines. Feu clic amb el botó dret a la mostra de color blau a la part inferior de la pantalla i seleccioneu Estableix traç.10. Feu clic amb el botó dret a la mostra de color gris i seleccioneu Estableix omplert.11. Feu clic i arrossegueu per dibuixar un rectangle al voltant del tauler. Seleccioneu l'eina de fletxa i, a continuació, seleccioneu i arrossegueu cada costat del rectangle fins a la vora del tauler. La pantalla hauria de ser semblant a aquesta: 13. Feu clic amb el botó dret a la mostra negra en la part inferior de la pantalla i seleccioneu Configura omplert. Torneu a fer clic amb el botó dret a la mostra negra i seleccioneu Establir traç.14. Feu clic a la icona d'ull de la paleta de capes per desactivar la capa b. Feu clic i arrossegueu per seleccionar el tauler (o feu clic a la icona de seleccionar tot visible a la barra d'eines). Anul·lar la imatge (Efectes del menú: Color: negatiu) 17. Torneu a fer clic a la icona d'ull de la capa b. Ara hauríeu de tenir alguna cosa així: 18. Feu clic a Desa com a, després canvieu el tipus de fitxer a PDF a través del Caire i afegiu _out al nom del fitxer (per exemple, test_out.pdf) per no sobreescriure l'original. Feu clic a Desa de nou per desar-lo com a format SVG per defecte.

Pas 3: feu transparències

Aquesta part també va suposar un repte. El problema és que la majoria d’impressores làser no fan impressions realment fosques, de manera que hi ha fuites de llum a les zones negres. Vaig provar molts enfocaments per enfosquir selectivament el tòner: marcadors per esborrar en sec, tinta de tampons, llapis de colors, carbó vegetal, grafit, estovament / calefacció + aplicació addicional de tòner, etc. No en funcionava res. Això és el que funciona de manera coherent per a mi:

1. Comenceu amb obres d'art petites: faig servir un retallador de paper rotatiu per tallar fulls de transparència en quarts (4,25 x 5,5) de 2-3 fulls alhora. Les millors obres d'art són millors perquè es reduiran les distorsions relacionades amb la calor del material de transparència. 2. Obriu el PDF des de l'últim pas amb Adobe Reader i imprimiu a una impressora làser carregada amb els fulls de transparència. Per a la meva impressora (Brother HL-5250DN) utilitzo la configuració següent: Mida de paper definida per l'usuari (4,25 x 5,5), sense dúplex, alimentació manual, 1200 dpi, Densitat més fosca. Un suggeriment important aquí: Podeu tenir instal·lades diverses còpies de la mateixa impressora al Windows, així que afegiu una impressora nova anomenada PCB_Laser com a duplicat de la impressora làser existent i, a continuació, feu clic amb el botó dret i modifiqueu els valors predeterminats segons sigui necessari per imprimir la transparència del PCB. 3. Imprimiu la part superior i la inferior. Mantingueu l'obra fins a la llum: veieu alguna llum filtrant-se per les zones negres? Si els vostres resultats són similars als meus, tindreu prou filtracions per provocar problemes amb la vostra resistència. Tingueu en compte que realment necessiteu zones negres més grans per jutjar amb precisió la densitat del tòner. Si teniu un tòner súper dens, aneu al pas 8; en cas contrari, seguiu imprimint una segona còpia de cadascuna de les transparències. 4. A continuació, necessiteu una taula de llum improvisada per alinear l'obra d'art. Això pot ser tan senzill com un tros de paper gravat en una finestra il·luminada pel sol o una safata poc profunda que conté una llum de mida puck d’hoquei coberta per un full de paper i un vidre. La llum de fons d’un escàner és una bona taula de llum. Només cal que feu un escaneig en mode de transparència / negatiu; és probable que deixi la llum de fons encesa durant uns quants minuts després d’escanejar-lo i, a continuació, traieu la tapa i capgireu-la. L'ús d'una lent de lupa muntada al cap ajudarà significativament a alinear la vostra obra d'art. 5. A continuació, enllaçarem els parells de transparència (2x superior, 2x inferior) per duplicar la densitat del tòner. Per fer-ho, agafeu una còpia de cada transparència i apliqueu adhesiu esprai al costat del tòner. Podeu saber quin és el costat del tòner observant la reflexió de la llum sobre la superfície de la transparència; el tòner apareix apagat al costat del tòner. 6. Col·loqueu el tòner de transparència no recobert d'adhesiu cap avall sobre la taula de llum; és possible que vulgueu enganxar les cantonades d'aquest full a la taula de llum (doblegueu la cinta al final perquè pugueu retirar-la fàcilment) després). 7. Alineeu (registreu) amb cura la transparència recoberta d'adhesiu amb la transparència sense recobrir. Un cop alineats, premeu fermament per adherir els dos fulls. 8. Passeu les transparències alineades pel laminador en el paràmetre més fred per unir permanentment les capes. 9. Alineeu la il·lustració superior i inferior (amb el costat del tòner) i cintes de manera segura, deixant prou espai per lliscar la PCB. Alternativament, si teniu una vora de com a mínim una polzada al voltant del tauler, podeu aplicar adhesiu esprai a una tira de 1/2 "al llarg de dues vores cobrint la resta de la màscara amb la cantonada d'un tros de paper. assegureu-vos que no hi hagi menys de 1/4 "entre la cinta adhesiva i la vora del tauler.

Pas 4: prepareu revestiment de coure

Netegeu amb cura el material revestit de coure amb un coixinet per fregar i un compost per fregar que conté lleixiu (per exemple, Soft Scrub amb lleixiu). Lijeu amb paper de vidre sec o humit de 320 o 400 graus per asprar la superfície i garantir una resistència adequada. Assecar el tauler amb precaució de no tocar-lo sense guants (per evitar la transferència d’olis de la pell al tauler).

Pas 5: laminat

Hi ha alguns possibles enfocaments diferents per laminar el PCB. MG Chemicals suggereix un enfocament de carpeta i laminat. Altres suggereixen utilitzar calor o aigua (o ambdues coses) per adherir el material resistent al PCB abans de la laminació. He tingut bona sort amb aquest enfocament: 1. Feu que la vostra àrea de treball sigui segura de la llum: enceneu la llum d'insectes i apagueu els fluorescents o els incandescents> 40 watts. 2. Talleu el material laminat de 1/2 polzada més gran que el tauler (doble longitud si feu un tauler de doble cara) 3. Peleu amb cura només la primera mitja polzada de la pel·lícula interior (sempre a l'interior del rínxol) 4. Alineeu amb cura el laminat assegurant que el laminat cobreixi completament el tauler. a banda i banda (si és de doble cara). 5. Premeu la primera mitja polzada de laminat exposat al tauler. 6. Estireu amb cura la capa interna restant cap avall mig centímetre alhora, mentre premeu simultàniament el laminat exposat al tauler. Aneu amb compte de no introduir arrugues. Continueu cap a la part posterior de manera similar si cal. 8. Passeu el tauler pel laminador (un cop el laminador estigui completament a la temperatura). Doneu la volta i torneu a passar pel laminador.

Pas 6: exposa

Col·loqueu el PCB laminat entre les transparències pre-registrades i la cinta de forma segura. Enganxeu una guia de sensibilitat de 21 passos Stouffer sobre una secció oberta de PCB si teniu previst calibrar el procés d’exposició. Voleu prémer amb força l’art gràfic al PCB per evitar que es filtri llum sota els vostres rastres. Podeu fer-ho amb dues làmines de vidre o, preferiblement, podeu utilitzar una bossa de buit o un marc de buit. A continuació, podeu col·locar aquest conjunt a la llum del sol durant uns 5-8 minuts per costat o utilitzar una altra font UV que trieu. Tingueu en compte que, tot i l’ajust estret de PCB i obres d’art, la colimació (fent que els raigs de llum siguin paral·lels) és important per aconseguir traces fines; consulteu aquí les instruccions per construir una font de llum UV colimada.

Pas 7: desenvolupeu

Seguiu les instruccions del fabricant per preparar la solució per al revelador (generalment carbonat de sodi o carbonat de potassi) i desenvolupar el tauler (el desenvolupament elimina la resistència no exposada a la llum UV).

Pas 8: gravar

Utilitzeu el vostre encantador preferit; assegureu-vos de pensar-ho en el futur i considerar un procés ecològic com el procés de gravat de peròxid / clorur de coure (també és verd). I, si voleu aprofundir en els detalls nítids de la química implicada, aquesta pàgina és per a vosaltres.

Pas 9: tira

Necessitaràs hidròxid de sodi (NaOH) per a això: això és el que fa servir Brad Pitt per cremar la mà d'Edward Norton a Fight Club, que dissol el greix i la teva pell es compon en gran part de greix, així que vés amb compte. Comproveu les cases de subministrament de productes químics locals: vaig tenir sort: el meu veí fabrica sabó, així que vaig saltar i vaig preguntar si podia demanar prestat una tassa de lleixiu.

Pas 10: màscara de soldar i pantalla de seda

Apliqueu la màscara de soldar fregant i laminant el tauler gravat amb una nova capa de resistència, després traieu la pel·lícula exterior protectora i apliqueu una segona capa de resistència per duplicar el gruix. Ara exposar amb capes de paret i serigrafia i desenvolupar-se com abans (l'exposició pot trigar una mica més a causa d'un gruix addicional de resistència). Coure a la torradora a 200-220 graus F durant uns 10 minuts (assegureu-vos de recolzar el tauler perquè la resistència no s’enganxi a la torradora). Traieu el tauler de la torradora i utilitzeu un llapis de colors blanc per omplir el text de la serigrafia mentre el tauler encara estigui calent. Netejar l'excés de cera de llapis amb una tovallola i utilitzar un escuradents per eliminar l'excés de cera de les ranures i les traces.

Pas 11: soldar enganxar plantilla

Si heu arribat fins aquí, haureu d’haver tirat unes quantes nits i haver consumit una gran quantitat de begudes carbonatades (i amb cafeïna). Si és així, agafeu una d’aquestes llaunes de refresc i talleu la part superior i inferior amb unes tisores o unes tisores lleugeres. Proveu de tallar-lo perfectament sense vores esglaonades. A continuació, talleu-la longitudinalment per produir una tira d'alumini d'uns 8 "per 4". Aquesta tira serà molt arrissada, però no es pot "doblegar" sense fer arrugues. Per als passos següents, podeu tractar amb el rínxol o bé podeu recuit el metall escalfant-lo en un forn de torradora a uns 450 graus F i després deixar-lo refredar lentament cap avall. A continuació, heu de polir l'interior i l'exterior de la llauna amb paper de vidre sec o mullat de 220 a 320 gra per eliminar la pintura (tingueu en compte que hi ha pintura clara a la part interior de la llauna; en cas contrari, la sosa en menjaria). Per a això, podeu utilitzar una capa de pintura resistent, però el paper de vidre sembla una mica més verd. Un cop eliminada tota la pintura, fregueu-la bé amb SoftScrub amb lleixiu per eliminar qualsevol rastre d’oli. Següent fotoresist laminat per les dues cares tal com ho vau fer amb el PCB. Feu les vostres obres d'art amb la capa de tcream com ho feieu abans, però no feu negatius aquesta vegada: la sortida de Eagle ja és negativa. Assegureu-vos de fer dues transparències cadascuna per a la part davantera i la posterior (i assegureu-vos de reflectir la part frontal per tal que el tòner estigui just contra la resistència). Desenvolupar-se com abans i gravar en HCl diluït. Vaig diluir l’HCl fins al 50% aproximadament (abocar àcid a l’aigua, no al revés). L’aiguafort començarà lentament fins que s’hagi eliminat la capa d’òxid i, a continuació, s’accelerarà significativament. No gravis massa ràpid, ja que el tauler s’escalfarà i la resistència s’apagarà. Si deixeu la resistència al seu lloc, tindreu una plantilla de ~ 5 mil, o podeu retirar la resistència per obtenir una plantilla de ~ 2 mil, però vés amb compte, NaOH atacarà l'alumini amb una mica de tenacitat menys que l'HCl (en funció de les concentracions). A continuació, utilitzeu els taulers fallits (ara n'hauríeu de tenir alguns) per preparar una plantilla de pasta de soldadura. Apliqueu la pasta de soldadura amb un rascador de pintura o similar, col·loqueu les peces i continueu amb el reflux …

Pas 12: Reflou

Aquí hi ha coses molt senzilles: escalfeu fins que la pasta de soldadura es fongui i, a continuació, refredeu-la. Assegureu-vos d’utilitzar una placa de coure o alumini força resistent per repartir uniformement la calor a la taula. Una vegada que es fongui tota la soldadura, traieu la placa metàl·lica de la placa i col·loqueu-la en un dissipador de calor per fer baixar la temperatura ràpidament. amb ells després …). És possible que hàgiu de netejar algunes connexions de pont després de tornar a reflotar. Per a això, només cal fer servir metxa de soldadura i molt flux (m’agrada Orange Crush). Apliqueu energia i enceneu-lo. Per cert, accidentalment vaig augmentar massa la temperatura al primer tauler i, com a resultat, vaig obtenir un efecte de color degradat fresc a la màscara de soldadura (vegeu la foto d’introducció). Crec que els components encara eren específics, però en aquell moment no tenia un bon distribuïdor de calor, de manera que no puc estar segur que la sonda llegís la mateixa temperatura que veia la placa. La junta sembla que està bé fins ara … Doncs això és tot, fàcil eh? Assegureu-vos de veure el meu proper lloc web IncoherentLabs.com. Ara diverteix-te i vés a salvar el món!