Tiskane pločice - kompletan proces: 14 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

U nastavku je opisan postupak kojim stvaram ploče za računala za jednokratnu upotrebu i prototip. Napisana je za osobu koja je u prošlosti stvorila vlastite ploče i upoznata je s općim procesom.

Svi moji koraci možda nisu optimalni za vašu situaciju. Ovaj proces razvio sam pokušajem i pogreškom koristeći tehnike iz različitih izvora. Molimo vas da uzmete sve što vam odgovara i odbacite ono što ne radi.

Napomena o produkciji: Ja sam stara škola i najbolje učim iz pisanih uputa i slika, one čine glavninu ovog uputstva, uključio sam nekoliko videozapisa za neke od složenijih koraka.

Korak 1: Potrebni materijali

Sljedeći je popis dugačak, ali ako već izrađujete vlastite PC ploče, možda ćete imati neke od ovih stavki. Većina se ostalih, osim kutije za izlaganje UV zračenju, može kupiti online.

Trebat će vam:

• PCB materijal obložen bakrom
• Softver za dizajn pločica (koristim besplatni softver Eagle).
• Gerber prevoditelj datoteka - pretvorite Gerber datoteke u grafički format Gerber2PDF
• Softver za uređivanje grafike (PhotoShop)
• Laserski pisač s tonerom pogodan za tehniku prijenosa tonera.
• Sjajni papir za laserski pisač (Staples #633215).
• Prozirna folija za laserske pisače (C-Line br. 60837).
• Ljepilo ljepilo topljivo u vodi, ljepilo cijanoakrilat, slikarska traka.
• Tanka cvjetna žica (~ 26 gage) i ravne igle.
• Ručni alati za rezanje, oblikovanje i bušenje PC ploča.
• Standardno glačalo za odjeću.
• Materijali za čišćenje pločica (papirnati ručnici, spužve, deterdžent, Prijatelji čuvara šipki, otapala).
• Tekućina željezovog klorida (40%).
• Limunska kiselina, u prahu (orasi.com).
• Stari CrockPot s keramičkom ili staklenom oblogom (ne od metala).
• Qt. plastična vrećica za zamrzivač veličine zatvarača.
• Boja za masku za lemljenje koja se može očvrsnuti UV zračenjem (ebay ili amazon).
• Kutija za izlaganje UV zračenju (domaće izrade?).

Korak 2: Dizajnirajte svoju pločicu

Koristim besplatnu verziju posuđa Eagle jer su veličine ploča prilično skromne i ograničene na 2 strane. Velikodušan sam s veličinom svojih tragova i udaljenostima između njih (24 mil min traga i 15 mil između njih).

Većina mojih komponenti je kroz rupu, ali povremeno koristim SMD ili kombinaciju. Pokušavam usmjeriti tragove na bilo koja pin zaglavlja na dnu ploče. Ne koristim presvučene rupe pa dodajem dodatne pregrade koji spajaju gornje tragove s dnom gdje se komponenta ne može zalemiti s obje strane. Oni će biti ispunjeni kratkim komadima tanke žice zalemljene na mjestu.

Kad završim s rasporedom i usmjeravanjem, dodajem nekoliko velikih vija u blizini uglova ploče koji će poslužiti kao rupe za montažu i indikatore registracije za dvostrane ploče.

Kad završite, predlažem da odštampate veliku kopiju ploče radi referenciranja pri postavljanju komponenti i označavanju rupa.

Koristim Eagles -ov CAM procesor za stvaranje slika na ploči koje će se ispisivati na papiru za bakar i na laserskoj prozirnoj foliji za maske za lemljenje.

Korak 3: Output Gerbers

Volim koristiti poligone za popunjavanje za stvaranje prizemne ravnine na dnu i V+ na vrhu, stoga ne ispisujem sliku (e) ploče direktno, već koristim Eagle -ov CAM izlaz. Nisam koristio matrice za lemljenje od kada sam ručno lemio nekoliko SMD komponenti koje koristim na svojim pločama.

Kako bih olakšao stvaranje CAM slika, stvorio sam prilagođeni predložak za jednostrani i dvostrani CAM izlaz koji sadrži potrebne izlazne datoteke. Uvijek dodam oblik ploče bakrenim Gerberima, ali ne i maskama.

Obično stavljam Gerberove datoteke u mapu Project prilikom obrade posla kako bi im se kasnije moglo pristupiti ako je potrebno.

Korak 4: Pretvorba CAM slika

Stvaranje izlaza pomoću Eagle -ovog CAM procesora uvodi nekoliko prepreka u stvaranje bakrenih i lemnih maski.

1. Morate pretvoriti Gerberove datoteke u slike za ispis.
2. Cam procesor uklanja komponentu i preko pokazivača rupa.

Prvi korak je pretvoriti Gerberove datoteke u neku vrstu slikovne datoteke koju zatim mogu urediti i ispisati. Koristim uslužni program pod nazivom Gerber2PDF Gerber2PDF link.

Preuzeti.exe smješten je u direktorij Eagle CAM. Zatim prenosim Gerberove datoteke koje želim pretvoriti iz direktorija Project u direktorij CAM prije pokretanja Gerber2PDF iz naredbenog retka sustava Windows.

Sintaksu za odabir i pretvaranje određenih datoteka potražite u dokumentaciji Gerber2pdf.

Uključio sam tekstualnu datoteku koju koristim za pokretanje procesa gerber2pdf koju biste trebali preuzeti.

Uredite ovu datoteku prema svojim potrebama. Izrežite naredbe i zalijepite ih u uslužni program DOS naredbenog retka za pretvaranje Gerbera.

Nakon što dobijem pojedinačne PDF datoteke za svaku masku od bakra i lemljenja koje mi trebaju, rješavam problem nedostajućih rupa u komponentama ploče, vijasa i rupa za registraciju. Koristim PhotoShop za uvoz PDF -ova i uređujem bakrene datoteke kako bih dodao potrebne rupe kao male ispunjene bijele krugove.

Korak 5: Uređivanje slika

Koristim PhotoShop za uvoz PDF -ova i uređujem bakrene datoteke kako bih dodao potrebne rupe kao male ispunjene bijele krugove. Možete koristiti vlastiti softver za grafičku pretvorbu i uređivanje slijedeći donje upute.

Uredite PDF-ove da biste dodali oznake rupa za registraciju (vidi strelice) s obje strane dvostranih ploča. Neka registracijske rupe budu iznimno male kako bi registracija bila točnija, ali dovoljno velika da se vidi kada ispisujete bakrene slike. Dodajem samo rupe za komponente na vrh jer ću bušiti uglavnom s ove strane. Imajte na umu da gornja bakrena slika mora biti okrenuta vodoravno (ogledalo) u ovom trenutku kako bi se jastučići podudarali nakon što je urezana. U ovom trenutku možete dodati i ispisani tekst. Budite sigurni da se bilo koji tekst koji dodate zrcalio na vrhu i na dnu bakra kako bi se ispravno prenijeli na vašu ploču (pogledajte gornje primjere).

Kopirajte i zalijepite svaku sliku bakra i maske u prazan glavni list na cijeloj stranici (iste razlučivosti kao PDF -ovi) koji će se ispisati na vašem laserskom pisaču. Možda ćete također htjeti dodati glavni identifikacijski tekst na glavni list.

Stavljanjem više kopija bakrenih slika na glavni list uštedjet će se papir i omogućiti greške u procesu prijenosa tonera. Učinite isto za datoteke maski za lemljenje dodavanjem najmanje 2 kopije svake maske, kasnije će se kombinirati.

Korak 6: Ispišite glavni list

Ispisane bakrene slike Master Sheet -a prenijet će se na pripremljene PCB -e pomoću prijenosa topline tonera. Za prijenos koristim laserski sjajni papir vrhunske boje (#633215). Pouzdan je, jeftin i jasno vidljiv (ne poput stranica časopisa). Prihvaća laserski toner s malim ili nikakvim pogreškama, brzo prenosi toner na bakar i čisto se oslobađa uz samo nekoliko minuta natapanja u toploj vodi. Ako se žele generirati lemne maske, najmanje dvije kopije svake maske ispisuju se na prozirnoj foliji laserskog pisača (linija C 60837).

Prije ispisa na sjajnom papiru ili folijama ispišite kopiju slika na običnom papiru. Ova kopija će se koristiti za dimenzioniranje ploče i dvostrano poravnavanje bakra. Bilo bi dobro provjeriti ispravne udaljenosti između jastučića za SMD i ostale komponente (vidi gornju fotografiju). Učinite to i za slike bakra i za masku. Pogriješio sam u postupku kopiranja i lijepljenja više puta i nakon graviranja, maskiranja i bušenja PCB -a nisam mogao popuniti gotove ploče

Korak 7: Pripremite ploču presvučenu bakrom

Bakrene ploče (jednostruke ili dvostrane) izrezuju se u grubi oblik (~ pola inča okruglo) koristeći sliku iz ispisa na običnom papiru kao vodič (koristim Dremel alat s izrezanim kotačićem).

