Mga Killer PCB: 12 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:16

Ang itinuturo na ito ay nagpapakita ng proseso para sa paggawa ng mga naka-print na circuit board na may mga tampok na kasing liit ng 0.005 na angkop para sa LQFP o QFN ICs na gumagamit ng negatibong dry film photoresist. Papayagan ka nitong hawakan ang halos anumang uri ng integrated circuit na magagamit - kahit na ball grid array! Ang larawan ay mga board na may isang TSSOP-14, QFN-40 na mga package na gumagamit ng.65mm pitch at zero insertion force flex sockets na may.5mm pitch.

Hakbang 1: Background

Pagkatapos ng pag-eksperimento sa home PCB fabbing nang ilang sandali, sa wakas ay nagtrabaho ako ng isang proseso na gumagawa ng makatuwirang pare-pareho na mga resulta na talagang maganda ang hitsura. Gumugol ako ng maraming oras sa pagsubok na gamitin ang paraan ng paglipat ng toner na may iba't ibang antas ng tagumpay (OK, iba't ibang antas ng pagkabigo ay maaaring maging mas tumpak). Sinubukan ko rin ang Philmore / Datak na negatibong larawan na labanan ang spray na may pare-pareho na kakila-kilabot na mga resulta (ang mga bagay sa paglaon ay natunaw ang spray nguso ng gripo na kasama nito at naipuslit ang buong lugar). Hindi Green at hindi inirerekumenda. Ngayon ay maaaring bumili ako ng mga presensitadong board at naka-save ng maraming problema, ngunit nakikita ko ang materyal na masyadong magastos para sa dami ng mga board na aking ginagawa. Sa kalaunan sinubukan ko ang dry film photo resist at hindi na ako babalik! Hindi ako pupunta sa mga intricacies ng pagkuha ng eskematiko, o pag-ukit dahil ang mga paksang iyon ay sakop ng iba pang mga itinuturo. Walang ginagamit na mga pabagu-bago na compound - simpleng mga base lamang na maaaring mai-ligtas sa kapaligiran sa pamamagitan ng pag-filter ng mga solido at pag-neutralize sa HCl (tingnan ang mga tagubilin ng tagagawa para sa wastong mga pamamaraan ng pagtatapon). Ang prosesong ito, kapag isinama sa isang proseso ng pag-ukit ng Peroxide / Cupric Chloride ay bumubuo ng responsable sa kapaligiran, proseso ng pag-unlad ng Green PCB. Kung hindi mo pa nasubukan ang pamamaraan ng paglipat ng toner, gawin ito. Maliban kung ikaw ay biniyayaan ng mahiwagang toner at / o papel, ang dry na paraan ng paglaban sa pelikula ay magbubunga ng mas mahusay na mga resulta, ngunit ang proseso ay medyo kasangkot. Kung nasiyahan ka sa mga resulta ng toner-transfer, sa lahat ng mga paraan, manatili sa pamamaraang iyon. Karaniwan na nalalapat ang mga karaniwang babala: Ang pag-ukit ng PCB at pagproseso ng dry film ay may kasamang mga caustic material - siguraduhing gumamit ng proteksiyon na kagamitan at magkaroon ng isang madaling gamiting istasyon ng paghuhugas ng mata (o kahit isang balde ng tubig). Tandaan din na ang pag-unlad ng dry film at paghuhubad ay nagsasangkot ng malakas na mga base - panatilihin ang mga ito malayo mula sa iyong mga kemikal sa pag-ukit, o maaari silang marahas na reaksyon. Sa ngayon, gumamit ako ng tatlong uri ng dry film resist, na lahat ay mahusay na gumanap: - Ang MG Chemicals 416DFR Dry Film Resist Mga $ 20.00 para sa 12 "by 5 talampakan sa Frys, Altex at online. Tumanggi ang MG na sipiin ang mas malaking dami, at hindi ibubulgar ang gumawa ng kanilang pelikula. - Magagamit ang Dupont Riston M115 sa Think & Tinker Magaling na labanan, higit na matipid kaysa sa MG kung nais mo ng mas malaking dami (12 "x50ft para sa $ 96.75, 12" x100ft para sa $ 116.26). Natitirang sangkap, napaka-kapaki-pakinabang, magiliw na tao at maraming mahusay na impormasyon. Nakakakilabot na site! - Kolon Dry Film Resist Korean manufacturer nagbebenta ng medyo mas mababa kaysa sa Think & Tinker's Riston, ngunit may minimum na 500ft na kaso. Kung ano ang kakailanganin mo- Laser Printer- Home / Office Laminator- Laser Printer Transparencies- Spray Adhesive- Negative Dry Film Photo Resist- Resist Developer (sodium carbonate) - Labanan ang Stripper (sodi um hydroxide) - Mga Salamin ng Salamin- Malinaw na Tape- Dilaw na Liwanag ng Bug- Banayad na Ligtas na LugarOptional- Vacuum Bag o Vacuum Frame- Pinagsamang Pinagmulan ng Exposure ng UV- Rotary paper trimmer- 21 hakbang na Patnubay sa Sensitivity ng Stouffer para sa Pagkakalibrate

