Cum se realizează un PCB personalizat folosind un gravor laser cu putere redusă: 8 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

De IgorF2 Urmărește mai multe de la autor:

Despre: Producător, inginer, om de știință nebun și inventator Mai multe despre IgorF2 »

Când vine vorba de realizarea unui PCB de casă, puteți găsi mai multe metode online: de la cele mai rudimentare, folosind doar un stilou, la cele mai sofisticate folosind imprimante 3D și alte echipamente. Și acest tutorial se încadrează în ultimul caz!

Până nu demult, veți găsi una dintre acele mașini în spații de producție sau în alte facilități comerciale. Ar costa mii de dolari, astfel încât un producător obișnuit să nu poată avea unul pentru el. Există, de asemenea, unele servicii de tăiere cu laser online, dar, în opinia mea, acestea nu ar fi alegerea perfectă pentru prototiparea rapidă. Din fericire acum există mai multe mașini de gravat cu laser disponibile online! Majoritatea au laser cu putere redusă și pot fi utilizate numai pentru gravarea și gravarea desenelor pe diferite suprafețe (sticlă, metal sau lemn, de exemplu). Suprafața lor și puterea laserului sunt doar o fracțiune din mașinile profesionale, dar ar fi un bun început pentru producători și pasionați.

În acest tutorial vă voi arăta cum ați folosit un gravor laser cu putere redusă pentru a produce o placă cu circuite imprimate (PCB). Ar fi o alternativă bună dacă doriți să realizați primul dvs. prototip de placă de circuit (cel puțin până când comandați o versiune mai bună de la un producător online!).

Puteți găsi tăietorul laser pe care l-am folosit în următoarele linkuri:

rebrand.ly/laserengraver-BG

rebrand.ly/laserengraver-AMZ

rebrand.ly/laserengraver-GB

Știați că puteți găsi o clasă minunată de tăiere cu laser aici pe Instructables? Verifică:

www.instructables.com/class/Laser-Cutting-Class/

_

Când se tratează de fazer uma PCB caseira, poți găsi vários métodos online: de la mai multe rudimentare, folosind apenas uma caneta, até mai multe sofisticate folosind impresoare 3D și alte echipamente. E esse tutorial cai nesse último caso! Nesse project eu mostro as fabricar uma placa de circuit impreso using uma cortadora a laser de low potência e baixo custo.

Até recentemente, você só encontraria uma dessas máquinas em makerspaces sau alte instalații comerciale. Eles custariam milhares de dollars, então um fazedor comum não seria capabil de ter uma própria. Você poți găsi și câteva servicii de curte cu laser on-line, mas, na minha opinião, they não seriam a escolha perfeita for prototipagem rapid. Din fericire, există mașini de gravă a laserului disponibile online! A maioria delas têm lasers de baixa potência e podem ser usadas apenas for gravação em different superfícies (vidro, metal ou madeira, por example). Sua area de superfície e potência de laser são apenas uma fração das máquinas profissionais, mas são um bom começo para os fazedores e entusiastas. În acest tutorial, arătându-se cum se utilizează uma gravatoarei cu laser de mică putere pentru producerea unei plăci de circuit impreso (PCB sau PCI). Pode ser uma boa alternativa se você tiver uma dessas máquinas ao seu alcance e quiser fazer um first protótipo e uma placa de circuit (pelo menos até encomendar uma versão melhorada de algum fabricante online!).

Você poți găsi o gravatoare a laser utilizată nesse tutorial no link abaixo:

rebrand.ly/laserengraver-BGhttps://rebrand.ly/laserengraver-AMZ

rebrand.ly/laserengraver-GB

Você sabia that you can find uma incrível aula de corte a laser aqui na Instructables? Confira:

www.instructables.com/class/Laser-Cutting-Class/

Pasul 1: Instrumente și materiale

Următoarele instrumente și materiale au fost utilizate în acest tutorial:

