Comment faire un PCB personnalisé à l'aide d'un graveur laser de faible puissance : 8 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

Par IgorF2Suivez plus par l'auteur:

À propos: Créateur, ingénieur, savant fou et inventeur En savoir plus sur IgorF2 »

Lorsqu'il s'agit de fabriquer un PCB fait maison, vous pouvez trouver plusieurs méthodes en ligne: de la plus rudimentaire, utilisant uniquement un stylo, à la plus sophistiquée utilisant des imprimantes 3D et d'autres équipements. Et ce tutoriel tombe sur ce dernier cas ! Dans ce projet, je montre comment fabriquer une carte de circuit imprimé à l'aide d'un découpeur laser à faible coût et à faible consommation d'énergie.

Jusqu'à récemment, vous ne trouviez qu'une de ces machines dans les makerspaces ou autres installations commerciales. Ils coûteraient des milliers de dollars, de sorte qu'un fabricant ordinaire ne pourrait pas en avoir un pour lui-même. Il existe également des services de découpe laser en ligne, mais à mon avis, ils ne seraient pas le choix parfait pour un prototypage rapide. Heureusement, il existe maintenant plusieurs machines de gravure laser disponibles en ligne ! La plupart d'entre eux ont un laser de faible puissance et peuvent être utilisés uniquement pour la gravure et la gravure de dessins sur différentes surfaces (verre, métal ou bois par exemple). Leur surface et leur puissance laser ne représentent qu'une fraction des machines professionnelles, mais ce serait un bon début pour les fabricants et les amateurs.

Dans ce tutoriel, je vais vous montrer comment vous avez utilisé un graveur laser de faible puissance pour produire une carte de circuit imprimé (PCB). Ce serait une bonne alternative si vous souhaitez réaliser votre premier prototype de circuit imprimé (au moins jusqu'à ce que vous commandiez une meilleure version auprès d'un fabricant en ligne !).

Vous pouvez trouver le cutter laser que j'ai utilisé dans les liens suivants:

rebrand.ly/laserengraver-BG

rebrand.ly/laserengraver-AMZ

rebrand.ly/laserengraver-FR

Saviez-vous que vous pouvez trouver un excellent cours de découpe laser ici sur Instructables ? Vérifiez-le:

www.instructables.com/class/Laser-Cutting-Class/

_

Quando se trata de fazer uma PCB caseira, você pode encontrar divers métodos en ligne: desde os plus rudimentares, utilizando apenas uma caneta, até os plus sofisticados usando impressoras 3D e outros equipamentos. E esse tutorial cai ness último caso!Nesse projeto eu mostro como fabricar uma placa de circuito impresso utilizando uma cortadora a laser de baixa potência e baixo custo.

Até récemment, você só encontraria uma dessas máquinas em makerspaces ou outras instalações comerciais. Eles custariam milhares de dólares, então um fazedor comum não seria capaz de ter uma própria. Você pode encontrar também alguns serviços de corte a laser on-line, mas, na minha opinião, eles não seriam a escolha perfeita para prototipagem rápida. Felizmente, existem varias máquinas de gravação a laser disponíveis en ligne! A maioria delas têm lasers de baixa potência e podem ser usadas apenas para gravação em diferentes superfícies (vidro, metal ou madeira, por exemplo). Sua área de superfície e potência de laser são apenas uma fração das máquinas profissionais, mas são um bom começo para os fazedores e entusiastas. Neste tutorial, mostrarei como usei uma gravadora a laser de baixa potência para produzir a placa de circuito impresso (PCB ou PCI). Pode ser uma boa alternativa se você tiver uma dessas máquinas ao seu alcance e quiser fazer um primeiro protótipo e uma placa de circuito (pelo menos até encomendar uma versão melhorada de algum fabricante online!).

Você pode encontrar a gravadora a laser usada nesse tutorial no link abaixo:

rebrand.ly/laserengraver-BGhttps://rebrand.ly/laserengraver-AMZ

rebrand.ly/laserengraver-FR

Você sabia que pode encontrar uma incrível aula de corte a laser aqui na Instructables ? Confirmer:

www.instructables.com/class/Laser-Cutting-Class/

Étape 1: Outils et matériaux

Les outils et matériaux suivants ont été utilisés dans ce didacticiel:

• Graveur laser 10W (lien/lien/lien). Il a été utilisé pour imprimer le dessin du circuit sur une carte PCB en cuivre vierge.
• PCB en cuivre (lien/lien/lien). Les circuits imprimés faits maison sont généralement imprimés sur des plaques phénoliques recouvertes de cuivre. Toute la surface du panneau est enduite (sur une face ou les deux). Le cuivre est un matériau conducteur, tandis que le substrat phénolique ne peut pas conduire l'électricité. En supprimant des parties de la couche de cuivre, on peut créer des pistes entre les composants, créant ainsi le circuit imprimé.
• Encre latex PVA à base d'eau. Comme vous le verrez plus tard dans ce tutoriel, j'ai utilisé de l'encre à base d'eau pour créer un masque sur la surface d'un PCB en cuivre. Ce masque empêche des parties de la couche de cuivre d'être enlevées par la solution de chlorure ferrique.
• Pinceau. Une épaisse couche de peinture devra être appliquée sur le circuit imprimé, et un pinceau sera utile ici.
• Chlorure ferrique. Cela se présente sous forme de sel et doit être dissous dans l'eau avant d'être utilisé. Cette solution est capable de corroder le cuivre, le retirant de son substrat phénolique. Appliquez un masque et seules les parties de la plaque de cuivre exposées à la solution seront dissoutes.
• Papier de verre. À la fin, vous devrez retirer le masque restant du tableau. Cela peut être fait facilement à l'aide d'un papier de verre.

_

Os seguintes materiais e ferramentas foram usado ness tutorial:

• Gravadora laser de 10W (lien / lien / lien). Esse equipamento foi usado para impressão do desenho do circuito em uma placa cobreada nova.
• PCB de cuivre (lien / lien / lien). Circuitos caseiros são normalmente impressos em placas cobreadas de fenolite, podendo ter um lado ou ambos revestidos com cobre. O cobre é um material conductor, enquanto o substrato de fenolite se comporta como isolante de eletricidade. Removendo-se partes da camada de cobre, pode-se criar trilhas entre os componentes, criando-se assim um circuito impresso.
• Tinta PVA base água. Como você vai ver posteriormente ness tutorial, eu usei uma tinta base água para criar uma máscara na superfície da placa cobreada. Essa máscara evita que partes da camada de cobre sejam ermovidas pela solução de cloreto de ferro.
• Pincel. Uma camada de tinta precisará ser aplicada sobre a placa de circuito a ser impressa, e um pincel será bem útil ness momento.
• Cloreto de ferro. Essa substância é vendida na forma de um sal que deve ser dissolvida em água antes de ser usada. Essa solução é capaz de correr o cobre, removendo-o do substrato formado pela placa de fenolite. Aplicando-se uma máscara, garante-se que apenas nas partes de cobre expostas serão dissolvidas.
• Lixa. Ao fim do processo, você precisará remover o restante da máscara da placa. Isso pode ser feito facilmente utilizando-se uma lixa.

Étape 2: Processus de fabrication de PCB fait maison

Le processus de fabrication de PCB fait maison comprend généralement les étapes suivantes:

1. Conception de circuits imprimés

Dans cette étape, le dessin de la planche à produire est réalisé. Il est possible à la fois de concevoir une nouvelle carte et de faire des copies de projets open source. Différents logiciels de CAO peuvent être utilisés (Fritzing, KiCAD, Proteus, Eagle, etc.).

2. Appliquer un masque sur le PCB

Une fois le circuit imprimé conçu, il faut le transférer sur le circuit imprimé. Il existe plusieurs façons de le faire: en utilisant la méthode thermique (en transférant le toner d'une feuille de papier à la plaque, en appliquant de la chaleur), manuellement (en dessinant les circuits avec un stylo adapté) et même en utilisant une imprimante 3D. Dans ce projet, j'ai utilisé un graveur laser pour transférer le dessin sur la plaque.

3. Gravure chimique du PCB

Une fois le masque transféré sur la plaque, une corrosion des parties de la plaque est effectuée pour éliminer des parties du cuivre. À la fin du processus, la carte ne doit être qu'avec les pistes qui composent le circuit.

4. Nettoyage et finition

Une fois la corrosion terminée, la plaque sera prête à être nettoyée, percée et les composants soudés. Après cela, vérifiez tout, allumez-le et soyez heureux !

_

O processo de fabricação da PCB caseira normalmente consiste dos seguintes passos:

1. Concevoir la place

Nesse passo é feito o desenho da placa que se feitee produzir. É possível tanto realizar o projeto de uma placa nova, quanto realizar cópias de projetsos opensource. Différents logiciels de CAO sont utilisés (Fritzing, KiCAD, Proteus, Eagle, etc.).

2. Application de la carte PCB

Uma vez com o desenho do circuito impresso, é necessário transferi-lo para a placa de circuito. Existem várias formas de fazer isso: usando o método térmico (transferindo-se toner de uma folha de papel para a placa, atraves da aplicação de calor), manualmente (desenhando-se os circuito com uma caneta apropriada) e até- mesmo utiliada uma impressionnante 3D. Nesse projeto, usei uma cortadora laser para transferir o desenho para a placa.

3. Corrosion de PCB

Uma vez transferida a máscara para a placa, é realizada a corrosão de partes da placa para remoção de partes do cobre. Ao fim do processo, a placa deverá ficar apenas com as trilhas que compõem o circuito.

4. Limpeza et acabamento

Uma vez concluída a corrosão, a placa estará pronta para ser limpa, perfurada e ter os componentes soldados. Depois disso, é só verificar tudo, energizar e ser feliz!

Étape 3: Conception de PCB et création du masque

Une fois que vous avez une conception de PCB (conçue à l'aide de n'importe quel logiciel de CAO de votre choix), vous pouvez l'exporter au format SVG pour la lire dans d'autres logiciels d'édition graphique. Plusieurs calques peuvent être exportés dans ce processus: vue de dessus, vue de dessous, masque, soie, etc. Tous les calques sont disponibles au format normal ou miroir. Le processus de fabrication décrit dans ce tutoriel nécessite l'application d'un masque sur le PCB. La partie de la plaque de couverture qui est recouverte par le masque ne sera pas corrodée et sera donc retenue sur la plaque d'extrémité. Les parties qui ne sont pas recouvertes du masque seront exposées au chlorure de fer, corrodées et retirées du circuit imprimé.

Dans ce processus, il est nécessaire de recouvrir toute la plaque d'une couche de peinture et de n'enlever que quelques sections à l'aide du graveur laser.

De cette façon, le masque généré par la plupart des logiciels devrait avoir ses couleurs inversées (inverser les pixels noirs en blancs et vice versa). Pour effectuer l'inversion de masque, deux logiciels ont été utilisés:

- Inkscape: utilisé pour convertir les fichiers SVG au format image (PNG). Également utilisé pour transformer le dessin en une image en noir et blanc (si l'export CAO au format couleur);

- Gimp: permet d'inverser la couleur du masque (pixels blancs en pixels noirs).

L'image résultante est ensuite chargée dans le logiciel de gravure laser pour l'impression à la surface de la plaque.

Faites attention aux dimensions de l'image: vérifiez que les dimensions de sortie du logiciel de gravure laser sont celles souhaitées pour le prototype réel.

Dans le cas de ce tutoriel, la conception d'une planche spécifique n'a pas été faite. Au lieu de cela, j'ai essayé de répliquer une carte open source, développée par Fábio Souza: Franzininho. Cette incroyable carte peut être facilement assemblée et programmée par des utilisateurs de tous niveaux, elle est compatible avec l'IDE Arduino et entièrement conçue au Brésil !

Plus d'informations sur la carte dans le projet Github:

_

Uma vez que você tenha o desenho da placa (projetado usando qualquer software de CAD de sua preferência) é possível exportar o modelo no formato SVG para leitura em outros softwares de edição gráfica. Várias camadas podem ser exportadas nesse processo: vista superior, vista lower, máscara, silk, etc. Todas as camadas são podem ser disponibilizadas no formato normal ou espelhado.

O processo de fabricação descrito ness tutorial requer que seja aplicada uma máscara sobre a PCB. A parte da placa cobreada que estiver coberta pela máscara não será corroída e, portanto, será mantida na placa final. As partes que não estiverem cobertas com a máscara serão expostas ao cloreto de ferro, sendo corroídas e removidas da placa de circuito impresso.

Nesse processo é necessário revestir toda a placa com uma camada de tinta, e remover apenas algumas seções utilizando a cortadora a laser.

Dessa forma, une máscara gerada pela maioria dos softwares deverá ter suas cores invertida (onduleur os pixels pretos para branco et vice-versa). Pour réaliser une inversão da máscara, foram utilizados do softwares:

- Inkscape: utilisé pour le convertisseur d'arquivos SVG au format d'image (png). Também utilizado para o transformar desenho em uma Imagem e preto branca (o caso CAD Exporte em Formato colorido);

- Gimp: utilizado para inverter a cor da máscara (pixels brancos em pixels pretos).

Une image résultante et então carregada aucun logiciel da gravadora un laser pour impression na superfície da placa.

Attentar para as dimensões da imagem: deve-se verificar se as dimensões de saída do software da gravadora são as desejadas para o protótipo real.

Pas de tutoriel de caso, não foi feito o projeto de uma placa específica. Ao invés disso, tentei replicar uma placa opensource, desenvolvida pelo Fábio Souza: a Franzininho. Essa incrível placa pode ser facilmente montada e programada por usuários de todos os níveis, é compatível com o Arduino IDE e inteiramente projectada no Brasil!

Informações Sobre a Mais placa pas Github faire Projeto: