Как сделать печатную плату по фотографии
Обновлено: 04.07.2024
Подготовка чертежа к печати
Прежде чем перейти к непосредственному обсуждению печати фотошаблона, коснёмся принципиального вопроса, от которого зависят все последующие этапы процесса фототравления. Нам необходимо определиться, сделав выбор между двумя технологическими методами: позитивным и негативным.
Позитив или негатив?
Позитивным называют метод, в котором травлению подвергаются экспонированные участки фоторезиста. В этом случае вся поверхность будущей детали закрывается от ультрафиолетовых лучей плотным слоем светонепроницаемого пигмента. Заметьте, что рисунок детали при использовании позитивного метода должен быть, напротив, чёрным, а фон – белым.
При негативном методе травлению подвергаются неэкспонированные участки фоторезиста и шаблон изображает белую деталь с чёрным фоном.
Чаще всего при кустарном фототравлении используют позитивный технологический процесс, так как он предполагает меньше сложностей в разработке исходного чертежа, а также использование более доступных видов фоторезиста. Негативный технологический процесс характеризуется бóльшей точностью, но используется, в основном, в промышленном производстве.
Как вы уже успели заметить, основная сложность при подготовке чертежа заключается в точном исполнении перемычек и контуров. Перемычки нужны для того, чтобы детали после вытравки фона не выпадали из своих гнёзд, а оставались на пластине. С другой стороны, без аккуратно замкнутых контуров полноценной детали просто не получится.
Если вы попробуете изготовить даже очень простой позитивный чёртёж, – то увидите, насколько сложно расставить в нужных местах перемычки, соблюдая при этом целостность белой заливки. Гораздо проще сладить негативном чертежом, где расстановка перемычек и соблюдение равномерной заливки требуют гораздо меньше сил и времени.
Конечно, никто вам не запрещает выбирать более тернистый путь – многим так даже интересней – но мы рекомендуем воспользоваться позитивным методом и, соответственно, изготовить негативный чертёж.
Зеркальная копия
После того, как чертёж готов и тщательно проверен на пригодность, следует сделать его зеркальный дубль: в том же DraftSight эту операцию можно осуществить при помощи двух инструментов – трансформации Копировать (Copy) и Зеркальное отражение (Mirror). Зеркальная копия понадобится нам для равномерного травления заготовки с обеих сторон.
Чтобы точно совместить после печати оба фотошаблона, на чертеже следует предусмотреть несколько маркеров в виде небольших крестиков. Их положение на рисунке должно быть точно рассчитано, чтобы совмещённые чертежи полностью совпадали – от этого будет зависеть качество ваших травлёнок.
Выбирая расстояние между маркерами, ориентируйтесь, прежде всего, на формат металлической заготовки. Прибавьте по ширине и высоте 1-2 сантиметра и получите требуемое расстояние между маркерами. То есть, все маркеры должны располагаться за пределами пластины.
Принтер
В наше время принтер – отнюдь не предмет роскоши. Простенький струйный принтер есть в каждой второй семье. А многие пользуются дома и лазерными принтерами.
Однако в нашем случае возникает законный вопрос, можно ли использовать обычный принтер для изготовления прозрачных фотошаблонов?
Плёнка
Финальная фаза
Корректировка фотошаблона
Кому не приходилось изготавливать печатную плату? Дело это не очень сложное, а результат придаёт проекту завершённость. В этом посте я бы хотел рассказать о процессе создания печатной платы на дому. Я опишу фоторезистивный метод создания платы. Он довольно прост в применении и позволяет печатать весьма сложные платы. Более того, я обошёлся струйным принтером.
Пост содержит фотографии, видео и схемы.
