DIY Profesjonalna dwustronna płytka drukowana: 8 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

W dzisiejszych czasach płytki PCB można kupić w Chinach niezwykle tanio. Ale załóżmy, że potrzebujesz jednego w ciągu 24 godzin, wtedy jedyną opcją jest zrobienie własnego. Co więcej, jest to o wiele bardziej wymagające i zabawne!

W tej instrukcji poprowadzę Cię przez cały proces tworzenia profesjonalnej dwustronnej płytki drukowanej na taniej frezarce CNC, bez żadnych chemikaliów! Cechy PCB:

• Dwustronna
• Soldermask (zielona warstwa)
• Sitodruk (biały tekst)
• Miedziane przelotki
• Chociaż poszycie otworów
• Podkładki cynowane (opcjonalnie)

Dotarcie do tego punktu zajęło mi wiele eksperymentów. Zwłaszcza maska lutownicza i sitodruk wymagały trochę pracy, aby usprawnić proces. Zacznijmy!

Krok 1: Części i narzędzia

Narzędzia

• Frezarka CNC z:

  • Tuleja 3,175 mm (jak tuleje ER11)
  • Sonda Z
• Dziurkacz do gwoździ (do robienia przelotek)
• Młotek (do uderzenia w gwóźdź)
• Papier ścierny (drobna siatka)
• światło ultrafioletowe

Tani CNC doskonale nadaje się do tego zadania. Chińskie jednostki kosztują około 150-300$.

Części

• Puste płytki PCB / płyta platerowana miedzią
• Frezy do PCB: 0,2 mm, końcówka 30°
• Wiertła do PCB: 1 mm i 1,5 mm
• Frezy do PCB: 2 mm i 3 mm
• Nity PCB: średnica zewnętrzna 0,9 mm i 1,3 mm
• Maska lutownicza utwardzana promieniami UV (zielona)
• Płyn korygujący (tipp-ex)
• Kołki wyrównujące 3 mm
• Uchwyt na płytkę drukowaną i pin wyrównujący
• Płynna cyna / roztwór chemiczny cyny (opcjonalnie)

Wszystkie części można znaleźć tanio na aliexpress lub ebay o powyższych nazwach. Chemiczny roztwór cyny może być trudniejszy do znalezienia i może być dość kosztowny (około 50 dolców za butelkę), ale jest całkowicie opcjonalny. Uchwyt PCB i uchwyt na kołki wyrównujące służą do montażu PCB na stole CNC. Możesz je wydrukować z pliku zip lub oryginalnego projektanta, potrzebne są 2 kopie każdego pliku.

Krok 2: Oprogramowanie

Oprócz frezarki CNC i niektórych narzędzi będziemy potrzebować również 3 programów do wykonania własnej płytki drukowanej

• Oprogramowanie do projektowania PCB do projektowania PCB
• Flatcam do generowania kodu dla frezarki CNC
• Świeca do sterowania frezarką CNC

Oprogramowanie do projektowania PCB

Możesz użyć dowolnego oprogramowania do projektowania PCB. Popularne opcje to: projektant Altium, Circuitmaker, Eagle, Kicad, … Zakładam, że wiesz, jak projektować płytki PCB i eksportować pliki gerber. Jeśli nie wiesz, co to jest, tworzenie plików gerber dla PCB jest jak generowanie pliku PDF dla pliku tekstowego. Jest to standardowy format do zapisywania specyfikacji Twojej płytki drukowanej. Możesz znaleźć wiele samouczków online na ten temat.

Płaska kamera

Kamera Flatcam jest mniej popularna, ale bardzo łatwa w użyciu. Szczegółowo wyjaśnię każdy krok i poprowadzę Cię przez cały proces. W razie wątpliwości spójrz na doskonałą instrukcję obsługi Flatcam. Flatcam pobierze nasze pliki gerber i przekształci je w ruchy maszyny (gcode) za pomocą techniki zwanej routingiem izolacji. Aby wyfrezować tor PCB, musimy wyfrezować kontur toru, aby odizolować go od otaczającej miedzi, stąd nazwa. Flatcam ma 4 zakładki (patrz zdjęcie):

• Projekt: zawiera przegląd plików, które otworzyłeś lub utworzyłeś
• Wybrane: używane do generowania nowych plików
• Opcje: używane do przechowywania ustawień domyślnych
• Narzędzie: używane do dwustronnych płytek drukowanych

Zaczynamy od otwarcia pliku gerber za pomocą File>Open Gerber i pojawi się on w zakładce Project. Istnieją teraz 3 kroki, aby przekonwertować ten gerber na gcode:

1. Generowanie ścieżki narzędzia izolacji

   • Kliknij plik gerber na karcie Projekt, aby go wybrać, a następnie kliknij kartę Wybrane
   • Tutaj możemy wprowadzić ustawienia narzędzia, którego będziemy używać i kliknąć Generuj geometrię
   • Wracając do zakładki Projekt widzimy nowy plik z _iso w rozszerzeniu

2. Generowanie geometrii

   • Kliknij plik izolacji na karcie Projekt, aby go zaznaczyć, a następnie kliknij kartę Wybrane
   • Teraz wprowadzamy głębokość cięcia i prędkość i klikamy na Generuj
   • W zakładce Projekt pojawił się plik iso_cnc

3. Eksportowanie gcode

   • Kliknij plik cnc na karcie Projekt, aby go zaznaczyć, a następnie kliknij kartę Wybrane
   • Kliknij Eksportuj gcode i zapisz plik z rozszerzeniem.nc

Tę prostą procedurę należy powtórzyć dla każdej warstwy PCB. Konkretne ustawienia zostaną omówione w kolejnych krokach i zostaną wymienione w jednostkach metrycznych. Szybkość posuwu będzie zależeć od aktualnej maszyny. Dla porównania: mój CNC ma wrzeciono 300W.

Świeca

Świeca służy do sterowania maszyną CNC; inną popularną opcją byłby Chilipepr. Każde oprogramowanie będzie działać, o ile ma opcję tworzenia mapy wysokości (więcej o tym później). Jeśli posiadasz maszynę CNC, będziesz zaznajomiony z większością opcji i sposobem sterowania maszyną. Przejdę do szczegółów dotyczących konkretnych opcji PCB, których będziemy potrzebować.

Zacznijmy frezowanie!

Krok 3: Wiercenie otworów centrujących

Drugie miejsce w konkursie PCB