วิธีทำ PCB แบบกำหนดเองโดยใช้เครื่องแกะสลักเลเซอร์พลังงานต่ำ: 8 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

โดย IgorF2ติดตามเพิ่มเติมโดยผู้เขียน:

เกี่ยวกับ: ผู้ผลิต วิศวกร นักวิทยาศาสตร์บ้า และนักประดิษฐ์ ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ IgorF2 »

เมื่อพูดถึงการทำ PCB แบบโฮมเมด คุณสามารถหาวิธีการต่างๆ ทางออนไลน์ได้ ตั้งแต่ขั้นพื้นฐานที่สุด โดยใช้เพียงปากกา ไปจนถึงการใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติและอุปกรณ์อื่นๆ ที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น และบทช่วยสอนนี้ตรงกับกรณีสุดท้าย! ในโครงการนี้ ฉันจะแสดงวิธีการประดิษฐ์แผงวงจรพิมพ์โดยใช้เครื่องตัดเลเซอร์ต้นทุนต่ำและพลังงานต่ำ

จนกระทั่งเมื่อไม่นานนี้ คุณจะพบกับเครื่องจักรเหล่านั้นเพียงเครื่องเดียวในพื้นที่ผู้ผลิตหรือสิ่งอำนวยความสะดวกทางการค้าอื่นๆ พวกเขาจะต้องใช้เงินหลายพันดอลลาร์ เพื่อที่ผู้ผลิตทั่วไปจะไม่สามารถมีได้ด้วยตัวเอง นอกจากนี้ยังมีบริการตัดด้วยเลเซอร์ทางออนไลน์ แต่ในความคิดของฉัน บริการเหล่านี้อาจไม่ใช่ตัวเลือกที่สมบูรณ์แบบสำหรับการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว โชคดีที่ตอนนี้มีเครื่องแกะสลักเลเซอร์หลายเครื่องออนไลน์อยู่! ส่วนใหญ่มีเลเซอร์พลังงานต่ำและอาจใช้สำหรับการแกะสลักและการแกะสลักบนพื้นผิวต่างๆ เท่านั้น (เช่น แก้ว โลหะ หรือไม้) พื้นที่ผิวและกำลังแสงเลเซอร์เป็นเพียงเศษเสี้ยวของเครื่องจักรระดับมืออาชีพ แต่มันจะเป็นการเริ่มต้นที่ดีสำหรับผู้ผลิตและมือสมัครเล่น

ในบทช่วยสอนนี้ ฉันจะแสดงให้คุณเห็นว่าฉันใช้เครื่องแกะสลักเลเซอร์พลังงานต่ำเพื่อผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ได้อย่างไร มันจะเป็นทางเลือกที่ดีถ้าคุณต้องการสร้างแผงวงจรต้นแบบตัวแรกของคุณ (อย่างน้อยก็จนกว่าคุณจะสั่งซื้อรุ่นที่ดีกว่าจากผู้ผลิตออนไลน์!)

คุณสามารถค้นหาเครื่องตัดเลเซอร์ที่ฉันใช้ในลิงค์ต่อไปนี้:

rebrand.ly/laserengraver-BG

rebrand.ly/laserengraver-AMZ

rebrand.ly/laserengraver-GB

คุณรู้หรือไม่ว่าคุณสามารถหาคลาสการตัดด้วยเลเซอร์ที่ยอดเยี่ยมได้ที่นี่ใน Instructables? ตรวจสอบออก:

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

_

ใช้งานจริงผ่าน uma PCB caseira, você pode encontrar vários métodos online: desde os mais rudimentares, utilizando apenas uma caneta, até os mais sofisticados usando impressoras 3D e outros equipamentos. บทแนะนำการใช้งาน cai nesse último caso!Nesse projeto eu mostro como fabricar uma placa de circuito impresso utilizando uma cortadora a laser de baixa potência e baixo custo.

ล่าสุด, você só encontraria uma dessas máquinas em makerspaces ou outras instalações comerciais. Eles custariam milhares de dólares, então um fazodor comum não seria capaz de ter uma própria. Você pode encontrar também alguns serviços de corte a laser on-line, mas, na minha opinião, eles não seriam a escolha perfeita para prototipagem rápida. เพิ่มเติม Felizmente, การดำรงอยู่ várias máquinas de gravação เลเซอร์ disponíveis ออนไลน์! A maioria delas têm lasers de baixa potência e podem ser usadas apenas para gravação em diferentes superfícies (vidro, metal ou madeira, por exemplo). ความสามารถที่เหนือกว่าและศักยภาพของเลเซอร์ são apenas uma fração das máquinas profissionais, mas são um bom começo para os fazodores e entusiastas. กวดวิชา Neste, Mostrarei como usei uma gravadora a laser de baixa potência para produzir a placa de circuito impresso (PCB ou PCI). Pode ser uma boa alternativa se você tiver uma dessas máquinas ao seu alcance e quiser fazer um primeiro protótipo e uma placa de circuito (pelo menos até encomendar uma versão melhorada de algum fabricante online!).

Você pode encontrar a gravadora a laser usada nesse กวดวิชา 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 Instructables? คอนฟิร่า:

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

ขั้นตอนที่ 1: เครื่องมือและวัสดุ

มีการใช้เครื่องมือและวัสดุต่อไปนี้ในบทช่วยสอนนี้:

• เครื่องแกะสลักเลเซอร์ 10W (ลิงค์ / ลิงค์ / ลิงค์) ใช้สำหรับพิมพ์แบบวงจรบนบอร์ด PCB ทองแดงเปล่า
• ทองแดง PCB (ลิงค์ / ลิงค์ / ลิงค์) แผงวงจรแบบโฮมเมดมักจะพิมพ์บนแผ่นฟีนอลิกเคลือบทองแดง พื้นผิวทั้งหมดของบอร์ดเคลือบ (ด้านใดด้านหนึ่งหรือทั้งสองอย่าง) ทองแดงเป็นวัสดุนำไฟฟ้า ในขณะที่สารตั้งต้นฟีนอลไม่สามารถนำไฟฟ้าได้ ด้วยการเอาส่วนต่างๆ ของชั้นทองแดงออก เราสามารถสร้างรอยทางระหว่างส่วนประกอบต่างๆ เพื่อสร้างแผงวงจรได้
• หมึกน้ำลาเท็กซ์ PVA ดังที่คุณจะเห็นในภายหลังในบทช่วยสอนนี้ ฉันใช้หมึกน้ำเพื่อสร้างมาสก์บนพื้นผิวของ PCB ทองแดง หน้ากากนี้ป้องกันไม่ให้ส่วนของชั้นทองแดงหลุดออกจากสารละลายเฟอริกคลอไรด์
• แปรงทาสี. จะต้องใช้สีหนาบนแผงวงจรและแปรงทาสีจะมีประโยชน์ที่นี่
• เฟอริกคลอไรด์ นี้มาเป็นเกลือและควรละลายในน้ำก่อนที่จะใช้ สารละลายนี้สามารถกัดกร่อนทองแดง ดึงทองแดงออกจากสารตั้งต้นที่เป็นฟีนอลได้ ใช้มาสก์และเฉพาะส่วนของแผ่นทองแดงที่สัมผัสกับสารละลายเท่านั้นที่จะละลาย
• กระดาษทราย. ในท้ายที่สุด คุณจะต้องถอดหน้ากากที่เหลือออกจากกระดาน สามารถทำได้ง่ายๆ โดยใช้กระดาษทราย

_

Os seguintes materiais e ferramentas foram usado nesse กวดวิชา:

• Gravadora laser de 10W (ลิงค์ / ลิงค์ / ลิงค์) Esse ติดตั้ง foi usado para impressão do desenho do circuito em uma placa cobreada nova.
• PCB de cobre (ลิงค์ / ลิงค์ / ลิงค์). Circuitos caseiros são normalmente ประทับใจกับ cobreadas de fenolite, podendo ter um lado ou ambos revestidos com cobre. O cobre é um ตัวนำวัสดุ, enquanto o substrato de fenolite se comporta como isolante de eletricidade Removendo-se partes da camada de cobre, pode-se criar trilhas entre os component, criando-se assim um circuito impresso.
• Tinta PVA ฐาน água. Como você vai ver posteriormente nesse กวดวิชา, eu usei uma tinta base água para criar uma máscara na superfície da placa cobreada. Essa máscara evita que partes da camada de cobre sejam ermovidas pela solução de cloreto เดอ เฟอร์โร
• พินเซล Uma camada de tinta precisará ser aplicada sobre a placa de circuito a ser impressa, e um pincel será bem útil nesse โมเมนโต
• โคลเรโต เด เฟอโร 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 placa de เฟโนไลท์ Aplicando-se uma máscara, garante-se que apenas nas partes de cobre expostas serão dissolvidas
• ลิซ่า. Ao fim do processo, você precisará remover หรือ restante da máscara da placa. Isso pode ser feito สิ่งอำนวยความสะดวก utilizando-se uma lixa

ขั้นตอนที่ 2: กระบวนการผลิต PCB แบบโฮมเมด

กระบวนการผลิต PCB แบบโฮมเมดมักประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้:

1. การออกแบบ PCB

ในขั้นตอนนี้จะทำการวาดภาพของกระดาน เป็นไปได้ที่จะออกแบบบอร์ดใหม่และทำสำเนาของโครงการโอเพนซอร์ซ สามารถใช้ซอฟต์แวร์ CAD ต่างๆ ได้ (Fritzing, KiCAD, Proteus, Eagle เป็นต้น)

2. ใช้มาสก์บน PCB

เมื่อออกแบบแผงวงจรแล้วจะต้องโอนไปยังแผงวงจร มีหลายวิธีในการทำเช่นนี้: ใช้วิธีการระบายความร้อน (โดยการถ่ายโอนผงหมึกจากกระดาษหนึ่งแผ่นไปยังจาน โดยใช้ความร้อน) ด้วยตนเอง (โดยการวาดวงจรด้วยปากกาที่เหมาะสม) และแม้กระทั่งการใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ ในโครงการนี้ ฉันใช้เครื่องแกะสลักเลเซอร์เพื่อถ่ายโอนการออกแบบไปยังจาน

3. เคมีกัด PCB

เมื่อหน้ากากถูกถ่ายโอนไปยังเพลต การกัดกร่อนของชิ้นส่วนต่างๆ ของเพลตจะถูกดำเนินการเพื่อเอาส่วนต่างๆ ของทองแดงออก ในตอนท้ายของกระบวนการ บอร์ดควรอยู่กับแทร็กที่ประกอบเป็นวงจรเท่านั้น

4. การทำความสะอาดและการตกแต่ง

เมื่อการกัดกร่อนเสร็จสิ้น เพลทจะพร้อมสำหรับการทำความสะอาด เจาะ และเชื่อมส่วนประกอบต่างๆ หลังจากนั้นเพียงตรวจสอบทุกอย่าง เพิ่มพลัง และมีความสุข!

_

O กระบวนการ de fabricação da PCB caseira normalmente ประกอบด้วย dos seguintes passos:

1. ออกแบบ da placa

Nesse passo é feito o desenho da placa que seแกล้งผลิต เป็นไปได้มากว่า tanto realizar o projeto de uma placa nova, quanto realizar cópias de projetos opensource ซอฟต์แวร์ที่แตกต่างกันสำหรับ CAD podem ser utilizados (Fritzing, KiCAD, Proteus, Eagle, ฯลฯ)

2. Aplicação da máscara na PCB

Uma vez com o desenho do circuito impresso, é necessário transferi-lo para a placa de circuito มีอยู่ várias formas de fazer isso: usando o método térmico (transferindo-se toner de uma folha de papel para a placa, através da aplicação de calor), manualmente (desenhando-se os circuito com uma caneta atézandosmo) e อุมา อิมเพรสโซร่า 3 มิติ Nesse projeto, usei uma cortadora laser para transferir หรือ desenho para a placa.

3. Corrosão da PCB

Uma vez transferida a máscara para a placa, é realizada a corrosão de partes da placa para remoção de partes do cobre. Ao fim do processo, a placa deverá ficar apenas com เป็น trilhas que compõem o circuito.

4. ลิมเปซา เอ อะคาบาเมนโต

Uma vez concluída a corrosão, a placa estará pronta para ser limpa, perfurada e ter os componentes ขาย. Depois disso, é só verificar tudo, energizar e ser feliz!

ขั้นตอนที่ 3: การออกแบบ PCB และการสร้างมาสก์

เมื่อคุณมีการออกแบบ PCB (ออกแบบโดยใช้ซอฟต์แวร์ CAD ที่คุณเลือก) คุณสามารถส่งออกในรูปแบบ SVG เพื่ออ่านในซอฟต์แวร์แก้ไขกราฟิกอื่นๆ กระบวนการนี้ส่งออกได้หลายเลเยอร์: มุมมองด้านบน มุมมองด้านล่าง หน้ากาก ผ้าไหม ฯลฯ เลเยอร์ทั้งหมดมีอยู่ในรูปแบบปกติหรือแบบมิเรอร์ กระบวนการผลิตที่อธิบายไว้ในบทช่วยสอนนี้กำหนดให้ใช้หน้ากากกับ PCB ส่วนของแผ่นปิดที่ปิดด้วยหน้ากากจะไม่สึกกร่อนและจะถูกเก็บไว้ที่แผ่นปิดท้าย ชิ้นส่วนที่ไม่ได้ปิดบังไว้จะโดนเหล็กคลอไรด์ สึกกร่อนและนำออกจากแผงวงจรพิมพ์

ในกระบวนการนี้ จำเป็นต้องเคลือบทั้งแผ่นด้วยชั้นสี และนำออกเพียงไม่กี่ส่วนโดยใช้เครื่องแกะสลักเลเซอร์

ด้วยวิธีนี้ มาสก์ที่สร้างโดยซอฟต์แวร์ส่วนใหญ่ควรมีสีกลับด้าน (สลับพิกเซลสีดำเป็นสีขาวและกลับกัน) ในการทำการผกผันของมาสก์ มีการใช้ซอฟต์แวร์สองตัว:

- Inkscape: ใช้เพื่อแปลงไฟล์ SVG เป็นรูปแบบภาพ (PNG) นอกจากนี้ยังใช้เพื่อแปลงภาพวาดเป็นภาพขาวดำ (หาก CAD ส่งออกในรูปแบบสี)

- Gimp: ใช้เพื่อสลับสีของหน้ากาก (พิกเซลสีขาวเป็นพิกเซลสีดำ)

ภาพที่ได้จะถูกโหลดลงในซอฟต์แวร์เครื่องแกะสลักเลเซอร์เพื่อพิมพ์ลงบนพื้นผิวของเพลท

ใส่ใจกับขนาดของภาพ: ตรวจสอบว่าขนาดเอาต์พุตของซอฟต์แวร์แกะสลักเลเซอร์เป็นขนาดที่ต้องการสำหรับต้นแบบจริงหรือไม่

ในกรณีของบทช่วยสอนนี้ การออกแบบบอร์ดเฉพาะยังไม่เสร็จสิ้น ฉันพยายามจำลองบอร์ดโอเพนซอร์สที่พัฒนาโดย Fábio Souza: Franzininho บอร์ดที่น่าทึ่งนี้สามารถประกอบและตั้งโปรแกรมได้อย่างง่ายดายโดยผู้ใช้ทุกระดับ มันเข้ากันได้กับ Arduino IDE และได้รับการออกแบบมาทั้งหมดในประเทศบราซิล!

ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับบอร์ดในโครงการ Github:

_

Uma vez que você tenha o desenho da placa (projetado usando qualquer software de CAD de sua preferência) ส่งออกไปยังรุ่นที่ไม่มีรูปแบบ SVG สำหรับรายการอื่นๆ ที่มีกราฟิก Várias camadas podem ser exportadas nesse processo: vista superior, vista inferior, máscara, silk, etc. Todas as camadas são podem ser disponibilizadas ไม่มีรูปแบบปกติหรือ espelhado

O กระบวนการ อธิบาย บทช่วยสอน ร้องขอ que seja aplicada uma máscara sobre a PCB. A parte da placa cobreada que estiver coberta pela máscara não será corroída e, portanto, será mantida na placa สุดท้าย ในฐานะที่เป็น partes que não estiverem cobertas com a máscara serão expostas ao cloreto de ferro, sendo corroídas e removidas da placa de circuito impresso

กระบวนการ Nesse จำเป็น revestir toda a placa com uma camada de tinta, e remover apenas algumas seções utilizando a cortadora a laser.

Dessa forma, a máscara gerada pela maioria dos softwares deverá ter suas cores invertida (inverter os pixels pretos para branco และ vice-versa). Para realizar และ inversão da máscara, foram utilizados dois softwares:

- Inkscape: utilizado para converter os arquivos SVG em formato de imagem (png) ประโยชน์ใช้สอยสำหรับ transformar o desenho em uma imagem preto e branca (caso o CAD exporte em formato colorido);

- Gimp: utilizado para inverter a cor da máscara (พิกเซล brancos em พิกเซล pretos)

A imagem resultante é então carregada no software da gravadora a laser para impressão na superfície da placa. ผลลัพธ์ที่ได้

Atentar para as dimensões da imagem: deve-se verificar se as dimensões de saída do software da gravadora são as desejadas para o protótipo จริง

ไม่มีกวดวิชา caso desse, não foi feito o projeto de uma placa específica. Ao invés disso, tenei replicar uma placa opensource, desenvolvida pelo Fábio Souza: ฟรานซินินโญ่ รายละเอียดเพิ่มเติม การใช้งานร่วมกัน กับ มอนทาดา e โปรแกรม กับ สิ่งที่ต้องทำ ระบบปฏิบัติการ níveis, é compatível com o Arduino IDE และ inteiramente projetada no Brasil!

ข้อมูลใหม่ทั้งหมด ไม่มี Github ทำ projeto: