Tiskane krožne plošče - celoten postopek: 14 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

V nadaljevanju je opisan postopek, s katerim ustvarim vezja za osebni računalnik za enkratno uporabo in uporabo prototipov. Napisano je za osebo, ki je v preteklosti ustvarila lastne deske in je seznanjena s splošnim procesom.

Morda vsi moji koraki niso optimalni za vašo situacijo. Ta postopek sem razvil s poskusi in napakami, ki vključujejo tehnike iz različnih virov. Prosim, vzemite vse, kar vam ustreza, in zavrzite tisto, kar vam ne ustreza.

Opomba o produkciji: Jaz sem stara šola in se najbolje učim iz pisnih navodil in slik, ki tvorijo večino tega pouka, vključil sem nekaj videoposnetkov za nekatere bolj zapletene korake.

Korak: Potrebni materiali

Naslednji seznam je dolg, če pa že izdelujete lastne računalniške plošče, imate morda nekatere od teh predmetov. Večino ostalih, razen škatle za izpostavljenost ultravijoličnemu sevanju, lahko kupite na spletu.

Boste potrebovali:

• Material iz PCB, prevlečen z bakrom
• Programska oprema za oblikovanje tiskanih vezij (uporabljam brezplačno programsko opremo Eagle).
• Gerber prevajalnik datotek - pretvorite datoteke Gerber v grafično obliko Gerber2PDF
• Programska oprema za urejanje grafike (PhotoShop)
• Laserski tiskalnik s tonerjem, primeren za tehniko prenosa tonerja.
• Sijajni papir za laserski tiskalnik (sponke #633215).
• Prozorna folija za laserske tiskalnike (C-Line št. 60837).
• Vodotopno lepilo, cianoakrilatno lepilo, slikarski trak.
• Tanka cvetlična žica (~ 26 gage) in ravni zatiči.
• Ročno orodje za rezanje, oblikovanje in vrtanje PC plošč.
• Standardni likalnik za oblačila.
• Materiali za čiščenje tiskanih vezij (papirnate brisače, gobice, detergent, prijateljica imetnikov bar, topila).
• Tekočina železovega klorida (40%).
• Citronska kislina v prahu (nuts.com).
• Stari CrockPot s keramično ali stekleno oblogo (ne iz kovine).
• Qt. plastična vrečka za zamrzovanje z zadrgo.
• Barva za masko za spajkanje, ki se lahko strdi z UV žarki (ebay ali amazon).
• Škatla za izpostavljenost ultravijoličnemu sevanju (doma narejena?).

2. korak: Oblikujte tiskano vezje

Uporabljam brezplačno različico Eagle, ker so velikosti plošč precej skromne in omejene na 2 strani. Velikodušen sem glede velikosti mojih sledi in razdalj med njimi (24 mil minut velikosti sledi in 15 milj med njimi).

Večina mojih komponent je skozi luknjo, vendar občasno uporabljam SMD ali kombinacijo. Poskušam usmeriti sledi na vse glave zatičev na dnu plošče. Ne uporabljam prevlečenih luknjic, zato dodam dodatne vijake, ki povezujejo zgornje sledi z dnom, kjer sestavnih delov ni mogoče spajkati na obeh straneh. Te bodo napolnjene s kratkimi kosi tanke žice, spajkane na mestu.

Ko končam s postavitvijo in usmerjanjem, dodam več velikih premerov blizu vogalov plošče, ki bodo služili kot montažne luknje in indikatorji registracije za dvostranske plošče.

Ko končate, predlagam, da natisnete veliko kopijo plošče za namestitev in označevanje lukenj.

Za izdelavo slik na plošči, ki bodo natisnjene na papir za baker, in na prosojno folijo za lasersko masko za spajkanje, uporabljam Eagles CAM procesor.

3. korak: Iznesite Gerbers

Rad uporabljam poligone za polnjenje za ustvarjanje ravnine Ground na dnu in V+ na vrhu, zato slike (-e) plošče ne natisnem neposredno, ampak uporabim Eagle -ov CAM izhod. Odkar sem ročno spajkal nekaj komponent SMD, ki jih uporabljam, na plošče, ne uporabljam šablon za spajkanje.

Za lažje ustvarjanje slik CAM sem ustvaril predlogo po meri za enostranski in dvostranski izhod CAM, ki vsebuje potrebne datoteke. Bakrenim Gerberjem vedno dodam obliko deske, maskam pa ne.

Običajno pri obdelavi opravila datoteke Gerber vstavim v mapo Project, da jih lahko po potrebi dostopamo pozneje.

