Nyomtatott áramköri táblák - Teljes folyamat: 14 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Az alábbiakban ismertetjük azt a folyamatot, amellyel PC áramköröket hozok létre egyszeri és prototípus-használatra. Olyan személy számára íródott, aki korábban saját táblákat készített, és ismeri az általános folyamatot.

Lehet, hogy minden lépésem nem optimális az Ön helyzetéhez. Ezt a folyamatot kísérletezéssel fejlesztettem ki, különböző forrásokból származó technikákat beépítve. Kérem, vegye magával azt, ami működik, és dobja el azt, ami nem.

Gyártási megjegyzés: Old school vagyok, és legjobban az írásbeli utasításokból és képekből tanulok, ezek képezik ennek az oktatható anyagnak a nagy részét, néhány videót mellékeltem a bonyolultabb lépésekhez.

Lépés: Szükséges anyagok

A következő lista hosszú, de ha már saját PC -t készít, előfordulhat, hogy rendelkezik ezekkel. A többség nagy része, az UV-sugárzási doboz kivételével, online vásárolható meg.

Szükséged lesz:

• Rézbevonatú PCB anyag
• Áramköri laptervező szoftver (Eagle ingyenes szoftvert használok).
• Gerber fájl fordító - konvertálja a Gerber fájlokat Gerber2PDF grafikus formátumba
• Grafikus szerkesztő szoftver (PhotoShop)
• Lézernyomtató és toner festékátviteli technikához.
• Fényes lézernyomtató papír (kapcsok #633215).
• Fólia lézernyomtatókhoz (C-Line 60837).
• Vízben oldódó ragasztópálca, cianoakrilát ragasztó, festő szalag.
• Vékony virágos huzal (~ 26 gage) és egyenes csapok.
• Kéziszerszámok PC táblák vágásához, formázásához és fúrásához.
• A szokásos ruhavasaló.
• Áramköri lap tisztítószerek (papírtörlő, szivacs, mosószer, Bar Barers Friend, oldószerek).
• Vas -klorid folyadék (40%).
• Citromsav, porított (nuts.com).
• Old CrockPot kerámiával vagy üvegbéléssel (nem fém).
• Qt. méretű műanyag fagyasztótáska cipzárral zárható.
• UV -keményedő forrasztómaszk festék (ebay vagy amazon).
• UV expozíciós doboz (házi készítésű?).

2. lépés: Tervezze meg az áramköri lapját

Én az Eagle free ware verziót használom, mivel a tábla mérete meglehetősen szerény és 2 oldalra korlátozódik. Nagyvonalú vagyok a nyomaim méretével és a köztük lévő távolságokkal (24 millió perc nyoma és 15 millió között).

A legtöbb alkatrészem a lyukon van, de alkalmanként használok SMD -t vagy ezek kombinációját. Megpróbálom a nyomokat a tábla alján található bármelyik fejlécre irányítani. Nem használok bevonattal ellátott lyukakat, ezért hozzáadok további üvegeket, amelyek összekötik a felső nyomvonalakat az aljával, ahol az alkatrész nem forrasztható mindkét oldalon. Ezeket a helyükre forrasztott rövid vékony drótdarabokkal töltik meg.

Amikor elkészültem az elrendezéssel és az útvonaltervezéssel, a tábla sarkaihoz több nagy méretű üveget is hozzáadok, hogy rögzítési lyukakként és regisztrációs jelzőként szolgálhassanak a kétoldalas táblákhoz.

Ha végzett, azt javaslom, hogy nyomtasson ki egy nagy példányt a tábláról, hogy hivatkozhasson az alkatrészek elhelyezésére és a lyukak megjelölésére.

Az Eagles CAM processzorát használom a táblaképek elkészítéséhez, amelyeket papírra nyomtatnak a rézre, és lézerátlátszó fóliára a forrasztómaszkokhoz.

3. lépés: Kimeneti Gerbers

Szeretek kitöltési sokszögeket használni, hogy alsó síkot és felül V+ -t hozzon létre, ezért nem közvetlenül nyomtatom a tábla képét, hanem az Eagle CAM kimenetét használom. Nem használok forrasztópaszta sablonokat, mióta kézzel forrasztom a tábláimhoz használt néhány SMD komponenst.

A CAM -képek létrehozásának megkönnyítése érdekében létrehoztam egy egyéni sablont az egy- és kétoldalas CAM -kimenethez, amely tartalmazza a szükséges kimeneti fájlokat. A tábla alakját mindig a réz Gerberekhez adom, de a maszkokhoz nem.

Általában a Gerber fájlokat a Project mappába teszem a munka feldolgozása során, hogy szükség esetén később hozzáférhessenek hozzájuk.

4. lépés: CAM -képek konvertálása

A kimenet létrehozása az Eagle CAM processzorával számos akadályt jelent a réz- és forrasztómaszkok létrehozásában.

1. A Gerber fájlokat nyomtathatóvá kell alakítani.
2. A Cam processzor eltávolítja az alkatrészeket és a lyukjelzőket.

Az első lépés az, hogy a Gerber -fájlokat valamilyen képfájlmá alakítom át, amelyet aztán szerkeszthetek és kinyomtathatok. Egy Gerber2PDF Gerber2PDF link nevű segédprogramot használok.

A letöltött.exe az Eagle CAM könyvtárába kerül. Ezután átmásolom a konvertálni kívánt Gerber fájlokat a Project könyvtárból a CAM könyvtárba, mielőtt a Gerber2PDF programot a Windows parancssorból futtatnám.

Nézze meg a Gerber2pdf dokumentációjában a szintaxist az egyes fájlok kiválasztásához és konvertálásához.

Mellékeltem a letöltendő gerber2pdf folyamat futtatásához használt szövegfájlt.

Nyugodtan szerkessze ezt a fájlt az igényeinek megfelelően. Vágja le a parancsokat, és illessze be őket a DOS parancssori segédprogramba a Gerberek konvertálásához.

Miután rendelkeztem egyedi PDF -ekkel, minden egyes réz- és forrasztómaszkhoz, amire szükségem van, foglalkozom a tábla alkatrészeiben, nyílásaiban és regisztrációs lyukaiban hiányzó lyukak problémájával. A PhotoShop segítségével importálom a PDF -eket, és szerkesztem a rézfájlokat, hogy a szükséges lyukakat apró, kitöltött fehér körként adjam hozzá.

5. lépés: Képek szerkesztése

A PhotoShop segítségével importálom a PDF -eket, és szerkesztem a rézfájlokat, hogy a szükséges lyukakat apró, kitöltött fehér körként adjam hozzá. Az alábbi utasításokat követve használhatja saját grafikus átalakító és szerkesztő szoftverét.

Szerkessze a PDF-fájlokat, hogy a kétoldalas táblák mindkét oldalán regisztrációs lyukakat (lásd a nyilakat) adjon. A regisztrációs lyukakat tartsa extra kicsinek, hogy pontosabb legyen a regisztráció, de elég nagy ahhoz, hogy lássa a rézképek nyomtatásakor. Csak az alkatrészek lyukait adom hozzá a tetejéhez, mivel főleg erről az oldalról fogok fúrni. Vegye figyelembe, hogy a felső rézképet ezen a ponton vízszintesen kell elfordítani (tükör), hogy a párnák illeszkedjenek a maratás után. Ezen a ponton nyomtatott szöveget is hozzáadhat. Győződjön meg arról, hogy a hozzáadott szöveg mind a felső, mind az alsó rézben tükröződött, így megfelelően átkerülnek a táblára (lásd a fenti példákat).

Másolja és illessze be az egyes réz- és maszkképeket egy üres, teljes oldalas mesterlapba (a PDF -fájlokkal megegyező felbontásban). Érdemes felvenni a tábla azonosító szövegét is a főlapra.

Ha a rézképekről több példányt tesz a főlapra, akkor a papír megtakarítható, és hibák lépnek fel a festékátvitel során. Tegye ugyanezt a forrasztómaszk -fájloknál, és adjon hozzá legalább 2 példányt minden maszkból, ezeket később egyesíti.

