Painetut piirilevyt - täydellinen prosessi: 14 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Seuraavassa kuvataan prosessi, jolla luon PC-piirilevyjä kertakäyttö- ja prototyyppikäyttöön. Se on kirjoitettu henkilölle, joka on aiemmin luonut omat levyt ja tuntee yleisen prosessin.

Kaikki askeleeni eivät ehkä ole optimaalisia tilanteeseesi. Olen kehittänyt tämän prosessin kokeilemalla ja sisällyttämällä tekniikoita eri lähteistä. Ole hyvä ja ota kaikki, mikä toimii sinulle, ja hävitä se, joka ei toimi.

Tuotantohuomautus: Olen vanha koulu ja opin parhaiten kirjallisista ohjeista ja kuvista, ne muodostavat suurimman osan tästä ohjeesta. Olen sisällyttänyt pari videota joihinkin monimutkaisempiin vaiheisiin.

Vaihe 1: Tarvittavat materiaalit

Seuraava luettelo on pitkä, mutta jos olet jo tekemässä omia PC -levyjäsi, sinulla saattaa olla joitain näistä kohteista. Suurin osa lopusta, paitsi UV-säteilylaatikko, voidaan ostaa verkossa.

Tarvitset:

• Kuparilla päällystetty PCB -materiaali
• Piirilevyn suunnitteluohjelmisto (käytän Eaglen ilmaisohjelmaa).
• Gerber -tiedostojen kääntäjä - muunna Gerber -tiedostot graafiseen muotoon Gerber2PDF
• Grafiikan muokkausohjelmisto (PhotoShop)
• Lasertulostin ja väriaine soveltuvat väriaineen siirtotekniikkaan.
• Kiiltävä lasertulostinpaperi (niitit #633215).
• Kalvo lasertulostimille (C-Line nro 60837).
• Vesiliukoinen liimapuikko, syanoakrylaattiliima, maalarinteippi.
• Ohut kukkalanka (~ 26 gage) ja suorat nastat.
• Käsityökalut PC -levyjen leikkaamiseen, muotoiluun ja poraamiseen.
• Tavallinen vaatteiden silitysrauta.
• Piirilevyjen puhdistusmateriaalit (paperipyyhkeet, sienet, pesuaine, baaripesurin ystävä, liuottimet).
• Ferrikloridineste (40%).
• Sitruunahappo, jauhettu (nuts.com).
• Vanha CrockPot keraamisella tai lasisella vuorauksella (ei metallia).
• Qt. kokoinen pakkauspussi, jossa vetoketju.
• UV -kovettuva juotosmaskin maali (ebay tai amazon).
• UV-säteilyrasia (kotitekoinen?).

Vaihe 2: Suunnittele piirilevysi

Käytän Eagle free ware -versiota, koska levyn koot ovat melko vaatimattomia ja rajoittuvat kahteen sivuun. Olen antelias jälkeni koosta ja niiden välisistä etäisyyksistä (24 mil min jälkikoko ja 15 mil välillä).

Suurin osa komponenteistani on reiän läpi, mutta käytän satunnaisesti SMD: tä tai niiden yhdistelmää. Yritän reitittää jäljet mihin tahansa tapin otsikkoon levyn pohjassa. En käytä päällystettyjä reikiä, joten lisään ylimääräisiä läpivientejä, jotka yhdistävät yläreunat pohjaan, jos osaa ei voida juottaa molemmilta puolilta. Ne täytetään paikalleen juotetuilla ohuilla langoilla.

Kun olen valmis asetteluun ja reititykseen, lisään useita suuria alustoja levyn kulmien lähelle toimimaan asennusrei'inä ja rekisteröintimerkkeinä 2 -puolisille levyille.

Kun olet valmis, suosittelen, että tulostat suuren levyn kopion viitteelliseksi komponenttien sijoittamiseksi ja reikien merkitsemiseksi.

Käytän Eaglesin CAM -prosessoria luodakseni kartonkikuvat, jotka tulostetaan paperille kuparille ja laserkalvoille juotosmaskeille.