Идея фоторезистивного метода очень проста. Медь на печатной плате сверху покрыта специальным веществом. Если на это вещество попадает свет, то оно потом растворяется в проявителе. Если свет не попал, то в проявителе вещество остаётся красителем. Процесс изготовления платы состоит из четырёх частей:
1. Создаём прозрачную маску на которой размечено что с чем соединять
1. Светим на плату с веществом через эту маску
2. Бросаем плату в проявитель: на плате окрашены только места, размеченные на маске
3. Бросаем плату в травитель: он съест всю медь, кроме окрашеной
Создание схемы
Первый шаг создания печатной платы вполне очевиден: надо создать схему того, что будет на плате. Довольно стандартной программой для этого является Eagle CAD. Не смотря на то, что программой довольно сложно овладеть (мне так кажется, что она совершенно отвратительна в использовании), Eagle CAD пользуются очень многие. Пользователей так много, что производители и поставщики деталей иногда создают библиотеки компонентов.
Схему и разводку платы можно увидеть тут.
Печать макета
Подготовим макет к печате. Надо убедиться, что включены только слои с Bottom, Pads, Vias, Dimension. В меню печати надо включить Mirror и Black. Таким образом макет будет отражен и напечатан лишь черным цветом. Не знаю, есть ли более удобный способ, но я распечатал макет в PDF, сконвертировал PDF в TIFF с довольно прилиным разрешением, а потом в текстовом редакторе размножил картинку, чтобы заполнить лист:
Отмечу, что я печатал две схемы, одну – на сегодня, а другую – на потом.
Документ готов. Печатаем на прозрачной плёнке. Я использовал плёнку от MG Chemicals. Хоть она и предназначена для лазерных принтеров, я использовал свой струйный Lexmark. Минус: чернила легко смазать рукой.
Подготовка платы
Очевидно, что для фоторезистивного процесса необходима плата, покрытая специальным веществом. Можно купить это вещество и покрывать плату самому, но я решил купить готовую. Вырежим из платы кусочек, соответствующий размерам схемы. Я использовал аппарат Dremel для вырезания:
Экспонирование
Всё готово для экспонирования платы. Опыт показывает, что струйный принтер может не дать нужной плотности (то есть чёрный с виду на самом деле будет пронизан мелкими дырочками). Бороться с этим не сложно: можно совместить два или три слоя распечатки. Вот так:
Снимем с платы защитный слой (белая тонка плёночка) и положим её на основу (книжка по электронике даёт +3 к удаче). Плату укроем плёнкой с распечаткой и прижмём это дело стеклом:
Конструкция должна простоять под сильной лампой минут 10:
Проявка
Пока плата экспонируется, разведём проявитель. На коробочке проявителя написана пропорция и рекомендуемая температура. Я взял проявитель от MG Chemicals. Он разводится в любой пластиковой посудине в соотношении 1 к 10:
Проявитель готов, десять минут уже прошло. Берём плату и кидаем её в проявитель:
Получится что-то вроде этого:
Травление
Споласкиваем плату в воде и кидаем её в травитель. Я использовал хлорное железо от MG Chemicals. Рекомендуемая температура – 50° C, но я травил при комнатных 25° С. Травилось минут 20:
Зачистка
В результате остаётся чистенькая плата:
Отверстия
Получается почти уже готовая плата:
Компоненты
Цепляем на плату необходимые компоненты и припаиваем их к медной основе:
Результат
Плата получилась что надо, хоть друзьям показывай:
Впрочем, не всем друзьям объяснишь, что это такое…
Безопасность
Процесс изготовления плат этим методом предполагает работу со всякой химической дрянью.
Во-перых, не сливайте химическую дрянь в раковину или туалет. В интернете много советов о том, что с этой дрянью делать.
Во-вторых эта химическая дрянь портит одежду, оставляет пятна на руках и делает что-то совсем страшное с глазами. Пожалуйста, используйте средства безопасности! К примеру, я использовал резиновые перчатки, очки и передник из шторы для душа:
Я буду рад ответить на вопросы, услышать предложения как этот процесс можно улучшить, ну и, конечно, дополнить пост любой упущенной информацией.
Модель кожуха для скребка.
Скребок, который бы удалял водостойкое напыление с текстолита, был сделан из 3х миллиметровой направляющей из СД привода. На конце он заточен, чтоб край был острый. Так же нужно было придумать как демпфировать данный скребок, чтоб у него был ход вверх, при прижимании к текстолиту. Для этого была разобрана пъезозажигалка, и из пъезоэлемента был взят донор в виде пружинки, которая и послужила демпфером для иглы.
Тот самый демпфер в 3х миллиметровом отверстии.
Все необходимые материалы для скребка. (Линейка для масштаба)
После распечатки кожуха, были отрезаны остатки подложки, отверстие смазано силиконом, для более лёгкого скольжения иглы, вставлена пружинка внутрь отверстия и в конце вставлена игла. Которая при помощи пружинка, может демпфировать до 5 миллиметров по вертикали. Благодаря высокому кожуху, игла на ощупь и на глаз совсем не играет в нём, что поможет минимизировать неточности в нанесении рисунка на текстолит.
Шаг 2.1
Ставим скребок на место, при помощи удлинённых шпилек, длина которых составила 5 см(низ), верхние болты прикручены непосредственно к кулеру. В общем то получается, что всё конструкция держиться на шпильках, которые прикручены к шаговому двигателю , который подаёт филамент к экструдеру. Выглядит конечный результат, как на картинках снизу.
Шаг 2.2
Выставляем мёртвую точку по координатам Z, чтоб наш скребок, по случайности не поцарапал стол, и чтоб сопло экструдера не касалось текстолита. Для этого на концевик оси Z, была надета 3-4х миллиметровая заглужка, что бы сопло не касалось текстолита. Так же понятно, что длина иглы у каждого будет своя, и её нужно будет вымерять каждому самостоятельно. Как вариант можно всё распучатать, прикрутить засунуть в отверстие пружинку, зубочистку и при этом, просто напросто, по чуть-чуть отрезать её, подбирая подходящую для вас длину иглы. Затем определив подходящую для вас длину, отпиливаете часть направляющей и затачиваете её с одной стороны.
Шаг 3
На данном этапе пришлось поискать статьи, на тему как это всё делается, как переносится рисунок, как рисуется, так как я обладатель 3D принтера буквально пару дней, для меня всё в новинку, и конечно же я ничего не знаю о ЧПУ в том числе. Но при помощи поиска я нашёл программу в которой можно сделать Gcode, для прохождения определённых координат, что бы в конечном итоге получить желаемый рисунок печатной платы на текстолите и программу, в которой можно было бы печатать Gcode. Этими программами стали FlatCam и Pronterface.
Шаг 4
Попытка понять FlatCam для моих нужд, заняла пару часов моей жизни. Но всё же в итоге я разобрался как в ней работать. Для данной программы нам нужно экспортировать нашу плату в Gerber формат. Для этого в Sprint layout нажимаем Файл — Экспорт- Gerber формат. И выбираем тот слой, который нам нужен. Так же в Спринте, при создании новой платы, координаты идут не от 0/0 а от 0/100 как вы можете видеть на рисунке, для нулевых координат, вам нужно будет сделать ширину платы в 100мм, и спустить вашу плату вниз к нулевым координатам, иначе во FlatCam ваг рисунок будет смещён вверх.
Затем открываем программу FlatCam. Жмём File-Open Gerber, и выбираем наш только что экспортированный файл.
Видим рисунок (обратите внимание на координаты, о чём я говорил сверху, при экспортировке из Sprint Layout), который мы экспортировали, выбираем в столбце Project вашу плату, и жмём соседнюю кнопку Selected.
Видим ваш рисунок и корректируем настройки. Что обозначают настройки, видим на картинке. По окончанию настроек жмём Generate Geometry.
В столбце проекты выбираем только что появившийся проект, и нажимаем в очередной раз Selected.
Тут так же выставляем нужные вам настройки, и жмём кнопку Geometry.
Опять в столбце Проекты появится новый проект, и вот с него мы наконец то нажатием внопки Export G-Code, экспортируем наш код.
Берём текстолит, и крепим его при помощи канцелярских прищепок к столу принтера.
При этом сразу выставляем подходящее положение текстолита по нулевым точкам осей X/Y.
Затем при помощи этой же программы вы можете путём подбора высоты Z выставить идеальное для вас положение иглы, при котором она хорошо снимает слой водозащитного материала (в моём случае водостойкий маркер). когда вы нашли идеальное положение, кода игла касается текстолита и хорошо снимает маркер, то нужно взять и записать это значение, что бы использовать его во FlatCam для высоты резки. Затем потихоньку поднимаем иглу вверх по оси Z и смотрим когда она перестанет касаться текстолита, и накидываем ещй пару десятых мм, чтоб игла при перемещениях между координатами рисунка не косалась текстолита. Это значение так же используем для настройки G-CODE, во FlatCam.
Ну и в конце, когда вы нашли все ваши идельные положения, берёте уже сделанный G-CODE, Открываете при помощи Pronterface, и печатаете вашу плату. Вот такие результаты я смог получить со второго раза, 1 раз был неудачный, так как я использовал акриловую краску из болончика, и она рвалась иглой, поэтому я решил попробовать сделать маркером и вышло очень хорошо.
И вот уже протравленная плата и залуженная.
ЧУДО психоанализа: заработать на модных профессиях не прочь даже бывший священник
35 фото разных классных штук, которыми поделились пользователи сети
Как выглядел бы ваш город, если бы он был человеком
Когда купил Bitcoin по 60, или реакция на обвал рынка криптовалют
"Минировавших" красноярские школы подростков отправили в СИЗО
Дом студента, или храм науки: что представляет собой главный университет страны
Тиктокерша в подарок годовалому сыну привела домой огромного медведя и попала под проверку
Туры по льду Байкала пользуются ажиотажным спросом
Ограничения по времени для спорта после татуировки
"Человек ошибся, вот и всё": у пенсионера отобрали пенсию, так как официально он мёртв
Круто, но дорого: впечатления от шлема виртуальной реальности
Авария дня. Смертельная попытка перейти дорогу на красный свет в Нижнем Тагиле
Мыслить нешаблонно: история снайпера Василия Зайцева
Подсмотрено в заМКАДье, или житейские хитрости для комфортной жизни
Секунды до полуночи: кто и зачем переставляет стрелки на часах судного дня
В Нижнем Новгороде силовики жестко скрутили мигрантов-наркоторговцев
Кондуктора, обматерившую старушку в автобусе депортируют из России
Вьетнамский умелец смастерил для сына Rolls-Royce из дерева
В Балашове подростки заставили школьника на коленях целовать ботинки
Найдена древняя игра, правила которой для современников пока еще под завесой тайны
Женщина быстро и эффектно потушила свой загоревшийся смартфон
Не отрекаются любя: как монаршие особы отказывались от власти
75-летний французский путешественник погиб, переплывая океан
Водитель ГАзели не уступил дорогу и устроил серьёзное ДТП в Саранске
Миллион долларов за селфи: индонезиец удачно продал архив университетских фото
Кто меняет цвет глаз, а кто натирается муравьями: необычные факты о животных
Восьмилетняя девочка погибла от рук матери в Крыму
Камеру вырубай: женщина устроила конфликт на ровном месте
Робот-пылесос, сбежав из отеля, повеселил пользователей соцсетей
26 актеров второго плана, которые всех переиграли и стали главным украшением фильма
Смешная, но глуповатая подборка каламбуров и лингвошуток
Водитель и пассажир чудом избежали смерти, когда спортивный Lotus влетел в фонарный столб
Читайте также: