Изготовление двухсторонней печатной платы на 3D-принтере: 7 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Постараюсь объяснить изготовление двусторонней печатной платы изоляционного типа маршрутизатора с помощью модифицированного 3d-принтера.

Эта страница вдохновила меня на использование моего 3d-принтера для изготовления печатных плат. Собственно, метод, описанный на этой странице, работает достаточно хорошо. Если вы будете следовать этим инструкциям, вы, вероятно, выберете хорошо сделанную одностороннюю печатную плату. Мой вклад - это как-то улучшенная печатающая головка (упрощающая и эффективная с использованием игрушечного электродвигателя) и разработка метода двусторонней печатной платы.

Я использовал этот метод, чтобы обучить печатную плату автоматического дозатора корма для кошек.

-медная тарелка

-3d принтер (модифицированный) и программное обеспечение (Repetier)

-Перманентный маркер

-Ацетон

-Штифты с плоской головкой

-Flatcam программное обеспечение

-Дрель

-Принтерная головка (маленький электродвигатель. Я использовал маленький мотор от маленького радиоуправляемого вертолета) и сделанный на заказ корпус)

-Травильный раствор. феррид холорид.

-Контейнер

Шаг 1. Добавьте в дизайн позиции штифтов и отверстий под штифты

Поскольку мы делаем двухстороннюю печатную плату, рисунки на поверхностях должны быть идеально совмещены. Даже сдвиг на четверть мм может разрушить печатную плату.

Я использовал штифты с плоской головкой, чтобы зафиксировать медную пластину и выровнять рисунки.

Нам понадобится восемь штифтов на печатной платформе и четыре отверстия на медной пластине. Точечные отверстия на доске должны совпадать с иглами штифтов. Четыре штифта используются для стороны A, а другие четыре - для стороны B. Положение штифтов и отверстий на плате должно быть рассчитано таким образом, чтобы при переворачивании пластины на другую сторону она соответствовала дизайну этой стороны.

Итак, вопрос в том, как мы можем рассчитать положение штифтов?

Есть отличная программа под названием FlatCam. Используя это программное обеспечение, вы можете создавать файлы, необходимые для 3D-принтера для печати дизайна печатной платы, а также получать информацию о положениях отверстий и размещении контактов.

Это программное обеспечение предназначено для станков с ЧПУ. Однако, поскольку принципы работы станков с ЧПУ и 3D-принтеров практически идентичны, вам понадобится всего лишь небольшой трюк, чтобы нарисовать положение штифтов.

Здесь описана основная процедура изготовления двусторонней печатной платы. Если вы выполните эти шаги, вы можете выбрать положение иглы (так называемые отверстия для выравнивания в программном обеспечении плоской камеры), но не положение головки толкателя. К счастью, в Flatcam есть инструменты для рисования геометрии вручную, так что вы можете добавить восемь окружностей вокруг отверстий для штифтов, которые представляют положение головок толкателей. (изображения кнопок, размещенных на горячей плите 3D-принтера, показаны на следующем шаге)

Я вручную нашел центр отверстий для выравнивания и нарисовал вокруг них круг диаметром 1 см.

Окончательное изображение дизайна показано на изображении. Красные круги обозначают булавочные головки.

Шаг 2. Экспорт файла, совместимого с 3D-принтером

Flatcam может экспортировать файлы gcode, совместимые с ЧПУ. Этот тип файла почти совместим с 3D-принтером. Для разных принтеров может потребоваться другой формат и дополнительные командные строки. Например, в моем принтере есть функция автоматического выравнивания, которая должна запускаться с помощью дополнительной командной строки. Еще одно изменение, которое я сделал, - это добавление дополнительного места в тег координаты Y. Я сделал это с помощью инструмента поиска и замены блокнота.

Вы можете проверить окончательный чертеж с помощью программного обеспечения для управления 3D-принтером, например, Repetier.

Регулировка уровня z, размер инструмента и многие другие настройки требуют некоторой пробной ошибки. Я предоставил читателю возможность самостоятельно найти наилучшее сочетание ценностей.

Если формат файла и рисунок в порядке, вы можете отправить этот файл прямо на принтер.

Шаг 3. Рисование положений нажимных штифтов и размещение штифтов на платформе принтера

На этом этапе вам понадобятся два отдельных файла gcode для плоской камеры. Один для положения нажимных штифтов, а другой - для игольных отверстий на медной пластине.

Сначала позиции штифта. Поверх станины принтера кладется плотная бумага или рисунок и фиксируется двусторонним скотчем. Используя выходные данные программного обеспечения Flatcam, положения канцелярских кнопок отображаются на бумаге. Вы можете использовать набор инструментов «Перо» или тот же набор инструментов, который вы будете использовать для царапин на медной пластине. Вы также можете указать положение пластины на чертеже.

Затем медная пластина помещается на рисунок, принтер запускается для поиска отверстий для штифтов, и на пластине становятся видны не менее четырех отметок отверстий. Для этого шага вам необходимо соответствующим образом отрегулировать расстояние по оси Z. Можно просверлить пластину. Вы должны просверлить как минимум четыре маленьких отверстия для хранения канцелярских принадлежностей на станине принтера во время печати. Эти отверстия также необходимы для выравнивания пластины при двусторонней печати.

Двусторонний скотч, наклеивающийся на плоские головки нажимных штифтов. Затем они аккуратно размещаются на своих местах.

Когда вы выполните этот шаг, вы должны иметь возможность разместить медную пластину над станиной принтера, как показано на рисунке. Отверстия на пластине должны точно совпадать с иглами нажимных штифтов, и это должно быть верно, когда вы переворачиваете пластину.

Шаг 4: Очистите и отшлифуйте

Очистите медную пластину с мылом и отшлифуйте наждачной бумагой. Шлифовка важна, потому что в противном случае перманентные чернила могут быть удалены в процессе травления. Вам нужна шероховатость на поверхности медной пластины.

Шаг 5: покрасьте медную пластину

Для этого шага вам понадобится перманентная ручка. Большинство из них справятся со своей задачей. Тем не менее, вам может потребоваться некоторый эксперимент. Я нанесла два слоя краски для дополнительной защиты. Поверхность тарелки необходимо покрыть равномерно. Перманентные чернила можно легко поцарапать, особенно когда они высохли. Так что нужно быть осторожным, чтобы не поцарапать ни одну из поверхностей. Я использовал бумажное полотенце, чтобы защитить хотя бы одну сторону тарелки.

Шаг 6. Поместите окрашенную пластину на платформу принтера и начните печать

Медная пластина должна быть размещена на станине принтера, как показано на рисунке. Необходим двусторонний скотч, чтобы медная пластина удерживалась на месте.

На этом этапе очень важно выравнивание принтера. Поскольку царапающая головка не имеет пружинного механизма, несоответствие высоты стола может привести либо к недостаточному отрыву краски, либо к слишком большому сопротивлению, которое может вызвать качание головки. Я потратил много времени, чтобы найти точный запас по z для фактической печати.

Определение 3D-печати обеспечивается программным обеспечением Flatcam. (шаг 2) Вам нужно как минимум 3 файла. Один для верхней, другой для нижней и, наконец, позиции сверления. (вы не можете использовать файл определения позиции сверления и пытаться сверлить наизусть.)

Процедура печати повторяется дважды.

Перед травлением необходимо проверить совмещение рисунков. (В моих первоначальных попытках у меня получилось несколько несовпадающих графиков. Многие вещи могут пойти не так, и вы можете не заметить этого до окончательного травления, которое необратимо.)

Примечание: печатающая головка состоит из небольшого электродвигателя, заключенного в корпус с 3D-печатью. Это позволило получить самые чистые линии на пластине. (Я пробовал много других материалов, форм и механизмов, включая твердый металлический стержень с пружиной.)

Шаг 7: травление с использованием хлорида железа

Фактическое время травления может меняться в зависимости от плотности и температуры раствора. мой занял около 25 минут.

Медная пластина должна быть как минимум на 5 мм выше дна емкости для травления. Я использовал пластиковые дальние части (в растворе нельзя использовать металл), прикрученные к пластине. Если вы этого не сделаете, либо поверхность пластины соприкасается со дном контейнера, и образуются нежелательные царапины, либо жидкость для травления может неравномерно достигать нижней поверхности.

Излишки краски можно удалить ацетоном.

В результате описанной процедуры я получил двустороннюю печатную плату хорошего качества для использования в моих электронных проектах.

Я попытался нейтрализовать раствор хлорида железа, добавив воду, насыщенную супом, перед сбросом в сточную систему. (Моя теория такова, что мыло - это основа, а хлорид железа - кислота, поэтому их смешивание создает соль и нейтрализует раствор. Интересно, хорошая ли это идея и действительно ли она помогает защитить окружающую среду). Фактически, вы можете хранить раствор в безопасной бутылке и использовать один и тот же раствор много раз.