Realizzazione PCB su due lati con una stampante 3D: 7 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Cercherò di spiegare la realizzazione di un PCB a due lati di tipo router di isolamento con l'aiuto di una stampante 3D modificata.

Questa pagina mi ha ispirato a usare la mia stampante 3D per realizzare PCB. In realtà, il metodo descritto in quella pagina funziona abbastanza bene. Se segui i passaggi probabilmente otterrai un PCB unilaterale ben realizzato. I miei contributi sono in qualche modo una testa di stampa migliorata (rendendola più semplice ed efficiente utilizzando un motore elettrico giocattolo) e lo sviluppo di un metodo per PCB a due lati.

Ho usato questo metodo per rendere istruibile il pcb del distributore automatico di mangime per gatti.

-piatto di rame

-3D stampante (modificata) e un software (Repetier)

-Pennarello permanente

-Acetone

-Perni a testa piatta

-Software flatcam

-Trapano

-Testina di stampa (piccolo motore elettrico. Ho usato un piccolo motore da un elicottero rc di piccole dimensioni) e alloggiamento su misura)

-Soluzione di incisione. cloruro di ferride.

-Contenitore

Passaggio 1: aggiungi le posizioni dei perni e dei fori dei perni al disegno

Poiché stiamo realizzando un PCB a due lati, i disegni sulle superfici devono essere allineati perfettamente. Anche uno spostamento di un quarto di mm può distruggere il PCB.

Ho usato delle puntine a testa piatta per fissare la lastra di rame e per allineare i disegni.

Abbiamo bisogno di otto spilli sul piano di stampa e quattro fori sulla lastra di rame. I fori sulla scheda devono corrispondere agli aghi dei perni. Vengono utilizzati quattro perni per il lato A e altri quattro per il lato B. La posizione dei perni e dei fori sulla scheda deve essere calcolata in modo tale che quando si capovolge la piastra dall'altro lato, deve corrispondere al design di quel lato.

Quindi la domanda è come possiamo calcolare la posizione delle puntine?

C'è un ottimo software chiamato FlatCam. Utilizzando questo software è possibile creare i file necessari alla stampante 3D per stampare il design PCB e anche ottenere le posizioni dei fori e dei posizionamenti dei pin.

Questo software è progettato per le macchine CNC in mente. Tuttavia, poiché i principi di funzionamento delle macchine CNC e delle stampanti 3D sono quasi identici, è necessario solo un piccolo trucco per disegnare le posizioni dei pin.

La procedura di base per la creazione di PCB a due lati è descritta qui. Se segui questi passaggi, puoi ottenere le posizioni dell'ago (i cosiddetti fori di allineamento nel software flatcam) ma non le posizioni della testa del perno di spinta. Fortunatamente, flatcam dispone di strumenti di disegno geometrico manuale in modo da poter aggiungere otto cerchi attorno ai fori dei perni che rappresentano le posizioni delle testine di spinta. (immagini delle puntine posizionate sulla piastra riscaldante della stampante 3d mostrate nel passaggio successivo)

Ho trovato manualmente il centro dei fori di allineamento e ho disegnato un cerchio di 1 cm attorno ad essi.

L'immagine finale del design è stata mostrata nell'immagine. I cerchi rossi rappresentano le capotte di spillo.

Passaggio 2: esportazione di file compatibili con stampante 3D

flatcam può esportare file gcode compatibili con CNC. Questo tipo di file è quasi compatibile con la stampante 3D. Stampanti diverse potrebbero richiedere un formato diverso e righe di comando aggiuntive. Ad esempio, la mia stampante ha una funzione di livellamento automatico che deve essere attivata con una riga di comando aggiuntiva. Un'altra modifica che ho apportato è stata l'aggiunta di spazio extra al tag della coordinata Y. L'ho fatto con il blocco note trova e sostituisci lo strumento.

È possibile controllare il disegno finale utilizzando un software di controllo della stampante 3D come repetier.

Le regolazioni del livello z, la dimensione dello strumento e molte altre impostazioni richiedono un errore di fine prova. Ho lasciato al lettore trovare da soli la migliore combinazione di valori.

Se il formato del file e il disegno sono ok, puoi inviare questo file direttamente alla stampante.

Passaggio 3: tracciare le posizioni delle puntine e posizionare le puntine sul piano della stampante

In questo passaggio, sono necessari due file gcode flatcam separati. Uno per le posizioni delle puntine e l'altro per i fori degli aghi sulla placca in rame.

Prima le posizioni dei pin. Una carta spessa o un fumetto viene posizionato sul piano della stampante e fissato con uno scotch biadesivo. Utilizzando l'output del software flatcam, le posizioni dei pin di spinta vengono disegnate sulla carta. Puoi usare un set di strumenti per penna o lo stesso set di strumenti che utilizzerai per graffiare la lastra di rame. È inoltre possibile includere la posizione del piatto nel disegno.

Quindi, la lastra di rame viene posizionata sul cartone, la stampante viene eseguita per i fori di spillo e sulla lastra diventano visibili almeno quattro segni di foro. È necessario regolare la distanza z di conseguenza per questo passaggio. Puoi forare la piastra. È necessario praticare almeno quattro piccoli fori per mantenere la cancelleria della lastra sul piano della stampante durante la stampa. Questi fori sono necessari anche per l'allineamento della lastra per la stampa fronte/retro.

Scotch biadesivo applicato su puntine a testa piatta. Quindi vengono posizionati con cura nelle loro posizioni esatte.

Una volta completato questo passaggio, devi essere in grado di posizionare la piastra di rame sul piano della stampante come mostrato nell'immagine. I fori sulla piastra devono essere esattamente allineati con gli aghi delle puntine e questo deve essere vero quando si capovolge la piastra.

Passaggio 4: pulire e carteggiare

Pulisci la lastra di rame con un sapone e carteggia con una carta vetrata. La carteggiatura è importante perché altrimenti l'inchiostro permanente potrebbe essere rimosso durante il processo di incisione. Hai bisogno di un po' di ruvidità sulla superficie della lastra di rame

Passaggio 5: dipingere la lastra di rame

Hai bisogno di una penna permanente per questo passaggio. La maggior parte di loro farà il lavoro. Tuttavia, potresti aver bisogno di qualche esperimento. Ho applicato due strati di vernice per una protezione extra. La superficie della piastra deve essere ricoperta in modo uniforme. L'inchiostro permanente può essere graffiato facilmente soprattutto quando è asciutto. Quindi, devi stare attento a non graffiare nessuna delle superfici. Ho usato un tovagliolo di carta per proteggere almeno un lato del piatto.

Passaggio 6: posizionare la lastra dipinta sul piano della stampante e stampare

La piastra in rame deve essere posizionata sul piano della stampante come mostrato. Nastro adesivo biadesivo necessario per mantenere in posizione il piatto di rame.

Il livellamento della stampante è molto importante in questa fase. Poiché la testina antigraffio non ha un meccanismo a molla, qualsiasi incoerenza dell'altezza del tavolo può causare un'inadeguata rimozione della vernice o una resistenza eccessiva che può causare oscillazioni della testina. Ho impiegato molto tempo per trovare l'esatto margine z per la stampa effettiva.

La definizione della stampa 3D proviene dal software flatcam. (passo 2) Hai bisogno di almeno 3 file. Uno per l'alto, l'altro per il basso e infine le posizioni del trapano. (non è possibile utilizzare il file di definizione della posizione del trapano e provare a eseguire il trapano a memoria.)

La procedura di stampa viene ripetuta due volte.

È necessario controllare l'allineamento dei disegni prima dell'incisione. (Ho finito con diverse trame disallineate nei miei tentativi iniziali. Molte cose potrebbero andare storte e potresti non notare fino all'incisione finale che è irreversibile.)

Nota: la testina di stampa è costituita da un piccolo motore elettrico incapsulato in un alloggiamento stampato in 3D. Ciò ha generato le linee più pulite sul piatto. (Ho provato molti altri materiali, forme e meccanismi diversi tra cui un'asta di metallo solido con una molla.)

Passaggio 7: incidere utilizzando il cloruro ferrico

Il tempo di attacco effettivo può variare in base alla densità e alla temperatura della soluzione. il mio ha impiegato circa 25 minuti.

La piastra di rame deve essere almeno 5 mm sopra il fondo del contenitore di incisione. Ho usato parti distanti in plastica (non è possibile utilizzare il metallo all'interno della soluzione) avvitate alla piastra. Se non lo fai, la superficie della piastra tocca il fondo del contenitore e si formano graffi indesiderati o il liquido di incisione potrebbe non raggiungere uniformemente la superficie inferiore.

La vernice in eccesso può essere rimossa usando acetone.

Al termine della procedura descritta, ho ottenuto un pcb bifacciale di buona qualità da utilizzare nei miei progetti elettronici

Ho provato a neutralizzare la soluzione di cloruro ferrico aggiungendo acqua ricca di zuppa prima di scaricarla nel sistema di scarico. (La mia teoria è che il sapone è base e il cloruro ferrico è acido, quindi mescolarli crea sale e neutralizza la soluzione. Mi chiedo se questa sia una buona idea e aiuti davvero a proteggere l'ambiente). In realtà, puoi conservare la soluzione in una bottiglia sicura e utilizzare la stessa soluzione molte volte.