[גזור ושמור] תהליך יצירת מעגל מודפס בבית - תמונות!

[Pavi]

בעקבות עצות בפורום, קניתי מקדחה+סטנד עבור התחביב שלי של הכנת מעגלים אלקטרוניים. חשבתי שיהיה מעניין לשתף בתהליך יצירה של מעגל שכזה - למי שלא מכיר, זה די מגניב. במקרה הנ"ל מדובר במעגל עזר קטנצ'יק שמכיל תצוגת מספרים עם כל הטרנזיסטורים והנגדים שהתצוגה צריכה כדי לפעול.

 

* מתחילים כמובן בתכנון המעגל בעזרת כלי CAD - במקרה שלי eagle. הוא די איום אבל יש לו את התמיכה הגדולה ביותר מבחינת הקהילה וזה חוסך הרבה עבודה שחורה. מתחילים בסכימה (משמאל) - בוחרים רכיבים ומחברים ביניהם בצורה לוגית. לאחר מכן לוקחים את הסכימה הלוגית ועורכים אותה על מעגל פיזי (מימין) - בוחרים איפה שמים את הרכיבים ואיך חוטי הנחושת יחברו ביניהם. בגלל שמדובר בשכבה אחת, אסור שחוטי הנחושת יחפפו - פאזל מעניין. אחרי שהמעגל מתוכנן, משכפלים אותו כמה פעמים כדי שאם משהו יתפשל בהמשך התהליך יהיו כמה העתקים.

 



 

* מדפיסים את עריכת המעגל בעזרת מדפסת לייזר ביתית ורגילה ע"ג דף רגיל.

 



 

* גוזרים דף מיוחד בגודל המעגלים ומדביקים על השטח המודפס. הדף המיוחד שאני משתמש בו הוא מסחרי ומיוצר עבור המטרה הזו ספציפית. יש אנשים שמשתמשים בדפי מגזין. הדף הזה פשוט קל יותר לעבודה וקונסיסטנטי יותר.

 



 

* מעבירים שוב במדפסת הלייזר. עכשיו המעגלים הודפסו על הנייר המיוחד. למעשה ההדפסה הקודמת מיועדת רק ליישור הנייר המיוחד וגזירתו במידה הנכונה.

 



 

* חותכים לוח מצופה נחושת (שהוא למעשה פיברגלס כזה מצופה נחושת על צד אחד בעובי כולל של 0.8ממ) למידה הנכונה. מנקים היטב עם סקוצ'ברייט וסבון כלים (מנקה מכל מיני שומנים וגם חורץ קצת את הנחושת לקשירה טובה יותר עם הטונר). מקצצים קצת את הנייר ומשאירים שוליים.

 



 

* מדביקים את הנייר על הלוח, כאשר ההדפסה מוצמדת עד כמה שניתן לצד הנחושת

 



 

* מחממים היטב את הנייר והלוח. יש המשתמשים במגהץ לתהליך הזה - אני משתמש במכשיר למינציה. המכשיר שומר על הטמפרטורה הנכונה (קר מדי - לא עובד, חם מדי - הטונר הופך נוזלי) ומפעיל לחץ נכון על הלוח. מה שאנחנו רוצים שיקרה זה שהטונר יגיע למצב "דביק" ויקשר לנחושת. מעבירים כמה פעמים.

 



 



 

* משרים דקותיים במים פושרים ומקלפים. הנייר המיוחד מתנתק יפה מהלוח משאיר את כל הטונר על הנחושת.

 



 



 

* שלב אופציונאלי זה לעטוף את הטונר בפלסטיק מיוחד. הוא יגן עליו מפני הכימיקלים שתוקפים את הנחושת בשלבים הבאים. התהליך עובד טוב גם ללא השלב הזה אבל הוא רק מגדיל סיכויי הצלחה. חותכים חתיכת נייר ירוק מיוחד ומעבירים שוב במכשיר הלמינציה מספר פעמים.

 



 



 

* מכינים את הכימיקל המאכל - ferric chloride. מה שלמעשה עשינו זה יצרנו שכבת הגנה על הנחושת שאנחנו רוצים שתשאר. אנחנו מעוניינים להסיר את כל הנחושת החשופה. הכימיקל לא מסוכן מדי אבל הוא מכתים מאוד.

 



 

* אחרי מספר דקות בהן אנחנו מנענעים את האמבט ועוברים עם ספוג על הלוח, הנחושת יורדת ונשארת רק ההדפסה שלנו מצופה בפלסטיק הירוק.

 



 

* מסירים את הפלסטיק הירוק והטונר השחור מתחתיו בעזרת אצטון. יש לנו לוחות יפים ונקיים

 



 



 

* עכשיו נשאר לנו לקדוח בתוך כל הפדים (התושבות של הרכיבים) כדי לאפשר לרגלי הרכיבים להיכנס וליצור מגע עם הנחושת בעזרת בדיל שנלחים. המקדחה היא מקדחת solid carbide בעובי 0.7ממ - הסטנד חייב להיות מאוד יציב אחרת המקדח נשבר מהר מאוד. שימו לב לפנס ה- Quark AA² גרסת ה- XP-G R5

 



 



 

* התוצאה! לא קדחתי באופן מושלם אבל בהחלט מספק. מוכן להרכבת רכיבים (שאמורים להגיע בדואר בימים הקרובים)

 



 

 

 

[asafay1]

ממש יפה,הזכרת לי את שיעורי סדנת החשמל בימי התיכון,פשוט היה כייף לתכנן וליצור מעגלים מודפסים ומהם להכין את המוצר המוגמר.

 

בהחלט תחביב נחמד מצאת לך!

[Tzvika-Pick]

סחטיין על העבודה היפה ועל עמדת העבודה המדוגמת.

 

מה בנית?

[מרק10]

מזל טוב !

 

עכשיו נשאר לך רק לצפות את ה-PCB בבדיל.

[nitch]

לאיזו רמת מזעור ניתן להגיע בלי לדפוק את המוליכים?

אני מניח שמעגל כזה ביצור תעשייתי יהיה קטן יותר.

[gil]

לי יצא להיות בצוות עריכת מעגלים מודפסים. מדובר בכרטיסים הגדולים למשל מלוח אם של מחשב. כרטיסים בעלי 24+ שכבות.

כאשר בזמן העריכה יש הרבה שיקולים מעבר למרחק בין פסי הנחושת. גם תוכנות העריכה הרבה יותר כבדות (אז מדובר היה בתוכנה של Mentor Graphics).

 

לצערי את הרוב הספקתי לשכוח, אבל היה מעניין ללא ספק.

לא פעם ביקרתי במפעלים שמייצרים את המעגלים המורכבים, אני ממליץ בחום לכל מי שמתעניין בתחום

[Pavi]

מה בנית?

 

מדובר בניסוי ממשק משתמש עבור טיימר בישול. רוב טיימרי הבישול מאוד לא נוחים לעבודה (או שמגיעים עם פד מלא של כפתורי מספרים). ביססתי פה ממשק מבוסס rotary encoder - כל העבודה מול הטיימר נעשית בעזרת הדבר הזה שמסובבים (מסובך יותר ממה שזה נשמע תוכנתית - בעיקר פילטורי רעש ותנועות לא מלאות). זה לא פרוייקט מסחרי כמובן - אפשר לראות את הפרוטוטייפ בתמונה המצורפת.

 

עכשיו נשאר לך רק לצפות את ה-PCB בבדיל.

 

אני מודע לגמרי לזה שממליצים לצפות את המעגל אבל טרם התארגנתי על החומר הזה. יש אסכולות בנושא שטוענות בתוקף שאין לשלב הזה משמעות. בפרוייקט הבא.

 

לאיזו רמת מזעור ניתן להגיע בלי לדפוק את המוליכים?

 

החברה שמייצרת את הדפים טוענת שניתן להגיע למוליכים של 0.005" (כלומר 0.127 ממ). אין ספק שניתן למזער את הלוח הזה - בעזרת שתי שכבות ניתן להצר אותו ובעזרת רכיבי SMD (כלומר רכיבים שמונחים על הלוח ללא רגליים שנכנסות לתוכו) ניתן לצמצם עוד יותר.

 

לא פעם ביקרתי במפעלים שמייצרים את המעגלים המורכבים, אני ממליץ בחום לכל מי שמתעניין בתחום

 

במסגרת העבודה שלי (תוכנת embedded) יצא לי להיות במפעל היצור שלנו דאז בטלרד, לוד. המראות היו קשים מאוד.

