घर पर एसएमडी पीसीबी बनाना (फोटोरेसिस्ट विधि): १२ कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:23

घर पर पीसीबी बनाना शायद एक मरती हुई कला है, क्योंकि अधिक से अधिक पीसीबी निर्माण कंपनियां आपके सर्किट बोर्ड को प्रिंट करेंगी और उन्हें उचित मूल्य पर आपके घर पहुंचाएंगी। फिर भी, पीसीबी बनाने का तरीका जानना अभी भी प्रोटोटाइप बनाने या क्षतिग्रस्त सर्किट को बदलने के लिए उपयोगी साबित होगा, जिसे शिप करने में हफ्तों लगेंगे। इसके अलावा, एक पीसीबी को खोदने के लिए आवश्यक कौशल रचनात्मक डिजाइनों के साथ कई अन्य सामग्रियों को नक़्क़ाशी के लिए उपयोगी हो सकता है।

इस निर्देशयोग्य में मैं आपको दिखाऊंगा कि कैसे एक तरफा बोर्ड को खोदना है, कुछ WS2812B RGB LED के लिए एक परीक्षण बोर्ड बनाने के लिए एक सोल्डर मास्क और कुछ SMD घटकों को मिलाप करना है।

चरण 1: सामग्री:

यहां उन सभी सामग्रियों की सूची दी गई है जिनकी आपको अपने सर्किट बोर्ड को खोदने और भरने के लिए आवश्यकता होगी।

• कॉपर क्लैड बोर्ड*
• शराब
• एसीटोन
• प्लास्टिक - थाली
• Etchant**
• बोर्ड के घटक
• इंकजेट या लेजरजेट पारदर्शिता पत्रक
• चिमटी से नोचना सेट
• हॉट एयर गन के साथ सोल्डरिंग स्टेशन (एसएमडी के लिए)
• फोटोरेसिस्ट
• फ्लक्स
• डीसोल्डरिंग चोटी
• कंधे पर लगाई जाने वाली क्रीम
• सोल्डर मास्क

*ग्लास फाइबर कॉपर क्लैड बोर्ड को हतोत्साहित किया जाता है क्योंकि उन्हें काटना थोड़ा मुश्किल हो सकता है।

**मैंने क्रमशः 3% और 30% पर 2:1 हाइड्रोजन पेरोक्साइड और एचसीएल समाधान का उपयोग किया।

चरण 2: अपना सर्किट डिज़ाइन करें

आपके सर्किट को डिजाइन करने के लिए कई कार्यक्रम उपलब्ध हैं। जिसका मैं सबसे अधिक उपयोग करता हूं वह ईगल है, जो उपलब्ध कुछ अन्य पीसीबी सॉफ्टवेयर के रूप में उन्नत नहीं हो सकता है, लेकिन यह मुफ़्त और उपयोग में आसान है। यह आपको दो परतों तक के बोर्ड बनाने की अनुमति देता है। ईगल को हाल ही में ऑटोडेस्क द्वारा खरीदा गया है, इसलिए यह भविष्य में पेशेवर क्षेत्र में अधिक प्रासंगिकता प्राप्त कर सकता है।

यदि आप PCB डिज़ाइन से परिचित नहीं हैं, तो मेरा सुझाव है कि आप अन्य इंस्ट्रक्शंस पर एक नज़र डालें, youtube पर भी बेहतरीन ट्यूटोरियल हैं, जैसे कि जेरेमी ब्लम द्वारा।

तस्वीर में आप देख सकते हैं कि एक बार समाप्त होने के बाद सर्किट कैसा दिखता है। इस मामले में, इस सर्किट का उपयोग कुछ WS2812B एलईडी का परीक्षण करने के लिए किया जाएगा।

यदि आप सर्किट को सहेजना या संशोधित करना चाहते हैं तो मैंने ईगल फाइलें संलग्न की हैं।

चरण 3: एक प्रतिबिंबित पीसीबी नकारात्मक निर्यात करें

अफसोस की बात है कि ईगल के पास छपाई से पहले सर्किट के रंगों को पलटने का विकल्प नहीं है, इस प्रकार कुछ अतिरिक्त चरणों की आवश्यकता होती है।

एक बार जब आप अपना सर्किट समाप्त कर लेते हैं, तो निशान, पैड और अन्य सामान चुनें जिन्हें आप खोदना चाहते हैं, फिर इसे एक पीडीएफ फाइल में निर्यात करें। वही काम केवल पैड के लिए करें, इसका उपयोग सोल्डर मास्क के लिए किया जाएगा।

ईगल पीडीएफ को 600dpi रिज़ॉल्यूशन पर आउटपुट करता है, जो आमतौर पर आपके प्रिंटर का समान रिज़ॉल्यूशन होता है, इसलिए आकार में किसी समायोजन की आवश्यकता नहीं होती है।

पीडीएफ फाइल के रंगों को उलटने के लिए मैंने जिम्प का इस्तेमाल किया। मैंने फ़ाइल को 600dpi* के रिज़ॉल्यूशन के साथ खोला और सर्किट का चयन करके और इनवर्ट टूल का उपयोग करके रंगों को उल्टा करने के लिए आगे बढ़ा। मैंने एक ही बार में सभी को प्रिंट करने के लिए पैड्स को साथ में चिपका दिया।

यदि आप इस सर्किट को प्रिंट करना चाहते हैं तो मैंने पीडीएफ फाइल संलग्न की है, किसी आकार बदलने की आवश्यकता नहीं होनी चाहिए।

* चेतावनी: ६००डीपीआई के अलावा संपादन सॉफ्टवेयर में किसी भी रिज़ॉल्यूशन को सेट करने से आकार में परिवर्तन होगा, जिसे ठीक करना मुश्किल होगा। साथ ही, सुनिश्चित करें कि आपके सर्किट को मिरर किया गया है ताकि बोर्ड के खिलाफ टोनर या स्याही दबाकर इसे फ़्लिप किया जा सके।

चरण 4: पारदर्शिता तैयार करें।

यह सुनिश्चित करने के बाद कि सभी घटक कागज पर सर्किट पर अच्छी तरह से फिट होते हैं, सर्किट और पैड एक पारदर्शिता पर मुद्रित होते हैं।

अक्सर, एक पारदर्शिता पर्याप्त नहीं होती है, कुछ छेद दिखाई दे सकते हैं जो प्रकाश को गुजरने देंगे, उन उजागर क्षेत्रों को छोड़कर जहां हम उन्हें नहीं चाहते हैं। यह एक बड़ी समस्या हो सकती है जिसे शीर्ष पर एक और पारदर्शिता को ढेर करके आसानी से ठीक किया जा सकता है।

पारदर्शिता को एपॉक्सी से चिपकाया जाता है और पंक्तिबद्ध किया जाता है और एपॉक्सी को ठीक करने के लिए छोड़ दिया जाता है। एक सपाट सतह के नीचे पारदर्शिता रखना एक अच्छा विचार है, ताकि एपॉक्सी ठीक होने के बाद पारदर्शिता पूरी तरह से सपाट हो। अगले चरण के साथ आगे बढ़ने से पहले अतिरिक्त छंटनी की जाती है।

चरण 5: बोर्ड तैयार करें

कॉपर क्लैड बोर्ड को दोनों तरफ से गोल किया जाता है और आकार में तोड़ा जाता है। एक चमकदार और साफ सतह छोड़ने के लिए इसे स्कोरिंग पैड और कुछ साबुन से भी साफ किया जाता है। बचे हुए अवशेषों को साफ करने के लिए शराब का भी उपयोग किया जा सकता है।

सुनिश्चित करें कि बोर्ड पर कोई धूल या उंगलियों के निशान नहीं हैं, क्योंकि कोई भी अवशेष अगले चरण की सफलता का निर्धारण करेगा।

चरण 6: फोटोरेसिस्ट फिल्म चिपकाएं

फोटोरेसिस्ट फिल्म का एक छोटा सा टुकड़ा काटें। फिल्म तीन परतों से बनी है, ऊपर और नीचे एक प्लास्टिक और बीच में फोटोरेसिस्ट केमिचल सैंडविच। फिल्म को अलग करने के लिए मैंने एक किनारे पर सेलोटेप के दो टुकड़े रखे और फिर अलग हो गए, एक स्पष्ट फिल्म निकल जाएगी और उसे छोड़ दिया जाएगा, चिपचिपा पक्ष (उजागर फोटोरेसिस्ट वाला) बिना किसी हवाई बुलबुले के आसानी से बोर्ड से चिपक जाता है।

फिल्म को पूरी तरह से बोर्ड से चिपकाने के लिए कुछ गर्मी लगाने की जरूरत है। एक संशोधित लैमिनेटर अक्सर पसंदीदा तरीका होता है, लेकिन एक लोहा या एक इलेक्ट्रिक स्टोव भी काम कर सकता है। मेरे मामले में, मैं अपने रसोई घर में बिजली के स्टोव का उपयोग कर रहा हूँ। प्लास्टिक की फिल्म को ज्यादा गर्म होने से बचाने के लिए बीच-बीच में कागज के एक टुकड़े का इस्तेमाल किया जाता है।

चरण 7: Photoresist को बेनकाब करें

पारदर्शिता पानी की एक बूंद की मदद से फोटोरेसिस्ट से चिपक जाती है। फिर इसे यूवी प्रकाश के संपर्क में लाया जाता है।

यह महत्वपूर्ण है कि पारदर्शिता पर स्याही या टोनर बोर्ड के संपर्क में हो, अन्यथा प्रकाश फिल्म और बोर्ड के बीच में जा सकता है और कुछ दोष पैदा कर सकता है।

एक्सपोज़र का समय आपके यूवी स्रोत की ताकत पर निर्भर करेगा। मेरे मामले में, मेरे होममेड पीसीबी एक्सपोज़र में 30 सेकंड पर्याप्त हैं। एक सामान्य सीएफएल लाइटबल्ब के तहत कई मिनट लग सकते हैं।

चरण 8: अनएक्सपोज़्ड फोटोरेसिस्ट को हटा दें।

एक बार जब पीसीबी का पर्दाफाश हो जाता है तो पारदर्शिता हटा दी जाती है और प्लास्टिक की फिल्म जिसमें फोटोरेसिस्ट होता है उसे छील दिया जाता है। फोटोरेसिस्ट सख्त हो जाएगा और बोर्ड से चिपक जाएगा।

1% सोडियम कार्बोनेट* के घोल में अनएक्सपोज़्ड फोटोरेसिस्ट को हटा दिया जाता है। अनपेक्षित क्षेत्रों को तेजी से भंग करने के लिए ब्रश की आवश्यकता होती है। ऐसा करने के बाद तांबे का बोर्ड दिखाई देना चाहिए।

एक बार यह हो जाने के बाद, फोटोरेसिस्ट को पूरी तरह से सख्त करने और इसे नक़्क़ाशी के लिए तैयार करने के लिए बोर्ड को फिर से यूवी प्रकाश के संपर्क में लाया जाता है।

*सोडियम कार्बोनेट को वाशिंग सोडा के नाम से भी जाना जाता है। यदि आपके पास सोडियम कार्बोनेट नहीं है, तो आप कुछ घंटों के लिए 200ºC पर ओवन में सोडियम बाइकार्बोनेट (बेकिंग सोडा) को गर्म करके कुछ बना सकते हैं।

