Taules impreses Circut: procés complet: 14 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

A continuació es descriu el procés mitjançant el qual creo plaques de circuits de PC per a ús puntual i prototipus. Està escrit per a una persona que ha creat els seus propis taulers en el passat i que coneix el procés general.

És possible que tots els meus passos no siguin òptims per a la vostra situació. He desenvolupat aquest procés mitjançant proves i errors incorporant tècniques de diverses fonts. Si us plau, prengui tot el que funcioni i descarti allò que no funciona.

Una nota de producció: sóc de la vella escola i aprenc millor de les instruccions escrites i de les imatges, que són el gruix d’aquest instructiu, he inclòs un parell de vídeos per a alguns dels passos més complexos.

Pas 1: materials necessaris

La llista següent és llarga però, si ja esteu creant les vostres pròpies plaques de PC, és possible que tingueu alguns d’aquests elements. La majoria de la resta, a excepció de la caixa d’exposició UV, es poden comprar en línia.

Necessitarà:

• Material de PCB revestit de coure
• Programari de disseny de plaques de circuits (faig servir Eagle freeware).
• Traductor de fitxers Gerber: converteix fitxers Gerber al format gràfic Gerber2PDF
• Programari d'edició de gràfics (PhotoShop)
• Impressora làser amb tòner adequat per a la tècnica de transferència de tòner.
• Paper d'impressora làser brillant (Grapes # 633215).
• Pel·lícula de transparència per a impressores làser (C-Line núm. 60837).
• Cola adhesiva soluble en aigua, cola cianoacrilat, cinta adhesiva per a pintors.
• Fil prim floral (~ 26 gage) i passadors rectes.
• Eines manuals per tallar, modelar i foradar taules de PC.
• Una planxa de roba estàndard.
• Material de neteja de circuits (tovalloles de paper, esponges, detergent, Bar Keepers Friend, dissolvents).
• Líquid de clorur fèrric (40%).
• Àcid cítric, en pols (fruits secs.com).
• Old CrockPot amb folre de ceràmica o vidre (no metàl·lic).
• Qt. Bossa congelador de plàstic de mida amb tancament amb cremallera.
• Pintura de màscara de soldadura curable amb UV (ebay o amazon).
• Caixa d’exposició als UV (fets a casa?).

Pas 2: dissenyeu la vostra placa de circuit

Utilitzo la versió de Eagle free ware ja que les mides dels taulers són bastant modestes i limitades a 2 cares. Sóc generós amb les mides de les meves traces i les distàncies entre elles (mida de traces mínima de 24 mil i 15 mil entre).

La majoria dels meus components passen pel forat, però faig servir SMD o una combinació de tant en tant. Intento encaminar les traces cap cap capçalera de pins a la part inferior del tauler. No faig servir forats xapats, de manera que afegeix vies addicionals que connecten les traces superiors a la part inferior on no es pot soldar cap component per ambdós costats. S’ompliran de trossos curts de filferro fi soldats al seu lloc.

Quan he acabat de dissenyar i encaminar, afegeix diverses vies grans a prop de les cantonades del tauler per servir com a forats de muntatge i indicadors de registre per a taules de 2 cares.

Quan hàgiu acabat, us suggerim que imprimiu una còpia gran de la pissarra com a referència per col·locar components i marcar forats.

Utilitzo el processador CAM Eagles per crear les imatges del tauler que s’imprimiran en paper per al coure i en la pel·lícula de transparència làser per a les màscares de soldadura.

Pas 3: Gerbers de sortida

M'agrada fer servir polígons d'ompliment per crear un pla de terra a la part inferior i V + a la part superior, per tant, no imprimeixo les imatges de la placa directament, sinó que utilitzo la sortida CAM de Eagle. No faig servir plantilles de pasta de soldar des que he soldat a mà els pocs components SMD que faig servir a les meves taules.

Per facilitar la creació de les imatges CAM, vaig crear una plantilla personalitzada per a la sortida CAM simple i doble cara que contenia els fitxers de sortida que necessito. Sempre afegeixo la forma del tauler als Gerbers de coure, però no a les màscares.

Normalment, poso els fitxers Gerber a la carpeta Projecte en processar el treball, de manera que es pugui accedir a ells si és necessari en una data posterior.

Pas 4: convertir imatges CAM

La creació de la sortida mitjançant el processador CAM Eagle introdueix diversos impediments a la creació de les màscares de coure i soldadura.