Hakbang 2: Lumikha ng Artwork

Ipinapalagay kong nakuha mo ang iyong eskematiko at inilatag ang iyong PCB sa isang bagay tulad ng Eagle - kung hindi mo alam kung ano ang sinasabi ko, mas mabuti kang magsimula sa pamamagitan ng pag-aaral ng pagkuha ng eskematiko, at layout ng PCB. Kapag natagpuan mo na ang PCB na inilatag, kakailanganin mong lumikha ng mga negatibong maskara ng larawan. Ang isang negatibong maskara ng larawan ay isang transparency na malinaw kung saan mo nais ang tanso at itim kung saan mo nais alisin ang tanso. Isang pahiwatig: kung nakasanayan mo ang pagpuno sa iyong mga layer ng PCB ng mga eroplano sa lupa o kuryente, makatipid ka ng maraming toner. Gayundin, tandaan na maaari mong tile ang iyong layout ng PCB sa Eagle gamit ang utos ng kopya ng pangkat kung walang nauugnay na eskematiko na file (kung hindi man ay magreklamo ka na kailangan mong gawin ito sa eskematiko "). Natagpuan ko ang proseso ng pag-invert ng mga kulay sa ang iyong output ay nakakagulat na mahirap, ngunit kalaunan ay naayos ko ang simpleng simpleng diskarte na ito gamit ang open source vector drawing software na Inkscape: 1. Tiyaking napili mo lamang ang mga layer na kinakailangan para sa pag-ukit (hal. Nangunguna / Ibaba, Pad, Vias). 2. Gumamit ng pagpapaandar sa pag-print ng Eagle upang ma-output sa isang PDF file. Kahit na nagpi-print kami sa mga transparency, gugustuhin mo ring i-mirror ang tuktok na layer upang mailagay ang naka-print na gilid na pinakamalapit sa board at maiwasan ang pagdurugo. wala ka pang naka-install na Inkscape, i-download ito at i-install ito ngayon.4. Buksan ang PDF sa Inkscape (tanggapin ang mga default na parameter ng paglo-load).5. Buksan ang pane ng Mga Layer (Menu Layer: Mga Layer).6. I-click ang pindutan ng + upang magdagdag ng isang layer. Pangalanan ito kahit anong gusto mo (Pinangalanan ko ang minahan na "b").7. Mag-click ang pababang arrow upang ilipat ang bagong layer sa ilalim.8. Piliin ang tool na rektanggulo mula sa pane ng tool.9. Mag-right click sa asul na kulay na swatch sa ilalim ng screen at piliin ang Itakda ang stroke.10. Mag-right click sa grey color swatch at piliin ang Itakda ang punan.11. I-click at i-drag upang gumuhit ng isang rektanggulo sa paligid ng iyong board.12. Piliin ang arrow tool, pagkatapos ay piliin at i-drag ang bawat panig ng iyong rektanggulo pakanan sa gilid ng iyong board. Ang display ay dapat magmukhang ganito: 13. Mag-right click sa itim na swatch sa ilalim ng screen at piliin ang Itakda ang Punan. Mag-right click sa itim na swatch muli at piliin ang Itakda ang stroke.14. I-click ang icon ng mata sa mga palette ng layer upang i-off ang b layer.15. I-click at i-drag upang mapili ang iyong board (o i-click ang piliin ang lahat ng nakikitang icon sa toolbar).16. Negate ang imahe (Mga Epekto sa Menu: Kulay: Negatibo) 17. I-click muli ang icon ng mata para sa layer ng b. Dapat ay mayroon ka ng ganito: 18. I-click ang Save-As, pagkatapos ay baguhin ang uri ng file sa PDF sa pamamagitan ng Cairo, at idagdag ang _out sa filename (hal. Test_out.pdf) upang hindi mai-overlap ang orihinal.19. I-click muli ang I-save-Bilang upang mai-save bilang default na format na SVG.

