Štampane ploče - kompletan proces: 14 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

U nastavku je opisan postupak kojim stvaram ploče za računare za jednokratnu upotrebu i prototip. Napisan je za osobu koja je već stvorila vlastite ploče i upoznata je s općim procesom.

Svi moji koraci možda nisu optimalni za vašu situaciju. Ovaj proces razvio sam pokušajem i greškom 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 uputstava i slika, oni čine većinu ovog uputstva, uključio sam nekoliko video zapisa za neke od složenijih koraka.

Korak 1: Potrebni materijali

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

Trebat će vam:

• Bakar presvučen PCB materijalom
• Softver za dizajn pločica (koristim besplatni softver Eagle).
• Gerber prevoditelj datoteka - pretvorite Gerber datoteke u grafički format Gerber2PDF
• Softver za uređivanje grafike (PhotoShop)
• Laserski štampač sa tonerom pogodan za tehniku prenosa tonera.
• Sjajni papir za laserski štampač (Staples #633215).
• Prozirna folija za laserske pisače (C-Line br. 60837).
• Ljepilo ljepilo topivo u vodi, ljepilo cijanoakrilat, slikarska traka.
• Tanka cvjetna žica (~ 26 gage) i ravne igle.
• Ručni alati za rezanje, oblikovanje i bušenje PC ploča.
• Standardno peglanje za odeću.
• Materijali za čišćenje pločica (papirnati ručnici, spužve, deterdžent, Prijatelji čuvara šipki, otapala).
• Tečni hlorid gvožđa (40%).
• Limunska kiselina, u prahu (orasi.com).
• Stari CrockPot sa keramičkom ili staklenom oblogom (ne od metala).
• Qt. plastična vrećica za zamrzavanje sa zatvaračem.
• 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 ploču

Koristim verziju besplatnog 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 vijase koji povezuju gornje tragove s donjim 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.

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

Koristim Eagles -ov CAM procesor za kreiranje slika na ploči koje će se štampati na papiru za bakar i na laserskoj providnoj foliji za maske za lemljenje.

Korak 3: Output Gerbers

Volim koristiti poligone za popunjavanje kako bih stvorio ravninu tla na dnu i V+ na vrhu, stoga ne ispisujem slike (e) ploče direktno, već koristim Eagle -ov CAM izlaz. Ne koristim matrice za lemljenje od kada sam ručno lemio nekoliko SMD komponenti koje koristim na svojim pločama.

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

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

Korak 4: Pretvaranje CAM slika

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

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

Prvi korak je pretvaranje Gerber datoteka 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 Gerber datoteke koje želim pretvoriti iz direktorija Project u direktorij CAM prije pokretanja Gerber2PDF iz Windows naredbene linije.

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

Uključio sam tekstualnu datoteku koju koristim za pokretanje gerber2pdf procesa 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 bakarnu i lemnu masku koja mi je potrebna, 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 pretvorbu i uređivanje grafike slijedeći donje upute.

Uredite PDF datoteke tako da dodate oznake registracione rupe (vidi strelice) na obje strane dvostranih ploča. Neka registracijske rupe budu izuzetno male kako bi registracija bila preciznija, 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 štampani tekst. Budite sigurni da je bilo koji tekst koji dodate bio preslikan na gornji i donji bakreni dio 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 (u istoj rezoluciji 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 bakarnih 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: Odštampajte glavni list

Štampane bakarne slike Master Sheet -a će se prenijeti 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 greškama, brzo prenosi toner u bakar i čisto se oslobađa uz samo nekoliko minuta natapanja u toploj vodi. Ako se žele generirati lemne maske, najmanje dvije kopije svake maske se ispisuju na prozirnoj foliji laserskog pisača (linija C 60837).

Pre štampanja na sjajnom papiru ili folijama odštampajte 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 (pogledajte gornju fotografiju). Učinite to i za slike bakra i za maske. Napravio sam greške u procesu 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 po cijeloj površini) koristeći sliku iz ispisa na običnom papiru kao vodič (koristim Dremel alat s odsječenim kotačićem).

Rubovi su glatki kako bi se izravnali, a uglovi zaobljeni. Zatim turpiram gornje i donje rubove pod kutom od 45 stupnjeva kako bih uklonio bilo kakve neravnine ili oštrinu (provjerite prstom nakon podnošenja).

Sljedeći korak je čišćenje ploča radi uklanjanja ulja ili masti. Deterdžent i topla voda će uspjeti. Konačno, 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 pročišćavam vlažnom spužvom, a zatim isperim prije sušenja papirnatim ručnikom.

Ako su ploče dvostrane, slike će se morati točno registrirati. Otkrio sam da je najbolji način za mene da umjereno zalijepim običnu papirnu kopiju donje bakrene slike na jednu stranu ploče (paradoksalno, ovo će biti vrh) i pažljivo izbušiti središta registracionih vijaka 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 na sliku sa slike 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 proces je složeniji. Prvo očistim rupe za registraciju na ploči ravnom iglom. Sljedeći korak je izrezati jednu bakrenu gornju i jednu donju sliku sa sjajnog papira i točno 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 (dužine 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 da spriječim propadanje žice kad prevrnem ploču. Na kraju ga gurnite kroz prednji dio donjih rupa za papir tako da slike budu okrenute prema bakru.

Svaka žica se tada savija kako bi držala papire i ploču zajedno. Kada se sve rupe završe, slijedite postupak za gore prikazanu jednostranu ploču.

