Cách tạo PCB tùy chỉnh bằng máy khắc laser công suất thấp: 8 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Bởi IgorF2Follow More của tác giả:

Giới thiệu: Nhà sản xuất, kỹ sư, nhà khoa học điên rồ và nhà phát minh Thông tin thêm về IgorF2 »

Khi nói đến việc tạo ra một PCB tự chế, bạn có thể tìm thấy một số phương pháp trực tuyến: từ phương pháp thô sơ nhất, chỉ sử dụng một cây bút, đến phức tạp hơn bằng cách sử dụng máy in 3D và các thiết bị khác. Và hướng dẫn này rơi vào trường hợp cuối cùng đó! Trong dự án này, tôi trình bày cách chế tạo một bảng mạch in bằng cách sử dụng máy cắt laser công suất thấp và chi phí thấp.

Cho đến gần đây, bạn sẽ chỉ tìm thấy một trong những máy đó trong không gian nhà sản xuất hoặc các cơ sở thương mại khác. Chúng có giá hàng nghìn đô la, do đó một nhà sản xuất bình thường sẽ không thể có một chiếc cho riêng mình. Ngoài ra còn có một số dịch vụ cắt laser trực tuyến, nhưng theo ý kiến của tôi, chúng sẽ không phải là sự lựa chọn hoàn hảo để tạo mẫu nhanh. May mắn thay, bây giờ có một số máy khắc laser có sẵn trực tuyến! Hầu hết chúng đều có tia laser công suất thấp và có thể chỉ được sử dụng để khắc và vẽ bản khắc trên các bề mặt khác nhau (ví dụ như kính, kim loại hoặc gỗ). Diện tích bề mặt và công suất laser của chúng chỉ bằng một phần nhỏ so với các máy chuyên nghiệp, nhưng nó sẽ là một khởi đầu tốt cho các nhà sản xuất và những người yêu thích.

Trong hướng dẫn này, tôi sẽ chỉ cho bạn cách tôi sử dụng máy khắc laser công suất thấp để sản xuất bảng mạch in (PCB). Nó sẽ là một lựa chọn thay thế tốt nếu bạn muốn tạo nguyên mẫu bảng mạch đầu tiên của mình (ít nhất là cho đến khi bạn đặt hàng phiên bản tốt hơn từ một nhà sản xuất trực tuyến!).

Bạn có thể tìm thấy máy cắt laser mà tôi đã sử dụng trong các liên kết sau:

rebrand.ly/laserengraver-BG

rebrand.ly/laserengraver-AMZ

rebrand.ly/laserengraver-GB

Bạn có biết rằng bạn có thể tìm thấy một Lớp học Cắt Laser tuyệt vời tại đây trên Đồ vật hướng dẫn không? Kiểm tra nó ra:

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

_

Quando se trata de fazer uma PCB caseira, você pode encontrar vários métodos trực tuyến: desde os mais rudimentares, useizando apenas uma caneta, até os mais sofisticados usando ấn tượng 3D e outros Equipamentos. E esse tutorial cai nesse último caso! Nesse projeto eu mostro como Fabricar uma groa de Circuso ấn tượng về cách sử dụng các sản phẩm của bạn.

Até lastemente, você só encontraria uma tráng miệng máquinas em makerpaces ou outras instalações comerciais. Eles custariam milhares de dólares, então um fazedor comum não seria capaz de ter uma própria. Você pode encontrar também alguns serviços de corte a laser on-line, mas, na minhaicesão, eles não seriam a escolha perfeita para prototipagem rápida. Felizmente, tồn tại bản várias máquinas de gravação một bản di chuyển bằng tia laser trực tuyến! A maioria delas têm lasers de baixa potência e podem ser usadas apenas para gravação em diferentes superfícies (vidro, metal ou madeira, por exelo). Sua área de superfície e potência de laser são apenas uma fração das máquinas profissionais, mas são um bom começo para os fazedores e entusiastas. Hướng dẫn Neste, mostrarei como usei uma gravadora a laser de baixa potência para produzir a sa khoáng (PCB ou PCI). Pode ser uma boa altertiva se você tiver umazersas máquinas ao seu alcance e quiser fazer um primeiro protótipo e uma coroa de circuito (pelo menos até encomendar uma versão melhorada de algum Fabricante trực tuyến!).