Hakbang 3: Gumawa ng Mga Transparency

Ang bahaging ito ay isang hamon din. Ang problema ay ang karamihan sa mga printer ng laser ay hindi talagang gumagawa ng madilim na mga kopya, kaya't ang ilang mga ilaw ay tumutulo sa mga itim na lugar. Sinubukan ko ang maraming mga diskarte upang piliing mapadilim ang toner: dry-erase marker, stamp-pad ink, krayola, uling, grapayt, paglambot / pagpainit + karagdagang aplikasyon ng toner, atbp. Wala sa ito ang gumana. Narito kung ano ang patuloy na gumagana para sa akin:

1. Magsimula sa maliit na likhang sining - Gumagamit ako ng isang umiikot na trimmer ng papel upang gupitin ang mga sheet ng transparency sa mga quarters (4.25 x 5.5) 2-3 sheet sa bawat oras. Ang maliit na likhang sining ay mas mahusay dahil ang mga pagbaluktot na nauugnay sa init sa materyal na transparency ay mababawasan. 2. Buksan ang PDF mula sa huling hakbang gamit ang Adobe Reader, at i-print sa isang laser printer na puno ng iyong mga sheet ng transparency. Para sa aking printer (Brother HL-5250DN) Ginagamit ko ang mga sumusunod na setting: Tinukoy ng gumagamit ang laki ng papel (4.25 x 5.5), walang duplex, manu-manong feed, 1200 dpi, Darkest Density. Malaking pahiwatig dito: Maaari kang magkaroon ng maraming mga kopya ng parehong printer na naka-install sa Windows, kaya magdagdag ng isang bagong printer na tinatawag na PCB_Laser bilang isang duplicate ng iyong mayroon nang laser printer, pagkatapos ay i-right click at baguhin ang mga default na kinakailangan para sa pag-print ng transparency ng PCB. 3. I-print ang itaas at ibaba na likhang sining. Hawakin ang likhang sining hanggang sa ilaw: Nakakita ka ba ng anumang ilaw na tumatakbo sa mga itim na lugar? Kung ang iyong mga resulta ay katulad ng sa akin, magkakaroon ka ng sapat na seepage upang maging sanhi ng mga problema sa iyong paglaban. Tandaan na talagang kailangan mong magkaroon ng ilang mas malaking mga itim na lugar upang tumpak na hatulan ang density ng toner. Kung biniyayaan ka ng sobrang siksik na toner, pagkatapos ay laktawan ang hakbang 8, kung hindi man, magpatuloy at mag-print ng isang pangalawang kopya ng bawat isa sa iyong mga transparency. 4. Susunod na kailangan mo ng isang pansamantalang ilaw na talahanayan upang ihanay ang likhang-sining. Maaari itong maging kasing simple ng isang piraso ng papel na naka-tape sa isang sunlit window, o isang mababaw na tray na naglalaman ng isang ilaw na kasing laki ng hockey-puck na natatakpan ng isang sheet ng papel at isang pane ng baso. Ang backlight mula sa isang scanner ay gumagawa ng isang mahusay na light table. Patakbuhin lamang ang isang pag-scan sa transparency / negatibong mode - malamang na maiiwan nito ang backlight sa loob ng maraming minuto pagkatapos ng pag-scan pagkatapos alisin ang takip at i-flip ito. Ang paggamit ng isang head-mount magnifying lens ay makakatulong nang malaki sa pagkakahanay ng iyong likhang-sining. 5. Susunod ay ibubuklod namin ang mga pares ng transparency (2x itaas, 2x sa ibaba) upang doble ang density ng toner. Upang magawa ito, kumuha ng isang kopya ng bawat transparency at maglapat ng spray adhesive sa toner side. Maaari mong sabihin kung aling bahagi ng toner ay sa pamamagitan ng pagmamasid sa salamin ng ilaw sa ibabaw ng transparency; ang toner ay lilitaw na mapurol sa gilid ng toner. 6. Ilagay ang tonel-gilid na transparency na walang malagkit na lapad sa ilaw na talahanayan - baka gusto mong maluwag na i-tape ang mga sulok ng sheet na ito sa ilaw na talahanayan (tiklupin ang tape sa dulo upang madali mo itong mai-peal up pagkatapos). 7. Maingat na ihanay (magrehistro) ang transparency na pinahiran ng malagkit sa hindi pinahiran na transparency. Kapag nakahanay, pindutin nang mahigpit upang sundin ang dalawang sheet. 8. Ipasa ang mga nakahanay na transparency sa pamamagitan ng laminator sa pinalamig na setting upang permanenteng mabuklod ang mga layer. 9. Ihanay ang tuktok at ilalim na likhang sining (toner-side sa) at ligtas na maiiwan ang sapat na silid upang i-slide ang PCB sa pagitan. Bilang halili, kung mayroon kang isang hangganan na hindi bababa sa isang pulgada sa paligid ng board, maaari kang maglapat ng spray adhesive sa isang 1/2 "strip kasama ang dalawang gilid sa pamamagitan ng pagtakip sa natitirang maskara sa sulok ng isang piraso ng papel - lamang tiyaking hindi mas mababa sa 1/4 "sa pagitan ng malagkit na strip at ng gilid ng board.

