PCB Pembunuh: 12 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:59

Instruksi ini menunjukkan proses pembuatan papan sirkuit tercetak dengan fitur sekecil 0,005 yang cocok untuk IC LQFP atau QFN menggunakan photoresist film kering negatif. Ini akan memungkinkan Anda untuk menangani hampir semua jenis sirkuit terpadu yang tersedia - bahkan susunan bola! Digambarkan adalah papan dengan paket TSSOP-14, QFN-40 menggunakan pitch.65mm dan soket fleksibel tanpa gaya penyisipan dengan pitch.5mm.

Langkah 1: Latar Belakang

Setelah bereksperimen dengan fabbing PCB rumah untuk sementara waktu, saya akhirnya berhasil menemukan proses yang menghasilkan hasil yang cukup konsisten yang sebenarnya terlihat cukup bagus. Saya menghabiskan banyak waktu mencoba menggunakan metode transfer toner dengan berbagai tingkat keberhasilan (OK, berbagai tingkat kegagalan mungkin lebih akurat). Saya juga mencoba semprotan tahan foto negatif Philmore / Datak dengan hasil yang mengerikan secara konsisten (barang-barang itu akhirnya melelehkan nosel semprot yang menyertainya dan bocor ke mana-mana). Tidak Hijau & tidak direkomendasikan. Sekarang saya dapat membeli papan yang peka dan menghemat banyak masalah, tetapi saya menemukan bahannya terlalu mahal untuk volume papan yang saya produksi. Saya akhirnya mencoba foto film kering dan saya tidak akan kembali! Saya tidak akan membahas seluk-beluk penangkapan skematis, atau etsa karena mata pelajaran tersebut tercakup dengan baik oleh instruksi lainnya. Tidak ada senyawa volatil yang digunakan - hanya basa sederhana yang dapat dibuat aman bagi lingkungan dengan menyaring padatan dan menetralkan dengan HCl (lihat instruksi pabrik untuk prosedur pembuangan yang benar). Proses ini, bila digabungkan dengan proses etsa Peroksida/Cupric Chloride membentuk proses pengembangan PCB Hijau yang bertanggung jawab terhadap lingkungan. Jika Anda belum mencoba metode transfer toner, lakukanlah. Kecuali Anda diberkati dengan toner dan/atau kertas ajaib, metode tahan film kering akan memberikan hasil yang lebih baik, tetapi prosesnya sedikit lebih rumit. Jika Anda puas dengan hasil transfer toner, tentu saja, tetaplah dengan metode itu. Secara alami, peringatan standar berlaku: Etsa PCB dan pemrosesan film kering melibatkan bahan kaustik--pastikan untuk menggunakan peralatan pelindung dan sediakan tempat cuci mata (atau setidaknya seember air). Perhatikan juga bahwa pengembangan dan pengupasan film kering melibatkan basa kuat--jauhkan dari bahan kimia etsa Anda, atau bahan tersebut dapat bereaksi keras. Sejauh ini, saya telah menggunakan tiga jenis penahan film kering, yang semuanya berkinerja baik:-- MG Chemicals 416DFR Dry Film Resist Tentang $20,00 untuk ukuran 12" kali 5 kaki di Frys, Altex, dan online. MG menolak untuk mengutip jumlah yang lebih besar, dan tidak akan membocorkan produsen film mereka.--Dupont Riston M115 tersedia di Think & Tinker Excellent resist, jauh lebih ekonomis daripada MG jika Anda menginginkan jumlah yang lebih besar (12"x50ft seharga $96,75, 12"x100ft seharga $116,26). Pakaian luar biasa, sangat membantu, orang-orang yang ramah, dan banyak info hebat. Situs hebat!--Kolon Dry Film Resist Pabrikan Korea dijual dengan harga sedikit lebih murah dari Think & Tinker's Riston, tetapi dengan kasus minimal 500 kaki. Yang Anda perlukan- Printer Laser- Laminator Rumah/Kantor- Transparansi Printer Laser- Perekat Semprot- Film Kering Negatif Tahan Foto- Pengembang Tahan (natrium karbonat) - Resist Stripper (soda um hidroksida)- Lembaran Kaca- Pita Bening- Lampu Bug Kuning- Area Aman CahayaOpsional- Kantong Vakum atau Bingkai Vakum- Sumber Paparan UV Collimated- Pemangkas kertas putar- 21 langkah Panduan Sensitivitas Stouffer untuk Kalibrasi

