Oboustranná výroba DPS s 3D tiskárnou: 7 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Pokusím se pomocí upravené 3D tiskárny vysvětlit výrobu oboustranné desky plošných spojů typu izolační router.

Tato stránka mě inspirovala k použití mé 3D tiskárny pro výrobu DPS. Ve skutečnosti metoda popsaná na této stránce funguje dostatečně dobře. Pokud budete postupovat podle těchto kroků, pravděpodobně získáte dobře vytvořenou jednostrannou desku plošných spojů. Moje příspěvky jsou nějakým způsobem vylepšená tisková hlava (zjednodušení a zefektivnění používání hračkového elektromotoru) a vývoj metody pro oboustranné PCB.

Tuto metodu jsem použil k tomu, aby bylo PCB automatického dávkovače krmiva pro kočky instruovatelné.

-talíř lapače

-3d tiskárna (upravená) a software (Repetier)

-Permanentní fixa

-Aceton

-Špendlíky kuželky

-Flatcam software

-Vrtat

-Tisková hlava (malý elektromotor. Použil jsem malý motor z malé helikoptéry velikosti RC) a bydlení na míru)

-Svěží řešení. chlorid ferridu.

-Kontejner

Krok 1: Přidejte pozice kolíků a otvorů pro kolíky do návrhu

Vzhledem k tomu, že vyrábíme oboustrannou desku plošných spojů, musí být výkresy na plochách dokonale zarovnány. I čtvrtinový posun může zničit desku plošných spojů.

K upevnění měděné desky a zarovnání výkresů jsem použil tlačné kolíky s plochou hlavou.

Potřebujeme osm kolíků na tiskovém loži a čtyři otvory na měděné desce. Dírkové dírky na desce se musí shodovat s jehlami kolíků. Čtyři kolíky se používají pro stranu A a další čtyři se používají pro stranu B. Poloha kolíků a otvorů na desce musí být vypočítána tak, že když překlopíte desku na druhou stranu, musí odpovídat designu této strany.

Otázkou tedy je, jak můžeme vypočítat polohu tlačných kolíků?

Existuje skvělý software s názvem FlatCam. Pomocí tohoto softwaru můžete vytvářet soubory potřebné pro 3D tiskárnu pro tisk návrhu desek plošných spojů a také zjišťovat polohy dírkových otvorů a umístění kolíků.

Tento software je určen pro CNC stroje. Protože jsou však pracovní principy CNC strojů a 3D tiskáren téměř totožné, potřebujete k nakreslení pozic kolíků jen malý trik.

Zde je popsán základní postup výroby oboustranných desek plošných spojů. Pokud budete postupovat podle těchto kroků, můžete získat polohy jehly (takzvané zarovnávací otvory v softwaru flatcam), ale nikoli polohy hlavy tlačného čepu. Naštěstí má flatcam nástroje pro ruční kreslení geometrie, takže můžete kolem otvorů pro kolíky přidat osm kruhů, které představují polohy hlaviček tlačných čepů. (obrázky tlačných kolíků umístěných na horké plotně 3D tiskárny jsou uvedeny v dalším kroku)

Ručně jsem našel střed zarovnávacích otvorů a nakreslil kolem nich kruh o průměru 1 cm.

Na obrázku je uveden konečný obrázek návrhu. Červené kruhy představují špendlíky.

Krok 2: Export souboru kompatibilního s 3D tiskárnou

flatcam může exportovat soubory gcode kompatibilní s CNC. Tento typ souboru je kompatibilní téměř s 3D tiskárnou. Různé tiskárny mohou vyžadovat jiný formát a další příkazové řádky. Moje tiskárna má například funkci automatického vyrovnávání, kterou je nutné spustit pomocí extra příkazového řádku. Další změnou, kterou jsem provedl, bylo přidání dalšího místa do značky souřadnic Y. Udělal jsem to pomocí nástroje pro hledání a výměnu poznámkového bloku.

Konečný výkres můžete zkontrolovat pomocí softwaru pro ovládání 3D tiskárny, jako je opakovač.

Úpravy úrovně z, velikost nástroje a mnoho dalších nastavení vyžaduje chybu zkušebního konce. Nechal jsem na čtenáři, aby sám našel nejlepší kombinaci hodnot.

Pokud je formát a kresba souboru v pořádku, můžete tento soubor odeslat přímo do tiskárny.

Krok 3: Nakreslení poloh kolíků a umístění kolíků na lůžko tiskárny

V tomto kroku potřebujete dva samostatné soubory gcode flatcam. Jeden pro polohy tlačných kolíků a druhý pro otvory pro jehly na bedněné desce.

Nejprve pozice kolíku. Na postel tiskárny je položen silný papír nebo karikatura a upevněna pomocí oboustranné lepicí pásky. Pomocí výstupu softwaru flatcam jsou na papír nakresleny polohy kolíků. Můžete použít sadu nástrojů pro pero nebo stejnou sadu nástrojů, kterou použijete pro poškrábání měděné desky. Do výkresu můžete také zahrnout polohu desky.

Poté se na karikaturu umístí měděná deska, tiskárna spustí kolíkové otvory a na desce budou viditelné alespoň čtyři značky otvorů. Pro tento krok musíte odpovídajícím způsobem upravit vzdálenost z. Můžete vrtat desku. Při tisku musíte vyvrtat alespoň čtyři malé otvory, aby na desce tiskárny zůstaly tiskové šablony. Tyto otvory jsou také nutné pro zarovnání desky pro oboustranný tisk.

Oboustranná skotská páska aplikovaná na ploché čepy. Poté jsou pečlivě umístěni do svých přesných poloh.

Když dokončíte tento krok, musíte být schopni umístit měděnou desku přes lůžko tiskárny, jak je znázorněno na obrázku. Otvory na desce musí být přesně zarovnány s jehlami tlačných kolíků, a to musí být pravda, když překlopíte desku.

Krok 4: Vyčistěte a obrouste

Vyčistěte měděnou desku mýdlem a pískujte brusným papírem. Broušení je důležité, protože jinak může být během leptání odstraněn stálý inkoust. Na povrchu měděného plechu potřebujete určitou drsnost

Krok 5: Natřete měděnou desku

K tomuto kroku potřebujete trvalé pero. Většina z nich svoji práci zvládne. Přesto můžete potřebovat nějaký experiment. Pro extra ochranu jsem použil dvě vrstvy barvy. Povrch desky musí být pokryt rovnoměrně. Permanentní inkoust lze snadno poškrábat, zvláště když je zaschlý. Musíte tedy být opatrní, abyste nepoškrábali žádný povrch. Papírovým ručníkem jsem chránil alespoň jednu stranu talíře.

Krok 6: Umístěte lakovanou desku na podložku tiskárny a tiskněte

Desku cupperu je třeba umístit na lůžko tiskárny podle obrázku. Oboustranná skotská páska je nutná k udržení talíře mědi na místě.

Vyrovnání tiskárny je v této fázi velmi důležité. Jelikož stírací hlava nemá pružinový mechanismus, může mít jakákoli nesrovnalost výšky stolu za následek buď nedostatečné odtržení barvy nebo příliš velký odpor, který může způsobit kolísání hlavy. Strávil jsem spoustu času hledáním přesného z okraje pro skutečný tisk.

Definice 3D tisku pochází ze softwaru flatcam. (krok 2) Potřebujete alespoň 3 soubory. Jeden pro horní, druhý pro spodní a nakonec vrtné polohy. (nesmíte použít soubor definice polohy vrtáku a zkusit vrtat zpaměti.)

Postup tisku se dvakrát opakuje.

Před leptáním musíte zkontrolovat zarovnání výkresů. (Ve svých počátečních pokusech jsem skončil s několika nevyrovnanými zápletkami. Mnoho věcí se může pokazit a vy si jich můžete všimnout až při konečném leptání, které je nevratné.)

Poznámka: tisková hlava se skládá z malého elektromotoru zapouzdřeného v 3D tištěném pouzdře. To generovalo nejčistší čáry na talíři. (Vyzkoušel jsem mnoho dalších různých materiálů, tvarů a mechanismů včetně pevné kovové tyče s pružinou.)

Krok 7: Leptejte pomocí chloridu železitého

Skutečná doba leptání se může měnit podle hustoty a teploty roztoku. ten můj trval asi 25 minut.

Deska mědi musí být nejméně 5 mm nad dnem leptací nádoby. Použil jsem plastové vzdálené části (uvnitř roztoku nemůžete použít kov) našroubované na desku. Pokud to neuděláte, povrch desky se dotkne dna nádoby a nežádoucí škrábance nebo leptaná kapalina nemusí dosáhnout rovnoměrně na spodní povrch.

Přebytečnou barvu lze odstranit pomocí acetonu.

Na konci popsaného postupu jsem získal kvalitní oboustrannou desku plošných spojů, která bude použita v mých elektronických projektech

Pokusil jsem se neutralizovat roztok chloridu železitého přidáním vody bohaté na polévku před vypuštěním do odpadního systému. (Moje teorie je jako mýdlo je zásada a chlorid železitý je kyselina, proto jejich smícháním vzniká sůl a neutralizuje se roztok. Zajímalo by mě, jestli je to dobrý nápad a opravdu pomáhá chránit životní prostředí). Ve skutečnosti můžete roztok uchovávat v bezpečné láhvi a použít stejné řešení mnohokrát.