Rubovi su glatki kako bi ih izravnali, a uglovi zaobljeni. Zatim turpiram gornji i donji rub pod kutom od 45 stupnjeva kako bih uklonio neravnine ili oštrinu (provjerite prstom nakon podnošenja).

Sljedeći korak je čišćenje ploča radi uklanjanja ulja ili masti. Deterdžent i topla voda će uspjeti. Na kraju, kako bih uklonio oksidaciju i stvorio površinu koja će prihvatiti prijenos i biti lako lemljena, posipam bakar s malo smjese "Bar Keepers Friend" i nježno protrljam vlažnom spužvom, a zatim isperem prije sušenja papirnatim ručnikom.

Ako su ploče dvostrane, slike će se morati točno registrirati. Otkrio sam da je za mene najbolji način da umjereno zalijepim običnu papirnatu kopiju donje bakrene slike na jednu stranu ploče (paradoksalno, ovo će biti vrh) i pažljivo izbušiti središta registracijskih vijača bušilicom #70. Bušilica sa svrdlom za držanje svrdla dobro funkcionira.

Korak 8: Registrirajte slike bakra

Za jednostrane ploče postupak je prilično jednostavan. Samo izrežite kopiju bakrene slike sa sjajnog papira i nježno je zalijepite sa slike na ploču prema dolje pomoću slikarske trake (plava traka). Zatim postavljam ploču na komad šperploče prekriven 2 sloja papirnatih ručnika i prekrivam ploču s još dva sloja.

Za dvostrane ploče postupak je složeniji. Prvo očistim rupe za registraciju na ploči ravnom iglom. Sljedeći korak je izrezati jednu bakrenu gornju i jednu donju sliku iz sjajnog papira i ravno probušiti središte svih rupa za registraciju ravnom iglom.

Zatim sam izrezao komade tanke (~ 26 gage) cvjećare ili zanatske žice dovoljno male da prođu kroz registracijske rupe (duljine oko 3/4 inča). Ovu žicu prvo prolazim kroz stražnju stranu jedne od registracijskih rupa na gornjem papiru, a zatim kroz ploču. U ovom trenutku savijam žicu i koristim mali komad slikarske trake kako bih spriječio propadanje žice kad prevrnem ploču. Na kraju ga gurnite kroz prednji dio donjih rupa za papir tako da slike budu okrenute prema bakru.

Svaka se žica tada savije kako bi držala papire i ploču zajedno. Kad su sve rupe završene, slijedite postupak za gornju jednostranu ploču.

Korak 9: Prijenos tonera

Sada kada je ploča spremna za prijenos tonera. Ovaj video zapis prijenosa može učiniti sljedeće upute jasnijima.

Nanosim peglu za suhu odjeću na najnižu temperaturu da zalijepim papir na ploču pomoću šiljatog vrha glačala. Pazite da vrh postavite između žica na dvostrane ploče i zalijepite obje strane tako da se papir pri rukovanju ne odvaja od ploče. Upozorenje da ploča postaje vruća. Na dvostranim pločama prerežem žice u ravnini s jedne strane, a zatim provlačim druge krajeve kroz papir i ploču prije sljedećeg koraka.

Uklonite svu traku prije nanošenja glačala s pritiskom sa svake strane oko 1 minute bez pomicanja, osim ako je daska prevelika za punu pokrivenost glačalom. To će zagrijati ploču i zalijepiti toner. Kako bih osigurao prijenos tonera, uklanjam papirnati ubrus s gornje strane i držim rub glačala pod kutom od 45 stupnjeva prema ploči, a zatim pritiskam dok se krećem po ploči. To radim sa svake strane barem nekoliko puta. U ovom trenutku trebali biste vidjeti laganu sliku tonera na stražnjoj strani papira.

Sljedeći je korak namočiti ploču i papir u vodu sve dok papir ne ispliva. Obično nježno trljam stražnju stranu papira kako bih uklonio glineni premaz kako bih olakšao postupak i nježno odlijepim papir nakon nekoliko minuta. Lagano četkanje pod vodom mekom četkom sa čekinjama ili prstima osigurat će glineni premaz sjajnog sjaja papir se uklanja iz bakra prije jetkanja. Voda će se zamagliti mikroskopskim česticama gline.

Osušite, pregledajte i po potrebi dodirnite markerom za oštrice i nožem. Ako je u ovoj fazi potreban opsežan popravak, možda ćete htjeti ukloniti toner i ponovno ga nanijeti prije jetkanja (svakako očistite ploču ponovno).

Korak 10: Poravnajte svoju ploču

Moj proces jetkanja je možda najnekonvencionalniji. Potreban je lonac napunjen 1/2 puta vodom postavljenom na visoku razinu i zagrijavan (najmanje 1 Hr) dok se ne zagrije. Sljedeći neobičan korak je utiskivanje ploče u kvalitetnu vrećicu za zamrzavanje s patentnim zatvaračem. Na kraju koristim Edinburgh Etch na bazi željezovog klorida koji se priprema na sljedeći način: Nabavite malo suhe limunske kiseline (poznate i kao kisela sol koja se često koristi kao konzervans za hranu) iz internetskog (NUTS.com) ili lokalnog izvora. Pripremite otopinu limunske kiseline otapanjem 1/4 šalice praha u 3/4 šalice tople vode, ostavite sa strane da se ohladi. Da biste napravili jetkanje, dodajte 1/2 šalice ove otopine u 2 šalice 40% -tne otopine željezovog klorida. Dodajte kiselinu u klorid. Ovo je Edinburška jetkanja. Otopina za jetkanje je dva puta brža od obične jetkanja željeznog klorida i neće se samo začepiti niti formirati mulj.

UPOZORENJE: Ovom metodom NEMOJTE koristiti jetkanje na bazi vodikovog peroksida. Stvara plin vodik koji je eksplozivno zapaljiv i otvorit će vrećicu.

Prije miješanja ili upotrebe jetkanja obavezno koristite rukavice i zaštitu odjeće (vodootporna pregača). I dalje će mrljati i jesti tkaninu i kožu! Otvorite vrećicu s pločicom, obično prvo dodam vode u vrećicu da provjerim ima li curenja, a zatim ispustite tu vodu. Dodajte etchant dovoljan za jetkanje vašeg kruga, nemojte ga pretrpati, uvijek možete kasnije dodati još, ali može biti neuredno. Uvidjet ćete da ćete koristiti manje jetkanja nego kod drugih metoda, a budući da se nakon upotrebe odbacuje, ono je uvijek svježe. Iscijedite što je moguće više zraka iz vrećice bez prolijevanja, a zatim je čvrsto zatvorite tako da bude nepropusna za zrak.

Isključite lonac. Sada stavite vrećicu u vruću vodu dok daska ne bude potopljena i ravna. Provjeravajte napredak jetkanja barem svakih 5 minuta dok se sav izloženi bakar potpuno ne očisti (prozirna vrećica omogućuje pregled). Nema potrebe za stalnim uznemirenjem jer se Edinburgh Etch ne začepljuje. Kad završi (nema bakra), izvadite vrećicu i pažljivo je otvorite, bacajte jetkanje u spremnik za otpad, nemojte ga izlijevati u odvod! Koristim veliku plastičnu posudu sa širokim ustima koju odlažem u skupštinu za prikupljanje opasnog otpada kako bih je odbacila.

Isperite vrećicu vodom, također je bacite u spremnik za otpad i uklonite dasku prije odbacivanja vrećice. Isperite dasku pod tekućom vodom kako biste je očistili prije uklanjanja zaštitne opreme.

Uklanjanje tonera kao i obično brisanjem papirnatim ručnikom namočenim u aceton ili razrjeđivač laka.

Korak 11: Nanesite masku za lemljenje

Nakon što se ploča osuši, vrijeme je za nanošenje maske za lemljenje. Ovo je izborni korak, ali će pomoći u zaštiti bakra od oksidacije, izgleda profesionalnije i poboljšava postavljanje SMD komponenti.

Opet, budući da opis ovog procesa ne prenosi sve nijanse potrebne za uspjeh, uključio sam i video.

Filmsku masku je teško pronaći i vrlo je skupa pa koristim cijevi maske za lemljenje koje se stvrdnjava UV -om dobivene iz različitih izvora na internetu. Bez obzira koristite li film ili boju, trebat će vam izvor UV svjetla. Izgradio sam jedinicu za izlaganje UV zračenju koristeći svitak ljubičastih/UV LED traka.:

Za zaštitu vašeg vida važno je da UV izvor bude zatvoren unutar svjetlo nepropusne kutije. Postoji mnogo smjernica za izgradnju drugih uređaja za izlaganje UV zračenju na web stranici instructables.com, izgradite jedan prikladan za vas. Koristim elektronički mjerač vremena koji može mjeriti sekunde i aktivirati relej za uključivanje i isključivanje istosmjerne struje prema UV izvoru.

Budući da laserski pisači ne ispisuju sliku dovoljne gustoće, morat ćete kombinirati 2 slike. Izrežite dvije kopije svake lemne maske iz filma i pažljivo ih poravnajte kako biste formirali masku za svaku stranu. Trajno ih lijepim zajedno s malom točkom "Super ljepila" na suprotnim uglovima dalje od ispisane slike.

Sljedeći korak je najviše heuristički i zahtijevat će testiranje postavki izloženosti (pogledajte upute u nastavku), kao i eksperimentiranje s bojom.

Testiranje vašeg uređaja za izlaganje UV zračenju - Ne znam kakve će UV razine vaš uređaj emitirati ili vašu debljinu boje, samo ima previše varijabli. Morate odrediti vrijeme ekspozicije koje odgovara vašim postavkama i gustoći boje. Da biste to učinili, pripremite uzorak vodiča za izloženost i prekrijte praznu PCB ploču bojom prema sljedećim uputama (priložio sam prugastu sliku izloženosti koju možete ispisati na acetatu i koristiti kao testnu masku, ne zaboravite je udvostručiti i zalijepiti).

Započnite s ukupnim vremenom od 10 minuta, podijelite ga u četiri razdoblja od 2 1/2 minute i izložite ploču za uzorke pomicanjem komada kartona svake 2 1/2 minute tako da jedan segment bude izložen 2 1/2 minute sljedeće 5 minuta, zatim 7 1/2 i na kraju punih 10 minuta. Uklonite i očistite ploču papirnatim ručnicima i razrjeđivačem kako biste vidjeli koja su područja postala tvrda, a koja nisu. Ako je gotovo sve tvrdo ili je sve uklonjeno, udvostručite ili upola puta i pokušajte ponovo s čistim komadom PC ploče. Pomoću ovih vremena odredite predloženo vrijeme ekspozicije za vašu prvu ploču.

Upozorenje! Kad se maska stvrdne, gotovo ju je nemoguće ukloniti, pažljivo odredite vrijeme izlaganja prije nego što svoju ploču uključite u ovaj proces. Ako ste dosljedni u pripremi ploča, ne biste morali mijenjati vrijeme izlaganja.

Koristeći vrijeme koje ste dobili iz testa, razotkrijte svoju masku. Nakon izlaganja gotove ploče, izvadite je iz UV kutije, skinite masku za lemljenje i odlijepite poklopac od acetata. Trebali biste vidjeti kako se boja lijepi za ovaj list gdje se jastučići pojavljuju na vašoj masci, ali ne i drugdje na ploči. Sada koristite papirnate ručnike i uklonite neosvijetljenu boju razrjeđivačem. S bakrenih jastučića i vija treba ukloniti svu boju, ali ne i tragove, očistiti ploču straga i sprijeda i osušiti papirnatim ručnikom. Da biste dovršili očvršćivanje maske, prvo pregledajte neotkrivena područja i oštrim alatom uklonite svu boju s neželjenih područja. Zatim stavite ploču u kutiju za izlaganje UV zračenju i izložite najmanje dva do tri puta više od izvornog vremena izlaganja. Drugu stranu, ako je potrebno, obradite na isti način.

Korak 12: Izbušite svoju ploču

Izbušite rupe za vijase, komponente kroz rupe i montažne rupe. Za svrdla veličine žice koristim bušilicu s svrdlom. Smatram da je s daskom lakše rukovati ako se izbuši prije rezanja do konačne veličine.

Korak 13: Izrežite do konačne veličine

Koristeći linije profila ploče kao vodič, obrežite ploču pomoću rotacijskog alata i reznog kotača, rubovi turpije i zaobljeni uglovi

Korak 14: Napunite svoj odbor

Obično prvo ručno lemim SMD dijelove, zatim vijase i na kraju komponente kroz rupu.

Napravio sam ovaj uređaj za držanje SMD komponenti pri lemljenju s nekoliko klinova, podmetača i matica za podloške. Nanosim malo tekućeg fluksa na SMD jastučiće, držite komponentu dolje, a zatim lemite.

Trik za vias je da malo spljoštite kraj žice s par klinova kako ne bi ispali kroz prolaznu rupu. Lemite na prednjoj strani, zatim savijte žicu i lemite na stražnjoj strani.

Vaša ploča je potpuna i spremna za testiranje.

Nadam se da je ovo uputstvo, iako dugo, bilo od pomoći. Slobodno dajte konstruktivne komentare ili ideje.

Hvala vam što ste odvojili vrijeme da pogledate moj proces i zabavite se u izgradnji svojih elektroničkih projekata.