Как стать автором
Обновить

Рисование медью и другие нестандартные технологии, интересные для изготовления печатных плат

Уровень сложностиСредний
Время на прочтение11 мин
Количество просмотров11K
Всего голосов 52: ↑50 и ↓2+66
Комментарии70

Комментарии 70

Я вот все пытаюсь сделать автоматизированную установку, которая сможет сама:

  • Сверлить отверстия в плате

  • Наносить пленочный фоторезист

  • Экспонировать фоторезист

  • Проявлять фоторезист

  • Промывать плату

  • Выполнять правление (под вопросом)

https://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=8&t=177754

К сожалению, проблем на пути много. Механика выходит довольно сложной, а доступа к нормальным станкам у меня нет.

Достойно! А я прямо сейчас делаю рисовалку по фольг. текстолиту (маркером), далее - переворот головки и сверловка ей же. В качестве сверлильного шпинделя - "самолётный" двигатель на 2200 kv с надетым на ось - микро сверлильным патроном.

Далее планирую маленькую настольную установку с 3D печатными деталями - для запайки пинов в плату и платы -в "матплату". Принцип пайки - микроволной.

Зачем вообще мне это надо: PCBWAY отвалился из за санкций. Другие конечно есть..Но - морочиться не хочу. И больше контроля над процессом хочется.

А где-нибудь в интернете, если не подробности создания, то хотя бы конечный результат будет опубликован? Интересно было бы увидеть, обсудить и возможно что-то перенять.

Ну, если у народа интерес есть, как доделаю - выложу, мне не жалко.

А подскажите пожалуйста, какими маркерами вы пользуетесь. Я пробовал перманентные маркеры, но они смазываются сильно. Я подозреваю что должно быть что то не на водной основе, но не нашел. И перманентные маркеры находил толщиной пишущего кончика минимум 1 мм, а все что тоньше, оно вообще плохо рисует на текстолите и не держится.

Сейчас в данный момент у меня всё в стадии активной сборки, но планирую использовать рапидограф или изограф:

Хорошая статья.. Спасибо. Добавлю от себя лишь это..

Волоконник :-). "Каких то 250 000 руб и проблема с платами снята" :-)

Не все так просто. Волоконник у меня есть, пробовал изготавливать платы. Было 3 года назад, может что подзабыл, но проблема в том, что текстолит тоже сжигается (даже скорее обугливается) при воздействии лазером, поэтому проще покрасить, сжечь краску и травить. Так, кстати, делают и в том видео в статье, про которое автор писал, что мол без травления процесс. Сейчас опыта работы волоконником больше, может попробую ещё поэкспериментировать.

в таких методах меня как раз смущает что уголь это проводник ...

семечки, для нашей нефтяной компании..

Добавлю еще немного информации.. Справочник содержащий достаточно много химических рецептов, в том числе и для травления печатных плат..
Шкержик Я. Рецептурный справочник для электротехника, 1971.
Был когда-то очень давно у меня в печатном виде, куда дел, не знаю.. может кому-то задарил.. Но издание весьма ценное.. Загуглите сами..

То ли я пропустил, то ли забыли использование SLA принтеров для засветки. Народ так же делал прямую печать на заготовке и лазерными, и струйными принтерами.

Или вот еще моя поделка

https://www.youtube.com/watch?v=zA2SxA9U4ys

но баловство вот это все :)

Не, ну односторонние платы с фоторезистом вполне норм засвечиваются полимерником (от фоторезиста время зависит: 20-80 сек). Вот с двухсторонними проблема с совмещением, можно делать шаблон на 3Д принтере - норм тогда, без шаблона - хрен попадешь. А делать шаблон на разовую плату - та ну нафиг.

Сейчас рисую лазером (типа HLDI - поискать в Инете), вполне совмещаются стороны + точность выше чем на фотополимернике (странно, да? Там пятно 50 мкм + рассеивание дает несколько хуже результат, лазером пятно 30-35 мкм уже с учетом рассеивания или 14 мкм по длинной стороне без учета, пятно вытянутое). Затраченное время больше, но терпимо. Ну и как на полимернике можно маску рисовать. Ну и оба метода сильно удобнее лазерно-утюжного метода, в первую очередь по точности размеров.

 Вот с двухсторонними проблема с совмещением

Кроме плёночного шаблона, печатаю также бумажный (любую сторону). Кладу его на текстолит и намечаю шилом два максимально удалённых отверстия по диагонали. Сверлю их (хотя, наверное, можно и маркером, главное чтобы было видно). Дальше фоторезист, все дела. И уже при экспонировании совмещаю напечатанные отверстия на плёночном шаблоне с этими двумя просверленными. Точность очень высокая. Получается сделать ободки 0.5мм и не порвать их при сверлении.

как то интерес был плату сделать, попробовал на фотополимернике засветить - в общем то пленку дольше наклеивал во всей это процедуре. результат вполне достойный.

на коленке в домашних условиях сделать двухстороннюю плату ЛУТом

Hidden text

Достойно!

Жизнь одна. Жизнь коротка. И тратить ее на ЛУТ, когда двуслойка в Китае стоит пару долларов за пять плат....

Вот именно, что ждать месяц, пока почта соизволит довезти плату, часто не хочется.

Ага, именно так. Поэтому и делаю себе полуавтоматическую (в смысле автоматическую, но из отдельных "секций") систему. Чтобы можно было по-быстрому сделать себе что то.

7 дней от дверей завода до двери моей квартиры.

Да если даже и месяц, - вы же не сидите перед дверью квартиры 30 дней, сложив руки на коленях, в ожидании посылки.

В Россию доставляют? С оплатой как? "Через третьи руки" ? :-)

P.S. Интерес не праздный, действительно интересно для дела.

Так как интернет нам говорит что "Начиная с марта 2023 года китайская компания Jlcpcb.com перестала отправлять заказы в Россию, это связано с санкциями. "

Есть 100500 курьерских компаний, которые сделают вам виртуальный адрес в Китае. Как правило, это адрес их склада где-нибудь в Гуанчжоу + ваш личный идентификатор (какое-нибудь четырехзначное число, например. Чтобы вашу посылку можно было отличить от посылок других клиентов). Схожий принцип используется во всяких Бандерольках, доставляющих из штатов.

Далее создаете учетку в Jlcpcb и указываете в качестве адреса доставки этот самый виртуальный адрес. И все. доставка по Китаю SF Express-ом - 1 день и $2-3. Доставка из Китая до Москвы автомобилем 2-4 недели (как повезет) за ~$10/кг. Либо авиа - 3-7 дней (как повезет) за ~$30/кг.

Примечание, если в Jlcpcb планируете заказывать и монтаж, то учетку нужно создавать (и логиниться) под VPN.

С оплатой как?

Любой не Российской картой. Таковой, по-моему, только самые ленивые домохозяйки не успели обзавестись на третий год санкций.

Вот и пришли от "пару долларов за пять плат.... ", к варианту
- заплати за платы и доставку по Китаю
- подожди, пока завод сделает платы
- подожди, пока платы доедут до форвардера
- подожди, пока форвардер у себя по складу потаскает посылку (я на таком до 3 дней терял)
- заплати форвардеру за обслуживание и доставку в Россию
- жди, пока почта их доставит.
Из того, что я видел, скоростные виды доставки были дороже (до 50$).

Самое чудесное - через месяц ожидания (или быстрее, но отдав кучу денег за доставку), обнаружить, что в плате серьезный баг, который перемычками сложно исправить:)

Если для вас $50 ощутимая сумма, то, похоже, остаётся только вручную изготавливать платы.

Но как же вы вообще занимаетесь разработкой электроники, ведь на компоненты уходит на порядок больше чем на платы? И их все равно нужно заказывать и ждать из Китая.

если 50 баксов это не ощутимая цена, то проще уже у местных заказать. и нет, ждать из китая компоненты как правило не нужно

ждать из китая компоненты как правило не нужно

И как вам удается разрабатывать электронику не заказывая компоненты из Китая?

проще уже у местных заказать

вы случайно не теоретизируете?

вот парочка моих недавних заказов с Jlcpcb:

Можете наблюдать те самые двуслойки по 2-5-7 долларов за пять штук. Плюс монтаж смд пассивки - 10-15 долларов за те же самые 5 плат. Итого Китайцы за копейки экономят мне десятки часов времени на каждой плате (на каждом прототипе изделия).

При таких расценках ЛУТить и паять платы самому - это сливать свою жизнь, свое время в унитаз.

П.С. Реально, седовласые динозавры, продолжающие применять методологии и инструменты середины прошлого века)

И как вам удается разрабатывать электронику не заказывая компоненты из Китая?

мне даже исконно китайские компоненты проще заказать у местных поставщиков.

вы случайно не теоретизируете?

Отнюдь

При таких расценках ЛУТить и паять платы самому - это сливать свою жизнь, свое время в унитаз.

во-первых, выше вы иронизировали назвав цену в 50долларов как "ощутимой", разговор был именно об этом. тем более я ничего не говорил про лут и самостоятельное изготовление. заказывая у местных производителей (как платы, так и компоненты) я экономлю не десятки часов на каждой плате, а сэкономил годы за все время своей работы. да, дороже. да, я тоже зазаказываю платы в китае. но только когда речь идет о серийке, а не когда доставка обходится сравнимо с заказом платы в России.

тем более я ничего не говорил про лут и самостоятельное изготовление

тогда что мы обсуждаем? Что вы мне доказываете?)

я доказываю? я просто высказал мнение что проще заказать у местных, чем платить 50у.е. за доставку

возможно

да, кстати, вы забыли упомянуть, что китайские производители резко теряют привлекательность, когда плата немного выбивается из их стандартных технических норм

Это не стандартные технические нормы, а просто промотарифы.

Это за какие деньжищи? Дешевая доставка в JLCPCB всегда отправлялась обычной почтой.
Кроме того, я меня лично сложилось ощущение, что JLCPCB подвирают про быстрое производство дешевых плат. Сколько ни заказывал - на сайте плата уже произведена, выдан трек-номер, но реально посылка начинает двигаться еще через несколько дней. Вот и выходило, что между заказом производства и началом движения посылки проходило 5-7 дней. На а дальше почта еще подтупит, хорошо, если посылку не оправят в Подмосковье через Новосибирск.

" вы же не сидите перед дверью квартиры 30 дней, сложив руки на коленях, в ожидании посылки."
Иногда отсутствие платы не позволяет завершить какой-то проект, а через месяц, может, времени не будет, и интерес пропадет, забудутся какие-то детали проекта, да и ожидание само по себе как-то не радует.

но реально посылка начинает двигаться еще через несколько дней

Они не отправляют гонца на почту каждый раз, как будет готов очередной заказ. Они упаковывают платы, клеят трек-номер и кладут на склад. По заполнению склада вызывают перевозчика и отгружают всё что скопилось.

В вас пропал дух авантюризьма!

Видимо у нас разные соображения по поводу продолжительности жизни и качественном её наполнению. Но ЛУТ - это час времени на изготовление платы, вместе с перекурами. Если проект несложный, то можно и вовсе маркером набросать, в раствор бросить, и вот уже есть какая-то основа для деталюшек. Я, например, освоил двухсторонний ЛУТ, как минимум, из спортивного интереса. Из Китая же ждать месяц. К тому времени оно может быть и не интересно давно, да и косяки уже не поправишь. А то и вовсе ещё раз пять всё перерисуешь за это время. Зачем вам пять уже ненужных плат с косяками через месяц за пару долларов, если нужна одна для теста вот прям щас и желательно из подручных материалов, практически бесплатно? Из Китая, уже после того, как всё отработано и уровень Perfecto приблизился к 100%, можно и заказать красивое и годное в необходимом количестве.

Плюсую. Я тоже давно освоил двусторонний ЛУТ. Но сделать плату ЛУТом за час это очень оптимистично, ну или плата очень простая так что сверлить нечего. И есть еще особенность - платя для ЛУТ и платы под заказ нужо разводить по разному. Делая плату для ЛУТ нужно помнить об ограничениях и узких местах ЛУТ, избегать узких дорожек, а пятаки делать с запасом.

если количество тонера нормальное, то и переводится нормально. у меня не возникало проблем с тонкими дорожками, если перевод не закосячил утюгом. сто лет назад перешёл на ламинатор, и там передавить нереально уже - всё равномерно и практически не расплывается. микроны ловить на коленках не собираюсь, а в 0.3 мм можно и утюгом без проблем укладываться.

древняя жесть и маркерные технологии

И межслойные соединения с учётом ручного изготовления надо делать иначе.

Осаждение меди из раствора - интересная технология. Конечно осаждать на FDM печатные детали смысла нет (как потом паяться, сплавом Вуда что-ли??), а вот на тефлон или на капролон можно попробовать. Хотя технология не из простых конечно. Остается вопрос - прилипнет ли медь к тефлону, даже если по нему лазеолм насечки сделать.

По поводу влияние растра принтера на ЛУТ - его влияние сильно преувеличено. При переносе тонера он растекается настолько, что можно случайно соеденить соседние дорожки с мелким шагом.

Хотелось бы мне посмотреть на осаждение на тефлон.

Изготовление плат ЛУТ заметно прощается и улучшается, если вместо утюга использовать ламинатор (равномерный нагрев и давление при переводе рисунка).

Двухслойку по безутюжной технологии сделать проще простого — сложил, совместил слои четырьмя гвоздями и проклеил.

Но я предлагаю отважным духом героям попробовать BGA со снятыми шарами на многослойку:

Фиолетовый — чип, зелёный — падка, с которой снят шар, коричневый — текстолит, красный — медь, серебристый — припой. В рабочем слое пробивается уменьшенное («капиллярное») отверстие, в проходных слоях — обычное, кроме верхнего (прилегающего), там тоже «капиллярное».

Вот это будет действительно нестандартно и станет топовой статьёй даже в случае фиаско, просто в качестве попытки :)

А мы как раз разрабатываем прямо сейчас девайс на эту тему :)

а переходные отверстия высверливать и паять вручную?

основной вариант - это раскиданные по заготовке предизготовленные виашки, вокруг которых ты разводишь (см скриншот). плюс ряды отверстий по периметру тоже в качестве виашек можно использовать. но если где то прям надо, то тот же лазер делает отверстие, которое потом запаиваешь вручную медной заклёпочкой (будут в комплекте) или проводочком.

звучит жизнеспособно. Какая планируется стоимость станка/заготовок/расходников?

пока публично не могу озвучивать цены, но станок будет сравним по цене с хорошими 3д принтерами. знаю, что очень растяжимое понятие, stay tuned :) когда начнём активно пиарить, напишем на хабр

Судя по лазеру там волоконник. А хороший волоконник стоит очень хорошо. Если это не одноразовый. Значит в районе 500 тысяч.

У меня была идея тоже подобный станок сделать. Но не потяну. Чтобы на входе голый текстолит, на выходе готовая плата. Вся химия внутри, травление вот это все. Собственно рисование дорожек лазером и сверловка отлично поддаются автоматизации, а вот травление и промывка - не особо. Куча автоматики и манипуляторов. И займет это все полквартиры. Ну, может кто и сделает в будущем.

Ага, там многоразовый волоконник :) вы бы удивились если бы узнали цены на источники напрямую от производителя. Мы решили исключить из процесса любую химию, девайс заточен именно под прототипирование, поэтому переходные отверстия уже раскиданы сеткой на заготовке. В редких случаях, когда это необходимо, можно сделать кастомные переходные запаиваевыми заклёпками.

Топором разводка велась?

неа, это альтиум, и в нём и в кикаде уже давненько круглые дорожки завезли.

Да еще в PCAD можно было повороты дорожек скруглять.
Если не в 2002-2004, то уж в 2006 точно.

В топоре у дорожек не было бы такого количества строго горизонтальных и вертикальных участков дорожек - он тащит по кратчайшему пути, и результат выглядит довольно хаотично для глаза, привыкшего к трассировке по сетке.

"removing copper and solder mask from special ceramic blanks"
То есть плата - керамическая? Так понимаю, в таком случае заготовки очень дорогие будут. И что с хрупкостью?

ага, плата керамическая. иначе обычный текстолит обугливается и смола деградирует от нагрева. заготовки будут не дешёвые, но и не то чтобы заоблачно - порядка 2-3 баксов. ну это по принципу полароида - хочешь моментальный снимок - доплачиваешь за скорость. когда разрабатываешь девайс - оно того стоит. мы уже сейчас используем прототип в работе над девайсом, и это конечно сильно меняет отношение к процессу, когда можешь распаять какую нибудь микруху или сделать кастомный адаптер под мелко-хитрый коннектор за пол часа (большая часть времени на пайку уходит). Перестаёшь так бояться ошибиться, ведь цена ошибки в плате - пара баксов и пол часа, вместо недели.

хрупкость конечно есть, но не критично. если с высоты стола на плиточный пол уронить - расколется. но в руках и при работе достаточно прочная, так что не проблема.

Мне одному показалось, что слой раствора медного купороса на видео, слишком большой.. из-за чего может происходить преломление луча лазера, и как следствие расфокусировка луча на предмете..

Там в статье путаницы нет с едким натром? Он создает сильнощелочную среду, а в тексте говорится про кислую. Ну и палладий... С гипохлоритом не получится?

Кстати, зачем это может быть надо: можно поиграть в "зеленость" и крайнюю жадность. Хлорное железо со временем все хуже травит, но из него достаточно легко "достать" медь, пусть и в нетоварных количествах. А так и ХЖ регенерировали, и медь для плат получили :)

А пока технологии ещё не достигли: посоветуйте хороший принтер который делает фотошаблоны без засветов? Видимо, это будет струйный

Лазерные тоже вполне на плёнках печатают.

Работаю в компании, которая делает (только начинает, на самом деле) машины для laser-deposited печати, но, несколько по другому принципу. Есть специальная плёнка, на которой размазывается паста, которой будем печатать. То есть, печатать можно всем, из чего можно сделать пасту. Пока, в процессе внедрения, печать паяльной пастой (чтобы не делать маску для каждого единственного прототипа) и медью.

Во времена "до 3d принтеров, CNC и ЛУТ", оптимальным для себя выбрал обклеивание обезжиренного двухстороннего текстолита скотчем серого цвета, с последующим вырезанием и травлением.

Технология позволяла проводились до 2х дорожек между ножек 2.54 (рассверленных дрожащей рукой) и изготавливать платы довольно большого размера (полноразмерная плата расширения PC XT). Наиболее сложным было обклеить плату лентой встык, без нахлестов и зазоров.

Возможно, проплавление клейкой пленки маломощным лазером было бы разумной реинкарнацией технологии начала 90х

Давно мечтаю вот о чём. Мы все прекрасно знаем ЛУТ. А что нам мешает подумать над тем, что надо добавить в тонер что бы было обычное осаждение меди. Ведь процесс меднения например железа идет просто замечтательно. Если добавить в тонер лазерника сразу нанопорошок металла то дорожка сама покроется медью причем селективно. Я пробовал по видео от Гайвера меднить детали 3д принтера. Да это работает но столько минусов что это не то что надо. Была мысль просто напечатанную плату перенести ЛУТ на текстолит и поверх натереть дорожки графитом и так же меднить. Но вылезет много проблем. По этому только изменив состав тонера можно будет добиться 100% качества причем это будет готовый переносимый слой меди со 100% прорисовкой и можно будет не думать о текстолите а перейти на плотный картон, акрил и прочее - для поделок 100% хватит. Ну что скажете? Есть мысли?

то растрирование в лазерных принтерах применяется с целью избежать «краевого эффекта»

Вы уверенны? Я просто напомню, что в момент появления принтеров уже широко использовались копиры, которые использовали такой же способ (через тонер) получения изображения. И по конструкции они были очень похожи с принтерами. Только вместо лазера для засветки барабана использовался отраженный от оригинала свет от мощной лампы. Который проходил через объектив с системой зеркал (или без - прямая засветка, движущийся стол с оригиналом). И никакого растра там не наблюдалось.

Более чем - читал про это.

P.S. И читал не "просто с целью ознакомиться" - а хотел собрать свой ксерокс и все сопутствующие процессы "вынюхал" :-)))

И всё-таки я вами не соглашусь по поводу основной причины растра. Растр от того, что принтер, в основном, получает изображение в виде растра. Это раз, чтобы трансформацией не заморачиватся. При растровом изображении гораздо проще управлять яркостью, это два. Первый принтер, который я ковырял, был HP I. Там, кстати был оптический порт, для подключения внешнего формирователя изображения. А ковыряю я их до сих пор.

Что мешает уничтожить растр на листе положив не надолго отпечатанный лист в кювету с ацетоном/спиртом/растворителем? Точки расплывутся, будет сплошное покрытие.

Или просто отпечатайте лист два раза.

Может кто подсказать как с наименьшими плясками с бубном экспортировать разводку платы в G-код для чпу?

Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий