Membuat PCB SMD di Rumah (Metode Photoresist): 12 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:58

Membuat PCB di rumah mungkin merupakan seni yang sekarat, karena semakin banyak perusahaan manufaktur PCB yang akan mencetak papan sirkuit Anda dan mengirimkannya ke rumah Anda dengan harga yang wajar. Namun demikian, mengetahui cara membuat PCB akan tetap berguna saat membuat prototipe atau mengganti sirkuit yang rusak yang akan memakan waktu berminggu-minggu untuk dikirim. Selain itu, keterampilan yang diperlukan untuk mengetsa PCB dapat berguna untuk mengetsa banyak bahan lain dengan desain kreatif.

Dalam instruksi ini saya akan menunjukkan kepada Anda cara mengetsa papan satu sisi, menerapkan topeng solder dan menyolder beberapa komponen SMD untuk membuat papan uji untuk beberapa LED RGB WS2812B.

Langkah 1: Bahan:

Berikut adalah daftar semua bahan yang Anda perlukan untuk mengetsa dan mengisi papan sirkuit Anda.

• Papan berlapis tembaga *
• Alkohol
• Aseton
• Nampan plastik
• Penggores**
• Komponen papan
• Lembar transparansi Inkjet atau Laserjet
• Set pinset
• Stasiun solder dengan pistol udara panas (untuk SMD)
• tahan foto
• Aliran
• Jalinan pematrian
• pasta solder
• Topeng solder

* Papan berlapis tembaga serat kaca tidak disarankan karena agak sulit dipotong.

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

Langkah 2: Rancang Sirkuit Anda

Ada banyak program yang tersedia untuk merancang sirkuit Anda. Yang paling sering saya gunakan adalah Eagle, yang mungkin tidak secanggih perangkat lunak PCB lain yang tersedia, tetapi gratis dan mudah digunakan. Ini memungkinkan Anda membuat papan hingga dua lapisan. Eagle baru-baru ini dibeli oleh Autodesk, sehingga mungkin akan lebih relevan di bidang profesional di masa mendatang.

Jika Anda tidak terbiasa dengan desain PCB, saya sarankan Anda melihat instruksi lainnya, ada juga tutorial bagus di youtube, seperti yang dibuat oleh Jeremy Blum.

Dalam gambar Anda dapat melihat bagaimana sirkuit terlihat setelah selesai. Dalam hal ini, rangkaian ini akan digunakan untuk menguji beberapa LED WS2812B.

Saya telah melampirkan file Eagle jika Anda ingin menyimpan atau memodifikasi sirkuit.

Langkah 3: Ekspor Negatif PCB Tercermin

Sayangnya, Eagle tidak memiliki opsi untuk membalikkan warna sirkuit sebelum mencetak, sehingga diperlukan beberapa langkah tambahan.

Setelah Anda menyelesaikan sirkuit Anda, pilih jejak, bantalan, dan hal-hal lain yang ingin Anda etsa, lalu ekspor dalam file PDF. Lakukan hal yang sama untuk pad saja, ini akan digunakan untuk mengekspos topeng solder.

Eagle mengeluarkan PDF pada resolusi 600dpi, yang biasanya merupakan resolusi yang sama dengan printer Anda, jadi tidak diperlukan penyesuaian ukuran.

Untuk membalikkan warna file PDF saya menggunakan Gimp. Saya membuka file dengan resolusi 600dpi* dan melanjutkan untuk membalikkan warna dengan memilih sirkuit dan menggunakan alat pembalik. Saya juga menempelkan bantalan di samping untuk mencetak semuanya sekaligus.

Saya telah melampirkan file PDF jika Anda ingin mencetak sirkuit ini, tidak perlu mengubah ukuran.

* Peringatan: Menyetel resolusi apa pun dalam perangkat lunak pengeditan selain 600dpi akan mengakibatkan perubahan ukuran saat mencetak yang akan sulit diperbaiki. Juga, pastikan sirkuit Anda dicerminkan sehingga dapat dibalik, dengan toner atau tinta menekan papan.

Langkah 4: Siapkan Transparansi

Setelah memastikan semua komponen pas di sirkuit di atas kertas, sirkuit dan bantalan dicetak ke transparansi.

Cukup sering, satu transparansi tidak cukup, beberapa lubang mungkin muncul yang akan membiarkan cahaya melewatinya, meninggalkan area terbuka di tempat yang tidak kita inginkan. Ini bisa menjadi masalah besar yang mudah diperbaiki dengan menumpuk transparansi lain di atasnya.

Transparansi direkatkan dengan epoksi dan dijajarkan dan epoksi dibiarkan mengering. Menempatkan transparansi di bawah permukaan yang rata adalah ide yang bagus, sehingga transparansi benar-benar rata setelah epoksi sembuh. Kelebihannya dipangkas sebelum melanjutkan ke langkah berikutnya.

Langkah 5: Siapkan Papan

Papan berlapis tembaga diberi skor di kedua sisi dan dipecah menurut ukuran. Itu juga dibersihkan dengan bantalan skor dan beberapa sabun untuk meninggalkan permukaan yang mengkilap dan bersih. Alkohol juga dapat digunakan untuk membersihkan residu yang tertinggal.

Pastikan tidak ada debu atau sidik jari di papan, karena setiap residu akan menentukan keberhasilan langkah selanjutnya.

Langkah 6: Tempelkan Film Photoresist

Potong sepotong kecil film photoresist. Film ini terdiri dari tiga lapisan, plastik di atas dan bawah dan bahan kimia photoresist diapit di tengah. Untuk memisahkan film saya meletakkan dua lembar selotip di tepinya dan kemudian dicabut, film bening akan terlepas dan akan dibuang, sisi yang lengket (yang memiliki photoresist terbuka) menempel pada papan dengan mudah tanpa gelembung udara.

Untuk menempelkan film sepenuhnya ke papan, beberapa panas perlu diterapkan. Laminasi yang dimodifikasi seringkali merupakan metode yang disukai, tetapi setrika atau kompor listrik juga dapat digunakan. Dalam kasus saya, saya menggunakan kompor listrik di dapur saya. Sepotong kertas digunakan di antaranya untuk mencegah film plastik terlalu panas.

Langkah 7: Paparkan Photoresist

Transparansi menempel pada photoresist dengan bantuan setetes air. Kemudian terkena sinar UV.

Penting agar tinta atau toner pada transparansi bersentuhan dengan papan, jika tidak, cahaya mungkin dapat masuk di antara film dan papan dan menyebabkan beberapa cacat.

Waktu pemaparan akan tergantung pada kekuatan sumber UV Anda. Dalam kasus saya, 30 detik di pengekspos PCB buatan saya sudah cukup. Di bawah bola lampu CFL normal, beberapa menit mungkin diperlukan.

Langkah 8: Hapus Photoresist yang Tidak Terpapar

Setelah PCB terpapar, transparansi dihilangkan dan film plastik yang menahan photoresist dikupas. Photoresist akan mengeras dan akan menempel di papan.

Photoresist yang tidak terpapar dihilangkan dalam larutan 1% Sodium Carbonate*. Kuas diperlukan untuk melarutkan area yang tidak terpapar dengan cepat. Papan tembaga harus terlihat setelah ini selesai.

Setelah ini selesai, papan terkena sinar UV lagi untuk sepenuhnya mengeraskan photoresist dan mempersiapkannya untuk etsa.

*Natrium Karbonat juga dikenal sebagai Soda Cuci. Jika Anda tidak memiliki akses ke Sodium Carbonate, Anda dapat membuatnya dengan memanaskan Sodium Bicarbonate (Baking Soda) dalam oven pada 200ºC selama beberapa jam.

Langkah 9: Mengukir Papan

Papan digores dalam larutan 2:1 Hidrogen Peroksida dan HCl (Asam Muriatic), biasanya membutuhkan waktu sekitar 10 menit. Kemudian, photoresist dihilangkan dengan merendam papan dalam aseton sampai mengelupas.

Tepi papan akhirnya dipangkas dan diampelas. Setelah papan tergores, pemeriksaan kontinuitas dilakukan untuk memastikan tidak ada korsleting.

Langkah 10: Menerapkan Solder Mask

Gumpalan besar topeng solder diterapkan di tengah papan. Transparansi terjebak di atas dan gumpalan topeng solder diperas secara merata. Proses yang sama seperti sebelumnya digunakan untuk mengekspos PCB. Masker solder yang tidak terpapar dihilangkan dengan air keran dan sikat.

Dalam beberapa kasus, topeng solder dapat menempel pada transparansi, sehingga sepotong film polipropilen terjepit di antaranya. Membersihkan papan dengan alkohol dan handuk kertas akan membuatnya cukup mengkilap.

Menerapkan topeng solder bisa sedikit rumit, seperti yang Anda lihat, beberapa titik telah terkelupas, tapi itu bisa diterima.

Langkah 11: Menyolder Komponen

Sedikit pasta solder diterapkan ke setiap pad. Komponen SMD ditempatkan pada bantalan. Jangan khawatir jika terlihat berantakan, setelah panas diterapkan tegangan permukaan timah cair akan menarik komponen lurus. Topeng solder akan mencegah solder menempel di tempat lain selain bantalan.

Komponen dipanaskan dengan senapan panas pada suhu 300ºC selama beberapa detik sampai pasta solder meleleh. Kemudian dibiarkan dingin perlahan selama beberapa menit. Metode lain mungkin digunakan (reflow, hot plate…).

Beberapa pin header disolder ke sirkuit sebelum mengujinya di papan tempat memotong roti.

Langkah 12: Menguji LED

Program Arduino sederhana dengan perpustakaan FastLED digunakan untuk mengontrol LED. Hal yang baik tentang LED WS2812B adalah mereka tidak memerlukan resistor, karena ada IC internal yang mengatur arus. Seluruh array juga dapat digerakkan dengan satu input tunggal.

Papan uji kecil ini telah diselesaikan dengan sukses dan saatnya untuk melanjutkan dengan proyek yang lebih besar.

Jika Anda menyukai proyek ini dan ingin melihat instruksi yang lebih mendalam tentang beberapa topik yang dibahas di sini, silakan sukai instruksi ini dan pertimbangkan untuk memberikan suara untuk kontes LED.

Terima kasih telah menonton!