• Gravor cu laser de 10W (link / link / link). A fost folosit pentru imprimarea desenului circuitului pe o placă de cupru goală din cupru.
• PCB din cupru (link / link / link). Plăcile de circuit de casă sunt de obicei imprimate pe plăci fenolice acoperite cu cupru. Întreaga suprafață a plăcii este acoperită (pe o parte sau ambele). Cuprul este un material conductiv, în timp ce substratul fenolic nu poate conduce electricitatea. Prin îndepărtarea părților stratului de cupru, se pot crea piste între componente, creând placa de circuit.
• Cerneală pe bază de apă PVA din latex. După cum veți vedea mai târziu în acest tutorial, am folosit cerneală pe bază de apă pentru a crea o mască pe suprafața unui PCB de cupru. Această mască împiedică îndepărtarea părților din stratul de cupru prin soluția de clorură ferică.
• Pensulă. Un strat gros de vopsea va trebui să fie aplicat pe placa de circuit, iar o perie de vopsea va fi utilă aici.
• Clorură de fier. Aceasta vine ca o sare și trebuie dizolvată în apă înainte de a fi utilizată. Această soluție poate coroda cuprul, îndepărtându-l din substratul fenolic. Aplicați o mască și numai părțile plăcii de cupru expuse soluției vor fi dizolvate.
• Hârtie de șlefuit. La final, va trebui să eliminați masca rămasă de pe tablă. Acest lucru se poate face cu ușurință folosind un șmirghel.

_

Următoarele materiale și instrumente utilizate nu sunt utilizate tutorial:

• Gravadora laser de 10W (link / link / link). Esse equipamento a fost folosit pentru impresia do desenho do circuito em uma placa cobreada nova.
• PCB de cobre (link / link / link). Circuitos caseiros são normalmente impressos em placas cobreadas de fenolite, podendo ter um lado sau ambos revestidos com cobre. O cobre é um material condutor, enquanto o substrato de fenolite se comportă ca izolant de eletricitate. Removendo-se partes da camada de cobre, se poate-se criar trilhas între os components, criando-se assim um circuito impresso.
• Tinta PVA base água. Como você vai ver posteriormente nesse tutorial, eu usei uma tinta base água para criar uma máscara na superfície da placa cobreada. Essa máscara evita că părțile da camada de cobre sejam ermovidas pela soluție de cloreto de ferro.
• Pincel. Uma camada de tinta precisă va fi aplicată asupra unei plăci de circuit la ser impresia, e um pincel va fi utilă nese moment.
• Cloreto de ferro. Essa substância este vândută na formă de um care trebuie să fie dizolvată în urmă înainte de a fi utilizată. Essa soluție este capabil de corecție sau cobre, removendo-o do substrat format pela placa de fenolite. Aplicando-se uma máscara, garante-se that apenas nas partes de cobre expostas serão dissolvidas.
• Lixa. Ao fim do process, você precisará remover o restante da máscara da placa. Isso pode ser feito facilmente using-se uma lixa.

Pasul 2: Procesul de fabricare a PCB-ului de casă

Procesul de fabricație a PCB-ului de casă constă de obicei în următorii pași:

1. Design PCB

În acest pas se realizează desenarea plăcii care urmează a fi produsă. Este posibil atât să proiectezi o nouă placă, cât și să faci copii ale proiectelor open source. Pot fi utilizate diferite programe CAD (Fritzing, KiCAD, Proteus, Eagle etc.).

2. Aplicați o mască pe PCB

Odată ce placa de circuit imprimat este proiectată, aceasta trebuie transferată pe placa de circuit. Există mai multe modalități de a face acest lucru: folosind metoda termică (prin transferarea tonerului de pe o foaie de hârtie pe placă, prin aplicarea căldurii), manual (prin desenarea circuitelor cu un stilou adecvat) și chiar folosirea unei imprimante 3D. În acest proiect, am folosit un gravor cu laser pentru a transfera designul pe placă.

3. Gravarea chimică a PCB

Odată ce masca este transferată pe placă, se efectuează coroziunea părților plăcii pentru îndepărtarea părților din cupru. La sfârșitul procesului, placa ar trebui să fie doar cu pistele care alcătuiesc circuitul.

4. Curățarea și finisarea

Odată ce coroziunea este completă, placa va fi gata să fie curățată, găurită și componentele sudate. După aceea, verificați totul, alimentați-l și fiți fericiți!

_

Procesul de fabricație din PCB caseira constă în mod normal în următoarele pași:

1. Design da placa

Nesse passo é feito o desenho da placa care se pretende produzir. É possível tanto realizează o proiecție a unei plăci noi, cât realizează cópias de proiecte opensource. Diferite software de CAD putem fi utilizate (Fritzing, KiCAD, Proteus, Eagle etc.).

2. Aplicação da máscara na PCB

Uma vez com o desenho do circuito impresso, é necessário transferi-lo para a placa de circuito. Existem várias formas de fazer isso: using o method térmico (transferindo-se toner de uma folha de papel para a placa, através da aplicação de calor), manual (desenhando-se os circuitito com uma caneta apropriada) e até mesmo folos-se uma impresora 3D. Nesse projeto, utilizei uma cortadora laser pentru transfer sau desen pentru a placa.