Hakbang 4: Maghanda ng Copper-Clad

Maingat na linisin ang materyal na nakasuot ng tanso gamit ang isang scrubbing pad at isang compound na naglalaman ng pagpaputi na naglalaman ng pagpapaputi (hal. Soft Scrub w / Bleach). Buhangin na may 320 o 400 grit wet / dry na papel de liha upang pahubaran ang ibabaw at matiyak na wastong labanan ang pagdirikit. Patuyuin ang board na mag-ingat na huwag hawakan ang board nang walang guwantes (upang maiwasan ang paglilipat ng mga langis ng balat sa board).

Hakbang 5: Nakalamina

Mayroong ilang iba't ibang mga posibleng diskarte sa paglalamina sa PCB. Ang mg Chemicals ay nagmumungkahi ng isang folder sa paglipas at nakalamina na diskarte. Ang iba ay nagmumungkahi ng paggamit ng alinman sa init o tubig (o pareho) upang sundin ang materyal na labanan sa PCB bago ang paglalamina. Naswerte ako sa pamamaraang ito: 1. Gawing ligtas ang lugar ng iyong pinagtatrabahuhan: I-on ang ilaw ng bug at patayin ang anumang fluorescent, o> 40 Watt incandescents 2. Gupitin ang materyal na nakalamina 1/2 na pulgada na mas malaki kaysa sa board (doble ang haba kung gumagawa ka ng isang board na may dobleng panig) 3. Maingat na balatan pabalik lamang ang unang kalahating pulgada ng panloob na pelikula (laging nasa loob ng kulot) 4. Maingat na ihanay ang nakalamina na tinitiyak na ang nakalamina ay natatakpan ng buong board sa magkabilang panig (kung dobleng panig). 5. Pindutin ang unang kalahating pulgada ng nakalantad na nakalamina sa pisara. 6. Maingat na hilahin ang natitirang panloob na layer pababa ng kalahating pulgada nang sabay-sabay, habang sabay na pinindot ang nakalantad na nakalamina sa board. Mag-ingat na huwag ipakilala ang anumang mga kunot. Magpatuloy sa likod na bahagi sa isang katulad na paraan kung kinakailangan. 8. Ipasa ang board sa pamamagitan ng laminator (sa sandaling ang laminator ay ganap na hanggang sa temp). I-flip at dumaan muli sa laminator.

