Како направити ПЦБ код куће

За сваког љубитеља електронике који израђује ПЦБ за електронски пројекат може бити забавно. Штампана плоча или ПЦБ не само да помажу у изради пројеката компактних кола, већ такође гарантују рад отпорности на кварове и тачније.

У овом посту свеобухватно учимо корак по корак израде малих „уради сам“ ПЦБ-а код куће уз минималан напор и максималну прецизност.

Уради сам корак по корак

У основи укључује следеће кључне кораке:

1. Резање бакарно обложеног ламината у одговарајућу величину.
2. Удубљења за бушење рупа за изводе компонената, према шеми.
3. Цртање јастучића око удубљења бојом за јеткање и повезивање јастучића кроз трагове помоћу боје за јеткање.
4. Потапање обојене даске у раствор жељезног хлорида, све док хемикалија не поје изложени бакар, остављајући неокрњене обојене делове распореда.
5. Сушење даске и рибање отпорне боје за јеткање са трагова и подлога.
6. Бушење рупа на удубљењима.
7. Полирање готове плоче финим шмиргл папиром.
8. Коришћење спремне ПЦБ за монтажу и лемљење делова.

Хајде сада да детаљно разговарамо о горњим корацима. Први корак у производњи ПЦБ-а био би стицање основних ресурса и предмета. Усредсредићемо се на све оне ствари које су кључне.

Материјали потребни за израду ПЦБ-а

Да бисмо започели процес, прво ћемо прикупити све виталне састојке или материјале потребне за производњу ПЦБ-а. За производњу ће бити потребне следеће темељне ствари

• Бакар пресвучен ламинатом
• Раствор жељезног хлорида
• Етцх Ресист Цхемицал или боја.
• Четка за сликање или оловка
• Посуда за бакропис на ПЦБ
• Бушилица и сврдло.
• Уклањач Етцхант-а
• Подлога за рибање, кухињски папир

Цоппер Цлад Ламинат

Најосновнија ставка биће бакар пресвучен за израду саме штампане плоче, а наћи ћете их мноштво.

Основни (изолациони) материјали су обично стаклопластике или СРБП (листови смоле везани папир), а потоњи је обично приступачнија опција.

Међутим, фибергласс је постао широко кориштен како код комерцијалних, тако и код рекреативаца, јер је опремљен са неколико позитивних аспеката.

Прва је у основи да је жилавија и из тог разлога мање подложна савијању и ломљењу од СРБП-а. Побољшана издржљивост је такође веома корисна за плоче које носе тешке делове, на пример трансформаторе.

Додатна предност је што је фиберглас прозиран и тако нам обично омогућава да видимо бакарне стазе кроз горњу (компонентну) површину плоче, што је често корисно приликом испитивања и откривања кварова.

Имајући то у виду, стандард СРБП плоча је више него задовољавајући за многе захтеве. Маркетиншке кампање обично се позивају на плоче као 1 мм, 1,6 мм итд., А то се заправо односи на дебљину основног материјала.

Дебљина плоче

Природно, дебље (око 1,6 до 2 мм) плоче имају тенденцију да буду робусније у поређењу са тањим моделима (око 1 мм), међутим плоче тежег квалитета су пресудне само за велике ПЦБ-ове или тамо где ће тешки делови вероватно бити уграђени на плочу.

За већину примена дебљина плоче уствари нема мале последице.

Повремено ће се бакарна ламинатна плоча вероватно бирати као квалитет од једне унче, или можда од две граме, што припада тежини бакра на једној квадратној стопи плоче.

Већина кола се суочавају са прилично малим струјама и редовна даска од једне унче је отприлике све што је потребно. У стварности плоча од једне унче је често задовољавајућа чак и за кругове који укључују застрашујуће струје.

Тхе Етцх Ресист Паинт

Основни метод којим се производи штампана плоча обично је покривање подручја бакра потребних на довршеној плочи кроз отпор за јеткање, а након тога плочу умочити у бакропис који одузима нежељене (непокривене) регионе бакра .

Отпор за јеткање се накнадно скида да би се изложили бакарни трагови и јастучићи.

Која год боја која може да одврати јекач од бакарног распореда током процеса нагризања може се користити као отпор.

Ја лично више волим да користим емајле или лакове за нокте, може се користити било која јефтина марка и одлично ће радити као отпор на јетку.

Особине Етцх Ресист-а

Професионално, вероватно најчешће коришћени отпорници су водоотпорне боје и мастила. Сорте растворљиве у води дефинитивно нису прикладне за сврху само зато што се оне растворе и исперу у раствору за нагризање.

Боја или мастило које се брзо суше је корисније јер елиминише потребу за дуго чекањем пре него што се плоча може најекати.

Чини се да чак и основни обрасци штампаних кола данас имају велику количину танких бакарних трагова на релативно компактном подручју плоче, па постаје неопходна четка за боје компетентна за стварање изузетно финих линија.

Цртање изгледа трага

Једноставно решење било би коришћење истрошене оловке са врхом од влакана на начин четке за бојење, што може помоћи у постизању изванредних коначних резултата, иако можда не изгледа сасвим изврсно средство за решавање проблема. Једноставнији начин примене отпорника је употреба једне од комерцијално доступних оловака за нагризање које се лако могу купити од било ког дистрибутера електронских делова.

Било која врста оловке која користи мастило на бази алкохолних пића и оштре тачке треба да буде употребљива са овом апликацијом. У случају да нисте сигурни у прикладност оловке, лако можете извући неколико трагова преко одбачене бакарне ламинатне плоче, а затим јеткати плочу да бисте проверили да ли мастило правилно задржава бакропис.

Додатна врста отпора су преносе отпорне на трљање који су доступни код неколико трговаца компонентама и који често могу пружити заиста изванредне и специјализоване резултате, као што је приказано у следећем примеру.

Заправо можете открити да постоји много хемикалија које се могу применити као нагризач, али већина њих је из неког или другог разлога опасна и вероватно није погодна за даске дизајниране од куће.

Тхе Етцхант

Нагризач је хемикалија која реагује са изложеним бакреним делом бакарног ламината и разбија га са плоче. Користи се за уклањање бакарних подручја на плочи која нису обојена отпором на јеткању и подручја која не доприносе распореду колосека и плочицама.

Нагризач који се обично користи за даске развијене од куће је железов хлорид, и иако је ово мање опасно у поређењу са већином избора, ипак је реч о хемикалији коју треба примењивати са опрезом.

То би стога требало увек брзо испрати текућом водом из славине у случају да је пролијете по кожи. Обавезно не држите железов хлорид у металним контејнерима, јер је ова хемикалија реактивна на метале и чини метал порозним и узрокује цурење.

Како је железов хлорид токсичан (и током многих примена постепено се претвара у бакар-хлорид који је такође изузетно отрован), очигледно се мора чувати далеко од намирница и посуђа итд.

Врсте жељезног хлорида

Жељезни хлорид се може добити у различитим облицима. Вероватно најприкладнији тип је раствор хемикалије спреман за употребу. Многи добављачи компонената продају га у тако течном облику, обично у контејнеру од 250 мл и у концентрованом облику.

Пре употребе морате га мало разблажити, у складу са датим смерницама на бочици. Можда неће требати пуно разблаживања, а бочица од 250 мл обично дозвољава само 500 мл или литар након разблаживања водом.

Неке компаније могу обезбедити железов хлорид у облику кристала, понекад познат и као „стена железов хлорида“. Ова ознака је врло погодна јер у овом облику сигурно изгледа као комадићи жуте стене, а не као ситни лепи кристали, што је прилично чврсто као стена.

У овој врсти жељезни хлорид је обично доступан у паковањима од 500 г, што је довољно за стварање једног литра раствора за нагризање.

Ово можете добити и у већим паковањима, али пошто је 500гм довољно за урезивање озбиљног броја дасака редовне величине и врло лако може преживети чак и марљивог конструктора врло дуго, највероватније неће наградити свеукупно веће паковање од 500гм.

Како створити раствор жељезног хлорида

У кристалном стању, железов хлорид се неће нарочито лако растворити, међутим када се непрекидно меша, пре или касније се може потпуно разбити и уз стално мешање може се прилично брзо отопити.

И на крају, али не најмање важно, железов хлорид се може набавити у безводном облику, што у основи значи да је прави железов хлорид без практично воденог материјала. Поседоваће мали степен воде у кристалном облику као страну.

Оно због чега је са овом врстом жељезног хлорида толико тешко радити је ефекат загревања који настаје када се помеша са водом. Чак и ако започнете са охлађеном водом, врло брзо се може прилично загрејати до нивоа на којем се посуда претвара у врло топло на додир, што представља опасност од топљења за пластичне посуде.

Још једна брига је поседовање хемикалије која ће се адекватно растворити и створити пристојну формулацију за нагризање. Из било ког разлога можете завршити са великом количином хемикалије која се никада неће разградити, као и раствором који се појављује попут жељезног хлорида, али има врло мало, ако уопште има потенцијала за нагризање.

Због тога се мора користити хладна вода (идеално у фрижидеру или са ледом). Додатно је могуће да постоји можда мала количина хемикалије која се неће отопити, а која се може одвојити од течности или, како се чини да не омета најецање, једноставно би могла остати у раствору.

Величина сврдла

Следећи важан састојак за производњу ПЦБ-а код куће је сврдло, потребно за бушење рупа на ПЦБ-у за изводе компонената.

Типични пречник за оловне рупе за компоненте је 1 мм, мада бројни делови попут унапред постављених отпорника, великих електролитских кондензатора итд. Захтевају нешто већи пречник. Пречник отвора од око 1,4 мм је погодан за ове врсте компонената.

Типично је препоручљиво користити пречник испод 1 мм за полупроводнике и бројне друге компоненте које имају тање водове. Чини се да је прихватљив пречник за ове компоненте 0,7 мм или 0,8 мм.

У случају да имате приступ висококвалитетним сврдлима, они морају бити прилично жилави.

Међутим, сврдла пречника око 0,7 мм до 1,4 мм могу бити прилично слаба и њима треба руковати релативно пажљиво.

Ако се одржавају вертикалним притиском усмереним надоле, можда ће бити у реду, али ако се оријентација не одржава под правим углом у односу на плочу, неће се створити одговарајућа рупа, што је сасвим могуће да ће се сврдло сломити на два дела.

Из тог разлога морате бити реални пажљиви приликом бушења рупа помоћу таквих сврдла, а по могућности машину треба користити са подесивим постољем као што је приказано доле.

До сада смо разговарали о кључним стварима које су неопходне приликом израде штампане плоче, а можда постоје и неке друге вероватноће и крајеви који би могли бити од суштинске важности.

То су обично основни домаћи објекти и они ће бити откривени како напредујемо у току бакрописа. Пронаћи ћете много различитих метода за производњу штампаних плоча.

Упркос чињеници да су сви они у основи идентични, а главне разлике су само редослед кроз који се изводе различите мере на том путу.

Отуда ћемо почети узимајући у обзир један приступ производњи плоче, након чега ће бити објашњено неколико алтернативних техника.

Први кораци са израдом ПЦБ-а

Први корак био би да проверите код књиге или часописа где је штампани круг представљен како бисте добили праве димензије плоче.

Можда имате генерално шема кола, дијаграм прекривања компоненте и образац стазе штампаног кола репродуковане у стварној величини, како је дато на наредне 3 слике.

Величина штампаног кола треба да буде доступна у тексту или шематском облику, међутим у многим случајевима биће потребно узети у обзир пропорције кроз узорак бакарних трагова стварне величине.

Означите границу завршне плоче на бакарној страни ламинатне плоче, а затим повуците додатни скуп линија приближно 2 мм на спољној страни претходне ознаке.

Опрезним резањем ових контура требало би да будете у могућности да генеришете део даске пристојне прецизности и равних ивица са минималним проблемима.

Бочне странице плоче могле су се заглађивати помоћу мале равне турпије и помоћу даске од стаклених влакана која уклања абразивне крајеве који могу бити непожељни.

Имајте на уму да ознаке треба да буду на бакарној страни плоче и тесане са исте стране како би се спречило љуштење бакра током сечења даске. Због тога обавезно исеците или бушите плочу увек са бакарне, а не са ламинатне стране

Следећи корак био би цртање положаја рупа за компоненте, и где год је то погодно, рупа за уградњу на плочу.

Брзи начин да се то уради је стезање шематског цртежа преко плоче на бакарној стази, тачним поравнавањем цртежа и ивица плоче.

Затим, брадавл-ом или сличним шиљастим алатом пажљиво и тачно обележите шему на плочи пробијањем малих удубљења у бакар.

Није нужно битно обележити плочу штанцањем шиљастим алатом, а алтернативни начин је једноставно поравнати и залепити цртеж на плочу помоћу целло траке, а затим провртати цртеж који сам по себи делује попут маркера за бушење.

Сликање стаза Етцх Ресист-ом

Након што је даска обрезана по мери и избушене све рупе, следећи задатак је обојити плочу отпорком за јеткање. Ово у основи укључује чишћење плоче што опширније.

На тржишту се могу набавити специјални блокови за чишћење, који изгледају прилично лепо. Бакрене ламинатне плоче могу генерално показивати мало оксида и корозије на врху бакарне површине, и врло је важно уклонити ово, јер ово може спречити правилно нагризање плоче.

Стога се препоручује употреба разумно моћног средства за чишћење које ће савршено уклонити сву оксидну нечистоћу и корозију са површине бакра.

Након што се даска добро опере, а слој бакра кроз све време блиста, исперите даску испод топле воде да бисте се решили остатака средства за чишћење или масних састојака. У овом тренутку пазите да не додирујете бакарну површину, која би у противном могла изазвати масне трагове прстију и успорити процес нагризања.

Затим узмите боју за отпорност на јетку да бисте извукли бакарне плочице око рупа избушених за каблове компонената.

Након што се јастучићи извуку отпорником за јеткање, време је да обојимо бакарне трагове тако да повежу плочице према дизајну кола. Увек пазите да држите руке даље од бакарне површине док то радите. Почните од једне ивице плоче и систематски наставите према другој ивици, уместо да то радите насумично (што би вероватно могло довести до грешака)

За сложене дизајне ПЦБ-а

Неколико савремених дизајна штампаних кола може бити изузетно софистицирано и изазовно за копирање.

Приликом дизајнирања плоче ове врсте препоручује се рад са оловком за отпор са штампаним колима (или одговарајућом алтернативом) са још финијом врхом. На местима која могу имати много уских, тесно збијених паралелних трагова, морате узети лењир како бисте омогућили скицирање финих равних линија.

Ако видите трагове или плочице како се међусобно спајају, сачекајте да се отпор осуши, а затим употријебите шестар или другу оштру шиљату да бисте огребали вишак преклапајућег отпора.

Чим се отпор осуши и ПЦБ се прегледа, следећи задатак је потопити плочу у раствор за нагризање док на крају не скине сав изложени бакар.

Како се дешава јеткање на ПЦБ

У основи је оно што се дешава током нагризања да бакар заузима место гвожђа у жељезном хлориду да би створио бакарни хлорид, док се гвожђе таложи.

У почетку се процес нагризања одвија прилично брзо и могао би трајати само неколико минута, али како се железов хлорид постепено претвара у бакарни хлорид, поступак нагризања полако постаје успорен, а након нагризања неколико плоча може се приметити да је време нагризања прилично продужено или се уопште не постиже.

У том случају, нагризач ће бити потребно заменити новом шаржом раствора железовог хлорида. Као што ћете приметити да железов хлорид има црвено-жуту боју, док је бакар-хлорид плаве боје, па када нађете да решење за нагризање полако постаје све зеленкавије, то ће указивати на то да се хемикалија ближи крају свог радног века.

Док нарезите даску код куће у малој посуди, уверите се да је бакарна страна даске окренута према горе и да се поступак изводи у неметалној посуди одговарајуће величине.

Можда ћете желети да додате пристојан поклопац на врх и повремено га уклоните да бисте проверили исход док се бакропис не заврши. Главни проблем ове методе је тај што се слој гвожђа и бакарног хлорида развија на врху плоче што може знатно продужити време нагризања. Овоме се може супротставити пажљивим љуљањем посуде с времена на време да би се слој померио тако да се јеткање убрза.

Коришћење специјалних контејнера за бакропис

Заправо ће вам бити прилично лако поставити контејнер како бисте омогућили ПЦБ близу вертикалног положаја са бакарном страном плоче окренутом надоле.

У овој ситуацији процес нагризања се одвија врло брзо, јер талог гвожђа не може да развије слој и има тенденцију да падне надоле од плоче. Ово осигурава да бакропис не буде отежан. Ипак, периодично мешање плоче и нагризача може помоћи да се уклони сваки ситни премаз који се може развити, омогућавајући још брже нагризање.

Горња слика приказује неколико једноставних опција за постизање овог. На слици (а) је употребљена закривљена посуда која осигурава да се даска одржи на свом месту кроз четири угла и да не долази у контакт са посудом ни на једном другом месту.

Техника је демонстрирала у (б) добар избор за веће ПЦБ-ове који ће можда захтевати прилично велику посуду да би омогућили поступак. Посуда мора бити прилично велика, било шта слично класичној тегли за инстант кафу би функционисало.

Вероватно ће бити потребно много нагризача како бисте практично напунили теглу. У почетку ово може изгледати мало скупо, али етил ће сигурно трајати сразмерно више времена у поређењу са мањом количином.

Алтернативно, мања количина нагризача може се разблажити са већом количином воде, али то може знатно успорити нагризање и није препоручљиво.

За суштински велике даске једини функционални начин нагризања даске могао би бити употреба велике равне посуде (попут фотографске посуде) са бакарном страном окренутом нагоре. Често мешање може бити навикнуто да убрза време нагризања.

Видеће се да се нагризање брже дешава на подручјима где постоје мањи делови отвореног бакра, а трајаће много дуже на деловима даске где постоје релативно шира подручја отвореног бакра. Нагризање се такође одвија брже око периметра плоче.

Метода која обично делује ефикасније и која је обично много лакша у пракси приказана је горе. Овде се пар дрвених или пластичних шипки спушта дуж целе посуде, на супротне стране. Они су релативно дужи од посуде да би могли да се одморе на врху. Даска се затим веша о шипке ослоњене на неколико жица, по једну на сваком крају даске.

На слици је приказана само једна жица за боље разумевање. Ако се користи бакарна жица, уверите се да је реч о супер емајлираној бакарној жици дебљине 18 СВГ. Жице су причвршћене за шипке једноставним окретањем крајева око пречника шипке једном или два пута.

Након завршетка бакрописа

Када се чини да је бакропис завршен, морате темељито прегледати плочу како бисте се уверили да нису остали џепови отвореног бакра и потражити делове плоче тамо где су бакарни трагови и јастучићи уско извучени (на пример, груписања ИЦ плочица) .

Након што потврдите да је нагризање у потпуности изведено, држите даску вертикално изнад решења за нагризање неколико тренутака како бисте омогућили да капљајући јеткал отпусти плочу, а затим обришите даску помоћу папира или крпе.

Осим тога, ово је мудра одлука да се комад кухињског папира држи у близини током читавог процеса бакрописа како би се обезбедило да се остаци раствора за јеткање могу обрисати са пинцете или рукавица кад год је то потребно. Даска се затим мора пажљиво опрати у води како би се опрали сви остаци остатака раствора за нагризање.

Уклањање отпора

На крају, отпор који се лепи на бакар мора бити елиминисан, што би иначе могло озбиљно ометати поступак лемљења на бакарним плочицама. Можете набавити било који стандардни средство за уклањање отпора, а то може бити у облику лаганог духа који ће разбити већину боја и мастила.

Такође је могуће изводити блокове за полирање са штампаним кругом који су такође погодни за рибање отпора. Још једна техника је покушај коришћења јастука за прање или праха, а ово је у основи једна од најједноставнијих активности производње штампаних кола која сигурно не би требало да представља било какав изазов.

Да би се омогућило коначно састављање компонената на готовој ПЦБ са савршеним лемљењем и апсолутно без „сувих“ спојева, бакарни трагови и плочице морају се полирати до сјајне завршне обраде пре него што се почне са лемљењем компонената.

Над вама

Као што је горе објашњено, очигледно је да израда ПЦБ-а код куће изгледа прилично једноставно и само је питање неколико сати створити изванредне професионалне ПЦБ плоче користећи готове ДИИ материјале са тржишта. Упркос томе, поступак може захтевати одређени опрез и прецизност за постизање жељених резултата, тако да се планирани пројекат кола успешно остварује.

Ако имате било каквих недоумица у вези са темом, пустите нас сада кроз коментаре у наставку, радо ћемо вам помоћи!