Killer PCB: 12 Steps (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:26

Denne instruksen demonstrerer prosessen for å lage kretskort med funksjoner så små som 0,005 egnet for LQFP- eller QFN -ICer ved bruk av negativ tørrfilmfotoresist. Dette vil gjøre deg i stand til å håndtere omtrent alle typer integrerte kretser-til og med ballrutenett! Avbildet er brett med en TSSOP-14, QFN-40 pakker som bruker en.65mm stigning og null innsettingskraft flex stikkontakter med.5mm stigning.

Trinn 1: Bakgrunn

Etter å ha eksperimentert med hjemme -PCB -fabbing en stund, har jeg endelig utarbeidet en prosess som gir rimelig konsistente resultater som faktisk ser ganske bra ut. Jeg brukte mye tid på å prøve å bruke toneroverføringsmetoden med ulik grad av suksess (OK, ulik grad av feil kan være mer nøyaktig). Jeg prøvde også Philmore/Datak negativt foto -resist spray med konsekvent fryktelige resultater (ting smeltet til slutt spraydysen som fulgte med og lekket over alt). Ikke grønt og anbefales ikke. Nå kunne jeg ha kjøpt presensibiliserte plater og spart mye trøbbel, men jeg synes materialet er for kostbart for volumet av brett jeg produserer. Jeg prøvde til slutt å tørke filmfoto motstand, og jeg kommer ikke til å dra tilbake! Jeg kommer ikke til å gå inn på vanskelighetene med skjematisk fangst eller etsning siden disse fagene er godt dekket av andre instruktører. Ingen flyktige forbindelser brukes-bare enkle baser som kan gjøres miljøsikre ved å filtrere faste stoffer og nøytralisere med HCl (se produsentens instruksjoner for riktige avhendingsprosedyrer). Denne prosessen, når den kombineres med en etseprosess av peroksid/kobberklorid, danner en miljøvennlig, grønn PCB -utviklingsprosess. Hvis du ikke har prøvd toneroverføringsmetoden, gjør du det. Med mindre du er velsignet med magisk toner og/eller papir, vil tørrfilmresistmetoden gi bedre resultater, men prosessen er litt mer involvert. Hvis du er fornøyd med toneroverføringsresultatene, må du for all del fortsette med den metoden. Naturligvis gjelder standardadvarslene: PCB-etsing og tørrfilmbehandling involverer etsende materialer-sørg for å bruke verneutstyr og ha en øyeskyllestasjon tilgjengelig (eller i det minste en bøtte med vann). Vær også oppmerksom på at tørrfilmutvikling og stripping innebærer sterke baser-hold dem langt borte fra etsekjemikaliene dine, eller de kan reagere voldsomt. Så langt har jeg brukt tre typer tørrfilmresistens, som alle fungerte bra:- MG Chemicals 416DFR Dry Film Resist Ca $ 20,00 for 12 "x 5 fot på Frys, Altex og online. MG nektet å oppgi større mengder, og vil ikke røpe produsenten av filmen.-Dupont Riston M115 tilgjengelig på Think & Tinker Excellent resist, mye mer økonomisk enn MG hvis du vil ha større mengder (12 "x50ft for $ 96,75, 12" x100ft for $ 116,26). Enestående antrekk, veldig hjelpsomme, vennlige mennesker og mye flott informasjon. Fantastisk nettsted!-Kolon Dry Film Resist Korean produsent selger for noe mindre enn Think & Tinker's Riston, men med minimum 500ft esker. Hva du trenger- Laserskriver- Hjem/Kontor Laminator- Laserskriver Transparenter- Spraylim- Negativ tørrfilm Foto Resist- Motstå utvikler (natriumkarbonat) - Motstå stripper (sodi um hydroksid)- Glassark- Klar teip- Gult insektlys- Lett-trygt område Valgfritt- Vakuumpose eller vakuumramme- Kollimert UV-eksponeringskilde- Roterende papirtrimmer- 21 trinns støvsugerfølsomhetsguide for kalibrering

Trinn 2: Lag kunstverk

Jeg antar at du har fanget opp skjematisk og lagt ut kretskortet i noe som Eagle-hvis du ikke vet hva jeg snakker om, bør du begynne med å lære skjematisk fangst og PCB-layout. Når du har lagt PCB -en, må du lage negative fotomasker. En negativ fotomaske er en gjennomsiktighet som er tydelig hvor du vil ha kobber og svart hvor du vil fjerne kobber. Ett hint: Hvis du gjør det til en vane å fylle PCB -lagene med bakke- eller strømplan, sparer du mye toner. Vær også oppmerksom på at du kan flise PCB -oppsettet i Eagle ved hjelp av kommandoen group copy hvis det ikke er en tilknyttet skjematisk fil (ellers vil det klage at du må gjøre dette i skjematikken "). Jeg fant prosessen med å snu fargene i utskriften din er overraskende vanskelig, men til slutt bestemte jeg meg for denne ganske enkle tilnærmingen ved hjelp av åpen kildekode -vektortegningsprogramvare Inkscape: 1. Sørg for at du bare har valgt lagene som er nødvendige for etsing (f.eks. Topp/Bunn, Pads, Vias). 2. Bruk Eagles utskriftsfunksjon for å sende til en PDF -fil. Selv om vi skriver ut på transparenter, vil du fremdeles speile det øverste laget for å plassere den trykte siden nærmest brettet og forhindre blødning. du har ikke allerede Inkscape installert, last det ned og installer det nå. 4. Åpne PDF -filen i Inkscape (godta standardinnlastingsparametere).5. Åpne Lagruten (Menylag: Lag).6. Klikk på + -knappen å legge til et lag. Gi det navnet du vil (jeg kalte mitt "b").7. Klikk pil ned for å flytte det nye laget til bunnen. Velg rektangelverktøyet fra verktøyruten. Høyreklikk på den blå fargeprøven nederst på skjermen og velg Angi slag.10. Høyreklikk på den grå fargeprøven og velg Angi fyll.11. Klikk og dra for å tegne et rektangel rundt brettet. 12. Velg pilverktøyet, velg og dra hver side av rektangelet til høyre på brettet. Displayet skal se slik ut: 13. Høyreklikk den svarte fargeprøven nederst på skjermen og velg Angi fyll. Høyreklikk den svarte fargeprøven igjen og velg Angi slag.14. Klikk på øyeikonet i lagpaletten for å slå av b -laget. Klikk og dra for å velge brettet ditt (eller klikk på ikonet for alle synlige på verktøylinjen).16. Negere bildet (Menyeffekter: Farge: Negativ) 17. Klikk på øyeikonet for b -laget igjen. Du bør nå ha noe slikt: 18. Klikk Lagre-Som, og endre deretter filtypen til PDF via Kairo, og legg _out til filnavnet (f.eks. Test_out.pdf) for ikke å overskrive originalen. Klikk Lagre-Som igjen for å lagre som standard SVG-format.

Trinn 3: Lag transparenter

Denne delen var også litt av en utfordring. Problemet er at de fleste laserskrivere ikke lager virkelig mørke utskrifter, så det lekker noe lys gjennom de svarte områdene. Jeg prøvde mange måter å selektivere mørkere toneren på: tørke-slette markører, blekk med stempelputer, fargestifter, trekull, grafitt, mykning/oppvarming + ekstra tonerapplikasjon osv. Ingen av det fungerte. Her er det som fungerer konsekvent for meg:

1. Start med små kunstverk-jeg bruker en roterende papirtrimmer til å kutte transparenter i fire (4,25 x 5,5) 2-3 ark om gangen. Små kunstverk er bedre fordi varmerelaterte forvrengninger i gjennomsiktighetsmaterialet vil bli redusert. 2. Åpne PDF -filen fra det siste trinnet med Adobe Reader, og skriv ut på en laserskriver lastet med transparenter. For skriveren (Brother HL-5250DN) bruker jeg følgende innstillinger: Brukerdefinert papirstørrelse (4,25 x 5,5), ingen tosidig, manuell mating, 1200 dpi, mørkeste tetthet. Stort hint her: Du kan ha flere kopier av den samme skriveren installert i Windows, så legg til en ny skriver kalt PCB_Laser som en duplikat av din eksisterende laserskriver, høyreklikk og endre standardinnstillingene etter behov for utskrift av PCB-transparens. 3. Skriv ut topp og bunn kunstverk. Hold kunstverket opp mot lyset: Ser du noe lys sive gjennom de svarte områdene? Hvis resultatene dine ligner mine, vil du ha nok nedsivning til å forårsake problemer med motstanden din. Vær oppmerksom på at du virkelig må ha noen større svarte områder for å nøyaktig vurdere tonertettheten. Hvis du er velsignet med supertett toner, går du videre til trinn 8, ellers kan du skrive ut en andre kopi av hver av dine transparenter. 4. Deretter trenger du et provisorisk lysbord for å justere kunstverket. Dette kan være så enkelt som et stykke papir tapet på et solbelyst vindu, eller et grunt brett som inneholder et lys i hockey-puck-størrelse dekket av et ark og en glassrute. Bakgrunnsbelysningen fra en skanner gjør et flott lysbord. Bare kjør en skanning i gjennomsiktighets-/negativmodus-sjansen er stor for at bakgrunnslyset vil være på i flere minutter etter skanning, og deretter fjerne lokket og snu det. Bruken av et hodemontert forstørrelsesglass vil hjelpe deg med å tilpasse kunstverket ditt betydelig. 5. Deretter binder vi gjennomsiktighetsparene (2x topp, 2x nederst) for å doble tonertettheten. For å gjøre dette, ta en kopi av hver gjennomsiktighet og påfør spraylim på tonersiden. Du kan se hvilken tonerside det er ved å observere refleksjon av lys fra overflaten av gjennomsiktigheten; toneren ser matt ut på tonersiden. 6. Legg den ikke-klebende belagte transparenten med tonersiden ned på det lyse bordet-det kan være lurt å tape hjørnene på dette arket løst på det lyse bordet (brett båndet over på slutten slik at du enkelt kan fjerne det etterpå). 7. Juster (registrer) forsiktig den limbelagte transparenten med den ubelagte transparenten. Når du er justert, trykker du godt for å feste de to arkene. 8. Før de justerte transparenter gjennom laminatoren på den kaldeste innstillingen for å permanent binde lagene sammen. 9. Juster øvre og nedre kunstverk (tonersiden inn) og teipen slik at det er nok plass til å skyve kretskortet mellom. Alternativt, hvis du har en kant som er minst en tomme rundt brettet, kan du påføre spraylim på en 1/2 "stripe langs to kanter ved å dekke resten av masken med hjørnet av et stykke papir-bare sørg for at ikke mindre enn 1/4 "mellom limlisten og kanten på brettet.

Trinn 4: Forbered kobberkledd

Rengjør det kobberkledde materialet forsiktig med en skrubbepute og en blekemiddel som inneholder skuremiddel (f.eks. Soft Scrub w/Bleach). Slip med 320 eller 400 korn vått/tørt sandpapir for å ru overflaten og sikre at den motstår vedheft. Tørk av brettet, vær forsiktig så du ikke berører brettet uten hansker (for å forhindre overføring av hudoljer til brettet).

Trinn 5: Laminer

Det er noen forskjellige mulige tilnærminger til laminering av PCB. MG Chemicals foreslår en mappe over og laminatmetode. Andre foreslår å bruke enten varme eller vann (eller begge deler) for å feste motstandsmaterialet til PCB før laminering. Jeg har hatt lykke til med denne tilnærmingen: 1. Gjør arbeidsområdet ditt lettsikkert: Slå på insektlyset og slå av lysrør eller> 40 Watt glødelamper 2. Skjær laminatmateriale 1/2 tommer større enn brett (dobbelt lengden hvis du gjør et tosidig brett) 3. Fjern forsiktig bare den første halvdelen av den indre filmen (alltid på innsiden av krøllen) 4. Juster laminatet forsiktig slik at laminatet dekker brettet helt på begge sider (hvis dobbeltsidig). 5. Trykk den første halve tommer eksponert laminat mot brettet. 6. Trekk det gjenværende indre laget forsiktig nedover en halv tomme om gangen, samtidig som du presser det eksponerte laminatet til brettet. Vær forsiktig så du ikke introduserer noen rynker. Fortsett til baksiden på lignende måte om nødvendig. 8. Før brettet gjennom laminatoren (når laminatoren er helt opp til temp). Vend om og pass gjennom laminatoren igjen.

Trinn 6: Avslør

Plasser den laminerte PCB-en mellom de forhåndsregistrerte transparenter og tapen godt på plass. Tape en Stouffer 21-trinns følsomhetsguide over en åpen del av PCB hvis du planlegger å kalibrere eksponeringsprosessen. Du vil trykke kunstverket tett mot kretskortet for å forhindre at det lekker lys under sporene dine. Du kan gjøre dette med to glassplater, eller du kan helst bruke en vakuumpose eller vakuumramme. Du kan deretter plassere denne enheten i sterkt sollys i omtrent 5-8 minutter på hver side, eller bruke en annen UV-kilde du ønsker. Vær oppmerksom på at til tross for at PCB og kunstverk sitter tett, er kollimering (parallelle lysstråler) viktig for å oppnå fine spor-se her for instruksjoner for konstruksjon av en kollimert UV-lyskilde.

Trinn 7: Utvikle

Følg produsentens anvisninger for å forberede utviklerløsning (vanligvis natriumkarbonat eller kaliumkarbonat) og utvikle brettet ditt (utvikle fjerner resist som ikke utsettes for UV -lys).

Trinn 8: Ets

Bruk din favoritt etsemiddel-bare sørg for å tenke litt på fremtidig avhending og vurdere en grønn prosess som Peroxide/Cupric Chloride etsningsprosess (den er bokstavelig talt også grønn). Og hvis du vil grave i detaljene i kjemi som er involvert, er denne siden noe for deg.

Trinn 9: Strip

Du trenger natriumhydroksid (NaOH) for dette-dette er tingene som Brad Pitt bruker for å brenne Edward Nortons hånd i Fight Club, det løser opp fett, og huden din består stort sett av fett, så vær forsiktig. Sjekk lokale kjemiske forsyningshus-jeg var heldig: naboen min lager såpe, så jeg bare stakk innom og spurte om jeg kunne låne en kopp lut!

Trinn 10: Loddemaske og silkeskjerm

Påfør loddemaske ved å skrubbe og re-laminere etset brett med et nytt lag resist, fjern deretter den beskyttende ytre filmen og påfør et andre lag resist for å doble tykkelsen. Nå avslører du med stopp og silketrykk og utvikler deg som før (eksponering kan ta litt lengre tid på grunn av ekstra tykkelse av motstand). Stek i brødrister ved 200-220 grader F i ca 10 minutter (pass på å brette opp brettet slik at motstanden ikke fester seg til brødristeren). Fjern brettet fra brødristeren og bruk en hvit fargestift for å fylle ut silketrykket mens brettet fortsatt er varmt. Tørk av overflødig fargestifter med et håndkle og bruk en tannpirker for å fjerne overflødig voks fra spor og spor.

Trinn 11: Loddepasta Stencil

Hvis du har kommet så langt, må du ha dratt noen sene kvelder og spist store mengder kullsyreholdige (og koffeinholdige) drikker. Ta i så fall en av brusboksene og klipp av toppen og bunnen med en saks eller lys saks. Prøv å kutte det pent uten fillete kanter. Skjær deretter på langs for å produsere en aluminiumsstrimmel på 8 "x 4". Denne stripen vil være veldig krøllete, men du kan ikke "bøye den" uten å lage rynker. For de følgende trinnene kan du enten håndtere krøllen, eller du kan gløde metallet ved å varme det i en brødristerovn til omtrent 450 grader F og la det deretter avkjøles sakte. Deretter må du slipe både innsiden og utsiden av boksen med 220 til 320 grus vått/tørt sandpapir for å fjerne malingen (merk at det er klar maling på innsiden av boksen-ellers spiser brusen seg gjennom den). Du kan bruke en kraftig malingsstripper til dette, men sandpapir virker litt grønnere. Når du har fjernet all malingen, skrubber du godt med SoftScrub med Bleach for å fjerne alle spor av olje. Neste laminat fotoresist på begge sider akkurat som du gjorde med PCB. Lag kunstverket ditt ved å bruke tcream-laget som du gjorde før, men ikke gjør negative denne gangen-produksjonen av Eagle er allerede negativ! Sørg for å lage to transparenter hver for foran og bak (og sørg for å speile fronten slik at toneren kommer helt opp mot motstanden). Utvikle som før og ets i fortynnet HCl. Jeg fortynnet HCl til omtrent 50% (hell syre i vann, ikke omvendt). Etsing vil begynne sakte til oksidlaget er fjernet, og deretter øke hastigheten betydelig. Ikke ets for fort, ellers vil brettet varmes opp og motstanden løsner. Hvis du lar resisten være på plass, vil du ha en ~ 5 mil sjablong, eller du kan fjerne resisten for å få en ~ 2 mil sjablong-men vær forsiktig, NaOH vil angripe aluminiumet med litt mindre seighet enn HCl (avhengig av konsentrasjoner). Bruk deretter de mislykkede brettene dine (du bør ha noen av disse nå) for å rigge opp en loddepasta. Påfør loddepastaen med en malerskraper eller lignende, legg delene og fortsett med reflekteringen.

Trinn 12: Reflow

Ganske enkle ting her: Varm til loddemassen smelter, og avkjøl deretter. Sørg for å bruke en ganske kraftig kobber- eller aluminiumsplate for å jevnt fordele varmen over brettet. Når alt loddetinn er smeltet, tar du metallplaten av kokeplaten og plasserer den på en kjøleribbe for å senke temperaturen raskt igjen-sementgarasjegulv fungerer utmerket-bare pass på at du bruker ovnfett (men ikke stek kaker med dem etterpå …). Du må kanskje rydde opp i noen brokoblinger etter tilbakeløp. For dette bruker du bare loddevek og mye flux (jeg liker Orange Crush). Slå på strømmen og fyr den! BTW, jeg løp ved et uhell tempen for høyt på det første brettet og fikk den kule gradientfargeeffekten på loddemasken som et resultat (se introbildet). Jeg tror komponentene fremdeles var i spesifikasjoner, men jeg hadde ikke en god varmespreder under den da, så jeg kan ikke være sikker på at sonden leste samme temperatur som brettet så. Styret virker OK så langt skjønt-vel, det er det-lett? Sørg for å se etter mitt kommende nettsted IncoherentLabs.com. Ha det gøy nå og redd verden!