Hakbang 6: Ilantad

Ilagay ang nakalamina na PCB sa pagitan ng paunang rehistradong mga transparency at tape nang ligtas sa lugar. Tape ang isang Stouffer 21-step na gabay sa pagiging sensitibo sa isang bukas na seksyon ng PCB kung balak mong i-calibrate ang iyong proseso ng pagkakalantad. Nais mong idikit nang mahigpit ang likhang sining sa PCB upang maiwasan ang pagtulo ng ilaw sa ilalim ng iyong mga bakas. Maaari mo itong gawin sa dalawang sheet ng baso, o, mas mabuti, maaari kang gumamit ng isang vacuum bag, o vacuum frame. Pagkatapos ay mailalagay mo ang pagpupulong na ito sa maliwanag na sikat ng araw nang halos 5-8 minuto bawat panig, o gumamit ng ibang mapagkukunang UV na iyong pinili. Tandaan na, sa kabila ng masikip na fit ng PCB at likhang sining, ang collimation (paggawa ng mga light ray parallel) ay mahalaga upang makamit ang magagandang mga bakas - mag-refer dito para sa mga tagubilin para sa pagbuo ng isang naipong pinagmulan ng ilaw ng UV.

Hakbang 7: Bumuo

Sundin ang mga tagubilin ng gumawa para sa paghahanda ng solusyon sa developer (karaniwang Sodium Carbonate o Potassium Carbonate) at pagbuo ng iyong board (pagbuo ng mga pagtanggal na pigilan na hindi nahantad sa ilaw ng UV).

Hakbang 8: Etch

Gamitin ang iyong paboritong etchant - siguraduhin lamang na magbigay ka ng ilang pag-iisip sa pagtatapon sa hinaharap at isaalang-alang ang isang berdeng proseso tulad ng Peroxide / Cupric Chloride proseso ng pag-ukit (ito ay literal na berde rin). At, kung nais mong maghukay sa mga nakakatawang detalye ng kimika na kasangkot, ang pahinang ito ay para sa iyo.

Hakbang 9: Mag-strip

Kakailanganin mo ang sodium hydroxide (NaOH) para dito - ito ang gamit na ginagamit ni Brad Pitt upang sunugin ang kamay ni Edward Norton sa Fight Club na natunaw nito, at ang iyong balat ay binubuo ng higit sa lahat na taba, kaya mag-ingat. Suriin ang mga lokal na bahay ng suplay ng kemikal - Sumuwerte ako: ang aking kapit-bahay ay gumagawa ng sabon, kaya't umakyat lang ako at tinanong kung maaari kong manghiram ng isang tasa ng lye!

Hakbang 10: Solder Mask & Silk Screen

Mag-apply ng solder mask sa pamamagitan ng pagkayod at muling paglalamina ng nakaukit na board na may isang bagong layer ng resist, pagkatapos alisin ang proteksiyon panlabas na film at maglapat ng pangalawang layer ng paglaban upang doble ang kapal. Ngayon ilantad sa mga layer ng paghinto at silkscreen at bumuo tulad ng dati (maaaring tumagal nang mas matagal ang pagkakalantad dahil sa labis na kapal ng paglaban). Maghurno sa toaster sa 200-220 degree F para sa halos 10 minuto (siguraduhin na itaguyod ang board upang ang resistensya ay hindi mananatili sa toaster). Alisin ang board mula sa toaster at gumamit ng isang puting krayola upang punan ang silkscreen na teksto habang ang board ay mainit pa. Linisan ang anumang labis na crayon wax gamit ang isang tuwalya at gumamit ng isang palito upang alisin ang labis na waks mula sa mga uka at bakas.