6. lépés: Nyomtassa ki a főlapot

A nyomtatott mesterlap rézképek festékhőátvitel segítségével kerülnek át az előkészített NYÁK -ra. Az átviteli folyamathoz prémium színű lézerfényű papírt használok a Staples -től (#633215). Megbízható, olcsó és jól látható (nem olyan, mint a folyóirat oldalai). Kis vagy semmilyen hiba nélkül elfogadja a lézer festéket, gyorsan átviszi a festéket a rézre, és tisztán elengedi, mindössze néhány perces meleg vízben való áztatással. Ha forrasztómaszkokat kell előállítani, mindegyik maszkból legalább két példányt nyomtatnak lézernyomtató fóliare (C-Line 60837).

Mielőtt fényes papírra vagy fóliára nyomtatna, nyomtassa ki a képek másolatát sima papírra. Ezt a másolatot a tábla méretezésére és a kétoldalas réz igazítására használják. Érdemes ellenőrizni az SMD és más alkatrészek közötti helyes távolságokat (lásd a fenti fotót). Tegye ezt mind a réz-, mind a maszkképeknél. Többször hibáztam a másolás és beillesztés folyamatában, és a NYÁK maratása, maszkolása és fúrása után nem tudtam feltölteni a kész táblákat

7. lépés: A rézbevonatú lemez előkészítése

A rézlemezeket (egy- vagy kétoldalas) durva formára vágják (~ fél hüvelyk körben), a sima papírból készült nyomatból származó kép segítségével (én Dremel szerszámot használok levágókoronggal).

A széleket simára reszeljük, hogy ellaposodjanak, a sarkok pedig lekerekítettek. Ezután a felső és alsó széleket 45 fokos szögben reszelem, hogy eltávolítsam az esetleges sorjakat és élességet (reszelés után ellenőrizze ujjával).

A következő lépés a lapok tisztítása az olajok és zsírok eltávolítása érdekében. A mosószer és a meleg víz megteszi a dolgát. Végül, hogy eltávolítsam az oxidációt, és olyan felületet hozzunk létre, amely elfogadja az átvitelt, és könnyen forrasztható, megszórom a rezet egy kis "Bar Keepers Friend" vegyülettel, és óvatosan dörzsölje át nedves szivaccsal, majd szárítás előtt öblítse le papírtörlővel.

Ha a táblák kétoldalasak, a képeket pontosan regisztrálni kell. Megtaláltam a legjobb módszert számomra, ha temperamentummal ragasztom az alsó rézkép sima papírmásolatát a tábla egyik oldalára (paradox módon ez lesz a teteje), és óvatosan megfúrom a regisztrációs vias közepeit #70 -es fúróval. A fúróprésszel ellátott fúróprés jól tartja a fúrót.

8. lépés: Rézképek regisztrálása

Az egyoldalas táblák esetében a folyamat meglehetősen egyszerű. Csak vágja ki a fényes papírból a rézkép másolatát, és óvatosan ragasztja rá a tábla képére lefelé, festő szalaggal (kék szalag). Ezután a táblát egy rétegelt lemezre helyezem, amelyet 2 réteg papírtörlővel borítanak, és további két réteggel lefedem a táblát.

Kétoldalas táblák esetén a folyamat bonyolultabb. Először egyenes csapszeggel kitisztítom a táblán lévő regisztrációs lyukakat. A következő lépés a fényes papírból kivágni egy réz felső és egy alsó képet, és egyenes tűvel pontosan átszúrni az összes regisztrációs lyuk közepét.

Ezután vékony (~ 26 gage) virágdarab- vagy kézműves huzaldarabokat vágok olyan kicsikre, hogy áthaladjanak a regisztrációs lyukakon (kb. 3/4 hüvelyk hosszúak). Ezt a vezetéket először a felső papír egyik regisztrációs lyukának hátulján, majd a táblán vezetem át. Ezen a ponton meghajlítom a drótot, és egy kis darab festőszalagot használok, hogy megakadályozzam a drót átesését, amikor megfordítom a táblát. Végül nyomja át az alsó papírlyukak elején, hogy a képek a réz felé nézzenek.

Ezután minden huzal meghajlítva tartja össze a papírokat és a táblát. Ha minden lyuk elkészült, kövesse a fenti egyoldalas tábla eljárását.

9. lépés: Festékátvitel

Most, hogy az alaplap készen áll a festékátvitelre. Ez a videó az átviteli folyamatról egyértelműbbé teheti a következő utasításokat.

Száraz ruhavasalót alkalmazok a legmagasabb hőmérséklet alá, hogy a vasaló hegyes hegyével rögzítse a papírt a táblához. Ügyeljen arra, hogy a csúcsot a kétoldalas táblák huzaljai közé helyezze, és mindkét oldalát ragassza le, hogy a papír ne váljon el a táblától, amikor kezelik. Figyelmeztetés: a tábla forrón ég. Kétoldalas táblákon az egyik oldalon öblítsem le a vezetékeket, majd húzzam át a másik végüket a papíron és a táblán a következő lépés előtt.

Távolítson el minden ragasztószalagot, mielőtt a vasalót felvenné úgy, hogy mindkét oldalán nyomást gyakoroljon körülbelül 1 percig, mozdulatlanul, kivéve, ha a tábla túl nagy a teljes vasfedés érdekében. Ez felmelegíti a táblát és tapad a festékhez. A festék átvitelének biztosítása érdekében eltávolítom a papírtörlőt a felső oldalról, és a vasaló szélét 45 fokos szögben tartom a táblához képest, majd nyomok, miközben mozogok a táblán. Ezt legalább mindkét oldalon megismétlem. Ezen a ponton látni kell a festék enyhe képét a papír hátoldalán.

A következő lépés a táblát és a papírt vízben áztatni, amíg a papír le nem úszik. Általában óvatosan dörzsölöm a papír hátulját, hogy eltávolítsam az agyagbevonatot, hogy megkönnyítsem a folyamatot, és néhány perc múlva óvatosan húzzuk le a papírt. Egy könnyű ecset víz alatt puha sörtéjű ecsettel vagy az ujjaival biztosítja a fényes agyagbevonatot. a rézréteg rézkarca előtt eltávolítják a papírt. A víz mikroszkopikus agyagrészecskékkel felhős lesz.

Szárítsa meg, ellenőrizze és javítsa meg Sharpee markerrel és késsel, ha szükséges. Ha ebben a szakaszban kiterjedt javításra van szükség, érdemes eltávolítani a festéket, és a maratás előtt újra felvinni (feltétlenül tisztítsa meg újra a táblát).

10. lépés: Gépelje le a táblát

A maratási folyamatom talán a legkonvencionálisabb. Ehhez egy főzőedényt kell 1/2 módon megtölteni vízzel a magas fokozaton, és melegíteni (legalább 1 óra), amíg meleg nem lesz. A következő szokatlan lépés az, hogy a deszkát egy jó minőségű, cipzáras fagyasztótáskába kell bevésni. Végül egy vas-klorid alapú Edinburgh-i etch-et használok, amelyet az alábbiak szerint készítenek: Szerezzen be száraz citromsavat (más néven savanyú sót, amelyet gyakran használnak élelmiszer-tartósítószerként) egy online (NUTS.com) vagy helyi forrásból. citromsavat úgy, hogy 1/4 csésze port feloldunk 3/4 csésze meleg vízben, félretesszük hűlni. A maró elkészítéséhez 1/2 csésze oldatot adjunk hozzá 2 csésze 40% -os vas -klorid -oldathoz. Ez a Edinburgh -féle maratás. A maratóoldat kétszer olyan gyors, mint a sima vas -klorid -maratás, és nem fogja eltömődni vagy képezni az iszapot.

FIGYELMEZTETÉS: Ne használjon hidrogén -peroxid -alapú marót ezzel a módszerrel. Hidrogéngázt fejleszt, amely robbanásveszélyben gyúlékony, és felszakítja a zsákot.