Langkah 2: Buat Karya Seni

Saya berasumsi Anda telah menangkap skema Anda dan meletakkan PCB Anda dalam sesuatu seperti Eagle - jika Anda tidak tahu apa yang saya bicarakan, Anda sebaiknya memulai dengan mempelajari penangkapan skema, dan tata letak PCB. Setelah PCB ditata, Anda perlu membuat topeng foto negatif. Topeng foto negatif adalah transparansi yang jelas di mana Anda ingin tembaga dan hitam di mana Anda ingin menghilangkan tembaga. Satu petunjuk: jika Anda terbiasa mengisi lapisan PCB Anda dengan ground atau power plane, Anda akan menghemat banyak toner. Juga, perhatikan bahwa Anda dapat memasang tata letak PCB Anda di Eagle menggunakan perintah salin grup jika tidak ada file skema terkait (jika tidak, ia akan mengeluh Anda harus melakukan ini dalam skema"). Saya menemukan proses membalikkan warna di output Anda menjadi sangat sulit, tetapi akhirnya saya memilih pendekatan yang cukup sederhana ini menggunakan perangkat lunak menggambar vektor open source Inkscape: 1. Pastikan Anda telah memilih hanya lapisan yang diperlukan untuk etsa (misalnya Atas/Bawah, Pad, Vias). 2. Gunakan fungsi cetak Eagle untuk menghasilkan file PDF. Meskipun kami mencetak pada transparansi, Anda masih ingin mencerminkan lapisan atas untuk menempatkan sisi yang dicetak paling dekat dengan papan dan mencegah pendarahan. 3. Jika Anda belum menginstal Inkscape, unduh dan instal sekarang.4. Buka PDF di Inkscape (terima parameter pemuatan default).5. Buka panel Layers (Menu Layer:Layers).6. Klik tombol + untuk menambahkan lapisan. Beri nama apa pun yang Anda suka (saya beri nama saya "b").7. Klik panah bawah untuk memindahkan layer baru ke bawah.8. Pilih alat persegi panjang dari panel alat.9. Klik kanan contoh warna biru di bagian bawah layar dan pilih Set stroke.10. Klik kanan swatch warna abu-abu dan pilih Set fill.11. Klik dan seret untuk menggambar persegi panjang di sekitar papan Anda.12. Pilih alat panah, lalu pilih dan seret setiap sisi persegi panjang Anda ke kanan ke tepi papan Anda. Tampilannya akan terlihat seperti ini:13. Klik kanan swatch hitam di bagian bawah layar dan pilih Set Fill. Klik kanan lagi swatch hitam dan pilih Set stroke.14. Klik ikon mata di palet layer untuk mematikan layer b.15. Klik dan seret untuk memilih papan Anda (atau klik ikon pilih semua yang terlihat pada bilah alat).16. Meniadakan gambar (Efek Menu:Warna:Negatif)17. Klik ikon mata untuk layer b lagi. Anda sekarang harus memiliki sesuatu seperti ini:18. Klik Save-As, lalu ubah jenis file ke PDF via Cairo, dan tambahkan _out ke nama file (mis. test_out.pdf) agar tidak menimpa aslinya.19. Klik Save-As lagi untuk menyimpan sebagai format SVG default.

Langkah 3: Buat Transparansi

Bagian ini juga sedikit menantang. Masalahnya adalah kebanyakan printer laser tidak membuat cetakan yang benar-benar gelap, sehingga beberapa cahaya bocor melalui area hitam. Saya mencoba banyak pendekatan untuk menggelapkan toner secara selektif: spidol penghapus kering, tinta stempel, krayon, arang, grafit, pelunakan/pemanasan + aplikasi toner tambahan, dll. Tidak ada yang berhasil. Inilah yang bekerja secara konsisten untuk saya:

1. Mulailah dengan karya seni kecil--Saya menggunakan pemangkas kertas putar untuk memotong lembaran transparansi menjadi empat bagian (4,25 x 5,5) 2-3 lembar sekaligus. Karya seni kecil lebih baik karena distorsi terkait panas dalam materi transparansi akan berkurang. 2. Buka PDF dari langkah terakhir dengan Adobe Reader, dan cetak ke printer laser yang memuat lembar transparansi Anda. Untuk printer saya (Brother HL-5250DN) saya menggunakan pengaturan berikut: Ukuran kertas yang ditentukan pengguna (4,25 x 5,5), tanpa dupleks, pengumpanan manual, 1200 dpi, Densitas Tergelap. Petunjuk besar di sini: Anda dapat memiliki banyak salinan dari printer yang sama yang terpasang di Windows, jadi tambahkan printer baru bernama PCB_Laser sebagai duplikat dari printer laser yang ada, lalu klik kanan dan ubah default sesuai kebutuhan untuk pencetakan transparansi PCB. 3. Cetak karya seni atas dan bawah. Pegang karya seni ke arah cahaya: Apakah Anda melihat cahaya merembes melalui area hitam? Jika hasil Anda mirip dengan saya, Anda akan memiliki rembesan yang cukup untuk menyebabkan masalah dengan resistensi Anda. Perhatikan bahwa Anda benar-benar perlu memiliki beberapa area hitam yang lebih besar untuk menilai kepadatan toner secara akurat. Jika Anda diberkati dengan toner super padat, lewati ke langkah 8, jika tidak, lanjutkan dan cetak salinan kedua dari setiap transparansi Anda. 4. Selanjutnya Anda membutuhkan meja lampu darurat untuk menyelaraskan karya seni. Ini bisa sesederhana selembar kertas yang ditempel di jendela yang diterangi matahari, atau nampan dangkal berisi lampu seukuran bola hoki yang ditutupi selembar kertas dan kaca. Lampu latar dari pemindai membuat meja cahaya yang bagus. Jalankan saja pemindaian dalam mode transparansi/negatif--kemungkinan lampu latar akan menyala selama beberapa menit setelah pemindaian, lalu lepaskan tutupnya dan balikkan. Penggunaan lensa pembesar yang dipasang di kepala akan sangat membantu dalam menyelaraskan karya seni Anda. 5. Selanjutnya kita akan mengikat pasangan transparansi (2x atas, 2x bawah) untuk menggandakan kerapatan toner. Untuk melakukan ini, ambil satu salinan dari setiap transparansi dan oleskan perekat semprot ke sisi toner. Anda dapat mengetahui sisi toner yang mana dengan mengamati pantulan cahaya dari permukaan transparansi; toner tampak kusam di sisi toner. 6. Tempatkan sisi toner transparansi berlapis non-perekat di atas meja lampu--Anda mungkin ingin merekatkan sudut-sudut lembaran ini dengan longgar ke meja ringan (lipat pita di ujungnya sehingga Anda dapat dengan mudah mengupasnya kemudian). 7. Sejajarkan (daftarkan) transparansi berlapis perekat dengan hati-hati dengan transparansi yang tidak dilapisi. Setelah sejajar, tekan dengan kuat untuk menempelkan dua lembar. 8. Lewatkan transparansi yang disejajarkan melalui laminator pada pengaturan terdingin untuk mengikat lapisan secara permanen. 9. Sejajarkan karya seni atas dan bawah (sisi toner masuk) dan selotip dengan aman meninggalkan ruang yang cukup untuk menggeser PCB di antaranya. Sebagai alternatif, jika Anda memiliki batas yang setidaknya satu inci di sekitar papan, Anda dapat menerapkan perekat semprot ke strip 1/2 "di sepanjang dua tepi dengan menutupi sisa topeng dengan sudut selembar kertas--hanya pastikan tidak kurang dari 1/4" antara strip perekat dan tepi papan.

Langkah 4: Siapkan Tembaga Berpakaian

Bersihkan bahan berlapis tembaga dengan hati-hati dengan bantalan gosok dan senyawa gosok yang mengandung pemutih (mis. Lulur Lembut dengan Pemutih). Amplas dengan amplas basah/kering 320 atau 400 grit untuk membuat permukaan menjadi kasar dan memastikan daya rekat yang tepat. Keringkan papan dengan hati-hati agar tidak menyentuh papan tanpa sarung tangan (untuk mencegah minyak kulit berpindah ke papan).

Langkah 5: Laminasi

Ada beberapa kemungkinan pendekatan yang berbeda untuk melaminasi PCB. MG Chemicals menyarankan pendekatan folder dan laminasi. Yang lain menyarankan menggunakan panas atau air (atau keduanya) untuk merekatkan bahan penahan ke PCB sebelum laminasi. Saya beruntung dengan pendekatan ini: 1. Jadikan area kerja Anda aman dari cahaya: Nyalakan lampu serangga dan matikan lampu neon, atau lampu pijar >40 Watt 2. Potong bahan laminasi 1/2 inci lebih besar dari papan (ganda panjangnya jika Anda membuat papan dua sisi) 3. Dengan hati-hati kupas hanya setengah inci pertama film bagian dalam (selalu di bagian dalam keriting) 4. Sejajarkan laminasi dengan hati-hati untuk memastikan bahwa laminasi menutupi papan sepenuhnya di kedua sisi (jika dua sisi). 5. Tekan setengah inci pertama dari laminasi terbuka ke papan. 6. Tarik dengan hati-hati lapisan dalam yang tersisa ke bawah setengah inci pada satu waktu, sambil secara bersamaan menekan laminasi yang terbuka ke papan. Berhati-hatilah agar tidak menimbulkan kerutan. Lanjutkan ke sisi belakang dengan cara yang sama jika perlu. 8. Lewatkan papan melalui laminator (setelah laminator sepenuhnya mencapai suhu). Balikkan dan lewati laminator lagi.

Langkah 6: Ekspos

Tempatkan PCB yang dilaminasi di antara transparansi yang telah didaftarkan sebelumnya dan selotip dengan aman di tempatnya. Rekatkan panduan sensitivitas 21 langkah Stouffer di atas bagian terbuka dari PCB jika Anda berencana untuk mengkalibrasi proses eksposur Anda. Anda ingin menekan karya seni dengan kuat ke PCB untuk mencegah cahaya bocor di bawah jejak Anda. Anda dapat melakukannya dengan dua lembar kaca, atau, lebih disukai, Anda dapat menggunakan kantong vakum, atau bingkai vakum. Anda kemudian dapat menempatkan rakitan ini di bawah sinar matahari yang cerah selama sekitar 5-8 menit per sisi, atau menggunakan sumber UV lain yang Anda pilih. Perhatikan bahwa, terlepas dari kesesuaian PCB & karya seni yang ketat, kolimasi (membuat sinar cahaya paralel) penting untuk mencapai jejak halus--lihat di sini untuk instruksi untuk membuat sumber cahaya UV terkolimasi.

Langkah 7: Kembangkan

Ikuti petunjuk pabrikan untuk menyiapkan larutan pengembang (biasanya Sodium Carbonate atau Potassium Carbonate) dan mengembangkan papan Anda (mengembangkan penahan yang tidak terkena sinar UV).

Langkah 8: Etsa

Gunakan etsa favorit Anda--pastikan Anda memikirkan pembuangan di masa mendatang dan pertimbangkan proses hijau seperti proses etsa Peroksida/Cupric Chloride (secara harfiah juga hijau). Dan, jika Anda ingin menggali detail seluk beluk kimia yang terlibat, halaman ini cocok untuk Anda.

Langkah 9: Strip

Anda memerlukan natrium hidroksida (NaOH) untuk ini--ini adalah bahan yang digunakan Brad Pitt untuk membakar tangan Edward Norton di Fight Club. Ini melarutkan lemak, dan kulit Anda sebagian besar terdiri dari lemak, jadi berhati-hatilah. Periksa rumah pemasok bahan kimia lokal--Saya beruntung: tetangga saya membuat sabun, jadi saya hanya mampir dan bertanya apakah saya bisa meminjam secangkir alkali!

Langkah 10: Topeng Solder & Layar Sutra

Oleskan masker solder dengan menggosok dan melaminasi ulang papan tergores dengan lapisan penahan baru, kemudian lepaskan lapisan pelindung luar dan aplikasikan lapisan penahan kedua untuk menggandakan ketebalan. Sekarang ekspos dengan lapisan stop dan silkscreen dan kembangkan seperti sebelumnya (paparan mungkin memakan waktu sedikit lebih lama karena ketebalan penahan ekstra). Panggang dalam pemanggang roti pada suhu 200-220 derajat F selama sekitar 10 menit (pastikan untuk menopang papan sehingga penahan tidak menempel pada pemanggang). Keluarkan papan dari pemanggang roti dan gunakan krayon putih untuk mengisi teks silkscreen saat papan masih hangat. Bersihkan sisa lilin krayon dengan handuk dan gunakan tusuk gigi untuk menghilangkan sisa lilin dari alur dan bekas.

Langkah 11: Stensil Tempel Solder

Jika Anda sudah sejauh ini, Anda pasti telah menghabiskan beberapa malam dan mengonsumsi minuman berkarbonasi (dan berkafein) dalam jumlah berlebihan. Jika demikian, ambil salah satu kaleng soda itu dan potong bagian atas dan bawahnya dengan gunting atau gunting ringan. Cobalah untuk memotongnya dengan rapi tanpa tepi yang compang-camping. Selanjutnya potong memanjang untuk menghasilkan strip aluminium sekitar 8" kali 4". Strip ini akan menjadi sangat keriting, tetapi Anda tidak dapat "melonggarkannya" tanpa membuat kerutan. Untuk langkah-langkah berikut, Anda dapat menangani keriting, atau Anda dapat menganil logam dengan memanaskannya dalam oven pemanggang roti hingga sekitar 450 derajat F lalu biarkan dingin perlahan kembali. Selanjutnya Anda harus mengampelas bagian dalam dan luar kaleng dengan amplas basah/kering 220 hingga 320 grit untuk menghilangkan cat (perhatikan bahwa ada cat bening di bagian dalam kaleng - jika tidak, soda akan memakannya). Anda dapat menggunakan pengupas cat tugas berat untuk ini, tetapi amplas tampaknya sedikit lebih hijau. Setelah Anda menghilangkan semua cat, gosok dengan SoftScrub dengan Bleach untuk menghilangkan setiap jejak minyak. Selanjutnya laminasi photoresist di kedua sisi seperti yang Anda lakukan dengan PCB. Buat karya seni Anda menggunakan lapisan tcream seperti yang Anda lakukan sebelumnya, tetapi jangan membuat negatif kali ini--output dari Eagle sudah negatif! Pastikan untuk membuat dua transparansi masing-masing untuk depan dan belakang (dan pastikan untuk mencerminkan bagian depan sehingga toner akan tepat melawan hambatan). Kembangkan seperti sebelumnya dan etsa dalam HCl encer. Saya mengencerkan HCl menjadi sekitar 50% (tuangkan asam ke dalam air, bukan sebaliknya). Etching akan dimulai secara perlahan sampai lapisan oksida telah dihilangkan, kemudian dipercepat secara signifikan. Jangan mengetsa terlalu cepat, atau papan akan memanas dan penahannya akan lepas. Jika Anda membiarkan penahan di tempatnya, Anda akan memiliki stensil ~5 mil, atau Anda dapat mengupas penahan untuk mendapatkan stensil ~2 mil--tapi hati-hati, NaOH akan menyerang aluminium dengan kekuatan yang sedikit lebih rendah daripada HCl (tergantung pada konsentrasi). Selanjutnya gunakan papan Anda yang gagal (Anda harus memiliki beberapa di antaranya sekarang) untuk memasang jig pasta solder. Oleskan pasta solder dengan pengikis cat, atau sejenisnya, tempatkan bagian-bagian Anda, dan lanjutkan dengan reflowing…

Langkah 12: Reflow

Hal-hal yang cukup sederhana di sini: Panaskan sampai pasta solder meleleh, lalu dinginkan. Pastikan untuk menggunakan pelat tembaga atau aluminium yang cukup kokoh untuk menyebarkan panas secara merata ke seluruh papan. Setelah semua solder meleleh, lepaskan pelat logam dari hotplate, dan letakkan di atas heat sink untuk menurunkan suhu dengan cepat - lantai garasi semen bekerja dengan baik - pastikan Anda menggunakan oven mit (tapi jangan memanggang kue). dengan mereka sesudahnya…). Anda mungkin perlu membersihkan beberapa koneksi yang dijembatani setelah pengaliran ulang. Untuk ini, cukup gunakan sumbu solder dan banyak fluks (saya suka Orange Crush). Terapkan kekuatan dan nyalakan! BTW, saya tidak sengaja menaikkan suhu terlalu tinggi di papan pertama dan mendapatkan efek warna gradien keren pada topeng solder sebagai hasilnya (lihat gambar intro). Saya pikir komponennya masih dalam spesifikasi, tetapi saya tidak memiliki penyebar panas yang baik di bawahnya pada saat itu, jadi saya tidak yakin probe membaca suhu yang sama dengan yang dilihat papan. Papan tampaknya baik-baik saja sejauh ini…Yah begitulah--mudah kan? Pastikan untuk menonton situs web saya yang akan datang IncoherentLabs.com. Sekarang bersenang-senanglah dan selamatkan dunia!