Vaihe 3: Tulos Gerbers

Tykkään käyttää täyttöpolygoneja luodakseen maatason pohjalle ja V+: n päälle, joten en tulosta kartonkikuvia suoraan, vaan käytän Eaglen CAM -lähtöä. En ole käyttänyt juotospasta-stensiilejä sen jälkeen, kun olen juottanut käsin muutamat SMD-komponentit, joita käytän levyihini.

CAM -kuvien luomisen helpottamiseksi olen luonut mukautetun mallin yksipuoliselle ja kaksipuoliselle CAM -ulostulolle, joka sisältää tarvitsemani tulostiedostot. Lisään levyn muodon aina kuparisiin Gerberiin, mutta en maskeihin.

Laitan Gerber -tiedostot yleensä Project -kansioon, kun käsittelen työtä, jotta niitä voidaan käyttää tarvittaessa myöhemmin.

Vaihe 4: CAM -kuvien muuntaminen

Tuloksen luominen Eaglen CAM -prosessorilla tuo useita esteitä kupari- ja juotosmaskien luomiselle.

1. Sinun on muunnettava Gerber -tiedostot tulostettaviksi kuviksi.
2. Cam -prosessori poistaa komponentin ja reiän ilmaisimet.

Ensimmäinen askel on muuntaa Gerber -tiedostot jonkinlaiseksi kuvatiedostoksi, jota voin sitten muokata ja tulostaa. Käytän apuohjelmaa nimeltä Gerber2PDF Gerber2PDF linkki.

Ladattu.exe -tiedosto sijoitetaan Eagle CAM -hakemistoon. Siirrän sitten muunnettavat Gerber -tiedostot projektihakemistosta CAM -hakemistoon ennen Gerber2PDF: n suorittamista Windowsin komentoriviltä.

Katso Gerber2pdf -dokumentaatiosta syntaksi tiettyjen tiedostojen valitsemiseksi ja muuntamiseksi.

Olen sisällyttänyt tekstitiedoston, jota käytän ladattavan gerber2pdf -prosessin suorittamiseen.

Voit muokata tätä tiedostoa tarpeidesi mukaan. Leikkaa komennot ja liitä ne DOS -komentorivityökaluun Gerberien muuntamiseksi.

Kun minulla on yksittäisiä PDF -tiedostoja kutakin tarvitsemaani kupari- ja juotosmaskia varten, käsittelen ongelmaa puuttuvista aukoista levyn komponenteissa, läpivienneissä ja rekisteröintirei'issä. Käytän PhotoShopia PDF -tiedostojen tuontiin ja muokkaan kuparitiedostoja tarvittavien reikien lisäämiseksi pieninä täytettyinä valkoisina ympyröinä.

Vaihe 5: Kuvien muokkaaminen

Käytän PhotoShopia PDF -tiedostojen tuontiin ja muokkaan kuparitiedostoja tarvittavien reikien lisäämiseksi pieninä täytettyinä valkoisina ympyröinä. Voit käyttää omaa graafista muunnos- ja muokkausohjelmistoasi alla olevien ohjeiden mukaisesti.

Muokkaa PDF-tiedostoja lisätäksesi rei'itysmerkkejä (katso nuolet) kaksipuolisten levyjen molemmille puolille. Pidä rekisteröintireiät erityisen pieninä, jotta rekisteröinti olisi tarkempaa, mutta tarpeeksi suuri nähdäksesi, kun tulostat kuparikuvia. Lisään vain komponenttien reiät yläosaan, koska poran pääasiassa tältä puolelta. Huomaa, että ylempi kuparikuva on käännettävä vaakasuoraan (peili) tässä vaiheessa, jotta tyynyt vastaavat etsauksen jälkeen. Voit myös lisätä painettua tekstiä tässä vaiheessa. Varmista, että kaikki lisäämäsi teksti näkyy peilikuvana sekä ylä- että alakuparissa, jotta ne siirtyvät levyllesi oikein (katso yllä olevat esimerkit).

Kopioi ja liitä jokainen kupari- ja maskkikuva tyhjään, koko sivun pääarkkiin (samalla resoluutiolla kuin PDF -tiedostot), tämä tulostetaan lasertulostimellasi. Voit myös halutessasi lisätä taulukoiden tunnistetekstin pääsivulle.