4. korak: Pretvorite slike CAM

Ustvarjanje izhoda z uporabo procesorja Eagle CAM uvaja več ovir pri ustvarjanju bakrenih in spajkalnih mask.

1. Datoteke Gerber morate pretvoriti v slike za tiskanje.
2. Procesor Cam odstrani komponento in indikatorje lukenj.

Prvi korak je pretvorba datotek Gerber v nekakšno slikovno datoteko, ki jo lahko nato uredim in natisnem. Uporabljam pripomoček z imenom Gerber2PDF Gerber2PDF link.

Preneseni.exe je shranjen v imeniku Eagle CAM. Nato prenesem datoteke Gerber, ki jih želim pretvoriti, iz imenika Project v imenik CAM, preden zaženem Gerber2PDF iz ukazne vrstice Windows.

Za sintakso za izbiro in pretvorbo določenih datotek si oglejte dokumentacijo Gerber2pdf.

Vključil sem besedilno datoteko, ki jo uporabljam za izvajanje procesa gerber2pdf, ki jo morate prenesti.

To datoteko lahko uredite tako, da ustreza vašim potrebam. Izrežite ukaze in jih prilepite v pripomoček ukazne vrstice DOS za pretvorbo Gerberjev.

Ko imam posamezne datoteke PDF enega za vsako bakreno in spajkalno masko, ki jo potrebujem, se lotim vprašanja manjkajočih lukenj v komponentah plošč, viasov in registracijskih lukenj. Za uvoz PDF -jev uporabljam PhotoShop in urejam bakrene datoteke, da dodam potrebne luknje kot majhne zapolnjene bele kroge.

5. korak: Urejanje slik

Za uvoz PDF -jev uporabljam PhotoShop in urejam bakrene datoteke, da dodam potrebne luknje kot majhne zapolnjene bele kroge. Uporabite lahko svojo programsko opremo za pretvorbo in urejanje grafike po spodnjih navodilih.

Uredite datoteke PDF, da na obeh straneh dvostranskih plošč dodate oznake za registracijske luknje (glejte puščice). Registracijske luknje naj bodo zelo majhne, da bo registracija natančnejša, vendar dovolj velika, da boste lahko videli, ko natisnete bakrene slike. Na vrh dodajam samo sestavne luknje, saj bom vrtal predvsem s te strani. Upoštevajte, da mora biti zgornja bakrena slika na tem mestu vodoravno obrnjena (ogledalo), da se bodo blazinice po jedkanju ujemale. Na tej točki lahko dodate tudi natisnjeno besedilo. Prepričajte se, da se je vsako besedilo, ki ga dodate, zrcalilo tako na zgornjem kot na spodnjem delu bakra, da se bo pravilno preneslo na vašo ploščo (glejte zgornje primere).

Vsako sliko bakra in maske kopirajte in prilepite v prazen celostranski glavni list (pri isti ločljivosti kot datoteke PDF), ki bo natisnjen na vašem laserskem tiskalniku. Na glavni list lahko dodate tudi identifikacijsko besedilo plošče.

Če na glavni list postavite več kopij bakrenih slik, boste prihranili papir in omogočili napake v procesu prenosa tonerja. Enako naredite za datoteke spajkalne maske, ki dodate vsaj 2 kopiji vsake maske, kasneje pa bodo združene.

6. korak: Natisnite glavni list

Natisnjene bakrene slike Master Sheet bodo s prenosom toplote tonerja prenesene na pripravljene tiskane vezje. Za prenos uporabljam laserski sijajni papir Premium Color iz sponke (#633215). Je zanesljiv, poceni in jasno viden (ne kot strani revij). Sprejema laserski toner z majhnimi napakami ali brez njih, hitro prenese barvilo v baker in se čisto sprosti z le nekaj minutnim namakanjem v topli vodi. Če želite ustvariti spajkalne maske, sta najmanj dve kopiji vsake maske natisnjeni na prozorni foliji laserskega tiskalnika (linija C 60837).

Pred tiskanjem na sijajni papir ali prosojnice natisnite kopijo slik na navaden papir. Ta izvod bo uporabljen za velikost plošč in dvostransko poravnavo bakra. Dobro je preveriti pravilne razdalje med blazinicami za SMD in druge komponente (glej zgornjo fotografijo). To naredite tako za slike bakra kot za masko. Večkrat sem naredil napake v postopku kopiranja in lepljenja in po jedkanju, maskiranju in vrtanju tiskanega vezja nisem mogel zapolniti končnih plošč

Korak 7: Pripravite bakreno prevlečeno ploščo

Bakrene plošče (enostranske ali obojestranske) so razrezane v grobo obliko (približno pol palca po celotni dolžini) z uporabo slike iz izpisa navadnega papirja kot vodila (uporabljam orodje Dremel z odrezanim kolesom).

Robovi so gladki, da jih poravnate, vogali pa zaobljeni. Nato spiljem zgornji in spodnji rob pod kotom 45 stopinj, da odstranim morebitne zareze ali ostrino (po vložitvi preverite s prstom).

Naslednji korak je čiščenje plošč, da odstranite olje ali maščobo. Detergent in topla voda bodo pomagali. Nazadnje, da odstranim oksidacijo in ustvarim površino, ki sprejme prenos in jo je enostavno spajkati, pokrovim baker z malo mešanice "Bar Keepers Friend" in nežno zdrgnem z vlažno gobo, nato pa pred sušenjem sperem s papirnato brisačo.

Če so plošče dvostranske, je treba slike natančno registrirati. Ugotovil sem, da je zame najboljši način, da temperirano nalepite navadno papirno kopijo spodnje bakrene slike na eno stran plošče (paradoksalno, to bo vrh) in previdno izvrtate središča registrskih prehodov s svedrom #70. Vrtalni stroj z vrtalnim primežem za držanje nastavka dobro deluje.

8. korak: Registrirajte slike iz bakra

Za enostranske plošče je postopek dokaj preprost. Iz sijajnega papirja samo izrežite kopijo bakrene slike in jo s slikarskim trakom (modri trak) nežno prilepite na sliko s ploščo navzdol. Nato ploščo položim na kos vezanega lesa, prekrit z 2 plastmi papirnate brisače, in desko prekrijem še z dvema plastema.

Za dvostranske plošče je postopek bolj zapleten. Registracijske luknje na plošči najprej očistim z ravnim zatičem. Naslednji korak je, da iz sijajnega papirja izrežete eno bakreno zgornjo in eno spodnjo sliko in natančno prebodete sredino vseh registracijskih lukenj z ravnim zatičem.

Nato sem odrezal kose tanke (~ 26 gage) cvetličarne ali obrtne žice, ki so dovolj majhni, da lahko preidejo skozi registrske luknje (dolge približno 3/4 palca). To žico najprej spustim skozi zadnji del ene od registracijskih lukenj na zgornjem papirju, nato pa skozi ploščo. Na tej točki upognem žico in z majhnim kosom slikarskega traku preprečim, da bi žica padla, ko obrnem desko. Na koncu ga potisnite skozi sprednji del spodnjih odprtin za papir, tako da so slike obrnjene proti bakru.

Vsaka žica je nato upognjena, da drži papir in ploščo skupaj. Ko so vse luknje končane, sledite zgornjemu postopku za enostransko ploščo.

9. korak: Prenos tonerja

Zdaj, ko je plošča pripravljena za prenos tonerja. Ta videoposnetek postopka prenosa lahko spodnja navodila razjasni.

Nanesem likalnik za suha oblačila na najnižjo temperaturo, da papir s koničasto konico likalnika prilepim na ploščo. Pazljivo namestite konico med žice na dvostranskih ploščah in prilepite obe strani, da se papir med rokovanjem ne loči od plošče. Opozorilo, da se plošča segreje. Na dvostranskih ploščah prerežem žice, ki so poravnane na eni strani, nato pa druge konce potegnem skozi papir in ploščo pred naslednjim korakom.

Odstranite trak, preden likalnik pritisnete na vsaki strani približno 1 minuto brez premikanja, razen če je deska prevelika za popolno pokritost z železom. S tem se plošča namoči v toploto in nalepi na toner. Za zagotovitev prenosa tonerja odstranim papirnato brisačo z zgornje strani in držim rob likalnika pod kotom 45 stopinj proti deski, nato pa med premikanjem po plošči pritisnem. To naredim na vsaki strani vsaj nekajkrat. Na tej točki bi morali videti rahlo podobo tonerja na hrbtni strani papirja.

Naslednji korak je, da ploščo in papir namočite v vodo, dokler papir ne odplava. Ponavadi nežno podrgnem hrbtno stran papirja, da odstranim glineno oblogo, da olajšam postopek, in papir po nekaj minutah nežno odlepim, rahlo ščetkanje pod vodo z mehko krtačo s ščetinami ali s prsti bo zagotovilo glineno prevleko sijaja papir se pred jedkanjem odstrani iz bakra. Voda se bo zameglila z mikroskopskimi glinenimi delci.

Po potrebi posušite, pregledajte in dotaknite z označevalcem ostrenja in nožem. Če je na tej stopnji potrebno obsežno popravilo, boste morda želeli odstraniti toner in ga znova uporabiti pred jedkanjem (ploščo znova očistite).

10. korak: Potegnite svojo desko

Moj postopek jedkanja je morda najbolj nekonvencionalen. Zahteva lonček, napolnjen na 1/2 strani z visoko nastavljeno vodo in segret (vsaj 1 h), dokler ni vroč. Naslednji nenavaden korak je vtiskanje deske v kakovostno zamrzovalno vrečko z zadrgo. Na koncu uporabim Edinburško kislino na osnovi železovega klorida, ki je pripravljena na naslednji način: Pridobite nekaj suhe citronske kisline (znane tudi kot kisla sol, ki se pogosto uporablja kot konzervans za živila) iz spletnega (NUTS.com) ali lokalnega vira. Pripravite raztopino citronske kisline, tako da 1/4 skodelice praška raztopite v 3/4 skodelice tople vode, pustite, da se ohladi. Za jedkanje dodajte 1/2 skodelice te raztopine v 2 skodelici 40% raztopine železovega klorida. Dodajte kislino To je edinburška jedkanica. Raztopina za jedkanje je dvakrat hitrejša od navadne jedkanice iz železovega klorida in se ne zamaši ali tvori blato.

OPOZORILO: Pri tej metodi NE uporabljajte jedilnika na osnovi vodikovega peroksida. Proizvaja vodikov plin, ki je eksplozivno vnetljiv in bo vrečo odprl.

Pred mešanjem ali uporabo jedilnika obvezno uporabite rokavice in zaščito za oblačila (nepremočljiv predpasnik). Še vedno bo madež in jedel krpo in kožo! Odprite vrečko s tiskanim vezjem, ponavadi najprej dodam vodo v vrečko, da preizkusim puščanje, nato pa vodo iztočim. Dodajte jedkance, ki zadostuje za jedkanje vašega vezja, ne prenapolnite, pozneje lahko vedno dodate več, vendar je lahko grdo. Ugotovili boste, da boste uporabili manj jedkancev kot pri drugih metodah, in ker je po uporabi zavržen, je jedilnik vedno svež. Iz vrečke iztisnite čim več zraka brez razlitja, nato pa jo varno zaprite, da bo zrakotesna.

Izklopite lonec. Zdaj postavite vrečko v vročo vodo, dokler deska ni potopljena in ravna. Vsaj vsakih 5 minut preverite napredovanje jedkanja, dokler se ves izpostavljeni baker popolnoma ne očisti (prozorna vrečka omogoča pregled). Ni potrebe po nenehnem vznemirjanju, saj se Edinburgh Etch ne zamaši. Ko končate (baker ni viden), odstranite vrečko in jo previdno odprite, jedkalec zavrzite v posodo za odpadke, ne odlivajte ga v odtok! Uporabljam veliko plastično posodo s širokim ustjem, ki jo odnesem v zbirno zbirko nevarnih odpadkov.

Vrečko sperite z vodo, zavrzite v zabojnik za odpadke in odstranite desko, preden vrečko zavržete. Preden odstranite zaščitno opremo, ploščo sperite pod tekočo vodo.

Toner odstranite kot običajno z brisanjem s papirnato brisačo, namočeno v aceton ali razredčilo za lak.

11. korak: Nanesite masko za spajkanje

Ko se deska posuši, je čas, da nanesete masko za spajkanje. To je neobvezen korak, vendar bo pomagal zaščititi baker pred oksidacijo, videti je bolj profesionalno in izboljša postavitev komponent SMD.

Še enkrat, ker opis tega procesa ne izraža vseh odtenkov, potrebnih za uspeh, sem vključil video.

Filmsko masko je težko najti in je zelo draga, zato uporabljam cevi UV spajkalne maske za spajkanje, pridobljene iz različnih virov na internetu. Ne glede na to, ali uporabljate film ali barvo, boste potrebovali vir UV svetlobe. Enoto za izpostavljenost UV -žarkom sem zgradil z zvitkom vijoličnih/UV LED trakov.:

Za zaščito vašega vida je pomembno, da je vir ultravijoličnega sevanja zaprt v svetlobno zaprti škatli. Na spletnem mestu instructables.com obstaja veliko navodil za izdelavo drugih naprav za izpostavljenost ultravijoličnemu sevanju, sestavite eno, primerno za vas. Uporabljam elektronski časovnik, ki lahko meri sekunde in aktivira rele za vklop in izklop enosmernega toka do vira UV.

Ker laserski tiskalniki ne natisnejo slike zadostne gostote, boste morali združiti 2 sliki. Iz filma izrežite dve kopiji vsake maske za spajkanje in jih previdno poravnajte, da tvorite masko za vsako stran. Trajno jih zlepim skupaj z majhno piko "Super Glue" na nasprotnih vogalih stran od natisnjene slike.

Naslednji korak je najbolj hevrističen in bo zahteval preizkus nastavitve osvetlitve (glejte spodnja navodila) ter nekaj eksperimentiranja z nanosom barve.

Testiranje naprave za izpostavljenost UV -žarkom - Ne vem, kakšne ravni UV -svetlobe bo oddajala vaša naprava ali debelina barve, spremenljivk je preveč. Določiti morate čas osvetlitve, ki ustreza vaši nastavitvi in gostoti barve. Če želite to narediti, pripravite vzorčni vodnik po izpostavljenosti in prazno ploščo iz tiskanega vezja prekrite z barvo po naslednjih navodilih (priložil sem sliko s črtasto izpostavljenostjo, ki jo lahko natisnete na acetatu in uporabite kot preskusno masko, ne pozabite jo podvojiti in lepiti)).

Začnite s skupnim časom 10 minut, ga razdelite na štiri obdobja po 2 1/2 minute in izpostavite vzorčno ploščo, da vsake 2 1/2 minute premika kos kartona, tako da je en segment naslednji 2 1/2 minute izpostavljen 5 minut, nato 7 1/2 in na koncu celotnih 10 minut. Odstranite in očistite ploščo s papirnatimi brisačami in razredčilom, da vidite, katera področja so postala trda in katera ne. Če je skoraj vse trdo ali vse odstranjeno, dvakrat ali polovico krat in poskusite znova s čistim kosom PC plošče. S temi časi določite predlagani čas osvetlitve za prvo ploščo.

Opozorilo! Ko se maska strdi, je skoraj nemogoče odstraniti, natančno določite čas izpostavljenosti, preden se tiskalno vezje vključi v ta postopek. Če dosledno pripravljate plošče, vam ni treba spreminjati časa izpostavljenosti.

S časovnim razporedom, ki ste ga dobili iz testa, razkrijte svojo masko. Po izpostavitvi vaše končne plošče jo odstranite iz UV -škatle, odstranite spajkalno masko in odlepite pokrovček iz acetata. Videti morate, da se barva lepi na ta list, kjer se na maski pojavijo blazinice, ne pa tudi drugje na deski. Zdaj uporabite papirnato brisačo in nerazkrite barve odstranite s razredčilom. Z bakrenih blazinic in viasov je treba odstraniti vso barvo, ne pa tudi sledi, očistiti ploščo zadaj in spredaj ter posušiti s papirnato brisačo. Za dokončanje utrjevanja maske najprej preglejte nerazkrita območja in z ostrim orodjem odstranite vso barvo z neželenih območij. Nato postavite ploščo v škatlo za izpostavljenost ultravijoličnemu sevanju in jo vsaj dvakrat do trikrat izpostavite prvotnemu času osvetlitve. Po potrebi obdelajte drugo stran na enak način.

12. korak: Izvrtajte svojo desko

Izvrtajte luknje za vias, komponente skozi luknjo in montažne luknje. Za nastavke velikosti žice uporabljam vrtalno stiskalnico s svedrom. Ugotavljam, da je ploščo lažje rokovati, če jo pred rezanjem do končne velikosti izvrtamo.

Korak: Izrežite do končne velikosti

S pomočjo profilnih linij plošče kot vodilo obrežite ploščo z vrtljivim orodjem in rezalnim kolesom, robovi datotek in okrogli vogali

14. korak: Napolnite svoj odbor

Običajno najprej ročno spajkam dele SMD, nato vias in na koncu komponente skozi luknjo.

To napravo sem naredil za držanje komponent SMD pri spajkanju iz nekaj moznikov, nekaterih podložk in matic. Na blazinice SMD nanesem malo tekočega toka, tako da komponento spustim in nato spajkam.

Zvijača za vias je, da del žice poravnate s parom klešč, da ne padejo skozi vmesno luknjo. Spajkajte na sprednji strani, nato upognite žico in spajkajte na zadnji strani.

Vaša plošča je popolna in pripravljena za testiranje.

Upam, da je bil ta pouk, čeprav dolgo koristen. Prosimo, da posredujete konstruktivne pripombe ali ideje.

Hvala, ker ste si vzeli čas in si ogledali moj postopek ter se zabavali pri gradnji vaših elektronskih projektov.