프미케의 낙서장

​필자는 ICbnaQ 무상체험단 19기 성지통상 프로토타이핑 PCB제작 키트에 선정되어 4개의 미션 포스트 과제를 받았습니다. 첫번째 미션 상품개봉기, 두번째 미션 지급된 샘플 아트웍 PCB 제작, 세번째 미션 직접 아트웍한 PCB 제작에 이어 마지막 과제인 직접 제작한 PCB활용이라는 주제의 포스트로 이번체험단 미션활동을 마무리 하도록 하겠습니다.

드릴머신.

지난 세번째 미션에서 필자는 스텝모터 드라이버 PCB를 제작하였습니다. 상당히 높은품질의 에칭이 수행되었지만 해당 PCB의 부품은 DIP 타입이기 때문에 부품을 삽입할수 있도록 홀가공의 공정이 필요합니다. 필자는 예전에 DIY로 만들어 사용하고 있는 탁상용 자동드릴머신 TD-1을 사용하여 홀가공작업을 수행하기로 했습니다.

필자가 DIY하여 사용하고 있는 미니 자동 드릴머신 TD-1 입니다.

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마이크로 드릴비트.

필자가 설계한 TB6560 스텝모터 드라이버 부품은 0.6~1.0 파이의 홀사이즈를 필요로 합니다. 1미리 이하의 드릴가공을 해야하므로 마이크로 드릴비트를 준비하여 드릴 작업을 수행하였습니다.

마이크로 드릴비트를 준비하여 홀가공을 하였습니다.

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가공성 확인 및 홀가공 완료.

필자는 PCB홀 가공 작업을 하다보면 일부 동판에서 패드의 동박이 살짝 떨어져나가거나 부품 삽입시 뜨는 현상이 간혹 발생한적이 있었습니다. 드릴을 이용한 홀 가공 작업을 수행하면서 동판의 가공성도 살펴보았습니다. 프로토타이핑 PCB 제작키트에 기본으로 포함되어 있는 동판의 가공성은 매우 좋았습니다. 드릴에 찌꺼기(칩)가 녹아 늘어붇는 현상이나 동박이 떨어져나가는 현상없이 깨끗한 홀가공 작업을 할수 있었습니다. 홀가공 완료한후 아세톤을 이용해 포토레지스트를 제거해주었습니다.

홀가공을 수행한 모습입니다.

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조립.

부품을 준비하고 동박의 산화를 방지하기위해 실납을 동박에 골고루 발라 코팅을 해준다음 조립을 수행하였습니다. 실납을 이용해 납코팅을 하였기때문에 코팅시에 사용할 넓은 면적의 인두 팁과, 조립할때 사용할 세밀한 인두팁을 사용하여 작업을 수행하였습니다.

산화 방지를 위해 실납으로 코팅후 조립을 하였습니다.

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완성 및 설치.

부품삽입과 땜질을 하여 조립을 완료하였습니다. 연결부분등을 확인하기위해 연결단자가 표기된 이전에 만들어둔것과 비교하여 전원, 모터, 제어신호 단자를 연결하였습니다.

완성된 스텝모터 드라이버의 모습입니다.

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동작 확인.

전원 및 신호를 넣어 동작 테스트를 해보았습니다. 정상적으로 잘 동작하는것을 확인할수 있었습니다.

이번에 제작한 드라이버를 사용한 스텝모터 동작 영상입니다.

적용 예시.

필자는 이번에 제작한 스텝모터 드라이버의 회로와 동일한 기판을 몇개 제작하여 DIY작업에 사용하고 있습니다. 적용된 장비의 하나로 본 포스트에서 드릴링 작업을 수행한 장비인 탁상용 자동드릴 머신은 이송부분에 스텝모터를 사용하고 있습니다. 여기에도 이번에 제작한 회로와 동일한 필자가 설계한 TB6560 스텝모터 드라이버를 적용하여 사용하고 있습니다.

필자의 드릴머신에도 같은 스텝모터 드라이버가 적용되어 있습니다.

​필자는 ICbanQ 무상체험단 제품인 PCB 제작 키트에 응모하여 선정되었습니다. 지난 포스트인 '직접 만들어 보는 PCB 제작 키트 프로토타이핑 상품개봉후기 입니다.' 에서는 제품을 개봉해보면서 구성품에 대하여 알아보았습니다.

이번에는 'ICbanQ무상체험단 19기 성지통상 프로토타이핑 PCB 제작 키트' 의 두번째 미션인 샘플 아트웍을 통한 PCB 제작을 수행하며 샘플 PCB를 직접 만들어 보도록 하겠습니다.

1. 준비

감광동판 에칭을 하기위해서는 노광기와 에칭액, 현상액, 약품을 담을수 있는 통이 필요합니다. 필자는 416-K 세트에 있는 염화제2철 에칭액을 사용할 계획이며 현상액을 따로 담을수 있도록 통을 하나더 준비했습니다. 또 염화제2 철은 옷에 묻으면 빨아도 잘 지워지지 않고 눈이나 피부등에 묻으면 유해하므로 필자는 보호복과 보호안경을 추가로 준비하였습니다.

작업을 하기위해 준비한 물품들입니다.

​2.노광

샘플 아트웍중 패턴 상태가 양호한 3X5 패턴을 노광하기로 하였습니다. 감광동판을 형광등빛에 노출시켜도 괞찮을것 같았으나 처음 사용해보는 제품인관계로 모니터를 이용해 적색광 환경을 만들어 감광동판 개봉작업을 수행하였습니다. 동판에 붙어있는 보호 필름을 제거한후 노광작업을 수행하였습니다.

노광작업을 하는 모습입니다.

​3.현상

물과 현상액의 비율은 10:1이라고 합니다. 음료병 뚜껑을 이용해서 1:10의 비율의 현상액을 제작하였습니다. (뚜껑을로 물 20회, 현상액 2회를 넣었습니다.) 노광이 완료된 동판을 현상액에 넣고 스폰지 막대로 문질러주었더니 회로 패턴이 보이기 시작했습니다.

감광동판을 현상하니 회로의 모습이 보입니다.

​4.수세

패턴을 제외한 다른부분이 초록색에서 동판 색깔로 변한것을 보니 현상이 완료된것임을 알수있었습니다. 동판에 남은 현상액을 깨끗한 물로 씼어주었습니다.

현상이 완료되어 씼어준 동판의 모습입니다.

​5.에칭

필자는 416-K 포토패브리케이션 세트의 염화제2철 에칭액을 사용하여 에칭을 하기로 하였습니다. 체험단 안내메일의 설명서에는 50도 온도에서 동판을 에칭액에 담궈서 스폰지 막대로 문질러주며 에칭을 하면 된다고 합니다. 필자 이것과는 방법을 달리하여 예전부터 궁금했었던 염화제2철 스폰지 에칭방법을 적용해보기로 했습니다.

스폰지 에칭 모습입니다.

​스폰지 에칭은 에칭액을 스폰지에 묻혀 동판을 문질러주면 에칭이 되는 방법입니다. 처음에는 통안에넣고 에칭액을 조금넣어서 문질러 주었습니다. 어느정도 에칭되다가 동판과 반응항 에칭액은 에칭이 안되는것을 알수있엇습니다. 반응된 에칭액에 새에칭액을 더 부어주고 문질러주면 느리게 에칭이 되는것을 확인할수 있었습니다. 결과적으로 새 에칭액은 에칭이 빠르게 진행되지만 동판과 반응한 에칭액은 반응이 느리다는 것을 알수 있었습니다. 그래서 새에칭액을 작은통에 담아 찍어문지르기를 하여 에칭 작업을 완료 할수 있었습니다.

*스폰지 에칭 초식 정리
동판과 반응하지 않은 새에칭액을 스폰지에 소량찍어 에칭할부분에 문지르면 빠르게 에칭이 됩니다. 어느정도 진행하다 에칭이 되지않는것 같으면 다시 새에칭액을 찍어서 에칭이 되지 않은부분을 문질러주면 됩니다. 숙달이 되면 적은양은 에칭액으로 빠르게 에칭이 가능한 초식입니다.

스폰지 에칭작업으로 완성한 샘플 PCB 입니다.

​6.폐액처리

스폰지 에칭 초기에 시행착오로 인해 폐액이 조금 생겼습니다. 그냥 버리면 안될것 같아 중화, 침전시키기로 했습니다. 예전에 필자가 현상액으로 사용하기위해 베이킹파우더를 구워서 만들어 놓은 탄산소다(Na2Co3)가 보여서 폐액에 살포시 넣어주니 반응하면 거품이 발생하는것을 볼수 있었습니다. 여기에 물을 넣어고 조금 기다렸더니 침전물이 생기기 시작했습니다. 침전이 완료되면 물을 조심조심 떠내어 침전물과 물을분리한후 버리면 될것 같았습니다.

폐액에 탄산나트륨과 물을 넣었더니 침전물이 생긴 모습입니다.

​필자는 가끔 동판을 에칭하여 DIY 작업시 필요한 PCB회로를 만들어 보곤 했었습니다. PCB 에칭 작업은 화학약품의 온도및 농도등에 민감 하여 꽤 까다로운 작업이라고 느끼고 있었습니다. 얼마전 ICbanQ 무상체험단 제품이 PCB 제작 킷이라는 소식을 듣게 되었습니다. 상용으로 판매되고 있는 PCB 제작도구 라면 PCB DIY 에 최적화 되어있지 않을까라는 기대감에 체험단에 신청을 하여 선정되었습니다. 

필자가 체험단으로 신청한 제품은 성지통상의 프로토타이핑(Prototyping) 라는 PCB 제작 KIT 이었습니다. 선정되었다는 소식에 취미용 PCB DIY 세트라고 생각하여 작은 사이즈 일것이라고 추측하고 있었습니다. 하지만 배달된 택배를 커다란 크기에 뜨헉! 하고 말았습니다. 일단 잠시 놀라움은 잠시 뒤로 한채 제품을 살펴 보기로 했습니다.

배달된 택배상자 입니다. 크기가 엄청나네요~!

택배 상자를 열어 보았더니 완충 포장재로 잘 포장된 3개의 박스와 기타 물품들이 눈에 들어왔습니다. 3가지의 PCB 제작 키트 제품과 기타 물품들이 들어있었습니다. 이제 하나하나 살펴보기로 하겠습니다.

상자를 열어본 모습입니다. 여러가지의 구성품이 눈에 들어왔습니다.

우선 살펴본것은 보조 구성품들이 눈에 들어왔습니다. 광황산암모늄 에칭시약, 110v 강압 트랜스, 콘센트 플러그의 모양을 다양하게 사용할수 있는 여행용 멀티 아답타였습니다. 보조 구성품들과 에칭 킷에 붙여진 스티커를 보니 해외에서 수입된 물품인점으로 미루어 짐작했을때 사용하는 전압이 110v 라는 것을 추측할수 있었습니다.

​보조 구성품 으로 보이는 시약, 트랜스, 여행용 멀티 아답타입니다.

첫번째로 살펴본 에칭킷의 박스는 416-X 라고 적혀져있는 노광키트 입니다. 체험단으로 받은 물품이 감광기판을 사용하는 포토패브리케이션 공정으로 에칭작업을 할수 있는 제품이므로 노광기가 구성되어 있는것 같았습니다. 416-X 노광기 박스를 열어보니 등기구와 튼튼한 철제프레임으로 구성된것이 눈에 들어왔습니다.

​416-X 노광키트의 박스를 열어본 모습입니다.

다음으로 살펴본것은 416-K 포토패브리케이션 키트입니다. 감광 기판과 현상용액, 에칭시약인 염화제2철 용액, 스폰지막대, 장갑, 에칭시약을 담을수 있는 통으로 구성된것을 확인할수 있었습니다. 크지 않은 동판을 빠르게 에칭하여 PCB를 제작할경우 이것을 사용하면 딱 좋겠다는 생각이 들었습니다.

416-K 포토패브리케이션 키트의 구성품 모습니다.

마지막으로 압도적인 크기를 자랑하는 416-E 에칭 프로세스 키트입니다. 커다란 에칭액 수조, 받침대, 동판거치대와 펌프세트, 히터, 온도계, 장갑의 물품으로 구성되어있었습니다. 필자는 간이에칭을 할때 에칭 파우더를 물에풀어 통에 담고 에칭을 하곤 했습니다. 이렇게 에칭을 할경우 에칭액의 온도를 어느정도 올려줘야 하므로 뜨거운 물에 중탕을 하고 용액을 순환 시켜줘야 효과적인 에칭 진행이 가능하기 때문에 나무젓가락으로 에칭액을 저어주면서 진행하고 했는었습니다. 계속 저어 주어야하는 데다가 온도도 신경 써야 해서 여간 불편한 작업이 아니었습니다.

416-E 구성품과 같이 히터 수조 온도계 펌프 등으로 된 풀세트 에칭기 세트를 사용한다면 편하게 에칭 작업을 할수 있을것 같았습니다. 또, 크기가 커서 A4 크기정도(요즘 컴퓨터 메인보드가 대충 A4 사이즈가 아닐까 생각합니다.)의 커다란 동판도 거뜬히 에칭이 가능할것으로 보였습니다.

416-E 에칭기 키트의 모습 입니다. 꽤 편리한 에칭작업을 환경을 제공해줄것으로 보였습니다.