ساخت PCB های SMD در خانه (روش Photoresist): 12 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

ساخت PCB در خانه احتمالاً یک هنر در حال مرگ است ، زیرا شرکت های تولید کننده PCB بیشتر مدار چاپی شما را چاپ کرده و با قیمت مناسب به خانه شما تحویل می دهند. با این وجود ، آگاهی از نحوه ساخت PCB در ساخت نمونه های اولیه یا جایگزینی مدار آسیب دیده که ارسال آن هفته ها به طول می انجامد ، همچنان مفید خواهد بود. همچنین مهارت های مورد نیاز برای حکاکی PCB می تواند برای حکاکی بسیاری از مواد دیگر با طرح های خلاقانه مفید باشد.

در این دستورالعمل به شما نشان می دهم که چگونه یک تخته یک طرفه را حک کنید ، یک ماسک لحیم کاری کنید و برخی از اجزای SMD را لحیم کنید تا یک تخته تست برای برخی از LED های WS2812B RGB ایجاد کنید.

مرحله 1: مواد:

در اینجا لیستی از تمام مواد مورد نیاز برای حکاکی و پر کردن برد مدار وجود دارد.

• تخته روکش مسی*
• الکل
• استون
• سینی پلاستیکی
• جادوگر **
• اجزای هیئت مدیره
• ورق های شفافیت جوهر افشان یا لیزری
• ست موچین
• ایستگاه لحیم کاری با تفنگ هوای گرم (برای SMD)
• عکاس نور
• هجوم
• بافندگی لحیم کاری
• سرب لحیم کاری
• ماسک جوشکاری

*تخته های روکش دار با الیاف شیشه ای دلسرد می شوند زیرا برش آنها کمی مشکل است.

** من از محلول پراکسید هیدروژن 2: 1 و محلول HCl به ترتیب 3 و 30 درصد استفاده کردم.

مرحله 2: مدار خود را طراحی کنید

برنامه های زیادی برای طراحی مدار شما موجود است. یکی از مواردی که من بیشتر از آن استفاده می کنم Eagle است که ممکن است به اندازه سایر نرم افزارهای PCB موجود پیشرفته نباشد ، اما استفاده از آن رایگان و آسان است. به شما امکان می دهد تخته هایی تا دو لایه ایجاد کنید. عقاب اخیراً توسط Autodesk خریداری شده است ، بنابراین ممکن است در آینده در زمینه حرفه ای اهمیت بیشتری پیدا کند.

اگر با طراحی PCB آشنایی ندارید ، پیشنهاد می کنم نگاهی به دستورالعمل های دیگر بیندازید ، همچنین آموزش های خوبی در یوتیوب وجود دارد ، مانند آموزش جرمی بلوم.

در تصویر می بینید که یک مدار پس از اتمام چگونه به نظر می رسد. در این مورد ، از این مدار برای آزمایش برخی از LED های WS2812B استفاده می شود.

در صورت تمایل به ذخیره یا اصلاح مدارک ، فایلهای Eagle را ضمیمه کرده ام.

مرحله 3: یک PCB منفی آینه ای را صادر کنید

متأسفانه ، عقاب گزینه ای برای وارونه کردن رنگ مدار قبل از چاپ ندارد ، بنابراین مراحل بیشتری لازم است.

پس از اتمام مدار ، آثار ، پدها و سایر مواردی را که می خواهید بر روی آنها حک شود ، انتخاب کنید ، سپس آنها را در یک فایل PDF صادر کنید. همین کار را فقط برای پدها انجام دهید ، این برای نشان دادن ماسک لحیم استفاده می شود.

Eagle PDF را با وضوح 600dpi ، که معمولاً همان وضوح چاپگر شما است ، خروجی می دهد ، بنابراین نیازی به تنظیم اندازه نیست.

برای وارونه کردن رنگ های فایل PDF از Gimp استفاده کردم. فایل را با وضوح 600dpi* باز کردم و با انتخاب مدار و استفاده از ابزار معکوس ، رنگ ها را وارونه کردم. من همچنین پدها را در کنار آن چسباندم تا همه را به یکباره چاپ کنم.

در صورتی که می خواهید این مدار را چاپ کنید ، فایل PDF را ضمیمه کرده ام ، نیازی به تغییر اندازه نیست.

* هشدار: تنظیم هرگونه وضوح در نرم افزار ویرایش به غیر از 600dpi باعث تغییر اندازه هنگام چاپ می شود که تصحیح آن سخت خواهد بود. همچنین ، مطمئن شوید که مدار شما به گونه ای آینه شده است که بتوان آن را واژگون کرد ، در حالی که تونر یا جوهر به تخته فشار می آورند.

مرحله 4: شفافیت ها را آماده کنید

پس از اطمینان از اینکه همه اجزا به خوبی روی مدار روی کاغذ قرار می گیرند ، مدار و پدها روی یک شفافیت چاپ می شوند.

اغلب ، یک شفافیت کافی نیست ، ممکن است حفره هایی ایجاد شود که باعث می شود نور از آنجا عبور کند و مناطق در معرض دید را در جایی که ما نمی خواهیم ، ترک کند. این می تواند یک مشکل اساسی باشد که به راحتی با قرار دادن یک شفافیت دیگر در بالا برطرف می شود.

شفافیت ها با اپوکسی چسبانده شده و صف بندی می شوند و اپوکسی برای درمان باقی می ماند. قرار دادن شفافیت در زیر یک سطح صاف ایده خوبی است ، به طوری که هنگامی که اپوکسی خوب می شود ، شفافیت کاملاً صاف می شود. مازاد قبل از ادامه مرحله بعدی بریده می شود.

مرحله 5: هیئت مدیره را آماده کنید

تخته با روکش مسی از هر دو طرف نمره گذاری شده و اندازه آن شکسته شده است. همچنین با یک تکه نمره و مقداری صابون تمیز می شود تا سطحی براق و تمیز باقی بماند. همچنین می توان از الکل برای تمیز کردن بقایای باقی مانده استفاده کرد.

اطمینان حاصل کنید که هیچ گرد و غبار یا اثر انگشت روی صفحه وجود ندارد ، زیرا باقی مانده ها موفقیت مرحله بعدی را تعیین می کند.

مرحله 6: فیلم Photoresist را بچسبانید

یک تکه کوچک فیلم مقاوم در برابر عکس برش دهید. این فیلم از سه لایه تشکیل شده است ، یک پلاستیک در بالا و پایین و مواد شیمیایی photoresist که در وسط قرار گرفته اند. برای جدا کردن فیلم ، من دو قطعه نوار فروش را روی یک لبه قرار می دهم و سپس جدا می کنم ، یک فیلم شفاف از بین می رود و دور می ریزد ، طرف چسبنده (طرف مقابل با نورگیر مقاوم) به راحتی و بدون هیچ حباب هوا به تخته می چسبد.

برای چسباندن کامل فیلم به تخته ، مقداری حرارت لازم است اعمال شود. لامینیت اصلاح شده اغلب روش ترجیحی است ، اما یک آهن یا اجاق برقی نیز می تواند کار کند. در مورد من ، من از اجاق برقی در آشپزخانه خود استفاده می کنم. یک تکه کاغذ در این بین استفاده می شود تا از گرم شدن زیاد فیلم پلاستیکی جلوگیری شود.

مرحله 7: عکاسگر را افشا کنید

شفافیت به کمک یک قطره آب به عکس نوری می چسبد. سپس در معرض نور UV قرار می گیرد.

مهم است که جوهر یا تونر روی شفافیت با صفحه تماس داشته باشد ، در غیر این صورت ممکن است نور بتواند بین فیلم و تخته جرقه بزند و عیوب ایجاد کند.

زمان نوردهی به قدرت منبع UV شما بستگی دارد. در مورد من ، 30 ثانیه در نمایشگر PCB خانگی من کافی است. در زیر یک لامپ معمولی CFL ممکن است چند دقیقه لازم باشد.

مرحله 8: Photoresist بدون استفاده را حذف کنید

پس از اینکه PCB نمایان شد ، شفافیت برداشته می شود و فیلم پلاستیکی که عکس گیر را نگه داشته است ، جدا می شود. مقاومت در برابر عکس سخت شده و به تخته چسبیده است.

مقاوم در برابر نور در محلول 1 Car کربنات سدیم*برداشته می شود. یک برس برای حل سریع نواحی بدون نور مورد نیاز است. بعد از انجام این کار تخته مسی باید قابل مشاهده باشد.

پس از انجام این کار ، تخته دوباره در معرض اشعه ماوراء بنفش قرار می گیرد تا کاملاً مقاوم در برابر عکس سفت شود و برای اچ کردن آماده شود.

*کربنات سدیم همچنین به عنوان جوش شیرین شناخته می شود. اگر به کربنات سدیم دسترسی ندارید ، می توانید مقداری از آن را با گرم کردن بی کربنات سدیم (جوش شیرین) در فر با دمای 200 درجه سانتی گراد به مدت چند ساعت تهیه کنید.

مرحله 9: حک کردن تخته

تخته در محلول 2: 1 پراکسید هیدروژن و HCl (اسید موریاتیک) حک می شود ، معمولاً حدود 10 دقیقه طول می کشد. سپس ، مقاومت در برابر عکس را با غوطه ور کردن تخته در استون برداشته تا لایه برداری شود.

لبه های تخته در نهایت بریده و سنباده می شوند. پس از حک شدن برد ، بررسی های پیوستگی انجام می شود تا از اتصال کوتاه مدارها اطمینان حاصل شود.

مرحله 10: استفاده از ماسک لحیم کاری

یک تکه بزرگ ماسک لحیم کاری در مرکز تخته استفاده می شود. شفافیت در بالا چسبیده است و لکه ماسک لحیم کاری به طور مساوی فشرده می شود. همان روش قبلی برای افشای PCB استفاده می شود. ماسک لحیم کاری بدون نور با آب لوله کشی و یک برس برداشته می شود.

در برخی موارد ، ماسک لحیم کاری می تواند به شفافیت بچسبد ، بنابراین یک تکه فیلم پلی پروپیلن در بین آنها ساندویچ می شود. تمیز کردن تخته با الکل و دستمال کاغذی آن را کاملاً براق می کند.

استفاده از ماسک لحیم کاری می تواند کمی مشکل باشد ، همانطور که می بینید ، برخی از نقاط از بین رفته اند ، اما این قابل قبول است.

مرحله 11: لحیم کردن اجزاء

کمی خمیر لحیم کاری روی هر پد استفاده می شود. اجزای SMD روی پدها قرار می گیرند. اگر به نظر آشفته می آید نگران نباشید ، پس از اعمال حرارت ، کشش سطحی قلع مذاب قطعات را مستقیماً می کشد. ماسک لحیم کاری از چسباندن لحیم به جای دیگری به جز پد جلوگیری می کند.

اجزای سازنده با تفنگ حرارتی در دمای 300 درجه سانتی گراد به مدت چند ثانیه گرم می شوند تا خمیر لحیم کاری ذوب شود. سپس اجازه دهید به آرامی برای چند دقیقه سرد شود. ممکن است از روشهای دیگر (جوش مجدد ، صفحه داغ…) استفاده شود.

برخی از سرصفحه های پین قبل از آزمایش روی یک تخته نان به مدار لحیم می شوند.

مرحله 12: آزمایش LED ها

برای کنترل LED ها از یک برنامه ساده آردوینو با کتابخانه FastLED استفاده می شود. خوبی LED های WS2812B این است که نیازی به مقاومت ندارند ، زیرا IC داخلی وجود دارد که جریان را تنظیم می کند. یک آرایه کامل را می توان با یک ورودی واحد هدایت کرد.

این تخته تست کوچک با موفقیت تکمیل شده است و وقت آن است که به پروژه های بزرگتر ادامه دهیم.

اگر از این پروژه خوشتان آمد و می خواهید در مورد برخی از موضوعاتی که در اینجا مورد بحث قرار گرفته است ، دستورالعمل های عمیق تری ببینید ، لطفاً این فایل آموزشی را دوست داشته باشید و به آن رای دهید.

ممنون از ملاحظه تان!