Korak 9: Prijenos tonera

Sada kada je ploča spremna za prijenos tonera. Ovaj video zapis o procesu prijenosa može pojasniti sljedeće upute.

Nanosim peglu za suhu odjeću na najnižu temperaturu da zalijepim papir na ploču šiljatim vrhom pegle. 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 presječem žice ispirane 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 potpunu pokrivenost željezom. Ovo će zagrijati ploču i zalijepiti toner. Kako bih osigurao prijenos tonera, uklanjam papirni ubrus sa gornje strane i držim rub pegle pod uglom od 45 stepeni prema ploči, a zatim pritiskam dok se krećem po ploči. To radim sa svake strane barem nekoliko puta. U ovom trenutku trebali biste vidjeti blagu sliku tonera na poleđini papira.

Sljedeći korak je namočiti ploču i papir u vodu dok papir ne otplovi. 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 oštrenje i nožem. Ako je u ovoj fazi potrebno opsežno popravljanje, možda ćete htjeti ukloniti toner i ponovo ga nanijeti prije jetkanja (obavezno ponovo očistite ploču).

Korak 10: Uzdignite svoju ploču

Moj proces jetkanja je možda najnekonvencionalniji. Potreban je lonac napunjen 1/2 puta vodom postavljenom na visoku temperaturu i zagrijavan (najmanje 1 Hr) dok se ne zagrije. Sljedeći neobičan korak je utiskivanje ploče u kvalitetnu vrećicu za zamrzavanje sa zatvaračem. Konačno, 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 on-line (NUTS.com) ili lokalnog izvora. Pripremite otopinu limunske kiseline rastvaranjem 1/4 šolje praha u 3/4 šolje tople vode, ostavite sa strane da se ohladi. Da biste napravili nagrizanje, dodajte 1/2 šolje ovog rastvora u 2 šolje 40% rastvora ferohlorida. Dodajte kiselinu Ovo je Edinburško jetkanje. Otopina za jetkanje je dva puta brža od obične jetkane željezo -kloridne kiseline i neće se samo začepiti niti formirati mulj.

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

Prije miješanja ili upotrebe nagrizanja obavezno koristite rukavice i zaštitu odjeće (vodootporna pregača). I dalje će mrljati i jesti tkaninu i kožu! Otvorite vrećicu s pločom za krug, obično u vrećicu prvo dodam vodu da provjerim ima li curenja, a zatim ispuštam tu vodu. Dodajte etchant dovoljan za nagrizanje vašeg kruga, nemojte pretrpati, uvijek možete kasnije dodati još, ali može biti neuredno. Utvrdit 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 toplu vodu sve dok daska ne bude potopljena i ravna. Provjeravajte napredak graviranja najmanje svakih 5 minuta dok se sav izloženi bakar potpuno ne očisti (prozirna vrećica omogućava pregled). Nema potrebe za stalnim uznemirenjem jer se Edinburgh Etch ne začepljuje. Kad je kompletno (nema vidljivog bakra), izvadite vrećicu i pažljivo je otvorite, bacajte nagrizanje u spremnik za otpad, nemojte ga izlijevati u odvod! Koristim veliku plastičnu posudu sa širokim ustima koju odnosim u skupštinu za prikupljanje opasnog otpada kako bih je odbacila.

Isperite vrećicu vodom, također je bacite u kontejner 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 UV lečive maske za lemljenje dobijene 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 rolnu ljubičastih/UV LED traka.:

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

Budući da laserski štampači ne štampaju sliku dovoljne gustine, 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 sa malom tačkom "Super ljepila" na suprotnim uglovima dalje od odštampane slike.

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

Testiranje vašeg uređaja za izlaganje UV zračenju - Ne znam kakvu će razinu UV zraka 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 probnu masku, ne zaboravite je udvostručiti i zalijepiti)).

Počnite s ukupnim vremenom od 10 minuta, podijelite ga u četiri perioda od 2 1/2 minute i izložite ploču za uzorke pomicanjem komada kartona svaka 2 1/2 minute tako da jedan segment bude izložen 2 1/2 minute sljedećih 5 minuta, zatim 7 1/2 i na kraju punih 10 minuta. Uklonite i očistite ploču papirnim ubrusom 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! Nakon što 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 trebali mijenjati vrijeme izlaganja.

Koristeći vrijeme koje ste dobili iz testa, razotkrijte svoju masku. Nakon izlaganja gotove ploče, uklonite je iz UV kutije, uklonite masku za lemljenje i odlijepite poklopac od acetata. Trebali biste vidjeti kako se boja lijepi za ovaj list gdje se jastučići pojavljuju na vašoj maski, ali ne i drugdje na tabli. Sada koristite papirne ubruse i uklonite neotkrivenu boju razrjeđivačem. S bakrenih jastučića i vija treba ukloniti svu boju, ali ne i tragove, očistiti ploču sa stražnje i prednje strane i osušiti papirnim ubrusom. Da biste završili s stvrdnjavanjem 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 originalnog vremena izlaganja. Drugu stranu, ako je potrebno, obradite na isti način.

Korak 12: Izbušite dasku

Izbušite rupe za vijase, komponente kroz rupu i montažne rupe. Za svrdla veličine žice koristim bušilicu sa 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, nekih podložnih pločica i matica. Nanosim malo tekućeg fluksa na SMD jastučiće i držim komponentu prema dolje, a zatim lemim na mjestu.

Trik za vias je da malo spljoštite malo kraja 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 vaših elektronskih projekata.