[שרגאמן]

שתי שאלות

 

1. איזה חלק איכות ההדפסה לוקחת בעובי מוליכים מבחינת צפיפות?

 

2. למה לא אוגנדה?

http://www.gadgetshop.co.il/items/egg_timer.php?c=35&gift=487

 

http://www.230.co.il/%D7%98%D7%99%D7%99%D7%9E%D7%A8%20%D7%9C%D7%9E%D7%98%D7%91%D7%97%20%D7%91%D7%A6%D7%95%D7%A8%D7%AA%20%D7%A9%D7%A3

 

חוץ מזה באמת שמדריך יפה שלב שלב וסחטיין על הדיוק

[Pavi]

תודה!

 

1. איכות ההדפסה לא תקבע את עובי המוליכים, אלא האם בכלל הטונר יעבור. אם למשל משתמשים בטונר ממוחזר, במדפסות brother או בצפיפות נמוכה מדי של טונר (עניין של הגדרת המדפסת בעזרת תוכנה יעודית) - הטונר לא יקשר ללוח הנחושת בכלל או בנקודות מסויימות, תלוי במקרה. גם אם אתה עושה הכל נכון יתכנו פאשלות - בגלל זה אני מנסה לעשות הכל כמה שיותר מדוייק, כדי למזער את זה. אחרי שמעבירים את הטונר ורואים שיש נקודות שלא עברו - ניתן לעבור עליהן עם טוש sharpie. הוא לרוב נותן הגנה טובה לנחושת תחתיו. למעשה יש אנשים שמציירים את הלוח שלהם ביד בעזרת הטוש. חובבני אבל עובד.

 

2. אני בטוח שיש טיימרים מעולים בשוק, זה לא שאני מנסה לפתור פה בעיה. מצד שני, טיימר אנאלוגי קשה יותר לכבות (צריך לסובב ל- 0) והוא רק טיימר אחד! לטיימר שלי יש 3 תתי טיימרים עצמאיים (עוברים ביניהם בעזרת לחיצה על הדבר המסתובב וסיבוב).

[אייל]

סחתיין, מאוד היה מעניין לראות בתור אחד שעוסק בתחום.

 

כדי להמנע מקדיחות מיותרות אפשר לבסס את המעגל על רכיבי SMT למרות שזה קצת קשה יותר להלחמה.

אצלנו בחברה לא משתמשים כלל וכלל ב THROUGH HOLE במוצרים חדשים.

 

אגב אני בדיוק מטמיע ROTARY ENCODER באחד המעגלים שלי- אם יש לך טיפים נוספים למה להמנע מזה - אשמח לשמוע.

לפי מה שאני הבנתי אם אתה קונה את הרכיב מיצרן איכותי, לא צריכה להיות בעיה.

[Pavi]

אייל,

 

אני מניח שאתה תעבוד עם rotary encoder בעל מיקרו פנימי, כדוגמת הטרקבול של ALPS שעשיתי עליו פרוייקט לא מזמן. במקרה הזה מקבלים grey code (הסיגנלים שמראים לנו לאיפה זז הכדור\הסובבן) נקי באופן מוחלט. ללא קפיצות וללא רעש. במקרה פה מדובר ב- rotary encoder מכאני - קרי, ה- grey code שמתקבל מגיע ממגעים מכאניים שנוצרים פנימית מעצם הסיבוב ויוצאים ישירות החוצה על סיגנלי הערוץ. במקרה הזה התוכנה נראית אחרת לגמרי - צריכה לפלטר רעשי קפיצות מכאניות ומקרה שלי (בגלל שמדובר בסובבן כזה עם "שלבים") גם לפלטר חצאי תנועות - כלומר לא להגיב אם לא נעשה "קליק". מן הסתם באנקודרים יקרים יותר כל הלוגיקה הזו נעשית בתוך המיקרו הפנימי.

 

כתבתי מאמר קצר בנושא הטרקבול (מבוסס ה- ALPS) - יש שם גם סרטון יוטוב שממחיש את הרעיון. יש שם גם קוד וגם כל מיני כללים מנחים לעבודה עם quadrature encoders.

[מרק10]

 

אני מודע לגמרי לזה שממליצים לצפות את המעגל אבל טרם התארגנתי על החומר הזה. יש אסכולות בנושא שטוענות בתוקף שאין לשלב הזה משמעות. בפרוייקט הבא.

 

ציפוי המעגל בבדיל מקל על הלחמת הרכיבים ותורם למראה מקצועי יותר. נחושת מתחמצנת באווויר ומשנה את צבעה.

לא התכוונתי שתרכוש נוזל לציפוי מעגלים מודפסים אלא ציפוי בעזרת מלחם ובדיל, לאחר 2-3 מעגלים הציפוי יראה מקצועי.

 

אני לא בטוח שבשיטה הזו של יצור מעגלים תוכל להגיע לעובי מוליכים של 0.2-0.3 מילימטר במיוחד כאשר במעגל קיימים מספר עוביים שונים של מוליכים.

בהרבה מקרים בייצור ביתי החומצה מאכלת את המוליכים הדקים ויוצרת נתקים.

[מרק10]

שתי שאלות

 

1. איזה חלק איכות ההדפסה לוקחת בעובי מוליכים מבחינת צפיפות?

 

2. למה לא אוגנדה?

http://www.gadgetshop.co.il/items/egg_timer.php?c=35&gift=487

 

http://www.230.co.il/%D7%98%D7%99%D7%99%D7%9E%D7%A8%20%D7%9C%D7%9E%D7%98%D7%91%D7%97%20%D7%91%D7%A6%D7%95%D7%A8%D7%AA%20%D7%A9%D7%A3

 

חוץ מזה באמת שמדריך יפה שלב שלב וסחטיין על הדיוק

 

איכות ההדפסה קרי מילוי שטחים בצבע שחור בצורה מושלמת קובעת את איכות המעגל הסופי.

בשיטה שאני מייצר מעגלים מודפסים (בעזרת מעגלים רגישים לאור UV) איכות ההדפסה קרי מילוי שטחים בצבע שחור קובעת את התוצאה הסופית של המעגל ורצוי להדפיס ברזולוציה של 600DPI ויותר בכדי לקבל מעגל איכותי.

הסבר לשיטת היצור שלי בקישור:

http://www.hydepark.co.il/topic.asp?cat_id=18&topic_id=1746976&forum_id=4252

 

בתעשיה נהוג להדפיס את המעגל על פילם ברזולוציה של 2400DPI ויותר.

[Pavi]

החבר'ה שמייצרים את הנייר טוענים שזה הגבול (0.127ממ) - אין לי ניסיון מעשי עם זה. נשמע לי ממש מוזר לעבור על כל המעגל עם מלחם. יש נוזל שמשרים בו את המעגל והוא יוצר שכבת tin. לא יותר פשוט?

 

 

[אייל]

אייל,

 

 

אני מניח שאתה תעבוד עם rotary encoder בעל מיקרו פנימי, כדוגמת הטרקבול של ALPS שעשיתי עליו פרוייקט לא מזמן. במקרה הזה מקבלים grey code (הסיגנלים שמראים לנו לאיפה זז הכדור\הסובבן) נקי באופן מוחלט. ללא קפיצות וללא רעש. במקרה פה מדובר ב- rotary encoder מכאני - קרי, ה- grey code שמתקבל מגיע ממגעים מכאניים שנוצרים פנימית מעצם הסיבוב ויוצאים ישירות החוצה על סיגנלי הערוץ. במקרה הזה התוכנה נראית אחרת לגמרי - צריכה לפלטר רעשי קפיצות מכאניות ומקרה שלי (בגלל שמדובר בסובבן כזה עם "שלבים") גם לפלטר חצאי תנועות - כלומר לא להגיב אם לא נעשה "קליק". מן הסתם באנקודרים יקרים יותר כל הלוגיקה הזו נעשית בתוך המיקרו הפנימי.

 

כתבתי

מאמר קצר בנושא הטרקבול (מבוסס ה- ALPS) - יש שם גם סרטון יוטוב שממחיש את הרעיון. יש שם גם קוד וגם כל מיני כללים מנחים לעבודה עם quadrature encoders.

 

דווקא לא, אני מדבר על המכאני הפשוט, 10 מצבים BCD.

הרבה זמן לא דיברנו אבל לפני כחודשיים עברתי לעבוד בתחום חדש לגמרי בחברה חדשה ועם מוצרים שונים בתכלית.