Selbstgemachte PCB-Moderne Leiterplatten (PCBs) sind das Lebenselixier der heutigen Technologie. Es ist fast unmöglich, Elektronik zu finden, die nicht in irgendeiner Form eine Leiterplatte hat. Während man für die Herstellung hochwertiger Leiterplatten einen professionellen Leiterplattenhersteller benötigt, können Sie Ihre eigene Leiterplatte selbst herstellen. In der folgenden Anleitung zeigen wir Ihnen, wie das geht.
Selbstgemachte PCB – Was ist eine gedruckte Schaltung?
Bild einer Leiterplatte mit Bauteilen
Gedruckte Leiterplatten wurden in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts weit verbreitet. Davor verbanden die Hersteller die Komponenten eines Geräts direkt über Drähte. Das war unorganisiert und unübersichtlich. Mit der Entwicklung von Leiterplatten wurde versucht, dieses Problem zu lösen.
Im Wesentlichen ist eine Leiterplatte eine Ansammlung von eingebetteten Drähten, die durch ein flaches Glasfaserstück verlaufen. Um zu verstehen, wie sie funktionieren, muss man wissen, wie die Hersteller sie herstellen.
Während des Herstellungsprozesses stapelt der Hersteller Glasfaserscheiben aufeinander und behandelt sie mit einem chemischen Harz. Das Harz sorgt dafür, dass sie zusammenkleben.
Als Nächstes trägt der Hersteller eine Kupferschicht auf beide Seiten der Glasfaserplatte auf. Dann wird Fotolack aufgetragen. Der Hersteller ätzt dann ein Leiterplatten-Layoutmuster, das mit den Leiterbahnen auf der Platine übereinstimmt. Danach härtet und trocknet er die Leiterplatte mit UV-Licht.
Leiterplatte nach der vollständigen Bestückung in der Reflow-Ofen-Maschine
Als Nächstes wäscht der Hersteller die Leiterplatte mit warmem Wasser ab, wodurch die unbedeckten Bereiche abgewaschen werden und die Leiterbahnen aus Kupfer übrig bleiben. Diese Spuren dienen als Grundlage dafür, wie die Leiterplatte nach dem Kupferätzverfahren aussehen wird.
Je nach den Spezifikationen und dem Design der Leiterplatte bohrt der Hersteller Befestigungslöcher, Durchgangslöcher und Durchgangsbohrungen für Anschlüsse und Bauteile.
Da die Leiterplatte jedoch nur eine Ansammlung von elektrischen Verbindungen auf einem Substrat ist, brauchen Sie kein ausgefallenes Herstellungsverfahren, um eine einfache Leiterplatte herzustellen. Wie das geht, zeigen wir Ihnen im weiteren Verlauf dieses Leitfadens.
Selbstgemachte PCB – Wie macht man eine Leiterplatte zu Hause?
Eine Sammlung von drei Kupfer-Leiterplatten.
In diesem Abschnitt des Leitfadens erfahren Sie, wie Sie Ihre eigene DIY-Leiterplatte zu Hause herstellen können. Wir haben eine Liste mit allen Materialien, die Sie benötigen, beigefügt. Unserer Meinung nach ist jedoch die wichtigste Komponente, die Sie benötigen, eine Software für den Leiterplattenentwurf. Zu Ihrem Glück gibt es eine ganze Reihe großartiger Open-Source-Designsoftware, die Ihnen bei der Erstellung Ihrer Schaltungsentwürfe hilft. Dazu gehören:
Autodesk Eagle
KiCad
Fritzing
EntwurfSpark PCB
ExpressPCB
PCBWizard
Für jedes dieser Tools gibt es Tutorials und Dokumentationen, die Ihnen helfen, das Design von PCB-Layouts zu erlernen. Sobald Sie Ihr gewünschtes PCB-Design erstellt und ausgedruckt haben, können Sie mit dem Rest dieses Leitfadens fortfahren.
Skizzieren einer Leiterplatte
Selbstgemachte PCB – Benötigte Werkzeuge und Materialien
Altes Zeitschriftenpapier oder Werbebroschüren mit Hochglanzdruck
Alte Zeitungen
Laser- oder Tintenstrahldrucker
Kleidungs-Dampfbügeleisen
Kupferkaschiertes Laminatblech
Eisenchlorid-Pulverlösung (FeCl3-Ätzlösung)
Geschirrspülmittel/Stahlwolle
Aceton (Nagellackentferner/Verdünner)
Gummihandschuhe
Plastikbox/ Plastikbehälter
Teelöffel
PVC-Draht
A4-Foto-/Glanzpapier
Schleifpapier
Schwarzer Permanentmarker
Klingenschneider
Schleifpapier
Eine Rolle Papierhandtücher
Watte
Durchsichtiges Klebeband
Braunes Papier
Ofenhandschuhe
Anleitung
Für diese Anleitung haben wir uns entschieden, die Dinge einfach zu halten. Wir werden eine Platine erstellen, die an einen 555-Timer-Chip angeschlossen wird. Auf diese Weise können Sie Ihren eigenen Berührungsschalter entwickeln oder in Ihr System integrieren. Bevor Sie mit den Anweisungen in diesem Abschnitt fortfahren, vergewissern Sie sich bitte, dass Sie alle Materialien und Werkzeuge haben.
Eine Sammlung von Chips und eine Reihe von Leiterplatten
Selbstgemachte PCB – Schritt 1
Verwenden Sie Ihren Tintenstrahl- oder Laserdrucker, um das PCB-Layout auszudrucken, das Sie mit einer unserer empfohlenen PCB-Designsoftware erstellt haben. Achten Sie darauf, dass der Ausdruck in Schwarz/Graustufen erfolgt. Sie können die Einstellungen in der PCB-Designsoftware und im Druckertreiber konfigurieren.
Außerdem müssen Sie sicherstellen, dass der Ausdruck spiegelverkehrt ist. Außerdem muss es auf der glänzenden Seite des Fotopapiers ausgedruckt werden. Nach dem Druck schneiden Sie das Design aus dem Artikel aus.
PCB-Layout drucken
Selbstgemachte PCB – Schritt 2
Schneiden Sie mit einem Cutter ein quadratisches Stück aus dem kupferkaschierten Laminat. Verwenden Sie beim Schneiden das gedruckte PCB-Layout als Größenreferenz.
Selbstgemachte PCB – Schritt 3
Reiben Sie die Kupferseite des ausgeschnittenen Laminats mit Stahlwolle oder einem Küchenschaber ab, um die oberste Oxid- und Photoresistschicht zu entfernen. So können Sie das Leiterplattenlayout leichter auf das Kupfer aufkleben.
Selbstgemachte PCB – Schritt 4
Übertragen Sie das gedruckte Leiterplattenlayout auf die Oberseite des behandelten Kupferlaminats (das als endgültige Leiterplatte dienen wird). Achten Sie darauf, dass der glänzende Teil des Papiers nach unten zeigt und an den Seiten des Kupferlaminats ausgerichtet ist.
Selbstgemachte PCB – Schritt 5
Legen Sie nun das braune Papier auf das Kupferstück und das bedruckte Designpapier. Drücken und bügeln Sie das Design auf das Kupferstück, wobei das braune Papier als Schutz dient. Dabei müssen Sie darauf achten:
Sie verwenden eine ebene Holz- oder Granitfläche
Das Bügeleisen ist nicht auf Dampf eingestellt.
Langsam bügeln und dabei gleichmäßig Druck ausüben
Das Kupferbrett ist sicher – Sie können eine Zange verwenden.
Bild des Dampfbügeleisens für Kleidung. Heizen Sie das Bügeleisen auf, bis es seine maximale Temperatur erreicht hat.
Der gesamte Übertragungsvorgang dauert etwa eine Stunde, wenn Sie ihn richtig durchführen. Wenn Sie sich mit dem Bügeleisen nicht wohl fühlen, können Sie das Motiv auch mit einem Bleistift und einem schwarzen Permanentmarker auf die Kupferfläche übertragen.
Schritt 6
Benutze Ofenhandschuhe, um das Kupferstück in eine Schüssel, ein Waschbecken oder einen Behälter mit lauwarmem Wasser zu legen. Lassen Sie es 10 Minuten lang im Wasser liegen. Trennen Sie anschließend vorsichtig das Papier vom Kupfer. Am besten gelingt dies, wenn Sie das Papier in einem flachen Winkel vom Kupfer abziehen.
Es kann vorkommen, dass das Motiv nicht vollständig auf der Kupferseite zu sehen ist. In diesem Fall müssen Sie die fehlenden Linien mit Ihrem schwarzen Permanentmarker ausfüllen.
Schritt 7
Als Nächstes müssen wir die Platte ätzen. Ziehen Sie Gummihandschuhe an und decken Sie den Boden, den Schreibtisch und die Arbeitsfläche mit braunem Papier oder Zeitungspapier ab. So verhindern Sie, dass die Ätzlösung die Platten verschmutzt.
Füllen Sie einen Plastikbehälter oder eine Dose mit Wasser und geben Sie drei Teelöffel Eisenchloridpulver hinein. Rühren Sie vorsichtig um, bis sich die Lösung aufgelöst hat. Tauchen Sie dann die Leiterplatte (ein Kupferstück) dreißig Minuten lang in die Lösung ein, oder bis der Prozess das Kupfer freilegt.
Verwenden Sie eine Zange, um zu prüfen, ob der Ätzvorgang abgeschlossen ist. Es sollte alles unerwünschte Kupfer vom Endprodukt entfernt werden.
Schritt 8
Sobald Sie die Leiterplatte geätzt haben, verdünnen Sie die restliche Eisenchloridlösung und entsorgen Sie sie sorgfältig. Schütten Sie sie nicht in den Abfluss oder spülen Sie sie nicht in die Toilette. Sie könnte Ihre Rohrleitungen und Leitungen beschädigen. Wenn möglich, wenden Sie sich an eine Sammelstelle für gefährliche Chemikalien in Ihrer Stadt.
Verwenden Sie ein paar Tropfen Aceton (Nagellackentferner) auf einem Stück Watte, um die Tinte/den Toner auf der Leiterplatte abzuwischen und das Kupferlayout freizulegen. Reinigen und spülen Sie die Leiterplatte anschließend vorsichtig mit warmem Wasser ab und trocknen Sie sie mit einem Papiertuch.
Schließlich können Sie die Kanten der Leiterplatte mit Schleifpapier abschleifen und glätten. Mit einer mikroelektrischen Bohrmaschine können Sie Durchgangslöcher bohren. Alternativ können Sie Ihre elektronischen Bauteile auch direkt auf die Platine löten. Wenn Sie der Leiterplatte ein traditionelleres Aussehen verleihen wollen, können Sie grüne oder rote UV-härtende Lötfarbe kaufen.
Danach müssen Sie nur noch Ihren Arbeitsbereich aufräumen, und schon haben Sie eine solide selbstgebaute Leiterplatte.
Leiterplatte ohne die Bauteile
Fazit
Breadboards sind großartig, wenn man noch am Anfang steht. Sie werden jedoch feststellen, dass echte lötbare Leiterplatten für komplexere Projekte besser geeignet sind. Dennoch hoffen wir, dass Ihnen die Lektüre dieses Leitfadens gefallen hat. Wenn Sie mehr über den Herstellungsprozess von Leiterplatten erfahren möchten, zögern Sie nicht, auch den Rest unserer Website zu besuchen. Wie immer danken wir Ihnen für die Lektüre.
