Kuidas teha PCB-d kodus

Kõigile elektroonilistele entusiastidele võib elektrooniliste projektide jaoks PCB-sid valmistada väga lõbus. Trükiplaat või trükkplaat aitab mitte ainult kompaktsete skeemiprojektide loomisel, vaid tagab ka skeemide tõrkekindluse ja täpsuse.

Selles postituses õpime igakülgselt samm-sammult väikeste isetegevate PCBde valmistamise protsessi kodus minimaalse vaevaga ja maksimaalse täpsusega.

Isetegemine järk-järgult

Põhimõtteliselt hõlmab see järgmisi olulisi samme:

1. Vaskkattega laminaadi õige suuruse lõikamine.
2. Komponentjuhtmete aukude puurimiseks mõeldud süvendid vastavalt skeemile.
3. Padjakeste joonistamine süvendite ümber etch resist värviga ja padjandite ühendamine radade abil etch resist värvi abil.
4. Värvitud tahvli kastmine raudkloriidilahusesse, kuni kemikaal sööb katmata vase ära, jättes maalitud paigutusosad puutumata.
5. Laua kuivatamine ja söövitusest välja nühkimine tõrjuvad rööbastelt ja padjadelt värvi.
6. Süvenditele aukude puurimine.
7. Valmis plaadi poleerimine peene smirgepaberiga.
8. Valmis PCB kasutamine osade kokkupanekuks ja jootmiseks.

Nüüd arutame üksikasjalikult ülaltoodud samme. PCB tootmise esimene samm oleks oluliste ressursside ja esemete hankimine. Keskendume kõigile neile olulistele asjadele.

PCB valmistamiseks vajalikud materjalid

Protsessi alustamiseks kogume kõigepealt kõik PCB valmistamiseks vajalikud koostisosad või materjalid. Lavastuse jaoks on vaja järgmisi olulisi asju

• Vaskkattega laminaat
• Raudkloriidi lahus
• Söövituskindel kemikaal või värv.
• Värvipintsel või pliiats
• Konteiner PCB söövitamiseks
• Puurmasin ja puurotsik.
• Söögieemaldaja
• Küürimisalus, köögipaber

Vask plakeeritud Laminaat

Kõige elementaarsem toode on vask, mis on kaetud ainult trükkplaadi valmistamiseks, ja leiate neid erinevaid.

Alus (isoleeriv) kraam on üldjuhul kas klaaskiud või SRBP (lehtvaiguga ühendatud paber) ja viimane on tavaliselt taskukohasem variant.

Klaaskiust on aga hakatud laialdaselt kasutama nii äri- kui vabaaja tarbijate seas, kuna see on varustatud paari positiivse küljega.

Esimene on põhimõtteliselt see, et see on karmim ja seetõttu paindumisele ja purunemisele vähem vastuvõtlik kui SRBP. Suurem vastupidavus on lisaks väga kasulik laudadele, mis kannavad kaalukaid osi, näiteks trafosid.

Täiendav eelis on see, et klaaskiud on poolläbipaistvad ja võimaldavad seega tavaliselt vaadata vaskteed plaadi ülemise (komponendi) ala kaudu, mis on uurimisel ja rikete leidmisel sageli väärt.

Seda öeldes on SRBP-plaatide standard paljude nõuete jaoks enam kui rahuldav. Turunduskampaaniates viidatakse tavaliselt tahvlile kui 1 mm, 1,6 mm jne ja see viitab tegelikult alusmaterjali paksusele.

Laua paksus

Loomulikult kipuvad paksemad (umbes 1,6 kuni 2 mm) lauad olema vastupidavamad võrreldes õhemate (umbes 1 mm) mudelitega, kuid raskema kvaliteediga plaadid on üliolulised ainult suurte PCBde jaoks või siis, kui plaadile paigaldatakse tõenäoliselt kaalukad osad.

Enamiku rakenduste puhul on plaadi paksusel tegelikult vähe tagajärgi.

Mõnikord valitakse vasklaminaatplaat tõenäoliselt ühe untsi kvaliteediga või võib-olla kahe untsi kvaliteediga, mis vastab vase kaalule ühe ruutjalga pardal.

Enamik vooluringe tegeleb lihtsalt üsna madalate vooludega ja tavaline üheuntsine laud on peaaegu kõik vajalik. Tegelikkuses on üks untsist plaat sageli rahuldav isegi tohutute vooludega vooluahelate jaoks.

Etch Resist Paint

Põhiline meetod trükkplaadi valmistamiseks on tavaliselt kaetud plaadi jaoks vajalike vase piirkondade katmine söövitustakistuse kaudu ja pärast seda kastetakse plaat söövitusse, mis eemaldab soovimatud (katmata) vase piirkonnad .

Söövitakistus võetakse seejärel maha, et paljastada vaskjäljed ja padjad.

Ükskõik millist värvi, mis suudab söövitusprotsessi ajal hoida söövitajat vase paigutusest eemal, saab kasutada takistina.

Ma eelistan isiklikult kasutada küünte emaile või küünelakki, kasutada võib mis tahes odavat kaubamärki ja see töötab suurepäraselt kui söövituskindel.

Söövitamise omadused on vastupidavad

Professionaalselt on tõenäoliselt kõige enam kasutatavad veekindlad värvid ja tindid. Vees lahustuvad sordid ei ole kindlasti otstarbeks sobivad lihtsalt seetõttu, et need lahustuvad ja pestakse söövitamislahuses.

Kiiresti kuivav värv või tint on soodsam, kuna see välistab vajaduse kaua plaati söövitada oodata.

Isegi elementaarsemates trükkplaatide mustrites on tänapäeval suhteliselt kompaktsel plaadialal suur kogus õhukesi vasktrekke ning ülipeenete joonte loomiseks pädev värvipintsel on vajalik.

Raja paigutuse joonistamine

Lihtne lahendus oleks kulunud kiuotsaga pliiatsi kasutamine pintsliga, mis võib aidata väljapaistvaid lõpptulemusi arendada, ehkki see ei pruugi probleemi lahendamiseks päris peen vahend olla. Lihtsam viis takistuse rakendamiseks on kasutada ühte kaubanduslikult saadaval olevatest etch resist-pastakatest, mida saab hõlpsalt osta igalt elektrooniliste osade edasimüüjalt.

Igasugune pliiats, mis kasutab piiritusepõhist tinti ja teravat punkti, peaks selle rakendusega töötama. Juhul, kui te pole kindel pliiatsi sobivuses, võite hõlpsalt mõne jälje visatud vasklaminaatplaadile tõmmata, seejärel söövitage plaati, et kontrollida, kas tint hoiab söösturi õigesti eemal.

Täiendav vastupanu tüüp on mahasurumisega söövituskindlad ülekanded mis on saadaval mitme komponendi kaupmehelt ja mis võivad sageli pakkuda tõeliselt silmapaistvaid ja spetsialiseeritud tulemusi, nagu on näidatud järgmises näites.

Tegelikult võite leida, et on palju kemikaale, mida saab kasutada söövitajana, kuid enamik neist on mingil või teisel põhjusel ohtlikud ega sobi tõenäoliselt kodus kavandatud plaatidele.

Söögimees

Söövitus on kemikaal, mis reageerib vaselaminaadi paljastatud vasepinnaga ja lagundab selle plaadilt. Seda kasutatakse tahvlil olevate vaskpiirkondade eemaldamiseks, mida pole värvinud söövituskindlus, ja alasid, mis ei aita kaasa rööbastee paigutusele ja padjadele.

Kodus väljatöötatud tahvlite jaoks tavaliselt kasutatakse raudkloriidi ja kuigi see on enamiku valikutega võrreldes vähem ohtlik, on see siiski kemikaal, mida tuleb rakendada ettevaatusega.

Seega peaks see alati voolava kraaniveega kiiresti maha loputama, kui te selle nahale valguksite. Veenduge, et te ei ladustaks raudkloriidi metallanumatesse, kuna see kemikaal reageerib metallidele ja muudab metalli poorseks ning põhjustab lekkeid.

Kuna raudkloriid on mürgine (ja paljude kasutuste käigus muutub see järk-järgult vaskkloriidiks, mis on samuti äärmiselt mürgine), tuleb seda ilmselgelt hoida toiduainetest ja köögiriistadest jne.