चरण 9: बोर्ड को नक़्क़ाशी करना

बोर्ड को 2:1 हाइड्रोजन पेरोक्साइड और एचसीएल (म्यूरिएटिक एसिड) के घोल में उकेरा गया है, इसमें आमतौर पर लगभग 10 मिनट लगते हैं। फिर, बोर्ड को एसीटोन में डुबो कर तब तक फोटोरेसिस्ट को हटा दिया जाता है जब तक कि वह छील न जाए।

बोर्ड के किनारों को अंत में छंटनी और रेत से भरा जाता है। बोर्ड को खोदने के बाद, यह सुनिश्चित करने के लिए निरंतरता जांच की जाती है कि कोई शॉर्ट सर्किट न हो।

चरण 10: सोल्डर मास्क लगाना

बोर्ड के केंद्र में सोल्डर मास्क का एक बड़ा ब्लॉब लगाया जाता है। पारदर्शिता शीर्ष पर अटकी हुई है और सोल्डर मास्क ब्लॉब समान रूप से निचोड़ा हुआ है। पीसीबी को बेनकाब करने के लिए पहले की तरह ही प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है। अनएक्सपोज़्ड सोल्डर मास्क को नल के पानी और ब्रश से हटा दिया जाता है।

कुछ मामलों में सोल्डर मास्क पारदर्शिता से चिपक सकता है, इसलिए पॉलीप्रोपाइलीन फिल्म का एक टुकड़ा बीच में सैंडविच किया जाता है। बोर्ड को अल्कोहल और पेपर टॉवल से साफ करने से वह काफी चमकदार हो जाएगा।

सोल्डर मास्क लगाना थोड़ा मुश्किल हो सकता है, जैसा कि आप देख सकते हैं, कुछ धब्बे छिल गए हैं, लेकिन यह स्वीकार्य है।

चरण 11: घटकों को मिलाप करना।

प्रत्येक पैड पर थोड़ा सा सोल्डर पेस्ट लगाया जाता है। एसएमडी घटकों को पैड पर रखा जाता है। अगर यह एक गड़बड़ जैसा दिखता है तो चिंता न करें, गर्मी लागू होने के बाद पिघले हुए टिन की सतह का तनाव घटकों को सीधा खींच लेगा। सोल्डर मास्क सोल्डर को पैड के अलावा कहीं और चिपके रहने से रोकेगा।

मिलाप पेस्ट पिघलने तक घटकों को कुछ सेकंड के लिए 300ºC के तापमान पर हीट गन से गर्म किया जाता है। फिर इसे कई मिनट तक धीरे-धीरे ठंडा होने दिया जाता है। अन्य विधियों का उपयोग किया जा सकता है (रिफ्लो, हॉट प्लेट…)।

ब्रेडबोर्ड पर परीक्षण करने से पहले कुछ पिन हेडर को सर्किट में मिलाया जाता है।

चरण 12: एल ई डी का परीक्षण

FastLED लाइब्रेरी के साथ एक साधारण Arduino प्रोग्राम का उपयोग LED को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। WS2812B एल ई डी के बारे में अच्छी बात यह है कि उन्हें प्रतिरोधों की आवश्यकता नहीं है, क्योंकि एक आंतरिक आईसी है जो वर्तमान को नियंत्रित करता है। एक एकल इनपुट के साथ एक संपूर्ण सरणी को भी संचालित किया जा सकता है।

यह छोटा परीक्षण बोर्ड सफलतापूर्वक पूरा हो गया है और यह बड़ी परियोजनाओं के साथ आगे बढ़ने का समय है।

यदि आप इस परियोजना को पसंद करते हैं और यहां चर्चा किए गए कुछ विषयों के बारे में अधिक गहन निर्देश देखना चाहते हैं, तो कृपया इस निर्देश को पसंद करें और इसे एलईडी प्रतियोगिता के लिए वोट देने पर विचार करें।

देखने के लिए धन्यवाद!