Cara Membuat PCB Sendiri dengan Mesin CNC Menggunakan CircuitMill

Panduan langkah demi langkah untuk pengisaran PCB, penghalaan pengasingan, penggerudian dan pemotongan papan

Membuat papan litar bercetak sendiri tidak semestinya melibatkan bahan kimia yang menyusahkan, peralatan mahal atau menunggu penghantaran daripada pengeluar PCB. Dengan mesin CNC kecil dan CircuitMill, anda boleh menukar reka bentuk PCB kepada papan fizikal di bengkel sendiri.

Sama ada membina prototaip, bereksperimen dengan elektronik atau membangunkan litar tersuai, pengisaran PCB CNC memberi anda kawalan langsung terhadap proses pembuatan. Anda boleh mereka litar pada waktu pagi dan mempunyai PCB berfungsi pada hari yang sama.

Panduan ini merangkumi penyediaan reka bentuk, penjanaan laluan alat CNC, pengisaran jejak kuprum, penggerudian lubang dan pemotongan PCB siap.

Aliran kerja PCB: eksport fail kuprum, gerudi dan garis luar; sediakan dan pratonton laluan alat; kemudian kisar, gerudi dan potong papan kuprum kosong.

1. Apakah Pengisaran PCB CNC?

Pengisaran PCB CNC ialah proses pembuatan melalui penyingkiran bahan. Daripada menggunakan bahan kimia untuk menghakis kuprum yang tidak diperlukan, mesin CNC menggunakan alat pemotong kecil untuk membuang kuprum secara fizikal daripada papan bersalut kuprum.

Mesin mengikuti laluan alat yang dikira dengan tepat, menghasilkan pengasingan elektrik antara jejak, pad dan kawasan berisi kuprum.

Terdapat tiga operasi utama:

  • Penghalaan pengasingan: Mata ukiran kecil membuang kuprum di sekeliling jejak dan pad sambil mengekalkan sambungan elektrik.
  • Penggerudian: Mesin CNC menggerudi lubang untuk komponen lubang telus, perkakasan pemasangan dan via.
  • Pemotongan papan: Akhir sekali, mesin mengikuti garis luar papan untuk memisahkan PCB siap daripada bahan sekeliling.

Tiga paparan PCB yang sama: saluran pengasingan memisahkan jejak kuprum, lubang gerudi menembusi pad, dan potongan garis luar meninggalkan tab penahan. Tanda hijau menyerlahkan setiap operasi.

Pengisaran CNC berguna untuk prototaip pantas, elektronik tersuai, projek pendidikan dan reka bentuk sekali sahaja. Berbanding punaran kimia tradisional, ia tidak memerlukan bahan kimia punaran dan boleh dilakukan dengan penghala CNC desktop yang berpatutan.

2. Apa yang Diperlukan

Sediakan peralatan dan bahan berikut sebelum bermula:

  • Mesin CNC desktop, sebaik-baiknya dengan spindel cukup tegar dan kawalan paksi Z tepat.
  • Papan PCB kosong bersalut kuprum seperti FR-1 atau FR-4.
  • Mata ukiran PCB, mata gerudi kecil dan end mill untuk memotong garis luar.
  • Komputer dengan perisian reka bentuk PCB pilihan anda, seperti KiCad.
  • CircuitMill untuk menyediakan laluan alat pembuatan PCB.
  • Lekapan PCB, pita dua muka atau kaedah pegangan bahan kerja yang boleh dipercayai.
  • Sistem pengekstrakan habuk dan peralatan perlindungan yang sesuai.

Bagi pemula, FR-1 ialah pilihan praktikal kerana biasanya lebih mudah dikisar dan menghasilkan habuk kurang kasar berbanding FR-4 berasaskan gentian kaca. Sentiasa gunakan pengekstrakan habuk yang sesuai, terutama ketika memotong FR-4.

3. Reka PCB Anda

Mulakan dengan mencipta papan litar dalam KiCad atau aplikasi reka bentuk PCB lain.

Untuk papan kisar CNC pertama, pertimbangkan reka bentuk satu sisi yang ringkas dengan jejak kuprum agak lebar, jarak yang luas dan komponen lubang telus. Ciri ini memudahkan pembuatan dan mengurangkan risiko jejak putus atau pengasingan tidak lengkap.

Sebelum mengeksport reka bentuk, semak bahawa semua jejak disambung dengan betul, garis luar papan lengkap dan semakan peraturan reka bentuk lulus.

Papan kisar CNC biasa tidak mempunyai lubang telus bersadur. Untuk reka bentuk dua sisi, anda perlu menyambungkan kedua-dua sisi secara manual, contohnya dengan wayar dipateri atau rivet kuprum.

4. Sediakan PCB dengan CircuitMill

CircuitMill direka berasaskan tiga operasi utama untuk membuat PCB dengan mesin CNC:

  1. Penggerudian — lubang komponen dan pemasangan.
  2. Penghalaan pengasingan — pemisahan jejak kuprum.
  3. Garis luar papan — pemotongan papan siap.

Eksport data fabrikasi daripada penyunting PCB, termasuk fail Gerber lapisan kuprum, fail gerudi Excellon dan garis luar papan. Gunakan format input yang disokong dalam CircuitMill untuk menyediakan operasi pembuatan.

Penghalaan pengasingan

Pilih alat pemotong yang sesuai dan jana laluan untuk membuang kuprum di sekeliling jejak dan pad litar. Jurang pengasingan lebih lebar memberikan kelegaan elektrik lebih besar, manakala jurang lebih sempit membolehkan susun atur lebih padat.

Penggerudian

Sediakan operasi gerudi untuk lubang komponen dan pemasangan. Saiz lubang berbeza mungkin memerlukan mata gerudi berlainan dan pertukaran alat.

Garis luar papan

Jana laluan pemotongan di sekeliling PCB. Konfigurasikan kedalaman potongan dan pertimbangkan untuk meninggalkan tab bagi menahan papan sehingga pemesinan selesai.

Pratonton setiap operasi dengan teliti sebelum menjalankannya pada mesin CNC. Semak bahawa jejak, lubang dan garis luar sejajar serta tiada kuprum penting dibuang.

5. Sediakan Mesin CNC

Pengisaran PCB memerlukan potongan agak cetek, jadi kedudukan papan yang tepat amat penting.

Kukuhkan papan kosong bersalut kuprum pada tapak CNC. Pastikan ia rata dan tidak boleh beralih atau bergetar semasa pemesinan. Variasi kecil pada ketinggian permukaan pun boleh mengubah lebar potongan pengasingan mata V dengan ketara.

Keratan rentas menunjukkan mata V menghasilkan jurang pengasingan sempit dengan potongan cetek dan jurang lebih lebar dengan potongan lebih dalam. Ketebalan lapisan dan kedalaman dibesarkan untuk ilustrasi, bukan tetapan mesin yang disyorkan.

Pasang mata ukiran, tetapkan titik asal kerja mesin dan tetapkan sifar paksi Z dengan tepat relatif kepada permukaan kuprum. Jika mesin menyokong probing permukaan dan pampasan ketinggian, fungsi ini boleh memperbaiki hasil pada papan yang tidak rata sepenuhnya.

Sebelum menghidupkan spindel, lakukan ujian tanpa pemotongan dengan alat pada ketinggian selamat di atas papan untuk mengesahkan laluan alat dan koordinat kerja.

6. Kisar Jejak Kuprum

Penghalaan pengasingan membuang saluran kuprum sempit di sekeliling setiap jejak dan pad. Selepas kuprum sekeliling dipisahkan, setiap jejak menjadi konduktor yang terasing secara elektrik.

Gunakan mata ukiran tajam dan kedalaman potongan yang berhati-hati. Matlamatnya ialah membuang kuprum dan substrat secukupnya untuk pengasingan yang boleh dipercayai, bukan menggali alur dalam pada papan.

Bagi papan bersalut kuprum biasa dengan kuprum 35 µm, potongan awal cetek biasanya lebih baik. Kedalaman tepat bergantung pada geometri mata, runout spindel, kerataan papan dan ketepatan mesin.

Selepas mengisar, periksa jejak untuk pengasingan tidak lengkap, gerigis kuprum dan pad rosak. Multimeter dalam mod kesinambungan boleh membantu mengesan sambungan tidak disengajakan.

7. Gerudi Lubang dan Potong Papan

Selepas pengisaran pengasingan selesai, tukar kepada mata gerudi sesuai dan mesin lubang komponen serta pemasangan.

Gunakan saiz lubang yang ditetapkan dalam reka bentuk PCB. Kekalkan titik asal kerja yang sama antara operasi supaya lubang gerudi kekal sejajar dengan pad kuprum.

Seterusnya, pasang end mill pemotong papan dan jalankan operasi garis luar. Jika papan kecil, tinggalkan tab penahan atau pastikan dengan cara lain bahawa ia tidak boleh bergerak semasa laluan terakhir.

Selepas memotong, keluarkan PCB, kemaskan tepi dan buang gerigis pada kawasan kasar dengan berhati-hati. Buang habuk pemesinan menggunakan kaedah pengekstrakan dan pembersihan yang sesuai.

8. Periksa dan Pasang PCB

Papan kini sedia untuk pemeriksaan elektrik dan pemasangan.

Semak litar pintas antara jejak bersebelahan, sahkan kesinambungan sambungan penting dan periksa lubang gerudi. Berikan perhatian kepada tapak komponen pic halus dan kawasan dengan kelegaan kuprum kecil.

Bersihkan papan sebelum memateri. Pateri komponen dengan berhati-hati agar pad kuprum terdedah tidak terlalu panas atau terangkat.

Oleh sebab papan kisar CNC biasanya tiada topeng pateri, elakkan merapatkan jejak berdekatan dengan pateri secara tidak sengaja. Untuk reka bentuk dua sisi, pasang dan pateri sambungan via yang diperlukan pada kedua-dua sisi.

Selepas semakan ini, anda boleh menghidupkan dan menguji litar.

Petua untuk Hasil Lebih Baik

Mulakan dengan kelegaan luas. Jejak lebih lebar dan jurang lebih besar lebih mudah dikisar dengan baik, terutama pada mesin CNC peringkat permulaan.

Pastikan PCB benar-benar rata. Kerataan papan ialah antara faktor terpenting dalam penghalaan pengasingan. Gunakan papan alas yang diratakan dengan baik dan pegangan bahan kerja yang boleh dipercayai.

Tentukur mesin dan alat. Uji kelajuan spindel, kadar suapan dan kedalaman potongan pada papan lebihan sebelum mencuba reka bentuk rumit.

Sentiasa periksa laluan alat. Pratonton laluan membantu mengesan lubang hilang, garis luar salah dan kesilapan penghalaan sebelum bahan terbuang.

Mengapa Menggunakan CircuitMill?

Menukar reka bentuk PCB kepada arahan sedia mesin memerlukan lebih daripada mengeksport lukisan. Penghalaan pengasingan perlu mengambil kira geometri pemotong, penggerudian memerlukan kedudukan lubang tepat, dan pemotongan garis luar mesti menghasilkan dimensi papan yang betul.

CircuitMill memudahkan operasi pembuatan ini supaya anda menghabiskan kurang masa menyediakan laluan alat dan lebih masa membina elektronik.

Sama ada mencipta papan buatan sendiri pertama atau kerap membina prototaip, matlamatnya sama: proses yang jelas daripada susun atur PCB kepada papan siap.