Начинающим самостоятельно изготавливать платы

Ответить
Ingwar
Полковник
Сообщения: 1929
Зарегистрирован: 28.10.2015{, 22:47}
Репутация: 221
Откуда: Ленобласть
Имя: Игорь

Начинающим самостоятельно изготавливать платы

#1

Сообщение Ingwar » 16.03.2023{, 16:18}

Disclaimer:
Все ниже перечисленное не претендует на верность решения и не является обучающим материалом.


Как многие из вас, свою деятельность по реализации схем я начинал с навесного монтажа...)))
Да, когда не терпится получить результат ничто не должно отодвигать этот сладостный момент. Какие то платы с разводками лаком, травлении в хлорном железе, сверлением отверстий...
Нафиг на это тратить время, если я и так быстренько спаяю длинные ножки транзисторов (еще МП37-42) с не менее удобными выводами резисторов и конденсаторов...
Да и честно, схемы по началу были примитивными. Но время шло и кол-во используемых деталей в схемах росло. Следующий этап - КАРТОН в качестве несущей конструкции. Это уже почти солидно... Плата вмещает больше десятка, а то и два, и три элементов и она "плоская"! Опять же не так подвержена "коротышам" при легкой деформации ).
Потом большой перерыв (это я о себе) и познать дзен с травлением плат мне не довелось. Были конечно опыты и пару десятков плат, но это не в счет.
Но вот я "вернулся", увидел Flprog и подсел сразу на перфорированные платы (спасибо китайским товарищам). Довольно удобно для начинающих, особенно если все корпуса DIP.
"Сидел" на них наверное пару лет...
Но к счастью все мы растем над собой, и кол-во элементов и различные их корпуса уже "не играют" на этих макетках.
Возвращаться к шприцу с лаком, да еще на фоне возрастного (или врожденного) тремора не захотел. Попробовал лут...
Ну... в принципе получалось. Но то, еще юношеское "недержание" никуда не делось и мне ужасно было жаль времени на всю эту "кухню" :smile44:
Поиски альтернатив привели меня к фрезеру. В течении пары месяцев практики я довольно сносно освоил "техпроцесс" и мог легко делать двусторонние платы с шириной проводников/зазоров в 0,2мм.
И вот мы наконец сворачиваем к основной теме так сказать нашей темы )
Я прошу прощения за "много буков" и вообще, описанием себя любимого/своего опыта. Этим грешат большинство людей в возрасте... Я конечно пытался быть не таким, но не "шмагла" ) Извините.
Итак, технология какая ни какая есть и можно творить так сказать чудеса, то есть любые блин платы, какие захочу. Думал я...
Когда ваши платы выходят из раздела домашних "свистелок/перделок" и им приходится трудится в условиях производства, "шара" не пройдет!
Изготовленные платы работающие "на столе", отказываются работать в силовом шкафу...
Или поставил защитный диод на транзистор, управляющий катушкой/мотором, включил - обломился. Плата "виснет" при включении/выключении нагрузки.
Почитав энное кол-во материала по электромагнитным помехам я решил, что "ключ к успеху" - оптоизоляция!
Где то даже помогло... Но поверьте - это не панацея. Точнее сказать, это не всегда оправдано. Ведь изолировать тогда нужно полностью - питание в том числе.
А решения, где ставят изолятор, а минуса объединяют - вообще можно применять только для согласования уровней напряжения и на защиту от помех никак не влияет.
Следующая вычитанная панацея - феррит (точнее индуктивность). А конкретно защита от синфазных помех в виде двух обмоток на одном сердечнике или банально два (или более) проводника внутри ферритового кольца.
Как показала моя практика - довольно эффективно при защите от помех коллекторного мотора. Или еще вариант - ферритовые бусины. Где/зачем найдете легко сами.
На нескольких примерах покажу "эволюцию" своей схемотехники (несмотря на то, что мне за них стыдно) )))
Сильно не пинайте, я любитель. Ниже будут фото некоторых плат с двух сторон.

Начинал с "портянок"
СпойлерПоказать
3.png
2.png
Потом чуть "уплотнился"
СпойлерПоказать
1.png
6.png
Потом в мой "ассортимент" стали попадать различные АЦП и даже пытался правильно "разводить" землю, выделяя отдельные полигоны для цифры и аналога.
СпойлерПоказать
4.png
5.png
Все это прекрасно работает на столе и в отдельных шкафах с "не шумным" питанием. Но увы, такие парниковые условия очень редки.
А когда у тебя в шкафу помимо пускателей еще и дешевые частотники...
В процессе поиска проблем "эволюционировал" до разводки питания звездой и ОБЯЗАТЕЛЬНОЙ установки конденсаторов у ВСЕХ выводов питания микросхем по рекомендации производителя, а иногда чуть больше.
Важным было осознать, что сама цифровая техника (а именно все цифровые микросхемы и элементы работающие в импульсном режиме) это самая "шумная/фонящяя" помеха.
Но все равно, время от времени нет да и "глюканет" какое нибудь устройство, работающее с силовым оборудованием.
И вот собственно то, чем я хотел поделится.
Мои злоключения привели меня к методу разводки плат, который за последний год меня еще ни разу не подвел.
Я не претендую на оригинальность. Может это решение уже где то описано. Но к нему я пришел сам, после того как поленился делать для очередной платы второй слой.
Я развел все дорожки на одной стороне кроме земли. Под нее я отвел другую сторону двустороннего текстолита полностью.
СпойлерПоказать
10.png
9.png
СпойлерПоказать
8.png
7.png
Плата со стороны "земли" как правило выглядит непрезентабельно от слово совсем, но мне "с нее воду не пить", она (плата) в корпусе)
Да, если элементов немало, то прокладки дорожек под предусмотренными элементами может оказаться недостаточно и приходится использовать перемычки.
В качестве последних я использую специальные "резисторы" номиналом 0 Ом))
Под типоразмером 1206 легко умещаются две дорожки.
СпойлерПоказать
11.png
Не сочтите за тщеславие. Не один десяток плат развел таким способом и вот решил поделиться "лайфаком" для начинающих.
Последний раз редактировалось Ingwar 16.03.2023{, 18:37}, всего редактировалось 1 раз.
Люди в своем большинстве живо интересуются всем на свете, за исключением того, что действительно стоит знать.

SerOv
Лейтенант
Сообщения: 569
Зарегистрирован: 06.01.2018{, 19:50}
Репутация: 26

Начинающим самостоятельно изготавливать платы

#2

Сообщение SerOv » 16.03.2023{, 17:40}

По внешнему виду. Не скажешь, что платы фрезерованы.

Ingwar
Полковник
Сообщения: 1929
Зарегистрирован: 28.10.2015{, 22:47}
Репутация: 221
Откуда: Ленобласть
Имя: Игорь

Начинающим самостоятельно изготавливать платы

#3

Сообщение Ingwar » 16.03.2023{, 17:54}

SerOv писал(а):
16.03.2023{, 17:40}
По внешнему виду. Не скажешь, что платы фрезерованы.
Вот тут видно, так как получилось глубже - около 0,1мм.
А по умолчанию - 0,06мм
СпойлерПоказать
12.jpg
Люди в своем большинстве живо интересуются всем на свете, за исключением того, что действительно стоит знать.

SerOv
Лейтенант
Сообщения: 569
Зарегистрирован: 06.01.2018{, 19:50}
Репутация: 26

Начинающим самостоятельно изготавливать платы

#4

Сообщение SerOv » 16.03.2023{, 19:07}

Ingwar писал(а):
16.03.2023{, 17:54}
Вот тут видно, так как получилось глубже - около 0,1мм.
А по умолчанию - 0,06мм
Чем резали?

Ingwar
Полковник
Сообщения: 1929
Зарегистрирован: 28.10.2015{, 22:47}
Репутация: 221
Откуда: Ленобласть
Имя: Игорь

Начинающим самостоятельно изготавливать платы

#5

Сообщение Ingwar » 16.03.2023{, 19:31}

SerOv писал(а):
16.03.2023{, 19:07}
Чем резали?
Предпочитаю такими (30 и 45 градусов)
https://aliexpress.ru/item/100500181380 ... 7798237244
Люди в своем большинстве живо интересуются всем на свете, за исключением того, что действительно стоит знать.

sowaxm
Рядовой
Сообщения: 30
Зарегистрирован: 06.12.2020{, 18:20}
Репутация: 6
Имя: Андрей