1. Heu de convertir els fitxers Gerber en imatges imprimibles.
2. El processador Cam elimina el component i els indicadors de forats.

El primer pas és convertir els fitxers Gerber en una mena de fitxer d'imatge que després puc editar i imprimir. Faig servir una utilitat anomenada Gerber2PDF Enllaç Gerber2PDF.

El fitxer.exe descarregat es col·loca al directori Eagle CAM. Després transfereixo els fitxers Gerber que vull convertir del directori Project al directori CAM abans d'executar Gerber2PDF des de la línia d'ordres de Windows.

Consulteu la documentació de Gerber2pdf per obtenir la sintaxi per seleccionar i convertir fitxers específics.

He inclòs el fitxer de text que utilitzo per executar el procés gerber2pdf que heu de descarregar.

No dubteu a editar aquest fitxer per adaptar-lo a les vostres necessitats. Retalleu les ordres i enganxeu-les a la utilitat de línia d'ordres DOS per convertir els Gerbers.

Un cop tinc fitxers PDF individuals per a cada màscara de coure i soldadura que necessito, tracto el problema dels forats que falten en els components de la placa, les vies i els forats de registre. Utilitzo PhotoShop per importar PDF i editar els fitxers de coure per afegir els forats necessaris com a petits cercles blancs plens.

Pas 5: Edició d'imatges

Utilitzo PhotoShop per importar PDF i editar els fitxers de coure per afegir els forats necessaris com a petits cercles blancs plens. Podeu utilitzar el vostre propi programari de conversió gràfica i edició seguint les instruccions següents.

Editeu els PDF per afegir marques de forat de registre (vegeu Fletxes) a tots dos costats de les taules a dues cares. Mantingueu els forats de registre molt petits per fer el registre més exacte, però prou gran per veure quan imprimiu les imatges de coure. Només afegeixo els forats dels components a la part superior, ja que perforaré principalment per aquest costat. Tingueu en compte que la imatge superior de coure s'ha de girar horitzontalment (mirall) en aquest punt perquè els coixinets coincideixin després de gravar-la. També podeu afegir text imprès en aquest moment. Assegureu-vos que qualsevol text que afegiu aparegui reflectit tant en coure superior com inferior per tal de transferir-lo al vostre tauler correctament (vegeu els exemples anteriors).

Copieu i enganxeu cada imatge de coure i màscara en un full mestre de pàgina completa en blanc (amb la mateixa resolució que els PDF), que s’imprimirà a la impressora làser. També és possible que vulgueu afegir text d’identificació del tauler al full principal.

Si col·loqueu diverses còpies de les imatges de coure al full principal es conservarà el paper i es podran produir errors en el procés de transferència de tòner. Feu el mateix amb els fitxers de màscara de soldadura que afegeixen almenys 2 còpies de cada màscara; es combinaran més endavant.

Pas 6: imprimiu el full principal

Les imatges de coure Master Sheet impreses es transferiran als PCB preparats mitjançant transferència de calor de tòner. Per al procés de transferència, faig servir paper brillant làser de color Premium de Grapes (# 633215). És fiable, de baix cost i clarament visible (no com les pàgines de revistes). Accepta el tòner làser amb pocs o cap error, transfereix el tòner al coure ràpidament i s’allibera netament amb només uns minuts de remull en aigua tèbia. Si es volen generar màscares de soldadura, s’imprimiran com a mínim dues còpies de cada màscara a la pel·lícula de transparència de la impressora làser (C-Line núm. 60837).

Abans d'imprimir en paper brillant o transparències, imprimiu una còpia de les imatges en paper normal. Aquesta còpia s'utilitzarà per al dimensionament del tauler i l'alineació de coure a dues cares. És una bona idea comprovar si hi ha distàncies correctes entre els coixinets per a SMD i altres components (vegeu la foto superior). Feu això tant per a les imatges de coure com de màscares. He comès errors en el procés de copiar i enganxar més d'una vegada i, després de gravar, emmascarar i perforar el PCB, no he pogut omplir les taules acabades

Pas 7: prepareu un tauler recobert de coure

Els taulers de coure (de doble cara o de doble cara) es tallen a la forma aproximada (aproximadament mitja polzada) fent servir una imatge de la impressió de paper normal com a guia (faig servir una eina Dremel amb una roda de tall).

Les vores són llises per aplanar-les i les cantonades arrodonides. A continuació, llimo les vores superior i inferior amb un angle de 45 graus per eliminar les rebaves o la nitidesa (comproveu-les amb el dit després de llimar-les).

El següent pas és netejar les taules per eliminar els olis o greixos. El detergent i l’aigua tèbia faran el truc. Finalment, per eliminar l’oxidació i crear una superfície que accepti la transferència i sigui fàcil de soldar, escampo el coure amb una mica de compost “Bar Keepers Friend” i fregaré suaument amb una esponja humida i després esbandiré abans d’assecar-lo amb un paper absorbent.

Si els taulers són a dues cares, caldrà registrar exactament les imatges. He trobat que la millor manera per a mi és enganxar temperadament una còpia de paper normal de la imatge de coure inferior a un costat del tauler (paradoxalment aquesta serà la part superior) i perforar acuradament els centres de les vies de registre amb un trepant # 70. Una premsa de trepant amb un torn de trepant per subjectar la broca funciona bé.

Pas 8: Registre d'imatges de coure

Per a taulers de cares simples, el procés és bastant senzill. Només cal retallar una còpia de la imatge de coure del paper brillant i enganxar-la suaument a la imatge del tauler cap avall amb cinta adhesiva per a pintors (cinta blava). A continuació, col·loquem el tauler sobre un tros de fusta contraxapat cobert amb 2 capes de tovallola de paper i cobro el tauler amb dues capes més.

Per a taules de dues cares, el procés és més complicat. Primer esborro els forats de registre del tauler amb un passador recte. El següent pas és retallar una imatge superior i una inferior de coure del paper brillant i perforar exactament el centre de tots els forats de registre amb un passador recte.

A continuació, vaig tallar trossos de floristeria fina o de filferro artesanal (~ 26 gages) prou petits per passar pels forats de registre (aproximadament 3/4 de polzada de llarg). Passo aquest cable primer per la part posterior d’un dels forats de registre del paper superior i després pel tauler. En aquest moment doblego el filferro i faig servir un petit tros de cinta per pintar per evitar que el filferro caigui quan voltejo el tauler. Finalment, empenyeu-lo per la part frontal dels forats de paper de manera que les imatges estiguin cap al coure.

A continuació, cada cable es doblega per mantenir els papers i el tauler junts. Quan s'hagin completat tots els forats, seguiu el procediment per al tauler d'una cara.

Pas 9: transferència de tòner

Ara que la placa està preparada per a la transferència de tòner. Aquest vídeo del procés de transferència pot deixar més clares les instruccions següents.

Aplico un joc de planxa de roba seca a una temperatura inferior a la temperatura més alta per fixar el paper al tauler amb la punta punxeguda de la planxa. Aneu amb compte de col·locar la punta entre els cables en taulers de dues cares i fixeu-los cap a les dues cares de manera que el paper no se separi del tauler quan es manipula. Advertiment: el tauler es crema. Sobre taulers de dues cares, faig passar els cables a un costat i després tiro els altres extrems pel paper i el tauler abans del següent pas.

Traieu la cinta abans d'aplicar la planxa amb pressió a cada costat durant aproximadament 1 minut sense moviment, tret que el tauler sigui massa gran per cobrir-la completament. Això escalfarà el tauler i s’adherirà al tòner. Per assegurar la transferència de tòner, retiro la tovallola de paper que hi ha a la part superior i mantinc la vora de la planxa en un angle de 45 graus respecte al tauler i, a continuació, aplico pressió mentre es desplaça pel tauler. Ho faig per cada costat almenys diverses vegades. En aquest punt hauríeu de veure una lleugera imatge del tòner a la part posterior del paper.

El següent pas és sucar la pissarra i el paper amb aigua fins que el paper surti. Normalment fregaré suaument la part posterior del paper per eliminar el revestiment d’argila per facilitar el procés i pelar suaument el paper al cap d’uns minuts. Un lleuger raspallat sota l’aigua amb un pinzell de truges suaus o els dits asseguraran el revestiment d’argila del brillant. el paper s’elimina del coure abans de gravar-lo. L’aigua es nublarà amb partícules microscòpiques d’argila.

Assecar, inspeccionar i retocar amb un marcador Sharpee i un ganivet si cal. Si es necessita una reparació exhaustiva en aquesta etapa, és possible que vulgueu treure el tòner i tornar a aplicar-lo abans de gravar-lo (assegureu-vos de netejar el tauler de nou).

Pas 10: graveu el vostre tauler

El meu procés de gravat és potser el més poc convencional. Requereix una olla de vaixella plena de 1/2 via amb aigua fixada a la temperatura alta i escalfada (almenys 1 hora) fins que estigui calenta. El següent pas inusual és gravar el tauler dins d’una bossa congeladora de bona qualitat amb un pany de cremallera. Finalment, faig servir un Edinburgh Etch, basat en clorur fèrric, que es prepara de la següent manera: Obteniu àcid cítric sec (també conegut com Sour Salt, que s'utilitza sovint com a conservant d'aliments) d'una font en línia (NUTS.com) o local. Prepareu una solució d’àcid cítric dissolent 1/4 de tassa de la pols en 3/4 de tassa d’aigua tèbia, reserveu-la per refredar-la. Per fer l’afegit afegiu 1/2 tassa d’aquesta solució a 2 tasses de solució de clorur fèrric al 40%. Afegiu l’àcid Es tracta de l'aiguafort d'Edimburg. La solució de gravat és el doble de ràpida que l'aiguafort normal de clorur fèrric i no s'obstruirà ni formarà els fangs.

ADVERTÈNCIA: NO utilitzeu un producte addicional basat en peròxid d’hidrogen amb aquest mètode. Genera gas hidrogen que és inflamablement explosiu i que obrirà la bossa.

Assegureu-vos d'utilitzar guants i protecció de la roba (un davantal impermeable) abans de barrejar o utilitzar el material de vidre. Encara es tacarà i es menjarà tela i pell. Obriu la bossa amb la placa de circuit, normalment afegeixo aigua a la bossa primer per comprovar si hi ha fuites i, a continuació, deixo fora aquesta aigua. Afegiu un valor suficient per gravar el vostre circuit, no ompliu-lo en excés, sempre podeu afegir-ne més després, però pot ser desordenat. Trobareu que utilitzarà menys etchant que amb altres mètodes i, ja que es descarta després de fer-lo servir, el etchant sempre és fresc. Traieu el màxim d’aire possible de la bossa sense vessar-lo i, a continuació, segleu-lo de forma segura perquè quedi hermètic.

Apagueu la cassola. Ara poseu la bossa a l’aigua calenta fins que el tauler quedi submergit i pla. Comproveu el progrés del gravat com a mínim cada 5 minuts fins que es netegi completament tot el coure exposat (la bossa transparent permet la inspecció). No cal una agitació constant, ja que l'Edimburgh Etch no obstrueix. Quan estigui completa (no es vegi coure), traieu la bossa i obriu-la amb cura, rebutgeu el material de colmat en un contenidor de deixalles, no l’aboqueu pel desguàs. Utilitzo un recipient gran de plàstic amb una boca ampla que porto a la meva comunitat de recollida de residus perillosos per descartar.

Esbandiu la bossa amb aigua, també llenceu-la al contenidor de residus i traieu la placa abans de llençar-la. Esbandiu el tauler amb aigua corrent per netejar-lo abans de treure l’equip de protecció.

Traieu el tòner com de costum netejant-lo amb una tovallola de paper submergida en acetona o amb un diluent de laca.

Pas 11: apliqueu la màscara de soldadura

Un cop el tauler estigui sec, és hora d'aplicar una màscara de soldadura. Aquest és un pas opcional, però ajudarà a protegir el coure de l'oxidació, es veu més professional i millora la col·locació dels components SMD.

Una vegada més, ja que la descripció d’aquest procés no transmet tots els matisos necessaris per a l’èxit, he inclòs un vídeo.

La màscara de pel·lícula és difícil de trobar i és molt cara, de manera que faig servir els tubs de màscara de soldadura curable amb UV obtinguts de diverses fonts d’Internet. No importa si feu servir pel·lícula o pintura, necessitareu una font de llum UV. Vaig construir una unitat d’exposició als UV amb un rotllo de tires LED de color porpra / UV:

És important per protegir la vista que la font UV estigui tancada dins d’una caixa de llum. Hi ha moltes instruccions per a la construcció d’altres dispositius d’exposició als UV a instructables.com. Construïu-ne un adequat per a vosaltres. Utilitzo un temporitzador electrònic capaç de mesurar segons i activar un relé per activar i apagar el corrent continu a la font UV.

Com que les impressores làser no imprimeixen una imatge de densitat suficient, haureu de combinar 2 imatges. Retalleu dues còpies de cada màscara de soldadura de la pel·lícula i alineeu-les amb cura per formar la màscara de cada costat. Els enganxo permanentment junt amb un petit punt de "Super Glue" a cantonades oposades de la imatge impresa.

El següent pas és més heurístic i caldrà provar la configuració de l’exposició (vegeu les instruccions següents), així com experimentar amb la vostra aplicació de pintura.

Provant el dispositiu d’exposició als UV: no sé quin tipus de nivells d’UV produirà el dispositiu ni el gruix de la pintura, hi ha massa variables. Heu d’establir el temps d’exposició adequat a la vostra configuració i densitat de pintura. Per fer-ho, prepareu una mostra de guia d’exposició i cobreu una placa de PCB en blanc amb pintura seguint les instruccions següents (he adjuntat una imatge d’exposició a ratlles que podeu imprimir en acetat i utilitzar-la com a màscara de prova. No us oblideu de doblar-la i enganxar-la).

Comenceu amb un temps de 10 minuts en total, dividiu-lo en quatre períodes de 2 1/2 minuts i exposeu un tauler de mostra movent un tros de cartró cada 2 1/2 minuts de manera que quedi exposat un segment durant 2 1/2 minuts el següent durant 5 minuts, després 7 1/2 i finalment els 10 minuts complets. Traieu i netegeu la pissarra amb tovalloles de paper i diluïu-la per veure quines zones es van tornar dures i quines no. Si està gairebé tot dur o eliminat, feu el doble o la meitat de vegades i torneu-ho a provar amb un tros net de la placa de PC. Utilitzeu aquests temps per determinar el temps d’exposició suggerit per al vostre primer tauler.

Atenció! Un cop s'ha endurit la màscara, és gairebé impossible treure-la. Determineu els temps d'exposició amb cura abans de comprometre la vostra placa de circuit a aquest procés. Si esteu preparant els vostres taulers de manera constant, no haureu de canviar els temps d'exposició.

Utilitzant els temps que heu derivat de la prova, exposeu la màscara. Després d’exposar el tauler acabat, traieu-lo de la caixa UV, traieu la màscara de soldadura i torneu a retirar el full de coberta d’acetat. Hauríeu de veure com la pintura s’enganxa a aquest full on apareixen els coixinets a la màscara però no a cap altre lloc del tauler. Ara feu servir tovalloles de paper i traieu la pintura sense exposar amb un diluent de pintura. S’ha d’eliminar tota la pintura dels coixinets i vies de coure, però no de les traces, netejar el tauler per darrere i per davant i assecar-lo amb tovalloles de paper. Per acabar d’endurir la màscara, inspeccioneu primer les zones no exposades i, mitjançant una eina punxant, elimineu la pintura de les zones no desitjades. A continuació, col·loqueu el tauler a la caixa d’exposició UV i exposeu-lo almenys entre dues i tres vegades el temps d’exposició original. Si cal, processeu la segona cara de la mateixa manera.

Pas 12: perforar el tauler

Traieu els forats de les vies, els components del forat i els forats de muntatge. Utilitzo una broca amb un torn de trepant per als bits de mida de filferro. Trobo que el tauler és més fàcil de manejar si es perfora abans de tallar-lo a la mida final.

Pas 13: tallar a la mida final

Utilitzant les línies de perfil del tauler com a guia, retalleu el tauler amb una eina giratòria i una roda de tall, les vores del fitxer i les cantonades rodones

Pas 14: ompliu el vostre tauler

Normalment, primer soldo a mà les peces SMD, després les vies i, finalment, els components del forat.

Vaig fabricar aquest dispositiu per mantenir els components SMD en soldar a partir de parelles de clavilles algunes rosques i mandrils. Aplico una mica de flux de líquid als coixinets SMD per mantenir el component baix i soldar-lo al seu lloc.

Un truc per a les vies consisteix a aplanar una mica de l'extrem del fil amb un parell de capes perquè no caiguin pel forat de la via. Soldeu a la part frontal i, a continuació, doblegueu el cable i soldeu-lo a la part posterior.

El tauler està complet i a punt per provar.

Espero que sigui instructiu, tot i que durant molt de temps. No dubteu a proporcionar comentaris o idees constructius.

Gràcies per dedicar-vos temps per mirar el meu procés i divertir-vos construint els vostres projectes electrònics.