Tabla de contenido:
- Paso 1: antecedentes
- Paso 2: crea una obra de arte
- Paso 3: hacer transparencias
- Paso 4: Prepare el revestimiento de cobre
- Paso 5: laminado
- Paso 6: exponer
- Paso 7: Desarrollar
- Paso 8: grabar
- Paso 9: Desnúdate
- Paso 10: Máscara de soldadura y pantalla de seda
- Paso 11: Plantilla de pasta de soldadura
- Paso 12: Reflujo
Video: PCB asesinos: 12 pasos (con imágenes)
2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:45
Este instructivo demuestra el proceso para hacer placas de circuito impreso con características tan pequeñas como 0.005 adecuadas para circuitos integrados LQFP o QFN utilizando fotorresistencia de película seca negativa. Esto le permitirá manejar casi cualquier tipo de circuito integrado disponible, ¡incluso una matriz de rejilla de bola! En la imagen se muestran placas con paquetes TSSOP-14, QFN-40 que utilizan un paso de.65 mm y enchufes flexibles de fuerza de inserción cero con un paso de.5 mm.
Paso 1: antecedentes
Después de experimentar con la fabricación de PCB en el hogar durante un tiempo, finalmente desarrollé un proceso que produce resultados razonablemente consistentes que en realidad se ven bastante bien. Pasé mucho tiempo tratando de utilizar el método de transferencia de tóner con diversos grados de éxito (bien, varios grados de falla pueden ser más precisos). También probé el aerosol de resistencia fotográfica negativa Philmore / Datak con resultados consistentemente horribles (el material finalmente derritió la boquilla de pulverización que venía con él y se filtró por todo el lugar). No es verde y no se recomienda. Ahora podría haber comprado placas presensibilizadas y haberme ahorrado muchos problemas, pero encuentro que el material es demasiado costoso para el volumen de placas que estoy produciendo. ¡Finalmente probé la fotorresistencia de película seca y no volveré! No voy a entrar en las complejidades de la captura esquemática o el grabado, ya que esos temas están bien cubiertos por otros instructivos. No se utilizan compuestos volátiles, solo bases simples que pueden volverse ambientalmente seguras al filtrar sólidos y neutralizar con HCl (consulte las instrucciones del fabricante para conocer los procedimientos de eliminación adecuados). Este proceso, cuando se combina con un proceso de grabado con peróxido / cloruro cúprico, forma un proceso de desarrollo de PCB verde ambientalmente responsable. Si no ha probado el método de transferencia de tóner, hágalo. A menos que esté bendecido con tóner mágico y / o papel, el método de resistencia de película seca producirá mejores resultados, pero el proceso es un poco más complicado. Si está satisfecho con los resultados de la transferencia de tóner, siga con ese método. Naturalmente, se aplican las advertencias estándar: el grabado de PCB y el procesamiento de película seca involucran materiales cáusticos; asegúrese de usar equipo de protección y tenga a mano una estación de lavado de ojos (o al menos un balde de agua). También tenga en cuenta que el revelado y el decapado de película seca implican bases fuertes; manténgalas alejadas de los productos químicos de grabado, o pueden reaccionar violentamente. Hasta ahora, he usado tres tipos de película protectora seca, todos los cuales funcionaron bien: - MG Chemicals 416DFR Dry Film Resist Aproximadamente $ 20.00 por 12 "por 5 pies en Frys, Altex y en línea. MG se negó a cotizar cantidades mayores y no divulgará al fabricante de su película.-- Dupont Riston M115 disponible en Think & Tinker Excelente resistencia, mucho más económico que MG si desea cantidades más grandes (12 "x 50 pies por $ 96,75, 12" x 100 pies por $ 116,26). Atuendo excepcional, gente muy servicial y amable y mucha información excelente. ¡Sitio fantástico! - Fabricante coreano de Kolon Dry Film Resist se vende por algo menos que el Riston de Think & Tinker, pero con un mínimo de cajas de 500 pies. - Resistencia Stripper (sodi um hidróxido) - Láminas de vidrio - Cinta transparente - Luz amarilla para insectos - Área segura para la luz Opcional - Bolsa de vacío o marco de vacío - Fuente de exposición UV colimada - Recortadora de papel giratoria - Guía de sensibilidad Stouffer de 21 pasos para calibración
Paso 2: crea una obra de arte
Supongo que capturó su esquema y dispuso su PCB en algo como Eagle; si no sabe de lo que estoy hablando, será mejor que comience por aprender la captura esquemática y el diseño de PCB. Una vez que tenga la PCB diseñada, deberá crear máscaras fotográficas negativas. Una máscara fotográfica negativa es una transparencia clara donde desea el cobre y el negro donde desea eliminar el cobre. Una pista: si tiene el hábito de llenar sus capas de PCB con planos de tierra o de potencia, ahorrará mucho tóner. Además, tenga en cuenta que puede colocar en mosaico su diseño de PCB en Eagle usando el comando de copia de grupo si no hay un archivo de esquema asociado (de lo contrario, se quejará de que tiene que hacer esto en el esquema "). Encontré el proceso de invertir los colores en su salida fue sorprendentemente difícil, pero finalmente me decidí por este enfoque bastante simple usando el software de dibujo vectorial de código abierto Inkscape: 1. Asegúrese de haber seleccionado solo las capas necesarias para el grabado (por ejemplo, Superior / Inferior, Pads, Vias). 2. Utilice la función de impresión de Eagle para imprimir en un archivo PDF. A pesar de que estamos imprimiendo en transparencias, todavía querrá reflejar la capa superior para colocar el lado impreso más cerca de la pizarra y evitar el sangrado. 3. Si aún no tiene Inkscape instalado, descárguelo e instálelo ahora.4. Abra el PDF en Inkscape (acepte los parámetros de carga predeterminados).5. Abra el panel Capas (Capa de menú: Capas).6. Haga clic en el botón + para agregar una capa. Nómbrala como quieras (llamé la mía "b").7. Haz clic en la flecha hacia abajo para mover la nueva capa a la parte inferior. Seleccione la herramienta Rectángulo en el panel de herramientas. Haga clic con el botón derecho en la muestra de color azul en la parte inferior de la pantalla y seleccione Establecer trazo.10. Haga clic con el botón derecho en la muestra de color gris y seleccione Establecer relleno.11. Haga clic y arrastre para dibujar un rectángulo alrededor de su tablero. Seleccione la herramienta de flecha, luego seleccione y arrastre cada lado de su rectángulo hasta el borde de su tablero. La pantalla debería verse así: 13. Haga clic con el botón derecho en la muestra negra en la parte inferior de la pantalla y seleccione Establecer relleno. Haga clic derecho en la muestra negra nuevamente y seleccione Establecer trazo.14. Haga clic en el icono del ojo en la paleta de capas para desactivar la capa b.15. Haga clic y arrastre para seleccionar su tablero (o haga clic en el icono de seleccionar todo visible en la barra de herramientas).16. Negar la imagen (Efectos de menú: Color: Negativo) 17. Vuelva a hacer clic en el icono del ojo de la capa b. Ahora debería tener algo como esto: 18. Haga clic en Guardar como, luego cambie el tipo de archivo a PDF a través de Cairo y agregue _out al nombre del archivo (por ejemplo, test_out.pdf) para no sobrescribir el original. Haga clic en Guardar como nuevamente para guardar como formato SVG predeterminado.
Paso 3: hacer transparencias
Esta parte también fue un desafío. El problema es que la mayoría de las impresoras láser no hacen impresiones realmente oscuras, por lo que se filtra algo de luz a través de las áreas negras. Probé muchos enfoques para oscurecer selectivamente el tóner: marcadores de borrado en seco, tinta para tampones, crayones, carbón, grafito, suavizado / calentamiento + aplicación de tóner adicional, etc. Ninguno de ellos funcionó. Esto es lo que funciona consistentemente para mí:
1. Empiece con obras de arte pequeñas: utilizo una cortadora de papel giratoria para cortar hojas transparentes en cuartos (4,25 x 5,5) de 2 a 3 hojas a la vez. Las ilustraciones pequeñas son mejores porque se reducirán las distorsiones relacionadas con el calor en el material de transparencia. 2. Abra el PDF del último paso con Adobe Reader e imprima en una impresora láser cargada con sus hojas de transparencias. Para mi impresora (Brother HL-5250DN) utilizo la siguiente configuración: tamaño de papel definido por el usuario (4,25 x 5,5), sin dúplex, alimentación manual, 1200 ppp, densidad más oscura. Gran sugerencia aquí: puede tener varias copias de la misma impresora instalada en Windows, así que agregue una nueva impresora llamada PCB_Laser como un duplicado de su impresora láser existente, luego haga clic con el botón derecho y modifique los valores predeterminados según sea necesario para la impresión de transparencias de PCB. 3. Imprima la obra de arte superior e inferior. Sostenga la obra de arte a contraluz: ¿Ve alguna luz que se filtre a través de las áreas negras? Si sus resultados son similares a los míos, tendrá suficiente filtración para causar problemas con su resistencia. Tenga en cuenta que realmente necesita tener algunas áreas negras más grandes para juzgar con precisión la densidad del tóner. Si está bendecido con tóner superdenso, vaya al paso 8; de lo contrario, siga adelante e imprima una segunda copia de cada una de sus transparencias. 4. A continuación, necesita una mesa de luz improvisada para alinear la obra de arte. Esto puede ser tan simple como un trozo de papel pegado con cinta adhesiva a una ventana iluminada por el sol o una bandeja poco profunda que contenga una luz del tamaño de un disco de hockey cubierta por una hoja de papel y un panel de vidrio. La luz de fondo de un escáner hace una gran mesa de luz. Simplemente ejecute un escaneo en modo transparencia / negativo; es probable que deje la luz de fondo encendida durante varios minutos después del escaneo, luego retire la tapa y le dé la vuelta. El uso de una lente de aumento montada en la cabeza ayudará significativamente a alinear su obra de arte. 5. A continuación, uniremos los pares de transparencias (2x superior, 2x inferior) para duplicar la densidad del tóner. Para hacer esto, tome una copia de cada transparencia y aplique adhesivo en aerosol en el lado del tóner. Puede saber cuál es el lado del tóner observando el reflejo de la luz en la superficie de la transparencia; el tóner aparece opaco en el lado del tóner. 6. Coloque la transparencia sin recubrimiento adhesivo con el tóner hacia abajo sobre la mesa de luz; es posible que desee pegar con cinta adhesiva las esquinas de esta hoja a la mesa de luz (doble la cinta en el extremo para poder despegarla fácilmente después). 7. Alinee con cuidado (registre) la transparencia con recubrimiento adhesivo con la transparencia sin recubrimiento. Una vez alineados, presione firmemente para adherir las dos hojas. 8. Pase las transparencias alineadas a través del laminador en la configuración más fría para unir permanentemente las capas. 9. Alinee la ilustración superior e inferior (con el lado del tóner hacia adentro) y péguela con cinta adhesiva, dejando suficiente espacio para deslizar la PCB entre ellos. Alternativamente, si tiene un borde de al menos una pulgada alrededor del tablero, puede aplicar adhesivo en aerosol a una tira de 1/2 "a lo largo de dos bordes cubriendo el resto de la máscara con la esquina de una hoja de papel, solo asegúrese de que no haya menos de 1/4 "entre la tira adhesiva y el borde de la tabla.
Paso 4: Prepare el revestimiento de cobre
Limpie con cuidado el material revestido de cobre con un estropajo y un compuesto limpiador que contenga lejía (p. Ej., Soft Scrub w / Bleach). Lije con papel de lija húmedo / seco de grano 320 o 400 para raspar la superficie y asegurar una adhesión adecuada. Seque la tabla teniendo cuidado de no tocarla sin guantes (para evitar transferir aceites de la piel a la tabla).
Paso 5: laminado
Hay algunos enfoques posibles diferentes para laminar la placa de circuito impreso. MG Chemicals sugiere un enfoque de plegado y laminado. Otros sugieren usar calor o agua (o ambos) para adherir el material resistente a la PCB antes de la laminación. He tenido buena suerte con este enfoque: 1. Haga que su área de trabajo sea segura de luz: encienda la luz para insectos y apague cualquier fluorescente o incandescente de> 40 vatios 2. Corte el material laminado 1/2 pulgada más grande que la tabla (doble la longitud si está haciendo una tabla de doble cara) 3. Retire con cuidado solo la primera media pulgada de la película interior (siempre en el interior del rizo) 4. Alinee con cuidado el laminado asegurándose de que el laminado cubra la tabla por completo en ambos lados (si es de doble cara). 5. Presione la primera media pulgada del laminado expuesto contra el tablero. 6. Tire con cuidado de la capa interior restante hacia abajo media pulgada a la vez, mientras presiona simultáneamente el laminado expuesto contra la tabla. Tenga cuidado de no introducir arrugas. Continúe hacia la parte de atrás de una manera similar si es necesario. 8. Pase la tabla a través del laminador (una vez que el laminador esté completamente a temperatura). Dé la vuelta y vuelva a pasar por el laminador.
Paso 6: exponer
Coloque la placa de circuito impreso laminada entre las transparencias prerregistradas y péguela con cinta adhesiva en su lugar. Pegue una guía de sensibilidad Stouffer de 21 pasos sobre una sección abierta de PCB si planea calibrar su proceso de exposición. Desea presionar la obra de arte firmemente contra la PCB para evitar que la luz se filtre debajo de sus huellas. Puede hacer esto con dos hojas de vidrio o, preferiblemente, puede usar una bolsa de vacío o un marco de vacío. A continuación, puede colocar este conjunto a la luz del sol durante unos 5-8 minutos por lado, o utilizar otra fuente de rayos ultravioleta de su elección. Tenga en cuenta que, a pesar del ajuste perfecto de la PCB y las ilustraciones, la colimación (haciendo que los rayos de luz sean paralelos) es importante para lograr trazos finos; consulte aquí las instrucciones para construir una fuente de luz ultravioleta colimada.
Paso 7: Desarrollar
Siga las instrucciones del fabricante para preparar la solución reveladora (generalmente carbonato de sodio o carbonato de potasio) y revelar su tabla (las remociones de revelado resisten no expuestas a la luz ultravioleta).
Paso 8: grabar
Use su grabador favorito: solo asegúrese de pensar un poco en la eliminación futura y considere un proceso ecológico como el proceso de grabado con peróxido / cloruro cúprico (también es literalmente verde). Y, si desea profundizar en los detalles esenciales de la química involucrada, esta página es para usted.
Paso 9: Desnúdate
Necesitará hidróxido de sodio (NaOH) para esto: esto es lo que Brad Pitt usa para quemar la mano de Edward Norton en Fight Club, disuelve la grasa y su piel está compuesta en gran parte de grasa, así que tenga cuidado. Revise las casas de suministros químicos locales. Tuve suerte: mi vecino hace jabón, así que me acerqué y le pregunté si podía tomar prestada una taza de lejía.
Paso 10: Máscara de soldadura y pantalla de seda
Aplique la máscara de soldadura frotando y volviendo a laminar el tablero grabado con una nueva capa de resist, luego retire la película exterior protectora y aplique una segunda capa de resist para duplicar el espesor. Ahora exponga con capas de parada y serigrafía y revele como antes (la exposición puede tardar un poco más debido al grosor adicional de la capa protectora). Hornee en una tostadora a 200-220 grados F durante unos 10 minutos (asegurándose de apoyar la tabla para que la resistencia no se pegue a la tostadora). Retire la tabla de la tostadora y use un crayón blanco para completar el texto de la serigrafía mientras la tabla aún está caliente. Limpie el exceso de cera de crayón con una toalla y use un palillo de dientes para eliminar el exceso de cera de las ranuras y rastros.
Paso 11: Plantilla de pasta de soldadura
Si ha llegado hasta aquí, debe haber pasado algunas noches y consumir grandes cantidades de bebidas carbonatadas (y con cafeína). Si es así, toma una de esas latas de refresco y corta la parte superior e inferior con un par de tijeras o tijeras ligeras. Intente cortarlo prolijamente sin bordes irregulares. Luego corte a lo largo para producir una tira de aluminio de aproximadamente 8 "por 4". Esta tira quedará muy rizada, pero no se puede "doblar" sin hacer arrugas. Para los siguientes pasos, puede lidiar con el rizo, o puede recocer el metal calentándolo en un horno tostador a aproximadamente 450 grados F y luego dejar que se enfríe lentamente. A continuación, debe lijar tanto el interior como el exterior de la lata con papel de lija húmedo / seco de grano 220 a 320 para quitar la pintura (tenga en cuenta que hay pintura transparente en el interior de la lata; de lo contrario, la soda se la comería). Puede usar un decapante de pintura resistente para esto, pero el papel de lija parece un poco más ecológico. Una vez que hayas quitado toda la pintura, frota bien con SoftScrub with Bleach para eliminar todo rastro de aceite. A continuación, lamine fotorresistente en ambos lados tal como lo hizo con la PCB. Haga su obra de arte usando la capa tcream como lo hizo antes, pero no haga negativos esta vez: ¡la salida de Eagle ya es negativa! Asegúrese de hacer dos transparencias para el anverso y el reverso (y asegúrese de reflejar el anverso para que el tóner quede justo contra el resist). Revelar como antes y grabar en HCl diluido. Diluí el HCl aproximadamente al 50% (vertí ácido en agua, no al revés). El grabado comenzará lentamente hasta que se haya eliminado la capa de óxido, luego se acelerará significativamente. No grabe demasiado rápido, o la tabla se calentará y la resistencia se desprenderá. Si deja la resistencia en su lugar, tendrá una plantilla de ~ 5 mil, o puede quitar la resistencia para obtener una plantilla de ~ 2 mil, pero tenga cuidado, el NaOH atacará el aluminio con un poco menos de tenacidad que el HCl (dependiendo de las concentraciones). A continuación, use sus placas fallidas (ya debería tener algunas de estas) para montar una plantilla de pasta de soldadura. Aplique la pasta de soldadura con un raspador de pintura o similar, coloque sus piezas y continúe con el reflujo …
Paso 12: Reflujo
Cosas bastante simples aquí: caliente hasta que la pasta de soldadura se derrita, luego enfríe. Asegúrese de usar una placa de cobre o aluminio bastante resistente para distribuir uniformemente el calor por toda la tabla. Una vez que toda la soldadura se derrita, retire la placa de metal de la placa calefactora y colóquela en un disipador de calor para que la temperatura vuelva a bajar rápidamente; los pisos de cemento del garaje funcionan muy bien, solo asegúrese de usar ácaros de horno (pero no hornee galletas con ellos después …). Es posible que deba limpiar algunas conexiones puenteadas después del reflujo. Para esto, solo use una mecha de soldadura y mucho fundente (me gusta Orange Crush). ¡Aplique energía y enciéndalo! Por cierto, accidentalmente subí demasiado la temperatura en la primera placa y obtuve el efecto de color degradado frío en la máscara de soldadura como resultado (ver la imagen de introducción). Creo que los componentes todavía estaban dentro de las especificaciones, pero no tenía un buen esparcidor de calor debajo en ese momento, por lo que no puedo estar seguro de que la sonda estuviera leyendo la misma temperatura que estaba viendo la placa. Sin embargo, la placa parece estar bien hasta ahora … Bueno, eso es todo, fácil, ¿eh? Asegúrese de estar atento a mi próximo sitio web IncoherentLabs.com. ¡Ahora diviértete y ve a salvar el mundo!
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