Hakbang 11: Solder Paste Stencil

Kung nakuha mo ito sa malayo, dapat na mahila mo ang ilang gabi at natupok ang maraming dami ng mga carbonated (at caffeine) na inumin. Kung gayon, kunin ang isa sa mga lata ng soda at gupitin ang tuktok at ibaba gamit ang isang gunting o light gunting. Subukang i-cut ito nang maayos nang walang guhitan na mga gilid. Susunod na hiwa pahaba upang makabuo ng isang strip ng aluminyo tungkol sa 8 "by 4". Ang strip na ito ay magiging napaka kulot, ngunit hindi mo maaaring "hubarin" ito nang hindi gumagawa ng mga wrinkles. Para sa mga sumusunod na hakbang, maaari mong harapin ang curl, o maaari mong anneal ang metal sa pamamagitan ng pag-init nito sa isang toaster oven hanggang sa 450 degree F pagkatapos ay hayaan itong cool na dahan-dahang bumalik. Susunod dapat mong buhangin ang pareho sa loob at labas ng lata na may 220 hanggang 320 grit wet / dry na liha upang alisin ang pintura (tandaan na may malinaw na pintura sa loob ng lata - kung hindi man ay kakainin ito ng soda). Maaari kang gumamit ng ilang mabibigat na tungkulin na pintura para dito, ngunit ang berdeng papel ay tila medyo may gulay. Kapag nakuha mo na ang lahat ng pintura, mag-scrub nang maayos sa SoftScrub na may Bleach upang alisin ang bawat bakas ng langis. Susunod na nakalamina na photoresist sa magkabilang panig tulad ng ginawa mo sa PCB. Gawin ang iyong likhang sining gamit ang layer ng tcream tulad ng dati, ngunit huwag gumawa ng mga negatibo sa oras na ito - ang output ng Eagle ay isang negatibo na! Siguraduhing gumawa ng dalawang transparency bawat isa para sa harap at likod (at siguraduhing i-mirror ang harapan upang ang toner ay magiging tama laban sa paglaban). Bumuo tulad ng dati at mag-ukit sa dilute HCl. Nilabnaw ko ang HCl sa halos 50% (ibuhos ang acid sa tubig, hindi sa ibang paraan). Ang pag-ukit ay magsisimula nang dahan-dahan hanggang sa maalis ang layer ng oksido, pagkatapos ay mas mabilis na mapabilis. Huwag mag-ukit ng masyadong mabilis, o ang board ay magpainit at ang resistensya ay mahuhulog. Kung iniwan mo ang paglaban sa lugar magkakaroon ka ng ~ 5 mil stencil, o maaari mong alisin ang resist upang makakuha ng ~ 2 mil stencil - ngunit mag-ingat, aatake ng NaOH ang aluminyo na may kaunting kaunting tenacity kaysa sa HCl (depende sa konsentrasyon). Susunod na gamitin ang iyong mga nabigong board (dapat ay mayroon ka ng mga ito sa ngayon) upang palakihin ang isang solder paste jig. Ilapat ang solder paste na may isang scraper ng pintura, o katulad, ilagay ang iyong mga bahagi, at magpatuloy sa sumasalaminâ € ¦

Hakbang 12: Reflow

Medyo simpleng bagay dito: Init hanggang sa matunaw ang solder paste, pagkatapos ay cool. Siguraduhing gumamit ng isang medyo matitibay na plato ng tanso o aluminyo upang pantay na ikalat ang init sa pisara. Kapag natunaw na ng lahat ng solder ang metal plate mula sa hotplate, at ilagay ito sa isang heat sink upang mabilis na maibalik ang temp - gumagana nang maayos ang mga sahig ng garahe ng semento - siguraduhing gumagamit ka ng oven mits (ngunit huwag maghurno ng cookies kasama nila pagkataposâ € ¦). Maaaring kailanganin mong linisin ang ilang mga bridged na koneksyon pagkatapos sumasalamin. Para sa mga ito, gumamit lamang ng solder wick at maraming pagkilos ng bagay (gusto ko ang Orange Crush). Mag-apply ng lakas at sunugin ito! BTW, aksidenteng pinatakbo ko ang temp na masyadong mataas sa unang board at nakuha ang cool na gradient na kulay na epekto sa solder mask bilang isang resulta (tingnan ang intro pic). Sa palagay ko ang mga sangkap ay nasa spec pa rin, ngunit wala akong isang mahusay na spreader ng init sa ilalim nito sa oras na iyon, kaya hindi ako sigurado na ang probe ay nagbabasa ng parehong temp na nakikita ng board. Ang board ay mukhang OK sa ngayonâ € ¦Well ayan - madali eh? Tiyaking manuod para sa aking paparating na web site na IncoherentLabs.com. Ngayon magsaya at i-save ang mundo!