Начинающим самостоятельно изготавливать платы

#6

Сообщение sowaxm » 16.03.2023{, 21:07}

Модель станка не подскажите?

nickass
Рядовой
Сообщения: 57
Зарегистрирован: 01.05.2022{, 14:13}
Репутация: 7
Откуда: Киров
Имя: Николай

Начинающим самостоятельно изготавливать платы

#7

Сообщение nickass » 16.03.2023{, 23:05}

Я тоже познал вкус изготовления печатных плат на чпу станке. Радиоэлектроникой увлекаюсь с 12 лет (уже 40 лет :shok: ) Испытал все доступные способы, от вырезания ножом до ЛУТ.
Развожу платы и делаю Гербер файл в Sprint-layout или через китайский онлайн ресурс https://easyeda.com/
Для приготовления УП использую замечательную программу GGEasy (Grber2GCode). Быстро и легко можно научиться в ней.
Отверстия под компоненты сверлю тоже на чпу не сверлами, а фрезами кукуруза. Хотел заказать из Китая сверла для PCB, но попробовал кукурузу и решил остановиться на ней.
Кому интересно, можете почерпнуть инфу по этим ссылкам...

https://cnc3018.ru/threads/ggeasy-grber ... jami.2231/






Отправлено спустя 26 минут 29 секунд:
Пара видосов работы моего станка...

https://youtube.com/shorts/yf_VTaN_W1M


Ingwar
Полковник
Сообщения: 1929
Зарегистрирован: 28.10.2015{, 22:47}
Репутация: 221
Откуда: Ленобласть
Имя: Игорь

Начинающим самостоятельно изготавливать платы

#8

Сообщение Ingwar » 17.03.2023{, 10:17}

sowaxm писал(а):
16.03.2023{, 21:07}
Модель станка не подскажите?
Можно сказать, что уже самосбор.
Требования к станку, например в плане жесткости, на самом деле не на много выше (если чисто для плат), чем к принтеру.
Усилие которое ему придется преодолевать, возникнет только при обрезке контуров на плате. Опять же в этом случае можно снизить подачу.
Выделю то, что значительно влияет на результат.
Биение на конце инструмента совсем не желательны. Иначе задуманная ширина проводников будет гарантировано меньше на двукратную величину биения.
Наличие люфтов в ШВП или парах винт/гайка, а так же в подшипниках (неважно какого типа), сами понимаете не будет способствовать качеству.
Обязательным считаю снятие карты высот. Хотя если работаете с проводниками и площадками не менее 0,5мм и "гуляние" +-0,2мм не критично, то используя качественный текстолит, можно резать без учета неровностей. Использование торцевых фрез диаметром 0,3-0,5мм для создания "рисунка" тоже исключает необходимость в карте высот, но это обязывает так сильно снижать скорость реза, что за это время можно несколько раз было снять карту, поставить конусную фрезу и получить нужный результат. В общем для плат их очень не рекомендую.
Еще очень важный момент - температура. А именно изменение геометрии вместе с изменением температуры. Если у вас патрон для инструмента на валу мотора, то игнорирование этого момента при использовании конусных фрез всегда приведет к изменению задуманной геометрии проводников.
Я делаю в такой последовательности - на "холодную" выставляю 0, снимаю карту высот, включаю мотор работать в холостую несколько минут, для прогрева до рабочей температуры, останавливаю мотор, выставляю опять 0 и только потом начинаю резать уже на прогретом моторе.
Если мне нужно делать следующую плату или другую сторону, то я вынужден ждать полного остывания мотора, для повторения процедуры. Иначе в процессе снятия высот, остывающий мотор внесет искажения. Решение этой "проблемы" вижу в установке отдельной оси для патрона и приводом от высокоскоростного мотора через ремень.
Пару моторов 4500К с драйверами уже прикупил, осталось нормального токаря найти))) Наш на работе не может мне даже в 8мм цилиндре соосно просверлить отверстие 3,17. Начало точное, а выход...((( Все валит на старые станки. Классический "танцор".
Люди в своем большинстве живо интересуются всем на свете, за исключением того, что действительно стоит знать.

WildCat
Лейтенант
Сообщения: 363
Зарегистрирован: 04.06.2022{, 04:14}
Репутация: 37
Имя: Михаил

Начинающим самостоятельно изготавливать платы

#9

Сообщение WildCat » 17.03.2023{, 10:50}

Ingwar писал(а):
17.03.2023{, 10:17}
моторов 4500К
Расшифруйте?

Ingwar
Полковник
Сообщения: 1929
Зарегистрирован: 28.10.2015{, 22:47}
Репутация: 221
Откуда: Ленобласть
Имя: Игорь

Начинающим самостоятельно изготавливать платы

#10

Сообщение Ingwar » 17.03.2023{, 11:38}

BLDC мотор с 4500 об/мин на каждый вольт питания. Т.е. при напряжении питания например 10вольт, он крутиться с частотой примерно 45000 об/мин.
На специализированных для обработки печатных плат станках используются частота вращения от 50000 до 100000 об/мин.
Люди в своем большинстве живо интересуются всем на свете, за исключением того, что действительно стоит знать.

WildCat
Лейтенант
Сообщения: 363
Зарегистрирован: 04.06.2022{, 04:14}
Репутация: 37
Имя: Михаил

Начинающим самостоятельно изготавливать платы

#11

Сообщение WildCat » 17.03.2023{, 12:06}

Ясно, спасибо

vicnic1520
Рядовой
Сообщения: 5
Зарегистрирован: 13.10.2020{, 14:34}
Репутация: 1
Имя: Виктор

Начинающим самостоятельно изготавливать платы

#12

Сообщение vicnic1520 » 18.03.2023{, 10:29}

Уважаемый Ingwar! Поделитесь, пожалуйста, настройками станка и режимами резания (обороты, скорость подачи, глубина реза) при использовании указанных фрез. Вообще говоря, чем больше подробностей, включая фото и видео, тем лучше. Дело в том, что станочки (СNС 3018) купили многие, но далеко не у всех получается так хорошо, как у Вас. Многие, и, я в их числе, столкнулись с неожиданными трудностями, такими как, правильное снятие карты высот, борьба с помехами, подбор фрез и режимов.Интересны любые подробности.Как крепите плату? Как собирали (модернизировали) станок? Схемотехника (плата управления и доработки), улучшение механики и необходимость доработок. Повторюсь, реально многие интересуются такими подробностями. И многие потеряли интерес к станку из-за того, что не смогли достичь повторяемости и стабильной точности при изготовлении печатных плат. Если еще кто-нибудь поделится своими успехами в этой теме и методиками их достижения, будет замечательно. От себя добавлю, что станок использовал не только для плат, но и для фрезерования передней панели из алюминия и других мелких работ, в том числе по дереву. А вот с платами не очень получается.

Отправлено спустя 10 минут 54 секунды:
Уточняю. Мои вопросы возникли при использовании стандартного CNC 3018. Допускаю, что Ваш самосборный станок лучше по параметрам, и стандартный CNC 3018 требует доработок, и в этом Ваши советы тоже очень пригодятся.

Ingwar
Полковник
Сообщения: 1929
Зарегистрирован: 28.10.2015{, 22:47}
Репутация: 221
Откуда: Ленобласть
Имя: Игорь

Начинающим самостоятельно изготавливать платы

#13

Сообщение Ingwar » 18.03.2023{, 14:56}

vicnic1520, станок изготовленный в России (уже не помню где) конструктивно идентичен такому https://aliexpress.ru/item/100500480358 ... 0549805299
За исключением того, что в стоке от подключался через LPT и моторы там стоят со средним выводом (6 проводные) хрен знает откуда снятые, поскольку от производителя они пришли крашенные и внешне сильно поюзанные (на всех даже краска местами облезла). Драйвер соответственно тоже стоял примитивный (одно название). Но его можно было сконфигурировать под Mach3. И еще вместо поджимаемых гаек, полноценные (не значит качественные) ) ШВП.
Также, (может в целях экономии) блок питания на советском тороидальном трансе. И еще вдоль оси Х сзади закреплена пластина, на котором вся электроника и крепилась.
Сразу замечу, что покупал станок и все далее не за свои деньги, а за счет производства. Дату не помню (даже года) - у меня с этим все плохо. Стоил он в России 60к+ когда на Али подобный 15-20к.

Первым делом я закрепил "жертвенный" стол из пластика (под рукой был фторопласт). Поставил самую большую (что было под рукой) фрезу с плоским концом и выровнял стол по площади.
Описывать эксперименты не буду, и так много "лишнего".
В итоге я заменил:
Шпиндель - такой же коллекторный мотор 500 Вт, но с гораздо меньшим биением на конце фрезы.
Плата управления - появилось желание собрать станок с нуля самому, но как обычно бывает, остановился "на полпути"). В общем деньги не мои (но природная скромность еще со мной) и поэтому купил такую плату на перспективу https://purelogic.ru/catalog/22362/ . Тогда она стоила 12к.
Драйвера - поскольку плата "голая" и про скромность я уже писал, то "соплями" прикрутил к плате cnc шилд для ардуино и в него навтыкал TMC2208 )). И да, моторы в целях экономии менять не стал, а просто подключил без средней точки.

Плату креплю на стол через тонкий двусторонний скотч. Хочу сделать прижимы - но пока лень)). 0 по оси Z выставляю по верхней части платы. Для чего на угол платы припаиваю кусок проволоки (как правило откусанные ноги с электролитов) и креплю на него крокодильчик. Второй крокодил на фрезу. Для Mach3 есть макрос Auto Tool Zero.
Программы какими пользуюсь:
Про Mach3 уже писал - она условно бесплатная.
Траектории и обрезку раньше делал в CopperCAM (спасибо Павлу Naladchik). Но есть один нюанс в программе DipTrace (в нем развожу платы) связанный с полигонами заполнения, что заставило меня искать альтернативы и в итоге я остановился на FlatCAM (бесплатен) для дорожек и оставил CopperCAM для обрезок. Хотя FlatCAM тоже может в обрезку, но я ленивый ).
Вот мои основные настройки
СпойлерПоказать
1.png
2.png
Для построения карты высот использую G-Code-Ripper (бесплатен). Кол-во точек построения определяю исходя из качества текстолита и минимальной ширины дорожек/пятаков.
Если импортный FR4, то для дорожек от 0,5 мм мне как правило хватает точек с шагом в 1 см. Если дорожки уже, то 4-6мм. На отечественном иной раз и 5 мм не спасает от пропуска ям или холмов ((.
СпойлерПоказать
3.png
Еще раз повторюсь - качество определяется прежде всего биением инструмента, люфтами и скоростью вращения шпинделя.
И учитывая, что толщина меди всего 0,035мм (по крайней мере я такой использую), резать с глубиной даже 0,1мм считаю неправильным.
Это приводит к быстрому износу конца фрезы и в итоге страдает качество реза (мохрятся края).
Люди в своем большинстве живо интересуются всем на свете, за исключением того, что действительно стоит знать.

Аватара пользователя
DrMario
Лейтенант
Сообщения: 368
Зарегистрирован: 07.11.2016{, 13:11}
Репутация: 56
Откуда: Камень-на-Оби
Имя: Евгений
Контактная информация:

Начинающим самостоятельно изготавливать платы

#14

Сообщение DrMario » 18.03.2023{, 15:12}

Последнее время использую концевые 2х заходные фрезы
https://aliexpress.ru/item/100500147455 ... 4734566455
Фреза 0,2 мм сломалась быстро, не уменьшил подачу. А вот 0,3 мм работает до сих пор.
В основном требуются 2х сторонние платы. Начало координат в проектах ставлю по центру. После выреза контура платы "морковкой" 0,8 мм, обратную сторону платы вкладываю с приклеенным 2х сторонним скотчем в пустое место. Центровка сторон получается почти идеальной

Ingwar
Полковник
Сообщения: 1929
Зарегистрирован: 28.10.2015{, 22:47}
Репутация: 221
Откуда: Ленобласть
Имя: Игорь

Начинающим самостоятельно изготавливать платы

#15

Сообщение Ingwar » 18.03.2023{, 15:31}

DrMario писал(а):
18.03.2023{, 15:12}
концевые 2х заходные фрезы
Подступался к ним пару раз...
Но 2 вещи меня не устраивали - скорость реза и ограничения между проводниками/площадками определяющимися диаметром фрезы...
Многие используемые мной микрухи имеют расстояние между площадками под выводы 0,2 и менее мм (.
Люди в своем большинстве живо интересуются всем на свете, за исключением того, что действительно стоит знать.

Ответить

Вернуться в «А что так можно было, да?»