Useiden kopioiden asettaminen kuparikuvista pääarkille säästää paperia ja tekee virheitä väriaineen siirtoprosessissa. Tee sama juotosmaskitiedostoille lisäämällä vähintään 2 kopiota kustakin maskista, ne yhdistetään myöhemmin.

Vaihe 6: Tulosta pääarkki

Tulostetut pääarkin kuparikuvat siirretään valmistetuille piirilevyille värin lämmönsiirron avulla. Käytän siirtoprosessissa Premium Color Laser Gloss -paperia niitteiltä (#633215). Se on luotettava, edullinen ja selvästi näkyvissä (ei kuten lehden sivut). Se hyväksyy laserväriaineen pienillä tai ei virheillä, siirtää väriaineen kuparille nopeasti ja vapautuu puhtaasti vain muutaman minuutin liotuksella lämpimässä vedessä. Jos halutaan luoda juotosmaskit, vähintään kaksi kopiota kustakin maskeista tulostetaan lasertulostinkalvoon (C-Line nro 60837).

Ennen kuin tulostat kiiltävälle paperille tai kalvoille, tulosta kopio kuvista tavalliselle paperille. Tätä kopiota käytetään levyn mitoitukseen ja 2 -puoliseen kuparin kohdistukseen. On hyvä tarkistaa SMD: n ja muiden komponenttien välisten etäisyyksien oikea etäisyys (katso yllä oleva kuva). Tee tämä sekä kupari- että maskkikuville. Olen tehnyt virheitä kopiointi- ja liitäntäprosessissa useammin kuin kerran, enkä pystynyt täyttämään valmiita levyjä etsauksen, peittämisen ja porauksen jälkeen

Vaihe 7: Valmistele kuparipinnoitettu levy

Kuparilevyt (yksipuoliset tai kaksipuoliset) leikataan karkeiksi (~ puoli tuumaa ympäri) käyttäen oppaana tavallisen paperin tulosteen kuvaa (käytän Dremel-työkalua, jossa on katkaisulaikka).

Reunat viilataan sileäksi litteiksi ja kulmat pyöristetään. Viilaan sitten ylä- ja alareunat 45 asteen kulmassa porsien ja terävyyden poistamiseksi (tarkista sormella arkistoinnin jälkeen).

Seuraava vaihe on puhdistaa levyt öljyjen tai rasvan poistamiseksi. Pesuaine ja lämmin vesi auttavat. Lopuksi hapettumisen poistamiseksi ja siirron hyväksyvän ja helposti juotettavan pinnan luomiseksi ripottelen kuparia pienellä "Bar Keepers Friend" -yhdisteellä ja hankaa varovasti kostealla sienellä ja huuhtele sitten ennen kuivaamista paperipyyhkeellä.

Jos levyt ovat kaksipuolisia, kuvat on rekisteröitävä tarkasti. Löysin itselleni parhaan tavan liimata temperamenttisesti tavallinen paperikopio alimmasta kuparikuvasta levyn toiselle puolelle (paradoksaalisesti tämä on yläosa) ja porata varovasti rekisteröintivälineiden keskiöt #70 -poralla. Porapuristin, jossa on porakone, pitää terän paikallaan.

Vaihe 8: Rekisteröi kuparikuvat

Yksipuolisilla levyillä prosessi on melko yksinkertainen. Leikkaa vain kopio kuparikuvasta kiiltävästä paperista ja teippaa se varovasti levyn kuvaan alaspäin maalarin teipillä (sininen teippi). Asetan levyn vanerikappaleelle, joka on peitetty kahdella paperipyyhkeellä ja peitän levyn kahdella muulla kerroksella.

Kaksipuolisilla levyillä prosessi on monimutkaisempi. Tyhjennän ensin rekisterin reiät suoralla tapilla. Seuraava vaihe on leikata yksi kuparinen ylä- ja yksi pohjakuva kiiltävästä paperista ja lävistää tarkasti kaikkien rekisteröintireikien keskikohta suoralla tapilla.

Seuraavaksi leikkasin ohuita (~ 26 gage) kukka- tai käsityölankoja, jotka olivat riittävän pieniä kulkemaan rekisteröintireikien läpi (noin 3/4 tuumaa). Kuljen tämän langan ensin ylimmän paperin rekisteröintireikien takana ja sitten levyn läpi. Tässä vaiheessa taivutan lankaa ja käytän pientä pala maalarinteippiä estämään langan putoamisen läpi, kun käännän levyn ympäri. Työnnä se lopuksi alempien paperireikien etupuolen läpi niin, että kuvat ovat kuparia kohti.

Jokainen lanka taivutetaan pitämään paperit ja kartonki yhdessä. Kun kaikki reiät on tehty, noudata yllä olevaa yksipuolisen levyn menettelyä.

Vaihe 9: Väriaineen siirto

Nyt kun levy on valmis väriaineen siirtoon. Tämä video siirtoprosessista saattaa selventää seuraavat ohjeet.

Käytän kuivia vaatteita Silitysrauta, joka on asetettu juuri korkeimpaan lämpötilaan, jotta paperi kiinnittyy levylle silitysraudan terävällä kärjellä. Aseta kärki kaksipuolisten levyjen johtojen väliin ja kiinnitä molemmat puolet niin, että paperi ei irtoa levystä käsitellessään. Varoitus, että levy palaa kuumana. Kaksipuoleisilla levyillä leikkaan johdot tasaisiksi toiselta puolelta ja vedän toiset päät paperin ja kartongin läpi ennen seuraavaa vaihetta.

Poista kaikki teipit ennen kuin asetat silitysraudan paineeseen kummallakin puolella noin minuutin ajan ilman liikettä, ellei levy ole liian suuri täydelliseen raudan peittoon. Tämä kuumentaa levyn ja tarttuu väriaineeseen. Väriaineen siirron varmistamiseksi poistan paperipyyhkeen yläpuolelta ja pidän silitysraudan reunaa 45 asteen kulmassa levyyn nähden ja painan samalla liikkuessasi levyn poikki. Teen tämän kummallakin puolella vähintään useita kertoja. Tässä vaiheessa sinun pitäisi nähdä pieni kuva väriaineesta paperin takana.

Seuraava vaihe on liottaa kartonki ja paperi vedessä, kunnes paperi kelluu. Hieron tavallisesti varovasti paperin takaosaa savipinnoitteen poistamiseksi prosessin helpottamiseksi ja kuorin paperin varovasti pois muutaman minuutin kuluttua. Kevyt harjaus veden alla pehmeällä harjaksella tai sormesi varmistavat kiiltävän savipinnoitteen paperi poistetaan kuparista ennen etsausta. Vesi sameutuu mikroskooppisten savihiukkasten kanssa.

Kuivaa, tarkista ja korjaa tarvittaessa Sharpee-merkillä ja veitsellä. Jos tässä vaiheessa tarvitaan laajaa korjausta, haluat ehkä poistaa väriaineen ja levittää sen uudelleen ennen etsausta (muista puhdistaa levy uudelleen).

Vaihe 10: Etsa lauta

Etsausprosessini on ehkä kaikkein epätavallinen. Se vaatii astian, joka on täytetty 1/2 tavalla vedellä, joka on asetettu korkealle asetukselle ja lämmitetty (vähintään 1 tunti), kunnes se on kuuma. Seuraava epätavallinen vaihe on syövyttää levy laadukkaaseen vetoketjulla varustettuun pakastuspussiin. Lopuksi käytän ferrikloridipohjaista Edinburgh-etchiä, joka valmistetaan seuraavasti: Hanki hieman kuivaa sitruunahappoa (tunnetaan myös nimellä hapan suola, jota käytetään usein elintarvikkeiden säilöntäaineena) verkossa (NUTS.com) tai paikallisesta lähteestä. sitruunahappoa liuottamalla 1/4 kuppia jauhetta 3/4 kuppiin lämmintä vettä, anna jäähtyä. Jotta syövytys saadaan lisää 1/2 kuppi tätä liuosta 2 kuppiin 40 -prosenttista rautakloridiliuosta. Tämä on Edinburghin etsaus. Etsausliuos on kaksi kertaa nopeampi kuin tavallinen ferrikloridietsa, eikä se tukkeudu tai muodosta lietettä.

VAROITUS: ÄLÄ käytä vetyperoksidipohjaista syövyttäjää tällä menetelmällä. Se tuottaa vetykaasua, joka on räjähdysherkästi syttyvää ja räjäyttää pussin auki.

Muista käyttää käsineitä ja vaatetussuojaa (vedenpitävä esiliina) ennen sekoittamista tai syövyttäjän käyttöä. Se tahraa ja syö kangasta ja ihoa! Avaa pussi piirilevyllä, yleensä lisään pussiin ensin vettä vuotojen testaamiseksi ja kaada se sitten ulos. Lisää syövyttäjää piikin syövyttämiseen, älä täytä liikaa, voit aina lisätä lisää myöhemmin, mutta se voi olla sotkuista. Huomaat, että käytät vähemmän syövytystä kuin muilla menetelmillä ja koska se hävitetään käytön jälkeen, etsaus on aina tuore. Purista mahdollisimman paljon ilmaa pussista ilman vuotoa ja sulje se sitten tiukasti, jotta se on ilmatiivis.

Sammuta astia. Aseta pussi nyt kuumaan veteen, kunnes lauta on upotettu ja tasainen. Tarkista syövytyksen edistyminen vähintään 5 minuutin välein, kunnes kaikki paljastunut kupari on täysin poistettu (kirkas pussi mahdollistaa tarkastuksen). Ei ole tarvetta jatkuvaan sekoittamiseen, koska Edinburgh Etch ei tukkeudu. Kun se on valmis (kuparia ei näy), poista pussi ja avaa se varovasti, heitä syövyttäjä jätesäiliöön, älä kaada sitä viemäriin! Käytän suurta muoviastiaa, jolla on leveä suu, ja vien ne yhteisöön vaarallisten jätteiden keräykseen.

Huuhtele pussi vedellä, heitä myös jätesäiliöön ja poista lauta ennen pussin hävittämistä. Huuhtele levy juoksevan veden alla puhdistaaksesi ennen suojavarusteiden poistamista.

Väriaineen poistaminen tavalliseen tapaan pyyhkimällä asetoniin tai lakka -ohenteeseen kastetulla paperipyyhkeellä.

Vaihe 11: Levitä juotosmaski

Kun levy on kuiva, on aika levittää juotosmaski. Tämä on valinnainen vaihe, mutta se auttaa suojaamaan kuparia hapettumiselta, näyttää ammattimaisemmalta ja parantaa SMD -komponenttien sijoittelua.

Jälleen, koska tämän prosessin kuvaus ei kerro kaikkia menestyksen kannalta välttämättömiä vivahteita, olen lisännyt videon.

Kalvomaskia on vaikea löytää ja se on erittäin kallista, joten käytän UV -kovettuvan juotosmaskin putkia, jotka on hankittu eri lähteistä Internetissä. Riippumatta siitä, käytätkö kalvoa tai maalia, tarvitset UV -valon lähteen. Rakensin UV -valotusyksikön käyttämällä purppuranpunaisia/UV -LED -nauhoja.

Näkösi suojaamiseksi on tärkeää, että UV -säteilylähde on suljettu valotiiviiseen laatikkoon. Sivustolla instructables.com on monia ohjeita muiden UV -altistuslaitteiden rakentamiseen, rakenna itsellesi sopiva. Käytän elektronista ajastinta, joka pystyy mittaamaan sekuntia ja aktivoimaan releen kytkeäkseni päälle ja pois UV -lähteen DC -virran.

Koska lasertulostimet eivät tulosta riittävän tiheää kuvaa, sinun on yhdistettävä kaksi kuvaa. Leikkaa kaksi kopiota kustakin juotosmaskista kalvosta ja kohdista ne varovasti muodostaen naamion kummallekin puolelle. Liimaan ne pysyvästi yhteen pienellä "Super Glue" -pisteellä vastakkaisissa kulmissa poispäin tulostetusta kuvasta.

Seuraava vaihe on heuristisin ja edellyttää valotusasetusten testaamista (katso alla olevat ohjeet) sekä kokeiluja maalisovelluksellasi.

UV -altistuslaitteen testaaminen - En tiedä, millaisia UV -tasoja laite tuottaa tai maalin paksuus, muuttujia on aivan liikaa. Sinun on määritettävä valotusaika, joka sopii tiettyyn kokoonpanoon ja maalitiheyteen. Valmistele näyte valotusopas ja peitä tyhjä piirilevy maalilla alla olevien ohjeiden mukaisesti (olen liittänyt raidallisen valotuskuvan, jonka voit tulostaa asetaatille ja käyttää testinaamiona, älä unohda kaksinkertaistaa ja liimata se).

Aloita 10 minuutin kokonaisajalla, jaa se neljään 2 1/2 minuutin jaksoon ja altista näytelevy, joka liikuttaa pahvilaatikkoa 2 1/2 minuutin välein, niin että yksi segmentti paljastuu 2 1/2 minuuttia seuraavaksi 5 minuuttia, sitten 7 1/2 ja lopuksi koko 10 minuuttia. Irrota ja puhdista levy paperipyyhkeillä ja maaliohenteella nähdäksesi, mitkä alueet olivat kovia ja mitkä eivät. Jos se on lähes kaikki kova tai kokonaan poistettu, kaksinkertaista tai puolet kertaa ja yritä uudelleen puhtaalla PC -levyllä. Näiden ajoitusten avulla voit määrittää ehdotetun valotusajan ensimmäiselle levyllesi.

Varoitus! Kun naamio on kovettunut, sitä on melkein mahdotonta poistaa, määritä valotusajat huolellisesti ennen piirilevyn sitoutumista tähän prosessiin. Jos valmistat levyt johdonmukaisesti, sinun ei tarvitse muuttaa valotusaikoja.

Paljasta maski käyttämällä testistä saatuja ajoituksia. Kun valmis levy on altistunut, poista se UV -laatikosta, poista juotosmaski ja irrota asetaatin peitelevy. Sinun pitäisi nähdä maali tarttumasta tähän arkkiin, jossa tyynyt näkyvät maskeissasi, mutta eivät muualla taululla. Käytä nyt paperipyyhettä ja poista valottamaton maali ohenteella. Kaikki maali on poistettava kuparityynyistä ja vias, mutta ei jälkiä, puhdista levy takaa ja edestä ja kuivaa paperipyyhkeellä. Lopeta maskin kovettaminen ensin tutkimalla paljastamattomat alueet ja poistamalla maali ei -toivotuilta alueilta terävällä työkalulla. Aseta sitten levy UV -altistuslaatikkoosi ja altista se vähintään kahdesti - kolme kertaa alkuperäiseen valotusaikaan. Käsittele tarvittaessa toinen puoli samalla tavalla.

Vaihe 12: Poraa lauta

Poraa läpiviennit, reiän läpi olevat osat ja kiinnitysreiät. Käytän porauspuristinta, jossa on porakone vaijerin kokoisille terille. Huomaan, että levyä on helpompi käsitellä, jos se porataan ennen leikkaamista lopulliseen kokoon.

Vaihe 13: Leikkaa lopulliseen kokoon

Käytä levyn profiiliviivoja ohjaimena, leikkaa levy pyörivällä työkalulla ja katkaisupyörällä, viilareunat ja pyöristetyt kulmat

Vaihe 14: Täytä taulusi

Yleensä juotan ensin käsin SMD-osat, sitten läpät ja lopuksi reiän läpi olevat osat.

Tein tämän laitteen pitämään SMD -komponentit alhaalla, kun juotin parista tapista, joitain aluslevyjä ja muttereita. Käytän hieman nestevirtaa SMD -tyynyihin pitäen komponenttia alhaalla ja sitten juottamalla paikalleen.

Vitsien temppu on tasoittaa hieman langanpäätä parilla kerroksia, jotta ne eivät putoa läpivientireiän läpi. Juotos etupuolella ja sitten taivuta lanka ja juotos takana.

Korttisi on valmis ja valmis testaamaan.

Toivottavasti tämä opettavainen oli pitkästä aikaa hyödyllinen. Voit antaa rakentavia kommentteja tai ideoita.

Kiitos, että käytit aikaa tarkastellakseni prosessiani ja pitämällä hauskaa sähköisten projektiesi rakentamisessa.