Fabricació de PCB a dues cares amb una impressora 3D: 7 passos (amb imatges)

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

Intentaré explicar la fabricació d’un PCB de dues cares d’encaminador d’aïllament amb l’ajut d’una impressora 3D modificada.

Aquesta pàgina em va inspirar a utilitzar la meva impressora 3D per fabricar PCB. En realitat, el mètode descrit en aquesta pàgina funciona prou bé. Si seguiu els passos, probablement opteu per un PCB unilateral ben elaborat. Les meves contribucions són el cap d’impressió d’alguna manera millorat (que el fa més senzill i eficient mitjançant un motor elèctric de joguina) i el desenvolupament d’un mètode per a PCB de dues cares.

He utilitzat aquest mètode per fer que el dispensador automàtic d’alimentació de gats pugui instruir el PCB.

-plat de tassa

-Impressora 3D (modificada) i un programari (Repetier)

-Retolador permanent

-Acetona

-Afinetes de cap pla

-Programari de càmera plana

-Trepant

-Cap d’impressora (motor elèctric petit. He utilitzat un motor petit d’un helicòpter rc de mida petita) i carcassa feta a mida)

-Solució de gravat. colorur de ferrurs.

-Contenidor

Pas 1: afegiu posicions de pins i forats de pin al disseny

Com que estem fabricant un PCB de dues cares, els dibuixos a les superfícies han d’estar alineats perfectament. Fins i tot un canvi de quart de mm pot destruir el PCB.

He utilitzat passadors de cap pla per fixar la placa de coure i alinear els dibuixos.

Necessitem vuit pins al llit d’impressió i quatre forats a la placa de coure. Els forats del tauler han de coincidir amb les agulles dels passadors. S’utilitzen quatre passadors per al costat A i altres quatre s’utilitzen per al costat B. La posició dels passadors i els forats del tauler s’ha de calcular de manera que quan gireu la placa cap a l’altre costat ha de coincidir amb el disseny d’aquest costat.

Per tant, la pregunta és com podem calcular la posició dels passadors?

Hi ha un gran programari anomenat FlatCam. Mitjançant aquest programari podeu crear els fitxers necessaris perquè la impressora 3D imprimeixi el disseny de PCB i també pugui obtenir les posicions dels forats i les col·locacions de pins.

Aquest programari està dissenyat per a màquines CNC. Tanmateix, atès que els principis de treball de les màquines CNC i les impressores 3D són gairebé idèntics, només necessiteu un petit truc per dibuixar les posicions dels pins.

Aquí es descriu el procediment bàsic de fabricació de PCB a dues cares. Si seguiu aquests passos, podeu optar per les posicions de l’agulla (els anomenats forats d’alineació del programari de càmera plana), però no per les posicions del cap de l’agulla. Per sort, Flatcam té eines de dibuix de geometria manuals, de manera que podeu afegir vuit cercles al voltant dels forats dels passadors que representen les posicions dels capçals d’empenta. (es mostren les imatges dels passadors situats a la placa de la impressora 3D al pas següent)

He trobat manualment el centre dels forats d'alineació i he dibuixat un cercle d'1 cm al voltant.

La imatge final del disseny s’ha mostrat a la imatge. Els cercles vermells representen els caps d'agulla.

Pas 2: exportació de fitxers compatibles amb impressores 3D

flatcam pot exportar fitxers gcode compatibles amb CNC. Aquest tipus de fitxer és gairebé compatible amb la impressora 3D. És possible que diferents impressores necessitin un format diferent i línies d'ordres addicionals. Per exemple, la meva impressora té una funció d'anivellament automàtic que s'ha d'activar amb una línia d'ordres addicional. Un altre canvi que vaig fer va ser afegir espai addicional a l'etiqueta de coordenades Y. Ho he fet amb l'eina de cerca i substitució del bloc de notes.

Podeu comprovar el dibuix final mitjançant un programari de control de la impressora 3D, com ara repetidor.

Els ajustos de nivell z, la mida de l'eina i molts altres paràmetres necessiten algun error final de prova. Vaig deixar al lector trobar la millor combinació de valors per si mateixos.

Si el format i el dibuix del fitxer estan bé, podeu enviar-lo directament a la impressora.

Pas 3: Dibuixar les posicions dels pins i col·locar els pins al llit de la impressora

En aquest pas, necessiteu dos fitxers gcode flatcam separats. Un per a la posició dels passadors i un altre per als forats de l’agulla a la placa de la botella.

Primer les posicions dels pins. Es col·loca un paper gruixut o una historieta sobre el llit de la impressora i es fixa amb una cinta adhesiva de dues cares. Mitjançant la sortida del programari de càmera plana, es dibuixen les posicions dels passadors al paper. Podeu utilitzar un conjunt d’eines de ploma o el mateix conjunt d’eines que faràs servir per ratllar la placa de coure. També podeu incloure la posició de la placa al dibuix.

A continuació, es col·loca la placa de coure a la historieta, la impressora s’adapta als forats dels pins i es fan visibles almenys quatre marques de forats a la placa. Cal ajustar la distància z en conseqüència per a aquest pas. Podeu perforar la placa. Heu de practicar almenys quatre forats petits per mantenir papereria al llit de la impressora quan imprimiu. Aquests forats també són necessaris per alinear la placa per a la impressió a dues cares.

Cinta escocesa de dues cares aplicada a passadors planxats. Després es col·loquen amb cura a les seves posicions exactes.

Quan completeu aquest pas, heu de poder col·locar la placa de coure sobre el llit de la impressora, tal com es mostra a la imatge. Els forats de la placa han d’estar alineats exactament amb les agulles dels passadors i això ha de ser cert quan es gira per sobre de la placa.

Pas 4: netejar i arenar

Netegeu la placa de coure amb un sabó i sorregueu-la amb un paper de vidre. El poliment és important perquè en cas contrari es pot eliminar la tinta permanent durant el procés de gravat. Necessiteu una mica de rugositat a la superfície de la placa de coure

Pas 5: Pinteu la placa de coure

Necessiteu un bolígraf permanent per a aquest pas. La majoria faran la feina. Tot i així, és possible que necessiteu algun experiment. Vaig aplicar dues capes de pintura per obtenir una protecció addicional. La superfície de la placa s’ha de cobrir uniformement. La tinta permanent es pot ratllar fàcilment, especialment quan s’asseca. Per tant, heu de tenir precaució per no ratllar cap de les superfícies. Vaig utilitzar una tovallola de paper per protegir almenys un costat del plat.

Pas 6: col·loqueu la placa pintada al llit de la impressora i imprimiu-la

La placa de cupper s’ha de col·locar al llit de la impressora tal com es mostra. Es requereix cinta adhesiva de dues cares per mantenir la placa de cupper al seu lloc.

L’anivellament de la impressora és molt important en aquesta etapa. Com que el cap de ratllat no té cap mecanisme de ressort, qualsevol incoherència de l'alçada de la taula pot provocar una arrencada inadequada de la pintura o una resistència excessiva que pot causar oscil·lacions del cap. Vaig passar molt de temps per trobar el marge z exacte per a la impressió real.

La definició d'impressió 3D prové del programari flatcam. (pas 2) Necessiteu almenys 3 fitxers. Una per a la part superior, una altra per a la inferior i, finalment, les posicions de perforació. (no podeu utilitzar el fitxer de definició de la posició de perforació i provar de perforar de memòria).

El procediment d'impressió es repeteix dues vegades.

Abans de gravar, heu de comprovar l’alineació dels dibuixos. (Vaig acabar diverses trames desalineades en els meus intents inicials. Moltes coses poden sortir malament i és possible que no se n’adonin fins al gravat final que és irreversible).

Nota: el capçal d’impressió consisteix en un petit motor elèctric encapsulat en una carcassa impresa en 3D. Això va generar les línies més netes a la placa. (He provat molts altres materials, formes i mecanismes diferents, inclosa una vareta de metall massís amb un moll.)

Pas 7: gravar amb el clorur fèrric

El temps real de gravat pot variar segons la densitat i la temperatura de la solució. la meva va trigar uns 25 minuts.

La placa de tassa ha d’estar com a mínim 5 mm per sobre de la part inferior del contenidor de gravat. He utilitzat peces distants de plàstic (no es pot utilitzar metall dins de la solució) cargolades a la placa. Si no ho feu, qualsevol de les dues superfícies de la placa toca la part inferior del recipient i es formen esgarrapades no desitjades o el líquid de gravat pot no arribar uniformement a la superfície inferior.

L’excés de pintura es pot eliminar amb acetona.

Al final del procediment descrit, vaig obtenir un PCB de dues cares de bona qualitat per utilitzar-lo en els meus projectes electrònics

Vaig intentar neutralitzar la solució de clorur fèrric afegint aigua rica en sopa abans d’abocar al sistema de deixalles. (La meva teoria és que el sabó és base i el clorur fèrric és àcid, per tant, barrejar-los crea sal i neutralitza la solució. Em pregunto si és una bona idea i ajuda realment a protegir el medi ambient). En realitat, podeu conservar la solució en una ampolla segura i utilitzar-la moltes vegades.