Evde SMD PCB Yapımı (Fotorezist Metodu): 12 Adım (Resimli)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:21

PCB'leri evde yapmak muhtemelen ölmekte olan bir sanattır, çünkü giderek daha fazla PCB imalat şirketi devre kartınızı basacak ve bunları evinize makul bir fiyata teslim ettirecektir. Bununla birlikte, PCB'lerin nasıl yapıldığını bilmek, prototipler yaparken veya nakliyesi haftalar alacak olan hasarlı devreyi değiştirirken yine de faydalı olacaktır. Ayrıca, bir PCB'yi kazımak için gereken beceriler, diğer birçok malzemeyi yaratıcı tasarımlarla aşındırmak için faydalı olabilir.

Bu talimatta size bazı WS2812B RGB LED'ler için bir test kartı yapmak için tek taraflı bir kartı nasıl kazıyacağınızı, bir lehim maskesi uygulayacağınızı ve bazı SMD bileşenlerini nasıl lehimleyeceğinizi göstereceğim.

Adım 1: Malzemeler:

Devre kartınızı aşındırmak ve doldurmak için ihtiyaç duyacağınız tüm malzemelerin bir listesi.

• Bakır kaplı tahta*
• Alkol
• aseton
• Plastik tepsi
• dağlayıcı**
• Kart bileşenleri
• Inkjet veya Laserjet asetat sayfaları
• cımbız seti
• Sıcak hava tabancalı lehimleme istasyonu (SMD için)
• fotorezist
• akı
• lehim sökme örgüsü
• Lehim pastası
• Lehim maskesi

*Cam fiber bakır kaplı levhalar, kesilmesi biraz zor olabileceğinden önerilmez.

**Sırasıyla %3 ve %30 oranında 2:1 Hidrojen Peroksit ve HCl çözeltisi kullandım.

Adım 2: Devrenizi Tasarlayın

Devrenizi tasarlamak için birçok program mevcuttur. En çok kullandığım Eagle, mevcut diğer PCB yazılımları kadar gelişmiş olmayabilir, ancak ücretsiz ve kullanımı kolaydır. İki katmana kadar panolar oluşturmanıza olanak tanır. Eagle, yakın zamanda Autodesk tarafından satın alındı, bu nedenle gelecekte profesyonel alanda daha fazla önem kazanabilir.

PCB tasarımına aşina değilseniz, diğer talimatlara bir göz atmanızı öneririm, ayrıca youtube'da Jeremy Blum'unki gibi harika öğreticiler de var.

Resimde bir devre bittiğinde nasıl göründüğünü görebilirsiniz. Bu durumda, bu devre bazı WS2812B LED'lerini test etmek için kullanılacaktır.

Devreyi kaydetmek veya değiştirmek istemeniz durumunda Eagle dosyalarını ekledim.

Adım 3: Yansıtılmış PCB Negatifini Dışa Aktarın

Ne yazık ki Eagle, yazdırmadan önce devrenin renklerini tersine çevirme seçeneğine sahip değil, bu nedenle bazı ekstra adımlar gerekiyor.

Devrenizi bitirdikten sonra, kazımak istediğiniz izleri, pedleri ve diğer şeyleri seçin, ardından bir PDF dosyasına dışa aktarın. Aynı şeyi sadece pedler için yapın, bu lehim maskesini açığa çıkarmak için kullanılacaktır.

Eagle, PDF'yi 600 dpi çözünürlükte verir, bu çözünürlük genellikle yazıcınızın çözünürlüğü ile aynıdır, bu nedenle boyutta herhangi bir ayar yapılması gerekmez.

PDF dosyasının renklerini tersine çevirmek için Gimp kullandım. Dosyayı 600dpi* çözünürlükte açtım ve devreyi seçip ters çevirme aracını kullanarak renkleri ters çevirme işlemine geçtim. Hepsini bir kerede yazdırmak için pedleri de yapıştırdım.

Bu devreyi yazdırmak isterseniz PDF dosyasını ekledim, yeniden boyutlandırma gerekmez.

* Uyarı: Düzenleme yazılımında 600dpi dışında herhangi bir çözünürlüğün ayarlanması, yazdırma sırasında düzeltilmesi zor olan boyut değişikliklerine neden olacaktır. Ayrıca, devrenizin yansıtıldığından emin olun, böylece toner veya mürekkep karta bastırırken ters çevrilebilir.

Adım 4: Asetatları hazırlayın

Tüm bileşenlerin kağıt üzerindeki devreye iyi oturduğundan emin olduktan sonra devre ve pedler bir saydam üzerine yazdırılır.

Çoğu zaman, bir şeffaflık yeterli değildir, ışığın geçmesine izin verecek ve istemediğimiz yerlerde açıkta kalan alanlar bırakacak bazı delikler görünebilir. Üstüne başka bir şeffaflık istifleyerek kolayca çözülebilecek büyük bir sorun olabilir.

Asetatlar epoksi ile yapıştırılıp sıralanır ve epoksi kürlenmeye bırakılır. Şeffaflığı düz bir yüzeyin altına yerleştirmek iyi bir fikirdir, böylece epoksi kürlendikten sonra şeffaflık tamamen düz olur. Bir sonraki adıma geçmeden önce fazlalık kırpılır.

Adım 5: Panoyu Hazırlayın

Bakır kaplı tahta her iki taraftan da çentikli ve boyutuna göre kırılmış. Ayrıca parlak ve temiz bir yüzey bırakmak için bir puanlama pedi ve biraz sabunla temizlenir. Alkol, kalan kalıntıları temizlemek için de kullanılabilir.

Tahtada toz veya parmak izi olmadığından emin olun, çünkü herhangi bir kalıntı bir sonraki adımın başarısını belirleyecektir.

Adım 6: Fotorezist Filmi Yapıştırın

Küçük bir fotorezist film parçası kesin. Film, üstte ve altta bir plastik ve ortada sandviçlenmiş fotorezist kimyasal olmak üzere üç katmandan oluşur. Filmi ayırmak için bir kenara iki parça selotape koydum ve sonra ayırdım, şeffaf bir film çıkacak ve atılacak, yapışkan taraf (fotorezistli olan) herhangi bir hava kabarcığı olmadan tahtaya kolayca yapışıyor.

Filmi tahtaya tam olarak yapıştırmak için biraz ısı uygulanması gerekir. Modifiye edilmiş bir laminatör genellikle tercih edilen yöntemdir, ancak bir ütü veya elektrikli soba da işe yarayabilir. Benim durumumda, mutfağımda elektrikli soba kullanıyorum. Plastik filmin fazla ısınmasını önlemek için arada bir kağıt parçası kullanılır.

Adım 7: Fotorezist'i Açığa Çıkarın

Şeffaflık, bir damla su yardımıyla fotoreziste yapışır. Daha sonra UV ışığına maruz bırakılır.

Asetat üzerindeki mürekkebin veya tonerin kartonla temas halinde olması önemlidir, aksi takdirde ışık film ile karton arasına girebilir ve bazı kusurlara neden olabilir.

Maruz kalma süresi UV kaynağınızın gücüne bağlı olacaktır. Benim durumumda, ev yapımı PCB maruz bırakıcımda 30 saniye yeterli. Normal bir CFL ampulü altında birkaç dakika gerekebilir.

Adım 8: Pozlanmamış Fotorezist'i çıkarın

PCB maruz kaldıktan sonra şeffaflık çıkarılır ve fotorezisti tutan plastik film soyulur. Fotorezist sertleşecek ve tahtaya yapışacaktır.

Pozlanmamış fotorezist, %1 Sodyum Karbonat* solüsyonunda çıkarılır. Maruz kalmayan alanları hızla eritmek için bir fırça gereklidir. Bu yapıldıktan sonra bakır levha görünür olmalıdır.

Bu yapıldıktan sonra, fotorezisti tamamen sertleştirmek ve dağlamaya hazırlamak için tahta tekrar UV ışığına maruz bırakılır.

*Sodyum Karbonat, Çamaşır Sodası olarak da bilinir. Sodyum Karbonat'a erişiminiz yoksa Sodyum Bikarbonatı (Kabartma Soda) 200ºC'de bir fırında birkaç saat ısıtarak biraz yapabilirsiniz.

Adım 9: Tahtayı Aşındırma

Tahta, 2:1 Hidrojen Peroksit ve HCl (Muriatik Asit) solüsyonunda kazınır, genellikle yaklaşık 10 dakika sürer. Ardından, fotorezist, tahta soyulana kadar aseton içine daldırılarak çıkarılır.

Tahtanın kenarları nihayet kesilir ve zımparalanır. Kart kazındıktan sonra, kısa devre olmadığından emin olmak için süreklilik kontrolleri yapılır.

Adım 10: Lehim Maskesinin Uygulanması

Tahtanın ortasına büyük bir lehim maskesi bloğu uygulanır. Şeffaflık üste yapışır ve lehim maskesi bloğu eşit şekilde sıkılır. PCB'yi açığa çıkarmak için öncekiyle aynı işlem kullanılır. Maruz kalmayan lehim maskesi, musluk suyu ve bir fırça ile çıkarılır.

Bazı durumlarda lehim maskesi şeffaflığa yapışabilir, bu nedenle aralarına bir polipropilen film parçası sıkıştırılır. Tahtayı alkol ve kağıt havluyla temizlemek onu oldukça parlak hale getirecektir.

Lehim maskesi uygulamak biraz zor olabilir, gördüğünüz gibi, bazı noktalar soyulmuş, ancak bu kabul edilebilir.

Adım 11: Bileşenleri Lehimleme

Her pede biraz lehim pastası uygulanır. SMD bileşenleri pedlerin üzerine yerleştirilir. Dağınıklık gibi görünüyorsa endişelenmeyin, ısı uygulandıktan sonra erimiş kalayın yüzey gerilimi bileşenleri düz bir şekilde çekecektir. Lehim maskesi, lehimin pedler dışında herhangi bir yere yapışmasını önleyecektir.

Bileşenler, lehim pastası eriyene kadar birkaç saniye boyunca 300ºC sıcaklıkta bir ısı tabancasıyla ısıtılır. Daha sonra birkaç dakika yavaş yavaş soğumaya bırakılır. Diğer yöntemler kullanılabilir (tekrar akış, sıcak plaka…).

Bazı pin başlıkları, devre tahtası üzerinde test edilmeden önce devreye lehimlenmiştir.

Adım 12: LED'lerin Test Edilmesi

LED'leri kontrol etmek için FastLED kütüphanesine sahip basit bir Arduino programı kullanılır. WS2812B LED'lerinin iyi yanı, akımı düzenleyen dahili bir IC olduğu için dirençlere ihtiyaç duymamalarıdır. Tüm bir dizi, tek bir girişle de sürülebilir.

Bu küçük test panosu başarıyla tamamlandı ve daha büyük projelere geçme zamanı.

Bu projeyi beğendiyseniz ve burada tartışılan bazı konular hakkında daha ayrıntılı talimatlar görmek istiyorsanız, lütfen bu talimatı beğenin ve LED yarışması için bir oy vermeyi düşünün.

İzlediğiniz için teşekkürler!