3. Corrosão da PCB

Uma vez transferida a máscara para a placa, este realizată la coroziune de părți da placa pentru remoțiune de părți do cobre. Ao fim do process, a placa deverá ficar apenas com as trilhas that compõem o circuit.

4. Limpeza e acabament

Uma vez concluída a corrosão, a placa va fi pronta pentru ser limpa, perfurada și ter os components soldados. Depois disso, is only verificar tudo, energizar and ser happy!

Pasul 3: Proiectarea PCB și crearea măștii

Odată ce aveți un design PCB (proiectat utilizând orice software CAD la alegere), îl puteți exporta în format SVG pentru citire în alte programe de editare grafică. În acest proces pot fi exportate mai multe straturi: vedere de sus, vedere de jos, mască, mătase etc. Toate straturile sunt disponibile în format normal sau oglindit. Procesul de fabricație descris în acest tutorial necesită aplicarea unei măști pe PCB. Partea plăcii de acoperire care este acoperită de mască nu va fi corodată și, prin urmare, va fi reținută pe placa de capăt. Piesele care nu sunt acoperite cu masca vor fi expuse la clorura de fier, fiind corodate și îndepărtate de pe placa de circuit imprimat.

În acest proces este necesar să acoperiți întreaga placă cu un strat de vopsea și să îndepărtați doar câteva secțiuni folosind gravorul laser.

În acest fel, masca generată de majoritatea software-ului ar trebui să aibă culorile inversate (inversați pixelii negri în alb și invers). Pentru a efectua inversarea măștii, au fost utilizate două software-uri:

- Inkscape: folosit pentru a converti fișiere SVG în format imagine (PNG). De asemenea, este utilizat pentru a transforma desenul într-o imagine alb-negru (dacă exportul CAD în format color);

- Gimp: folosit pentru inversarea culorii măștii (pixeli albi în pixeli negri).

Imaginea rezultată este apoi încărcată în software-ul gravorului laser pentru imprimare pe suprafața plăcii.

Acordați atenție dimensiunilor imaginii: verificați dacă dimensiunile de ieșire ale software-ului gravorului laser sunt cele dorite pentru prototipul propriu-zis.

În cazul acestui tutorial, proiectarea unei plăci specifice nu a fost realizată. În schimb, am încercat să reproduc o placă open source, dezvoltată de Fábio Souza: Franzininho. Această placă incredibilă poate fi asamblată și programată cu ușurință de către utilizatori de toate nivelurile, este compatibilă cu Arduino IDE și proiectată în întregime în Brazilia!

Mai multe informații despre tablă în proiectul Github:

_

Uma vez que você tenha o desenho da placa (proiectado using qualquer software de CAD de sua preferência) é possível exportar o model no format SVG pentru leitura em outros softwares de edição gráfica. Várias camadas podem ser exportadas nesse process: vista superior, vista inferior, máscara, silk, etc.

O proces de fabricație descris nesse tutorial requer que seja aplica uma máscara over a PCB. A parte da placa cobreada care estiver coberta pela máscara não será corroída e, portanto, será mantida na placa final. As partes que não estiverem cobertas com a máscara serão expostas ao cloreto de ferro, sendo corroídas și removidas da placa de circuit impreso.

Nesse process is necessário revestir toată a placa com uma camada de tinta, e remover apenas algumas seções using a cortadora a laser.

Dessa forma, a máscara gerada pela maioria dos softwares deverá ter suas cores invertida (inverter os pixels pretos para branco e vice-versa). Pentru a realiza o inversare a măscarei, foram utilizate de software-uri:

- Inkscape: utilizat pentru convertorul de arhive SVG în format de imagine (png). Também utilizat pentru transformare sau desen em uma imagem aproape și branca (caz o CAD exporte în format colorit);

- Gimp: utilizat pentru invertor la cor de máscara (pixeli branci și pixeli preferați).

A imagem resultante este înregistrează un software de gravare a laserului pentru impresie pe suprafața plăcii.

Atentar para as dimensões da imagem: deve-se verificar se as dimensões de saída do software da gravadora são as desejadas para o protótipo real.

No caso desse tutorial, não foi feito o project of uma placa specifică. Ao invés disso, tentei replicar uma placa opensource, desenvolvida pelo Fábio Souza: a Franzininho. Essa incrível placa poate fi ușor montată și programată de utilizatori toți os níveis, este compatibilă cu Arduino IDE și inteirat proiectată în Brazilia!

Mai multe informații despre o placă în Github do project: