לוחות מעגלים מודפסים - תהליך שלם: 14 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

להלן מתואר התהליך שבו אני יוצר מעגלי מחשב לשימוש חד פעמי ולשימוש באב טיפוס. הוא כתוב לאדם שיצר לוחות משלו בעבר ומכיר את התהליך הכללי.

ייתכן שכל הצעדים שלי אינם אופטימליים למצבך. פיתחתי תהליך זה על ידי ניסוי וטעייה בשילוב טכניקות ממקורות שונים. אנא קח את מה שעובד עבורך וזרק את מה שלא.

הערת הפקה: אני בית ספר ישן ולומד הכי טוב מהוראה וכתמונות כתובות, הם מהווים את עיקר ההנחיה, כללתי כמה סרטונים לכמה מהשלבים המורכבים יותר.

שלב 1: חומרים דרושים

הרשימה הבאה ארוכה, אך אם אתה כבר מכין לוחות מחשב משלך, ייתכן שיהיה לך כמה מהפריטים האלה. את רוב השאר, למעט קופסת החשיפה UV, ניתן לרכוש און ליין.

אתה תצטרך:

• חומר PCB מצופה נחושת
• תוכנת עיצוב מעגלים (אני משתמשת ב- Eagle freeware).
• מתרגם קבצים גרבר - המיר קבצי גרבר לפורמט גרפי Gerber2PDF
• תוכנת עריכת גרפיקה (פוטושופ)
• מדפסת לייזר עם טונר המתאימה לטכניקת העברת טונר.
• נייר מדפסת לייזר מבריק (סיכות מס '633215).
• סרט שקיפות למדפסות לייזר (C-Line no60837).
• מקל דבק מסיס במים, דבק ציאנואקרילט, סרט ציירים.
• חוט פרחוני דק (~ 26 מד) וסיכות ישרות.
• כלי יד לחיתוך, עיצוב וקידוח לוחות מחשב.
• מגהץ סטנדרטי לבגדים.
• חומרי ניקוי של מעגלים (מגבות נייר, ספוגים, חומר ניקוי, חבר שומרי בר, ממסים).
• נוזל פריד כלוריד (40%).
• חומצת לימון, באבקה (nuts.com).
• CrockPot ישן עם תוחם קרמיקה או זכוכית (לא מתכת).
• Qt. שקית מקפיא מפלסטיק עם סגירת רוכסן.
• צבע מסכת הלחמה לריפוי UV (ebay או אמזון).
• קופסת חשיפה לקרינת UV (תוצרת בית?).

שלב 2: עיצוב לוח המעגלים שלך

אני משתמש בגרסת הכלים החופשיים של Eagle מכיוון שגדלי הלוח צנועים למדי ומוגבלים לשני צדדים. אני נדיב בגדלי העקבות שלי והמרחקים ביניהם (גודל עקבות של 24 מיל דקה ובין 15 מיל).

רוב הרכיבים שלי הם דרך החור אבל אני משתמש ב- SMD או בשילוב מדי פעם. אני מנסה לנתב עקבות לכל כותרות סיכה בתחתית הלוח. אני לא משתמש בחורים מצופים ולכן אני מוסיף ויאסות נוספות המחברות בין העקבות העליונות לתחתית שבהן לא ניתן להלחם רכיב משני הצדדים. אלה ימולאו בחתיכות קצרות של חוט דק המולחם במקומו.

כשאני מסיים עם הפריסה והניתוב, אני מוסיף כמה ויאס גדולות ליד פינות הלוח כדי לשמש חורי הרכבה ומחווני רישום לוחות דו צדדיים.

כשתסיים אני מציע לך להדפיס עותק גדול של הלוח לעיון בהצבת רכיבים וסימון חורים.

אני משתמש במעבד ה- CAM של Eagles ליצירת תמונות הלוח שיודפסו על נייר לנחושת ועל סרט שקיפות לייזר למסכות ההלחמה.

שלב 3: פלט גרברים

אני אוהב להשתמש במצולעי מילוי ליצירת מטוס קרקע בתחתית ו- V+ בחלקו העליון, ולכן אני לא מדפיס את תמונת הלוח ישירות אלא משתמש בפלט CAM של איגל. אני לא משתמש בשבלונות הדבק הלחמה מאז הלחמתי ביד את מרכיבי ה- SMD המעטים שבהם אני משתמש ללוחות שלי.

כדי להקל על יצירת תמונות ה- CAM יצרתי תבנית מותאמת אישית עבור פלט CAM חד -צדדי ומכיל את קבצי הפלט הדרושים לי. אני תמיד מוסיף את צורת הלוח לגרברס הנחושת אך לא למסכות.

בדרך כלל אני מכניס את קבצי Gerber לתיקיית Project בעת עיבוד העבודה, כך שאפשר יהיה לגשת אליהם במידת הצורך במועד מאוחר יותר.

שלב 4: המרת תמונות CAM

יצירת הפלט באמצעות מעבד ה- CAM של איגל מציגה מספר מכשולים ליצירת מסכות הנחושת והלחמה.

1. עליך להמיר את קבצי Gerber לתמונות להדפסה.
2. מעבד ה- Cam מסיר את הרכיב ומחווני חורים.

השלב הראשון הוא להמיר את קבצי Gerber לקובץ תמונה כלשהו שאוכל לערוך ולהדפיס. אני משתמש בקישור בשם Gerber2PDF קישור Gerber2PDF.

קובץ ה-.exe שהורדת ממוקם בספריית Eagle CAM. לאחר מכן אני מעביר את קבצי Gerber שברצוני להמיר מספריית Project לספריית CAM לפני הפעלת Gerber2PDF משורת הפקודה של Windows.

עיין בתיעוד Gerber2pdf לקבלת התחביר לבחירה והמרה של קבצים ספציפיים.

צירפתי את קובץ הטקסט שבו אני משתמש כדי להריץ את תהליך gerber2pdf שעליך להוריד.

אל תהסס לערוך קובץ זה בהתאם לצרכיך. גזור את הפקודות והדבק אותן בכלי השירות של שורת הפקודה DOS כדי להמיר את הגרברס.

ברגע שיש לי מסמכי PDF בודדים, אחד לכל מסכת נחושת והלחמה שאני צריך, אני מטפל בנושא החורים החסרים ברכיבי הלוח, הוויאסות וחורי הרישום. אני משתמש ב- PhotoShop כדי לייבא את קובצי ה- PDF ולערוך את קבצי הנחושת כדי להוסיף את החורים הדרושים כמעגלים לבנים קטנים.

שלב 5: עריכת תמונות

אני משתמש ב- PhotoShop כדי לייבא את קובצי ה- PDF ולערוך את קבצי הנחושת כדי להוסיף את החורים הדרושים כמעגלים לבנים קטנים. תוכל להשתמש בתוכנת המרה ועריכה גרפית משלך לפי ההנחיות להלן.

ערוך את מסמכי ה- PDF כדי להוסיף סימני חור לרישום (ראה חיצים) לשני צדי הלוחות הדו-צדדיים. שמור על חורי הרישום קטנים במיוחד כדי שהרישום יהיה מדויק יותר אך גדול מספיק כדי לראות בעת הדפסת תמונות הנחושת. אני רק מוסיף את חורי הרכיב למעלה מכיוון שאני אקדוח בעיקר מהצד הזה. שים לב שתמונת הנחושת העליונה חייבת להיות הפוכה אופקית (מראה) בשלב זה, כך שהרפידות יתאימו לאחר חריטה. תוכל גם להוסיף טקסט מודפס בשלב זה. ודא שכל טקסט שאתה מוסיף הופיע במראה על הנחושת העליונה והתחתונה, כך שהם יועברו ללוח שלך כראוי (ראה דוגמאות לעיל).

העתק והדבק כל תמונת נחושת ומסכה לגיליון אב ריק של עמוד מלא (באותה רזולוציה של קובצי ה- PDF) זה יודפס במדפסת הלייזר שלך. ייתכן שתרצה להוסיף טקסט זיהוי לוח לדף הראשי.

הצבת עותקים מרובים של תמונות הנחושת בגיליון המאסטר תחסוך נייר ותאפשר טעויות בתהליך העברת הטונר. עשו את אותו הדבר עבור קבצי מסכות הלחמה והוסיפו לפחות 2 עותקים של כל מסכה, הם ישולבו מאוחר יותר.

שלב 6: הדפס את גיליון המאסטר

תמונות הנחושת המודפסות של גיליון המאסטר יועברו למחשבי הלוח המוכנים באמצעות העברת חום טונר. אני משתמש בנייר מבריק לייזר צבעוני מ- Staples (מס '633215) לצורך תהליך ההעברה. הוא אמין, בעלות נמוכה וברור (לא כמו דפי מגזינים). הוא מקבל את טונר הלייזר עם מעט או ללא שגיאות, מעביר את הטונר לנחושת במהירות ומשתחרר בצורה נקייה תוך דקות ספורות של השרייה במים חמים. אם יש ליצור מסכות הלחמה, לפחות שני עותקים של כל מסכה יודפסו על גבי שקוף של מדפסת לייזר (קו C60837).

לפני שתדפיס על נייר מבריק או שקופים הדפס עותק של התמונות על נייר רגיל. עותק זה ישמש לגודל לוח ויישור נחושת דו צדדי. כדאי לבדוק אם יש מרחקים נכונים בין רפידות ל- SMD ורכיבים אחרים (ראו תמונה למעלה). בצע זאת הן לתמונות הנחושת והן למסכות. עשיתי טעויות בתהליך ההעתקה וההדבקה יותר מפעם אחת, ולאחר תחריט, מיסוך וקידוח הלוח, לא יכולתי לאכלס את הלוחות המוגמרים

שלב 7: הכינו לוח מצופה נחושת

לוחות הנחושת (חד-צדדיים או דו-צדדיים) נחתכים לצורה גסה (~ חצי אינץ 'מסביב) תוך שימוש בתמונה מהתדפיס הנייר הרגיל כמדריך (אני משתמש בכלי Dremel עם גלגל חיתוך).

הקצוות מוגשים חלקים כדי לשטח אותם והפינות מעוגלות. לאחר מכן אני מסדר את הקצוות העליונים והתחתונים בזווית של 45 מעלות כדי להסיר קוצים או חדות (בדוק עם האצבע לאחר התיוק).

השלב הבא הוא ניקוי הלוחות להסרת שמנים או שומנים. חומר ניקוי ומים חמים יעשו את העבודה. לבסוף כדי להסיר חמצון וליצור משטח שיקבל את ההעברה ויהיה קל להלחם, אני מפזר את הנחושת עם מעט תרכובת "בר שומרי חבר" ומשפשף בעדינות בעזרת ספוג לח, ואז שוטף לפני הייבוש במגבת נייר.

אם הלוחות דו-צדדיים, יהיה צורך לרשום את התמונות במדויק. מצאתי שהדרך הטובה ביותר בשבילי היא להדביק עותק נייר רגיל של תמונת הנחושת התחתונה בצד אחד של הלוח (באופן פרדוקסלי זה יהיה החלק העליון) ולקדוח בזהירות את מרכזי ויאס הרישום בעזרת מקדחה מס '70. מכונת מקדחה עם מקדחה לחיזוק המפתח עובדת היטב.

שלב 8: רשום תמונות נחושת

עבור לוחות חד צדדיים התהליך פשוט למדי. פשוט גזרו עותק של תמונת הנחושת מהנייר המבריק והדביקו אותו בעדינות על לוח התמונה כלפי מטה בעזרת סרט ציירים (סרט כחול). לאחר מכן אני מניח את הלוח על פיסת דיקט מכוסה 2 שכבות נייר ומכסה את הלוח בשתי שכבות נוספות.

עבור לוחות דו צדדיים התהליך מסובך יותר. אני מנקה תחילה את חורי הרישום בלוח בעזרת סיכה ישרה. השלב הבא הוא לחתוך תמונת נחושת אחת ותחתונה אחת מהנייר המבריק ולנקב בדיוק את מרכז כל חורי הרישום בעזרת סיכה ישרה.

לאחר מכן חתכתי חתיכות של פרח פרחים דק (~ 26 מד) או חוט מלאכה קטן מספיק בכדי לעבור דרך חורי הרישום (באורך של כ 3/4 אינץ '). אני מעביר את החוט הזה תחילה דרך החלק האחורי של אחד מחורי הרישום בנייר העליון, ואז דרך הלוח. בשלב זה אני מכופף את החוט ומשתמש בחתיכה קטנה של סרט ציירים כדי למנוע מהחוט ליפול כאשר אני הופך את הלוח. לבסוף דחוף אותו דרך החלק הקדמי של חורי הנייר התחתונים כך שהתמונות יפנו לנחושת.

לאחר מכן כל חוט כפוף בכדי להחזיק את הניירות והלוח יחד. כאשר כל החורים הושלמו, בצע את ההליך של הלוח החד צדדי למעלה.

שלב 9: העברת טונר

עכשיו כשהלוח מוכן להעברת הטונר. סרטון זה של תהליך ההעברה עשוי להבהיר את ההוראות הבאות.

אני מורחת מגהץ יבש המוגדר בדיוק מתחת לטמפרטורה הגבוהה ביותר כדי להדביק את הנייר על הלוח בעזרת קצה המחודד של המגהץ. היזהר להניח את הקצה בין החוטים על לוחות דו צדדיים ולהדביק את שני הצדדים כך שהנייר לא ייפרד מהלוח בעת הטיפול. אזהרה שהלוח מתחמם. על שני לוחות צדדיים אני חותך את החוטים סומק בצד אחד ואז מושך את הקצוות האחרים דרך הנייר והלוח לפני השלב הבא.

הסר כל סרט לפני שמורחים את המגהץ בלחץ על כל צד במשך כדקה אחת ללא תנועה, אלא אם הלוח גדול מדי לכיסוי ברזל מלא. זה יחמם להשרות את הלוח ולהדביק את הטונר. כדי להבטיח העברת טונר אני מסיר את מגבת הנייר בצד העליון ומחזיק את קצה המגהץ בזווית של 45 מעלות כלפי הלוח ואז מפעיל לחץ תוך כדי תנועה על פני הלוח. אני עושה זאת מכל צד לפחות מספר פעמים. בשלב זה אתה אמור לראות תמונה קלה של הטונר בגב הנייר.

השלב הבא הוא להשרות את הלוח והנייר במים עד שהנייר צף. בדרך כלל אני משפשף בעדינות את גב הנייר כדי להסיר את ציפוי החימר כדי להקל על התהליך ומקלף בעדינות את הנייר לאחר מספר דקות, הברשה קלה מתחת למים בעזרת מברשת זיפית רכה או האצבעות שלך יבטיחו את ציפוי החימר של המבריק נייר מוסר מהנחושת לפני התחריט. המים יעננו עם חלקיקי חימר מיקרוסקופיים.

מייבשים, בודקים ומגעים בעזרת סמן וסכין של Sharpee במידת הצורך. אם יש צורך בתיקון מקיף בשלב זה, ייתכן שתרצה להסיר את הטונר ולמרוח מחדש לפני התחריט (הקפד לנקות את הלוח שוב).

שלב 10: חרוט את הלוח שלך

תהליך התחריט שלי הוא אולי הכי לא שגרתי. זה דורש סיר חרס במילוי 1/2 דרך עם מים שמוגשים על ההגבהה ומחוממים (לפחות שעה) עד שהם חמים. השלב יוצא הדופן הבא הוא לחרוט את הלוח בתוך שקית מקפיא באיכות טובה עם נעילת רוכסן. לבסוף אני משתמש בחרוט אדינבורו מבוסס Ferric Chloride שמוכן כדלקמן: להשיג מעט חומצת לימון יבשה (מכונה גם מלח חמוץ המשמש לעתים קרובות כחומר משמר מזון} ממקור מקוון (NUTS.com) או מקומי. הכינו פתרון של חומצת לימון על ידי המסת 1/4 כוס האבקה ב -3/4 כוס מים חמים, הניחו בצד להתקרר. להכנת החומר הוסיפו 1/2 כוס תמיסה זו ל -2 כוסות תמיסת כלוריד 40% הוסיפו את החומצה לכלוריד. זהו תחריט אדינבורו. תמיסת התחריט מהירה פי שניים מתחריט כלורי Ferric Chloride ולא תסתום בעצמה או תיצור את הבוצה.

אזהרה: אין להשתמש בחומר מכשיר מבוסס מי חמצן בשיטה זו. הוא מייצר גז מימן דליק באופן נפץ ויפרוץ את השקית.

הקפד להשתמש בכפפות והגנה על בגדים (סינר עמיד למים) לפני ערבוב או שימוש בחומר. זה עדיין יכתים ויאכל בד ועור! פתח את השקית עם הלוח, אני בדרך כלל מוסיף מים לשקית קודם כל כדי לבדוק אם יש נזילות ואז זורק את המים החוצה. הוסף חומר אמצעי מספיק כדי לחרוט את המעגל שלך, אל תמלא יתר על המידה, אתה תמיד יכול להוסיף עוד מאוחר יותר אבל זה יכול להיות מבולגן. תגלו שתשתמשו פחות בחומר אקסצ'יל מאשר בשיטות אחרות ומכיוון שהוא מושלך לאחר השימוש, החומר תמיד טרי. סוחטים כמה שיותר אוויר מהשקית בלי לשפוך ואז אוטמים אותו היטב כך שהוא אטום.

מכבים את סיר הקרוק. כעת הניחו את השקית במים החמים עד שהקרש שקוע ושטוח. בדוק את התקדמות התחריט לפחות כל 5 דקות עד שכל הנחושת החשופה תתפנה לחלוטין (השקית הצלולה מאפשרת בדיקה). אין צורך בתסיסה מתמדת שכן תחריט אדינבורו אינו סותם. לאחר השלמתו (אין נחושת נראית), הסירו את השקית ופתחו אותה בזהירות, השליכו את החומר בכלי פסולת, אל תשפכו אותו אל תוך הניקוז! אני משתמש במיכל פלסטיק גדול עם פה רחב שאני לוקח לקהילה שלי איסוף פסולת מסוכנת כדי להשליך אותו.

שוטפים את השקית במים, זורקים גם לתוך מיכל הפסולת ומוציאים את הלוח לפני השלכת השקית. שטפו את הלוח במים זורמים לניקוי לפני הסרת ציוד ההגנה שלכם.

הסרת הטונר כרגיל על ידי ניגוב במגבת נייר טבולה באצטון או מדלל לכה.

שלב 11: החל מסכת הלחמה

לאחר הלוח יבש, הגיע הזמן למרוח מסכת הלחמה. זהו שלב אופציונלי אך הוא יעזור להגן על הנחושת מפני חמצון, נראה מקצועי יותר ומשפר את מיקום רכיבי ה- SMD.

שוב מכיוון שהתיאור של תהליך זה אינו מעביר את כל הניואנסים הדרושים להצלחה, צירפתי סרטון.

מסכת סרט קשה למצוא ויקרה מאוד ולכן אני משתמש בצינורות של מסכת הלחמה בריפוי UV המתקבלת ממקורות שונים באינטרנט. לא משנה אם אתה משתמש בסרט או בצבע תצטרך מקור לאור UV. בניתי יחידת חשיפה UV באמצעות גליל של רצועות LED סגולות/UV:

חשוב להגנה על הראייה שלך שמקור ה- UV יהיה סגור בתוך קופסה צמודה לאור. ישנם כיוונים רבים לבניית מכשירי חשיפה UV אחרים ב- instructables.com, בנה אחד שמתאים לך. אני משתמש בטיימר אלקטרוני המסוגל למדוד שניות ולהפעיל ממסר להפעלה וכיבוי של זרם ה- DC למקור ה- UV.

מכיוון שמדפסות לייזר אינן מדפיסות תמונה בצפיפות מספקת, עליך לשלב 2 תמונות. גזרו שני עותקים של כל מסכת הלחמה מהסרט ויישרו אותם בזהירות כדי ליצור את המסכה לכל צד. אני מדביקה אותם לצמיתות עם נקודה קטנה של "סופר דבק" בפינות מנוגדות הרחק מהתמונה המודפסת.

השלב הבא הוא היוריסטי ביותר וידרוש בדיקת הגדרת החשיפה שלך (ראה הוראות להלן) וכן ניסויים מסוימים ביישום הצבע שלך.

בדיקת מכשיר חשיפת ה- UV שלך - אני לא יודע איזה סוג של רמות UV המכשיר שלך יפיק או עובי הצבע שלך, יש פשוט יותר מדי משתנים. עליך לקבוע את תזמון החשיפה המתאים להתקנה הספציפית שלך ולצפיפות הצבע. לשם כך הכינו מדריך חשיפה לדוגמא וכסו לוח PCB ריק בצבע בהתאם להוראות להלן (צירפתי תמונת חשיפה מפוספסת שתוכלו להדפיס על אצטט ולהשתמש בה כמסכת הבדיקה אל תשכחו להכפיל ולהדביק אותה).

התחל עם זמן של 10 דקות בסך הכל, חלק אותו לארבע תקופות של 2 וחצי דקות וחושף לוח מדגם המזיז חתיכת קרטון כל 2 1/2 דקות כך שקטע אחד ייחשף למשך 2 1/2 דקות לאחר מכן למשך 5 דקות, אחר כך 7 1/2 ולבסוף 10 הדקות המלאות. הסר ונקה את הלוח בעזרת מגבות נייר וצבע מדלל צבע כדי לראות אילו אזורים התקשו ואילו לא. אם זה כמעט קשה או שהכל הוסר, הכפל או חצי מהפעמים ונסה שוב עם פיסת לוח נקייה. השתמש בתזמונים אלה כדי לקבוע את זמן החשיפה המוצע ללוח הראשון שלך.

אַזהָרָה! לאחר שהמסכה התקשתה כמעט בלתי אפשרי להסיר אותה, קבע את זמני החשיפה שלך בזהירות לפני שתחייב את המעגל שלך לתהליך זה. אם אתה עקבי בהכנת הלוחות שלך, לא תצטרך לשנות את זמני החשיפה.

חשבו את המסכה שלכם בעזרת העיתוי שהפקתם מהבדיקה. לאחר חשיפת הלוח המוגמר הסר אותו מקופסת ה- UV, הסר את מסכת ההלחמה וקלף את דף מכסה האצטט. אתה אמור לראות את הצבע נדבק לגיליון הזה שבו מופיעות הרפידות על המסכה שלך אך לא במקומות אחרים על הלוח. כעת השתמשו במגבת נייר והסירו את הצבע הלא חשוף בעזרת מדלל צבע. יש להסיר את כל הצבע מרפידות הנחושת והוויאסות אך לא מהעקבות, לנקות את הלוח מאחור ולפנים ולייבש בעזרת מגבת נייר. לסיום התקשות המסכה, בדוק תחילה את האזורים הלא חשופים ובעזרת כלי חד הסר כל צבע מאזורים לא רצויים. לאחר מכן הנח את הלוח בקופסת חשיפת ה- UV שלך וחשיף לפחות פעמיים עד שלוש פעמים את זמן החשיפה המקורי. מעבדים את הצד השני, במידת הצורך, באותו אופן.

שלב 12: מקדח את הלוח שלך

לקדוח את החורים עבור ויאס, רכיבים דרך החור וחורי הרכבה. אני משתמש במגהץ מקדחה עם מקדחה עבור חתיכות גודל החוט. אני מוצא כי קל יותר לטפל בלוח אם הוא נקדח לפני החיתוך לגודל הסופי.

שלב 13: גזור לגודל סופי

בעזרת קווי הפרופיל של הלוח כמדריך, חתוך את הלוח בעזרת כלי סיבוב וגלגל חיתוך, קצוות קובץ ופינות עגולות

שלב 14: אכלס את הלוח שלך

בדרך כלל אני מלחימה את חלקי ה- SMD ביד, ולאחר מכן את הויאס ולבסוף דרך רכיבי החור.

הכנתי את המכשיר הזה בכדי להחזיק את רכיבי ה- SMD בעת הלחמה מכמה דיבלים מכמה ברגים ואומים. אני מחיל מעט שטף נוזלי על כריות ה- SMD החזק את הרכיב למטה ואז הלחמה במקומה.

טריק עבור הויאס הוא לשטח מעט מקצה החוט בעזרת זוג פליירים כך שהם לא ייפלו דרך חור הכבישה. הלחמה בצד הקדמי ואז כופפו את החוט והלחמה מאחור.

הלוח שלך שלם ומוכן לבדיקה.

אני מקווה שההנחיה הזו, אם כי ארוכה, הייתה מועילה. אנא אל תהסס לספק הערות או רעיונות בונים.

תודה שהקדשת מזמנך להסתכל על התהליך שלי וליהנות בבניית הפרויקטים האלקטרוניים שלך.