Você pode encontrar a gravadora a laser usada nesse tutorial no link abaixo:

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

rebrand.ly/laserengraver-GB

Você sabia que pode encontrar uma incrível aula de corte a laser aqui na Giáo trình? Confira:

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

Bước 1: Công cụ và vật liệu

Các công cụ và vật liệu sau được sử dụng trong hướng dẫn này:

• Máy khắc laser 10W (liên kết / liên kết / liên kết). Nó được sử dụng để in bản vẽ mạch trên bảng PCB bằng đồng trống.
• Đồng PCB (liên kết / liên kết / liên kết). Bảng mạch tự chế thường được in trên các tấm đồng phủ phenolic. Toàn bộ bề mặt của bảng được phủ (một mặt hoặc cả hai). Đồng là vật liệu dẫn điện, trong khi chất nền phenolic không thể dẫn điện. Bằng cách loại bỏ các phần của lớp đồng, người ta có thể tạo ra các rãnh giữa các thành phần, tạo ra bảng mạch.
• Mực gốc nước cao su PVA. Như bạn sẽ thấy ở phần sau của hướng dẫn này, tôi đã sử dụng mực gốc nước để tạo mặt nạ trên bề mặt của một PCB đồng. Mặt nạ này ngăn không cho các phần của lớp đồng bị dung dịch clorua sắt loại bỏ.
• Cọ sơn. Một lớp sơn dày sẽ phải được quét trên bảng mạch, và một chiếc chổi quét sơn sẽ rất hữu ích ở đây.
• Sắt clorua. Chất này ở dạng muối và nên được hòa tan trong nước trước khi sử dụng. Dung dịch này có thể ăn mòn đồng, loại bỏ nó khỏi chất nền phenolic. Đắp mặt nạ và chỉ những phần của tấm đồng tiếp xúc với dung dịch mới bị hòa tan.
• Giấy nhám. Cuối cùng, bạn sẽ phải loại bỏ mặt nạ còn lại khỏi bảng. Điều này có thể được thực hiện dễ dàng bằng cách sử dụng giấy nhám.

_

Os seguintes materiais e ferramentas foram usado nesse hướng dẫn:

• Gravadora laser de 10W (liên kết / liên kết / liên kết). Esse Equipamento foi usado para Ấn tượng do desenho do Circuito em uma sa khoáng cobreada nova.
• PCB de cobre (liên kết / liên kết / liên kết). Circuitos caseiros são normalmente ấn tượng em sa khoáng cobreadas de fenolite, podendo ter um lado ou ambos revestidos com cobre. O cobre é um material condutor, enquanto o substrato de fenolite se comporta como isolante de eletricidade. Removendo-se partes da camada de cobre, pode-se criar trilhas entre os componentes, criando-se assim um circuito Ấn tượng.
• Tinta PVA base água. Como você vai ver posteriormente nesse tutorial, eu usei uma tinta base água para criar uma máscara na superfície da nhau cobreada. Essa máscara evita que partes da camada de cobre sejam ermovidas pela solução de cloreto de ferro.
• Pincel. Uma camada de tinta Preisará ser aplicada sobre a lasa de circuito a ser Ấn tượng, e um pincel será bem útil nesse momento.
• Cloreto de ferro. Essa substância é vendida na forma de um sal que deve ser dissolvida em água antes de ser usada. Essa solução é capaz de Correr o cobre, removendo-o do substrato formado pela coroa de fenolite. Aplicando-se uma máscara, garante-se que apenas nas partes de cobre expostas serão dissolvidas.
• Lixa. Ao fim do processo, você Preisará tẩy o restante da máscara da nhau. Isso pode ser feito securemente useizando-se uma lixa.

Bước 2: Quy trình sản xuất PCB tự chế

Quy trình sản xuất PCB tự chế thường bao gồm các bước sau:

1. thiết kế PCB

Trong bước này, bản vẽ của bảng sẽ được thực hiện. Có thể vừa thiết kế một bảng mới vừa tạo bản sao của các dự án nguồn mở. Có thể sử dụng các phần mềm CAD khác nhau (Fritzing, KiCAD, Proteus, Eagle, v.v.).

2. Đắp mặt nạ trên PCB

Một khi bảng mạch in được thiết kế, nó phải được chuyển sang bảng mạch. Có một số cách để thực hiện việc này: sử dụng phương pháp nhiệt (bằng cách truyền mực từ tờ giấy sang đĩa, bằng cách tác động nhiệt), thủ công (bằng cách vẽ mạch bằng bút phù hợp) và thậm chí sử dụng máy in 3D. Trong dự án này, tôi đã sử dụng máy khắc laser để chuyển thiết kế lên tấm.

3. Hóa chất khắc PCB

Khi mặt nạ được chuyển đến tấm, ăn mòn các bộ phận của tấm được thực hiện để loại bỏ các phần của đồng. Vào cuối quá trình, bảng chỉ nên có các rãnh tạo nên mạch.

4. Làm sạch và hoàn thiện

Khi quá trình ăn mòn hoàn tất, tấm sẽ sẵn sàng được làm sạch, khoan và hàn các thành phần. Sau đó, chỉ cần kiểm tra mọi thứ, bật nguồn và hạnh phúc!

_

O processo de fabricação da PCB caseira normalmente gồm có dos seguintes passos:

1. Thiết kế da sa khoáng

Nesse passo é feito o desenho da coroa que se vờnde produzir. É Possível tanto realizar o projeto de uma groa nova, quanto realizar cópias de projetos opensource. Các phần mềm khác nhau của CAD podem ser useizados (Fritzing, KiCAD, Proteus, Eagle, v.v.).

2. Aplicação da máscara na PCB

Uma vez com o desenho do Circuso ấn tượng, é cần thiết transferi-lo para a sa khoáng. Tồn tại várias formas de fazer isso: usando o método térmico (transferindo-se toner de uma folha de papel para a pula, através da aplicação de calor), sổ tay hướng dẫn (desenhando-se os circuito com uma caneta apquiada) e até mesmo useizando-se uma Ấn tượng 3D. Nesse projeto, dùng laser uma cortadora para transferir o desenho para một chỗ.

3. Corrosão da PCB

Uma vez transferida a máscara para a pula, é realizada a corrosão de partes da platin para remoção de partes do cobre. Ao fim do processo, a apa deverá ficar apenas com as trilhas que compõem o Circuito.

4. Limpeza e acabamento

Uma vez concluída a corrosão, a estará pronta para ser limpa, perfurada e ter os componentes sellados. Depois disso, é só Verificar tudo, energygizar e ser feliz!

Bước 3: Thiết kế PCB và tạo mặt nạ

Khi bạn có thiết kế PCB (được thiết kế bằng bất kỳ phần mềm CAD nào bạn chọn), bạn có thể xuất nó ở định dạng SVG để đọc trong phần mềm chỉnh sửa đồ họa khác. Một số lớp có thể được xuất trong quá trình này: chế độ xem từ trên xuống, chế độ xem dưới cùng, mặt nạ, lụa, v.v. Tất cả các lớp đều có sẵn ở định dạng bình thường hoặc được nhân đôi. Quá trình chế tạo được mô tả trong hướng dẫn này yêu cầu một mặt nạ được áp dụng cho PCB. Phần của tấm bìa được che bởi mặt nạ sẽ không bị ăn mòn và do đó sẽ được giữ lại trên tấm cuối. Các bộ phận không được che kín mặt nạ sẽ tiếp xúc với clorua sắt, bị ăn mòn và bong ra khỏi bảng mạch in.

Trong quá trình này, cần phải phủ một lớp sơn lên toàn bộ tấm, và chỉ loại bỏ một vài phần bằng máy khắc laser.

Bằng cách này, mặt nạ được tạo bởi hầu hết các phần mềm phải đảo ngược màu sắc của nó (đảo các pixel màu đen sang màu trắng và ngược lại). Để thực hiện đảo ngược mặt nạ, hai phần mềm đã được sử dụng:

- Inkscape: dùng để chuyển đổi các tập tin SVG sang định dạng ảnh (PNG). Cũng được sử dụng để chuyển bản vẽ thành hình ảnh đen trắng (nếu CAD xuất ở định dạng màu);

- Gimp: dùng để đảo ngược màu mặt nạ (pixel trắng thành pixel đen).

Hình ảnh thu được sau đó được tải vào phần mềm máy khắc laser để in lên bề mặt tấm.

Chú ý đến kích thước của hình ảnh: kiểm tra xem kích thước đầu ra của phần mềm máy khắc laser có phải là kích thước mong muốn cho nguyên mẫu thực tế hay không.

Trong trường hợp của hướng dẫn này, việc thiết kế một bảng cụ thể đã không được thực hiện. Thay vào đó, tôi đã cố gắng sao chép một bảng mã nguồn mở, được phát triển bởi Fábio Souza: Franzininho. Bo mạch đáng kinh ngạc này có thể dễ dàng lắp ráp và lập trình bởi người dùng ở mọi cấp độ, nó tương thích với Arduino IDE và được thiết kế hoàn toàn ở Brazil!

Thông tin thêm về bảng trong dự án Github:

_

Uma vez que você tenha o desenho da nhau (projetado usando Qualquer software de CAD de sua preferência) é possível exportar o modelo no formato SVG para leitura em outros softwares de edição gráfica. Várias camadas podem ser exportadas nesse processo: vista cao cấp, vista kém hơn, máscara, lụa, v.v … Todas as camadas são podem ser disponibilizadas no formato normal ou espelhado.

O processo de fabricação descrito nesse hướng dẫn yêu cầu người dùng que seja aplicada uma máscara sobre a PCB. A parte da sa khoáng cobreada que estiver coberta pela máscara não será corroída e, portanto, será mantida na pita chung kết. As partes que não estiverem cobertas com a máscara serão expostas ao cloreto de ferro, sendo corroídas e removidas da sa khoánga de Circuso.

Nesse processo é needário revestir toda a paca com uma camada de tinta, e remove apenas algumas seções usingizando a cortadora a laser.

Dessa forma, a máscara gerada pela maioria dos phần mềm deverá ter suas lõi invertida (biến tần os pixel Pretos para cámco e ngược lại). Para realizar a inversão da máscara, foram useizados dois softwares:

- Inkscape: công cụ chuyển đổi tiện ích para arquivos SVG em formato de imagem (png). Também Pracizado para biến đổi o desenho em uma imagem preto e cámca (caso o CAD exporte em formato colorido);

- Gimp: usingizado para inverter a cor da máscara (pixel brancos em pixel Pretos).

A imagem resultante é então carregada không có phần mềm da gravadora một tia laser para Ấn tượng na superfície da sa khoáng.

Atentar para asmensões da imagem: deve-se verifyficar se asmensões de saída do phần mềm da gravadora são as desejadas para o protótipo real.

Không có hướng dẫn về caso desse, não foi feito o projeto de uma plaa específica. Ao invés disso, lều bản sao uma sa khoáng openource, desenvolvida pelo Fábio Souza: a Franzininho. Essa incrível esca pode ser securemente montada e programada bởi usuários de todos os níveis, é compatível com o Arduino IDE e inteiramente projetada no Brasil!

Mais Informações sobre a paca no Github do projeto: