ייצור PCBs SMD בבית (שיטת צילום): 12 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

הכנת PCB בבית היא כנראה אומנות גוססת, כיוון שיותר ויותר חברות ייצור PCB ידפיסו את הלוח שלך וישלחו אליך הביתה במחיר סביר. אף על פי כן, ידיעת ייצור PCB עדיין תהיה שימושית בעת ייצור אב טיפוס או החלפת המעגל הפגום שיידרש שבועות למשלוח. כמו כן, הכישורים הנדרשים כדי לחרוט PCB יכולים להיות שימושיים לצריבת חומרים רבים אחרים בעיצובים יצירתיים.

במדריך זה אראה לך כיצד לחרוט לוח חד צדדי, להחיל מסכת הלחמה ולהלחם כמה רכיבי SMD כדי ליצור לוח בדיקה עבור כמה נוריות WS2812B RGB.

שלב 1: חומרים:

להלן רשימה של כל החומרים הדרושים לך כדי לחרוט ולאכלס את מעגל המעגלים שלך.

• לוח מחופה בנחושת*
• כּוֹהֶל
• אֲצֵטוֹן
• מגש פלסטיק
• מכשף **
• רכיבי לוח
• גיליונות שקיפות של הזרקת דיו או לייזר
• סט פינצטה
• תחנת הלחמה עם אקדח אוויר חם (עבור SMD)
• עמיד לצילום
• שֶׁטֶף
• צמה נטולת הלחמה
• הדבק הלחמה
• מסכת ריתוך

*לוחות מחופים בסיבי זכוכית אינם מומלצים מכיוון שהם יכולים להיות מעט קשים לחיתוך.

** השתמשתי בתמיסת מי חמצן 2: 1 ו- HCl, בשיעור של 3% ו -30% בהתאמה.

שלב 2: עיצוב המעגל שלך

ישנן תוכניות רבות הזמינות לעיצוב המעגל שלך. מי שאני משתמש בו הכי הרבה הוא Eagle, שאולי לא מתקדם כמו תוכנות PCB אחרות שקיימות, אך הוא חינמי וקל לשימוש. זה מאפשר לך ליצור לוחות של עד שתי שכבות. איגל נרכשה לאחרונה על ידי Autodesk, כך שהיא עשויה לזכות לרלוונטיות רבה יותר בתחום המקצועי בעתיד.

אם אינך מכיר את עיצוב ה- PCB אני מציע שתסתכל על מדריכים אחרים, יש גם הדרכות נהדרות ביוטיוב, כמו זו של ג'רמי בלום.

בתמונה ניתן לראות כיצד מעגל נראה לאחר סיומו. במקרה זה, מעגל זה ישמש לבדיקת כמה נוריות WS2812B.

צירפתי את קבצי הנשר למקרה שתרצה לשמור או לשנות את המעגל.

שלב 3: ייצא שלילי PCB שיקוף

למרבה הצער, לנשר אין אפשרות להפוך את צבעי המעגל לפני ההדפסה, ולכן יש צורך בצעדים נוספים.

לאחר שסיימת את המעגל שלך, בחר את העקבות, הרפידות ודברים אחרים שברצונך לחרוט, ולאחר מכן ייצא אותם בקובץ PDF. עשו את אותו הדבר רק לרפידות, זה ישמש לחשיפה למסכת הלחמה.

איגל מוציא את קובץ ה- PDF ברזולוציה של 600 dpi, שהיא בדרך כלל אותה רזולוציה של המדפסת שלך, כך שאין צורך בהתאמות בגודל.

כדי להפוך את הצבעים של קובץ ה- PDF השתמשתי ב- Gimp. פתחתי את הקובץ ברזולוציה של 600dpi* והמשכתי להפוך את הצבעים על ידי בחירת המעגל ושימוש בכלי ההפוך. הדבקתי גם את הרפידות לצד כדי להדפיס הכל בבת אחת.

צירפתי את קובץ ה- PDF למקרה שתרצה להדפיס מעגל זה, אין צורך בגודל שינוי.

* אזהרה: הגדרת רזולוציה כלשהי בתוכנת העריכה שאינה 600dpi תגרום לשינויי גודל בעת ההדפסה שיהיה קשה לתקן. כמו כן, וודא שהמעגל שלך משתקף כך שניתן יהיה להפוך אותו כשהטונר או הדיו לוחצים על הלוח.

שלב 4: הכינו את השקיפות

לאחר שוודא שכל הרכיבים מתאימים היטב למעגל על הנייר, המעגל והרפידות מודפסים על שקיפות.

לעתים קרובות לא מספיקה שקיפות אחת, עלולים להופיע כמה חורים שיאפשרו לאור לעבור ולהשאיר אזורים חשופים היכן שאיננו רוצים אותם. זו יכולה להיות בעיה גדולה שתוקנה בקלות על ידי ערימת שקיפות נוספת למעלה.

השקופים מודבקים באפוקסי ובשורה אחת, והאפוקסי נותר לרפא. הצבת השקיפות מתחת למשטח שטוח היא רעיון טוב, כך שהשקיפות תהיה שטוחה לחלוטין ברגע שהאפוקסי נרפא. העודף נחתך לפני שתמשיך לשלב הבא.

שלב 5: הכינו את הלוח

הלוח המחופה בנחושת מנוקב משני הצדדים ונשבר לגודל. הוא מנקה גם עם כרית ניקוד וקצת סבון להשאיר משטח מבריק ונקי. ניתן להשתמש באלכוהול גם לניקוי כל שאריות שנותרו.

וודא שאין אבק או טביעות אצבע על הלוח, שכן כל שאריות יקבעו את הצלחת השלב הבא.

שלב 6: הדביקו את סרט הצילום

חותכים חתיכה קטנה של סרט פוטורס. הסרט מורכב משלוש שכבות, פלסטיק מלמעלה ולמטה והכימיקל הפוטורסאי דחוס באמצע. כדי להפריד את הסרט הנחתי שתי חתיכות סלוטייפ על קצה ולאחר מכן מתפרקת, סרט שקוף יתפרק וייזרק, הצד הדביק (זה עם הפוטורססט החשוף) נדבק ללוח בקלות ללא בועות אוויר.

כדי להדביק את הסרט על הלוח במלואו יש להפעיל מעט חום. למינציה שונה היא לרוב השיטה המועדפת, אך גם ברזל או תנור חשמלי יכולים לעבוד. במקרה שלי, אני משתמש בכיריים החשמליות במטבח שלי. פיסת נייר משמשת בין לבין כדי למנוע מסרט הפלסטיק להתחמם יותר מדי.

שלב 7: חשוף את הצילום

השקיפות נדבקת לצילום בעזרת טיפת מים. לאחר מכן הוא נחשף לאור UV.

חשוב שהדיו או הטונר בשקיפות יהיו במגע עם הלוח, אחרת אור עשוי ללגום בין הסרט ללוח ולגרום לליקויים מסוימים.

זמן החשיפה יהיה תלוי בעוצמת מקור ה- UV שלך. במקרה שלי, 30 שניות בחשיפת ה- PCB הביתית שלי מספיקות. תחת נורת CFL רגילה ייתכן שיידרשו מספר דקות.

שלב 8: הסר את חומר הצילום הבלתי חשוף

לאחר שנחשף ה- PCB השקיפות מוסרת ושכבת הפלסטיק שהחזיקה את חומר הפוטורס מתקלפת. חומר הצילום יתקשה ויתקע על הלוח.

חומר פוטורס לא חשוף מוסר בתמיסה של 1% נתרן פחמתי*. מברשת נדרשת כדי להמיס במהירות את האזורים הלא חשופים. לוח הנחושת צריך להיות גלוי לאחר ביצוע זה.

לאחר שנעשה זאת, הלוח נחשף שוב לאור אור UV כדי להקשיח באופן מלא את הפוטורססט ולהכין אותו לחריטה.

*נתרן פחמתי ידוע גם בשם כביסה. אם אין לך גישה לסודיום קרבונט אתה יכול להכין קצת על ידי חימום נתרן ביקרבונט (סודה לשתייה) בתנור בחום של 200 מעלות צלזיוס למשך כמה שעות.

שלב 9: חריטת הלוח

הלוח חרוט בתמיסה של 2: 1 מי חמצן ו- HCl (חומצה מוריאטית), בדרך כלל זה לוקח בערך 10 דקות. לאחר מכן, פוטורססיסט מוסר על ידי הטמעת הלוח באצטון עד שהוא מתקלף.

קצוות הלוח נגמרים ומשופפים לבסוף. לאחר חריטת הלוח, מתבצעות בדיקות המשכיות על מנת לוודא שאין מעגלים קצרים.

שלב 10: החלת מסכת הלחמה

כתם גדול של מסכת הלחמה מוחל במרכז הלוח. השקיפות תקועה מלמעלה וכתם מסכת ההלחמה נלחץ באופן שווה. אותו תהליך כמו קודם משמש לחשיפת ה- PCB. מסכת ההלחמה הבלתי חשופה מוסרת במי ברז ומברשת.

בחלק מהמקרים מסכת ההלחמה יכולה להיצמד לשקיפות, כך שפיסת סרט פוליפרופילן דחוקה בין לבין. ניקוי הלוח באלכוהול ומגבת נייר יהפוך אותו למבריק למדי.

החלת מסכת הלחמה יכולה להיות מעט מסובכת, כפי שאתה יכול לראות, כמה כתמים התקלפו, אבל זה מקובל.

שלב 11: הלחמת הרכיבים

מעט משחת הלחמה מוחלת על כל כרית. רכיבי ה- SMD מונחים על הרפידות. אל תדאג אם זה נראה כמו בלגן, לאחר החום מוחל מתח הפנים של הפח המותך ימשוך את הרכיבים ישר. מסכת ההלחמה תמנע מהלחמה להידבק לכל מקום אחר מלבד הרפידות.

הרכיבים מתחממים בעזרת אקדח חום בטמפרטורה של 300 מעלות צלזיוס למשך מספר שניות עד שהדבק הלחמה נמס. לאחר מכן מותר להתקרר לאט במשך מספר דקות. ניתן להשתמש בשיטות אחרות (הזרמה מחדש, צלחת חמה …).

כמה כותרות סיכה מולחמות למעגל לפני הבדיקה על לוח לחם.

שלב 12: בדיקת הלדים

תוכנת Arduino פשוטה עם ספריית FastLED משמשת לשליטה על נוריות הלדים. הדבר הטוב על נוריות WS2812B הוא שהם לא צריכים נגדים, מכיוון שיש IC פנימי המסדיר את הזרם. ניתן להניע מערך שלם גם עם קלט אחד.

לוח המבחנים הקטן הזה הושלם בהצלחה והגיע הזמן להמשיך עם פרויקטים גדולים יותר.

אם אהבתם את הפרויקט הזה ורוצים לראות הוראות מעמיקות יותר לגבי חלק מהנושאים שנדונו כאן, אנא אהבו את ההנחיה הזו ושקלו לתת לו הצבעה לתחרות ה- LED.

תודה על הצפייה!