A keverő vagy a maró használata előtt feltétlenül használjon kesztyűt és ruházatvédőt (vízálló kötény). Továbbra is foltos lesz, és megeszi a ruhát és a bőrt! Nyissa ki a zacskót az áramköri lappal, általában először vizet teszek a zsákba, hogy ellenőrizze a szivárgást, majd öntse ki azt. Adjon hozzá elegendő maratót az áramkör maratásához, ne töltse túl, mindig hozzáadhat később, de rendetlen lehet. Azt tapasztalja, hogy kevesebb maratást használ, mint más módszerekkel, és mivel használat után eldobja, a maró mindig friss. Préselje ki a lehető legtöbb levegőt a zsákból kiömlés nélkül, majd zárja le biztonságosan, hogy légzáró legyen.

Kapcsolja ki az edényt. Most helyezze a zsákot forró vízbe, amíg a tábla el nem merül és lapos. Ellenőrizze a maratás folyamatát legalább 5 percenként, amíg az összes kitett réz teljesen ki nem tisztul (az átlátszó tasak lehetővé teszi az ellenőrzést). Nincs szükség folyamatos keverésre, mivel az Edinburgh -i etch nem dugul el. Ha elkészült (réz nem látható), vegye ki a zsákot, és óvatosan nyissa ki, dobja a marót egy hulladéktárolóba, ne öntse a lefolyóba! Nagyméretű, széles szájú műanyag edényt használok, amelyet a közösségi veszélyes hulladékgyűjtőbe viszek, hogy eldobjam.

Öblítse ki a zsákot vízzel, dobja a hulladéktárolóba, és távolítsa el a deszkát, mielőtt eldobná a zacskót. A védőfelszerelés eltávolítása előtt öblítse le a táblát folyó víz alatt.

A festék eltávolítása a szokásos módon acetonba vagy lakkhígítóba mártott papírtörlővel.

11. lépés: Vigyen fel forrasztómaszkot

Ha a tábla megszáradt, ideje forrasztómaszkot alkalmazni. Ez opcionális lépés, de segít megvédeni a rézt az oxidációtól, professzionálisabbnak tűnik és javítja az SMD alkatrészek elhelyezését.

Ismét, mivel ennek a folyamatnak a leírása nem közvetíti a sikerhez szükséges összes árnyalatot, beillesztettem egy videót.

A fóliamaszkot nehéz megtalálni és nagyon drága, ezért az interneten különböző forrásokból nyert UV -kötésű forrasztómaszk csöveit használom. Függetlenül attól, hogy fóliát vagy festéket használ, szüksége lesz egy UV fényforrásra. Egy UV expozíciós egységet építettem egy lila/UV LED csík használatával:

Látása védelmében fontos, hogy az UV -sugárzó fényzáró dobozban legyen. Az instrukctables.com webhelyen számos utasítás található más UV -sugárzási eszközök építésére, és építsen egyet az Ön számára. Elektronikus időzítőt használok, amely másodpercek mérésére és relé aktiválására képes az UV -forrás egyenáramának be- és kikapcsolásához.

Mivel a lézernyomtatók nem nyomtatnak megfelelő sűrűségű képet, két képet kell kombinálnia. Vágjon ki két példányt minden forrasztómaszkból a filmből, és óvatosan igazítsa őket úgy, hogy a maszk mindkét oldalra kerüljön. Véglegesen összeragasztom őket egy kis "Super Glue" ponttal a szemközti sarkokon, távol a nyomtatott képtől.

A következő lépés a leginkább heurisztikus, és az expozíció beállításának tesztelését (lásd az alábbi utasításokat), valamint néhány kísérletet kell elvégezni a festékfelhordással.

Az UV -sugárzó készülék tesztelése - Nem tudom, hogy az eszköz milyen UV -szintet bocsát ki, vagy a festék vastagságát, túl sok a változó. Meg kell határoznia az expozíció időzítését, amely megfelel az adott beállításnak és a festéksűrűségnek. Ehhez készítsen minta expozíciós útmutatót, és fedje le az üres NYÁK -lapot festékkel az alábbi utasításokat követve (csatoltam egy csíkos expozíciós képet, amelyet acetátra nyomtathat és tesztmaszkként használhat, ne felejtse el duplázni és ragasztani).

Kezdje a teljes 10 perces idővel, ossza fel négy 2 1/2 perces periódusra, és tegyen ki egy mintalapot, amely 2 1/2 percenként mozgat egy darab kartondobozt úgy, hogy az egyik szegmens a következő 2 1/2 percig legyen látható 5 perc, majd 7 1/2 és végül a teljes 10 perc. Távolítsa el és tisztítsa meg a táblát papírtörlővel és festékhígítóval, hogy lássa, mely területek váltak keményekké és melyek nem. Ha majdnem minden kemény vagy teljesen eltávolítva, akkor duplán vagy félszer próbálkozzon újra egy tiszta PC -kártyával. Használja ezeket az időzítéseket az első táblához javasolt expozíciós idő meghatározásához.

Figyelem! Miután a maszk megszilárdult, szinte lehetetlen eltávolítani, alaposan határozza meg az expozíciós időket, mielőtt az áramköri lapot elkötelezi magára. Ha következetesen készíti el a táblákat, akkor nem kell megváltoztatnia az expozíciós időket.

A tesztből származó időzítések segítségével tegye ki a maszkot. Miután elkészítette a kész deszkát, vegye ki az UV -dobozból, vegye le a forrasztómaszkot, és húzza le az acetát borítólapot. Látnia kell, hogy a festék ezen a lapon ragad, ahol a párnák megjelennek a maszkján, de nem máshol a táblán. Most használjon papírtörlőt, és távolítsa el a fénytelen festéket festékhígítóval. Az összes festéket el kell távolítani a rézpárnákról és a viasokról, de a nyomokat nem, tisztítsa meg a táblát hátul és elöl, majd szárítsa meg papírtörlővel. A maszk keményedésének befejezéséhez először ellenőrizze a megvilágítatlan területeket, és éles szerszámmal távolítsa el a festéket a nem kívánt területekről. Ezután helyezze a táblát az UV -expozíciós dobozába, és tegye ki legalább kétszer -háromszorosára az eredeti expozíciós időnek. Ha szükséges, a második oldalt is ugyanígy dolgozza fel.

12. lépés: Fúrja a táblát

Fúrja ki a lyukakat a nyílásokhoz, a lyukon átvezető alkatrészekhez és a rögzítőfuratokhoz. A huzalméretű bitekhez fúrópréselőt használok, fúróval. Úgy találom, hogy a táblát könnyebb kezelni, ha a végső méretre vágás előtt fúrják.

13. lépés: Vágja a végső méretre

A lemezprofil vonalakat útmutatóként vágja le a táblát forgószerszámmal és vágókoronggal, a reszelő élekkel és a kerek sarkokkal

14. lépés: Töltse ki a táblát

Általában először kézzel forrasztom az SMD alkatrészeket, majd a záróelemeket és végül a lyukon átvezető alkatrészeket.

Ezt az eszközt azért készítettem, hogy az SMD alkatrészeket lenyomva tartsuk, amikor néhány tiplikből néhány alátétből forrasztunk néhány csavart és anyát. Egy kis folyékony fluxust viszek fel az SMD párnákra, tartsa lenyomva az alkatrészt, majd forrasztja a helyére.

A trükk az, hogy a drótvéget egy pár réteggel simítsa le, hogy ne essenek át az átmenő lyukon. Forrasztás az elülső oldalon, majd hajlítsa meg a vezetéket, és forrasztja vissza.

A tábla kész és tesztelhető.

Remélem, hogy ez a tanulságos bár sokáig hasznos volt. Kérjük, bátran adjon építő jellegű megjegyzéseket vagy ötleteket.

Köszönöm, hogy időt szakított arra, hogy megnézze a folyamatomat, és szórakozzon az elektronikus projektek építésén.