Raudkloriidi tüübid

Raudkloriidi võib saada mitmel erineval kujul. Tõenäoliselt on kõige mugavam tüüp kemikaali kasutusvalmis lahus. Paljud komponentide tarnijad turustavad seda vedelal kujul, tavaliselt 250 ml mahutites ja kontsentreeritud kujul.

Enne kasutamist peate seda veidi lahjendama, vastavalt pudelil toodud juhistele. See ei pruugi vajada palju lahjendamist ja 250 ml pudel lubab pärast veega lahjendamist tavaliselt ainult 500 ml või liitrit.

Mõned ettevõtted võivad pakkuda raudkloriidi kristallidena, mida mõnikord nimetatakse ka raudkloriidkiviks. See silt on väga sobiv, kuna sellisel kujul näeb see kindlasti välja pigem kollase kivi tükid kui siis pisikesed kenad kristallid, mis on üsna kaljukindel.

Seda tüüpi raud (III) kloriidi on tavaliselt saadaval 500 g pakendites, mis on piisav ühe liitri söövitava lahuse saamiseks.

Saate seda ka suuremates pakendites, kuid kuna 500 g-st piisab tõsiselt suure hulga tavalise suurusega laudade söövitamiseks ja see võib isegi hoolsa konstruktori väga kaua üle elada, pole tõenäoliselt kasulik tasuda üle 500 g-i pakk kokku.

Kuidas luua raudkloriidi lahust

Kristallisisalduses ei hakka raudkloriid eriti kiiresti lahustuma, kuid pidevalt segades võib see varem või hiljem täielikult laguneda ja pideva segamise korral üsna kiiresti sulada.

Lõpuks, kuid mitte vähem oluline, saab raudkloriidi saada veevabas vormis, mis põhimõtteliselt tähendab, et see on tõeline raudkloriid, milles pole praktiliselt ühtegi veematerjali. Sellel on kõrval olevana kristallilisel kujul väike kogus vett.

Mis põhjustab seda tüüpi raudkloriidi tegelikult nii raske töötada, on soojendav efekt, mis tekib veega segamisel. Isegi kui alustate jahutatud veega, võib see kiiresti muutuda üsna kuumaks tasemeni, mille juures anum on katsumiseks väga soe, mis võib plastmahutite korral sulada.

Veel üks mure on see, et kemikaalil peaks olema piisav lahustumine ja korraliku söövitava preparaadi loomine. Mis tahes põhjusel võite sattuda suure hulga kemikaalide hulka, mis kunagi ei lagune, ja ka lahusega, mis näib nagu raudkloriid, kuid millel on väga vähe söövitamispotentsiaali.

Sellepärast tuleb kasutada jahedat vett (ideaalis jahutatud või jääga). Lisaks on võimalik, et seal võib olla väike kogus kemikaale, mis ei sula, mida saab vedelikust välja tõmmata või kuna see ei näi söövitamist takistavat, võib selle lihtsalt lahusesse jätta.

Puuriterade suurus

Järgmine oluline koostisosa PCB kodus tootmiseks on puurotsik, mis on vajalik PCB-le aukude puurimiseks komponentjuhtmete jaoks.

Komponentide plii avade tüüpiline läbimõõt on 1 mm, kuigi mitmed komponendid, nagu eelseadistatud takistid, suured elektrolüütkondensaatorid jne, vajavad natuke suuremat läbimõõtu. Seda tüüpi komponentide jaoks on sobiv augu läbimõõt umbes 1,4 mm.

Tavaliselt on pooljuhtide ja paljude muude õhemate juhtmetega komponentide jaoks soovitatav kasutada läbimõõtu alla 1 mm. Näib, et nende komponentide jaoks on vastuvõetav läbimõõt 0,7 mm või 0,8 mm.

Kui teil on juurdepääs kvaliteetsetele puuriteradele, peavad need olema üsna karmid.

Umbes 0,7–1,4 mm läbimõõduga puuriterad võivad olla üsna nõrgad ja neid tuleks käsitleda suhteliselt ettevaatlikult.

Kui neid hoitakse allapoole suunatud sirge vertikaalse rõhuga, võib see olla hea, kuid kui orientatsiooni ei hoita laua suhtes täisnurga all, ei teki korralikku auku, mis on täiesti võimalik, et puurimurd puruneb kaheks.

Sel põhjusel peate aukude puurimisel selliste puuriterade abil olema realistlik ja soovitatavalt tuleks masinat kasutada reguleeritava alusega, nagu allpool näidatud.

Oleme seni arutanud peamisi asju, mis on trükkplaadi valmistamisel vajalikud, ja võib olla ka muid tõenäosusi ja otsi, mis võivad olla hädavajalikud.

Need on siiski tavaliselt põhilised kodused objektid ja need avalikustatakse siis, kui me söövitusmeetodiga edasi areneme. Trükkplaadi valmistamiseks leiate palju erinevaid meetodeid.

Hoolimata asjaolust, et need kõik on põhimõtteliselt identsed ja suuremad erinevused on just järjestus, mille kaudu erinevaid meetodeid tehakse.

Alustame seetõttu ühe plaadi valmistamise lähenemisviisi arvestamisest, mille järel selgitatakse paari alternatiivset tehnikat.

PCB valmistamise alustamine

Kõige esimene samm oleks kontrollida tahvli õigete mõõtmete saamiseks raamatut või ajakirja, kus trükitud vooluringi esitatakse.

Teil võib üldiselt olla skeemi skeem, komponentide ülekatte skeem ja trükitud vooluringi muster tegelikus suuruses, nagu on näidatud vastavalt järgmises 3 joonisel.

Trükitud vooluahela suurus peaks olema tekstis või skeemis saadaval, kuid paljudel juhtudel tuleb proportsioone arvestada tegeliku vase rööbastee järgi.

Märkige viimistletud plaadi piir laminaatplaadi vasest küljele, seejärel tõmmake täiendav joonekomplekt umbes 2 mm võrra eelmise märgistuse välisküljele.

Nende piirjoonte vahel ettevaatlikult lõigates peaksite saama minimaalse probleemiga luua korraliku täpsusega ja sirgete servadega pardalõigu.

Plaadi külgi saab siluda väikese lameda viiliga ja klaaskiudplaadiga, mis välistab soovimatud abrasiivsed otsad.

Pange tähele, et märgistused tuleks teha plaadi vasepoolsel küljel ja saetud samalt küljelt, et vältida plaadi lõikamise ajal vase koorumist. Seetõttu lõigake või puurige plaati alati vasest, mitte laminaadist

Järgmine samm oleks joonistada komponentide aukude asukohad ja vajaduse korral plaadi kinnitamiseks sobivad augud.

Kiire meetod selle saavutamiseks on kinnitada skemaatiline joonis üle vaskraja tahvli, joondades joonise ja tahvli servad täpselt.

Seejärel märkige bradawli või muu sarnase terava tööriistaga skeem läbi laua hoolikalt ja täpselt, surudes vaske väikesi süvendeid.

Plaadi tähistamine ei ole tingimata vajalik terava tööriistaga mulgustamiseks ning alternatiivne viis on joonis lihtsalt tšelliteibi abil tahvlile joondada ja kleepida ning seejärel läbi joonise puurida, mis nüüd ise toimib nagu markerite puurimine.

Rööbaste värvimine söövituskindlaga

Kui plaat on suuruse järgi kärbitud ja kõik augud puuritud, on järgmine ülesanne plaat värvida söövituskindlusega. Põhimõtteliselt hõlmab see tahvli puhastamist nii ulatuslikult kui võimalik.

Spetsiaalseid puhastusplokke saab turult ja need toimivad ilmselt üsna kenasti. Vasklaminaatplaatidel võib vaskpinna peal olla üldiselt oksiidi ja korrosiooni ning selle eemaldamine on väga oluline või muidu võib see takistada plaadi õiget söövitamist.

Seetõttu on soovitatav kasutada mõistlikult võimsat puhastusvahendit, mis välistab täiuslikult vase pinnalt kõik oksiidid, mustuse ja korrosiooni.

Kui plaat on põhjalikult pestud ja vaskkiht paistab läbi läikivat, loputage plaati puhastusvahendi või õlise koostisosa jääkidest vabanemiseks sooja vee all. Siinkohal ärge puudutage vasepinda, mis võib muidu põhjustada rasvaseid sõrmejälgi ja aeglustada söövitamist.

Järgmisena võtke söövituskindel värv, et tõmmata vaskpadjad komponentide juhtmete jaoks puuritud aukude ümber.

Pärast seda, kui padjad on joonistatud söövituskindlusega, on aeg värvida vaskjäljed nii, et need ühendaksid padjad vastavalt vooluahela kujundusele. Hoidke seda tehes alati käsi vaskpinnast eemal. Alustage tahvlilt ühte serva ja jätkake süstemaatiliselt teise serva suunas, selle asemel, et teha seda juhuslikult (mis võib tõenäoliselt põhjustada vigu)

Komplekssete trükkplaatide kujunduste jaoks

Mitmed tänapäevased trükitud vooluringide kujundused võivad olla äärmiselt keerukad ja nende paljundamine on keeruline.

Sellise plaadi kujundamisel on soovitatav töötada trükitud vooluahela vastupidava pliiatsiga (või sobiva alternatiiviga) veelgi peenema otsaga. Kohtades, kus võib olla palju kitsaid, tihedalt pakitud paralleelseid radu, peate joonlaua abil joonistama peeneid sirgeid jooni.

Kui näete, et rajad või klotsid üksteisega kokku sulavad, oodake, kuni takistus kuivab, ja seejärel kasutage kompassi punkti või muud teravatipulist, et üleliigne kattuv takistus ära kraapida.

Niipea kui takistus on kuivanud ja PCB on kontrollitud, on järgmine ülesanne plaat söövituslahusesse uputada, kuni lõpuks on kogu paljastunud vask maha võetud.

Kuidas juhtub PCB söövitamine

Söövitamise käigus toimub peamiselt see, et vask võtab raudkloriidis oleva raudkloriidi koha, moodustades vaskkloriidi, samal ajal kui raud sadestub.

Alguses toimub söövitusprotsess üsna kiiresti ja võib võtta vaid paar minutit, kuid kui raudkloriid muutub järk-järgult vaskkloriidiks, muutub söövitamine pidevalt aeglaseks ja pärast mitme tahvli söövitamist võib täheldada, et söövitamise aeg on pigem pikenenud või üldse saavutamata.

Sel juhul tuleb söövitaja asendada uue raudkloriidilahuse partiiga. Kuna märkate, et raudkloriidil on punakollane värv, samal ajal kui vaskkloriidil on sinine värv, näitab see, et söövitav lahus on aeglaselt rohekamaks muutumas, et kemikaal on oma tööea lõpule jõudmas.

Kodus kodus plaati söövitades veenduge, et plaadi vask pool oleks suunatud ülespoole ja protsess viiakse läbi mittemetalses nõuetekohases mahus.

Võite lisada ülaosale korraliku katte ja perioodiliselt eemaldada kate, et tulemust kontrollida, kuni söövitamine on lõppenud. Selle meetodi põhiprobleemiks on see, et plaadi kohale kipub tekkima raud- ja vaskkloriidkiht, mis võib söövitamisaega oluliselt pikendada. Selle vastu saab tassi aeg-ajalt ettevaatlikult raputades, et see kiht välja tõrjuda, nii et söövitamine kiireneks.

Spetsiaalsete konteinerite kasutamine söövitamiseks

Teil võib tegelikult olla konteineri ülespanek üsna lihtne, et võimaldada PCB-d vertikaalse positsiooni lähedal, plaadi vasest küljega allapoole.

Selles olukorras toimub söövitamine väga kiiresti, kuna rauasade ei suuda kihti välja töötada ja kipub plaadist allapoole langema. See tagab, et söövitamist ei takistata. Sellegipoolest võib laua ja söövitusvahendi perioodiline segamine aidata välja kukkuda mis tahes väikese mahasuruva katte, mis võimaldab veelgi kiiremat söövitamist.

Ülaltoodud joonisel on toodud mõned lihtsad võimalused selle saavutamiseks. Joonisel (a) kasutatakse kumerat tassi, mis tagab plaadi paigal hoidmise läbi nelja nurga ja ei puutu anumaga kokku üheski teises punktis.

Punktis b näidatud tehnika on hea valik suuremate PCBde jaoks, mis võib protseduuri võimaldamiseks vajada üsna suurt tassi. Mahuti peab olema üsna suur, töötaks kõik, mis sarnaneb klassikalisele lahustuvale kohvipurgile.

Tõenäoliselt on purgi praktiliseks täitmiseks vaja palju söövitamist. Esialgu võib see tunduda natuke kallis, kuid söövitus kestab kindlasti väiksema kogusega võrreldes proportsionaalselt rohkem aega.

Teise võimalusena saab väiksema koguse söövitust lahjendada suurema koguse veega, kuid see võib söövitamist märkimisväärselt aeglustada ja see ei ole soovitatav.

Põhimõtteliselt suurte tahvlite jaoks võib plaadi söövitamiseks olla ainus funktsionaalne meetod kasutada suurt lamedat taldrikut (nagu fototaldrikut) vaskpoolega ülespoole. Söövitamisaja kiirendamiseks võib harjuda sagedase segamisega.

Söövitamine toimub kiiremini piirkondades, kus on väiksemaid lahtise vase piirkondi, ja see võtab palju kauem plaadi aladel, kus on suhteliselt laiemaid avatud vase piirkondi. Söövitamine toimub ka kiiremini laua ümbermõõdude ümber.

Eespool on toodud meetod, mis töötab tavaliselt tõhusamalt ja on praktikas tavaliselt palju lihtsam. Siin pannakse paar puidust või plastikust varda kogu tassi pikkusele vastaskülgedele. Need on suhteliselt pikemad kui roog, et nad saaksid peal puhata. Seejärel riputatakse laud paarile traaditükile toetatud vardade külge, üks laua mõlemasse otsa.

Parema mõistmise huvides on joonisel näidatud vaid üks juhe. Vasktraadi kasutamisel veenduge, et see oleks ülimaileeritud vasktraat paksusega 18 SWG. Traadid kinnitatakse vardade külge lihtsalt keerates otsad varda läbimõõdu ümber üks või kaks korda.

Pärast söövitamise lõppu

Kui söövitamine näib olevat täielik, peate plaati põhjalikult uurima, veendumaks, et avatud vasest pole taskuid, ja otsige plaadi osi, kus vasest rööpad ja padjad on tihedalt tõmmatud (näiteks IC-padjandite rühmad) .

Pärast seda, kui olete kinnitanud, et söövitamine on täielikult lõpule viidud, hoidke plaati mõni hetk vertikaalselt söövitamislahuse kohal, et tilkuv söövitaja plaadist välja pääseks, ja seejärel pühkige plaati paberipaberi või lapiga.

Kõrvalepõikena on see tark otsus hoida kogu söövitusprotsessi ajal köögipaber, et tagada söövituslahuse jääkide pintsettide või kinnaste vajaduse korral pühkimine. Seejärel tuleb plaati hoolikalt pesta vees, et pesta söövitamislahuse jäägid.

Resisti eemaldamine

Lõpuks tuleb kõrvaldada vasele kleepuv takistus, mis muidu võib tõsiselt takistada vaskpadjadel jootmisprotsessi. Võite omandada mis tahes tavalise resist-eemaldaja ja see võib olla kerge vaimu kujul, mis lagundab enamuse värve ja tinte.

Samuti võib olla võimalik saada trükitud vooluringi poleerimisplokke, mis sobivad samuti hästi takisti puhastamiseks. Veel üks tehnika on proovida küürimispadja või pulbri kasutamist ja see kuulub põhimõtteliselt trükitud vooluringide tootmise kõige otsesemate tegevuste hulka, mis ei tohiks kindlasti mingeid väljakutseid esitada.

Komponentide lõpliku kokkupaneku tagamiseks valmis jootmisel täiusliku jootmise ja absoluutselt kuivade ühenduskohtadeta tuleb enne komponentide jootmise alustamist vasest rööpad ja padjad poleerida.

Sinu kord

Nagu eespool selgitatud, näib PCB-de valmistamine kodus üsna lihtne ja on vaid mõne tunni küsimus, et luua silmapaistvaid professionaalseid PCB-sid, kasutades turult valmistatud isetehtud materjale. See tähendab, et soovitud tulemuste saavutamiseks võib protsess vajada teatavat ettevaatlikkust ja täpsust, nii et kavandatud skeemiprojekt õnnestub edukalt.

Kui teil on selle teema suhtes mingeid kahtlusi, palun andke meile kohe allpool toodud kommentaaride kaudu teada. Aitame hea meelega!