Лазерная гравировка печатных плат своими руками

ЛАЗЕРНАЯ ГРАВИРОВКА ПЛАТ

Привет всем любителям конструкторам. Решил рассказать на что (кроме гравировки) можно использовать лазерный ЧПУ станок из Китая. Имелись ремни GT2, модуль ArduinoUNO и CNC Shield + GRBL. Прежде всего нужно описать панель управления. Принтер, на котором печатались описательные наклейки с использованием FrontDesigner 3.0, сгорел. Тогда как распечатать? И тут взгляд упал на лазер.

Гравировка надписей на пластиковых корпусах

Покрасьте корпус (желательно аэрозольной краской) в цвет, который подходит после надлежащей подготовки (очистки и обезжиривания).

Готовим соответствующий шаблон панели с отмеченными отверстиями и описаниями.

Проводим тестирование на невидимой части корпуса или в другом месте, в плане выбора мощности лазера и скорости подачи.

После выгорания удалите остатки сгоревшей краски под струей воды мягкой кистью. После сверлим отверстия и наслаждаемся красивым видом.

Изготовление печатных плат лазером

Способ придуман случайно, но оказался очень хорош для простых плат. Этот метод требует некоторого объяснения. Встал вопрос как вырезать рисунок траектории дорожек и ненужные элементы с помощью лазера, а затем снять его? После такой процедуры все равно нужно удалить светочувствительный слой, то есть промыть его раствором NaOH (каустическая сода). После этого как обычно травить.

Начало удаления ненужных мест.

После травления вид далее.

Есть небольшие сдвиги на колодках в верхней части платы. Однако это особо не беспокоит.

Идем дальше, а как насчет больших печатных плат? Идея та же, но задействовал программу CopperCAM, используемую для фрезерования печатных плат. Итак, обезжириваем, красим тонким слоем краски и прожигаем. Помещаем файлы Gerber в CopperCAM и сохраняем результат в DXF.

После открытия файла Гербера выбираем отмеченную опцию из меню.

И увидим окно с настройками.

В верхнем поле введите количество раз, которое лазер (резак) должен обойти дорожки, а в нижнем дополнительный обход контактных площадок. После ввода соответствующих значений программа начинает отображать полученный файл.

После увеличения видны дополнительные траектории инструмента.

Сохраняем файл в одном из многих предлагаемых форматов. После сохранения в формате, который поддерживает нашу программу гравировки, приступаем к работе.

После сжигания и удаления сгоревшей краски.

И после травления можете увидеть эффект. Есть небольшие недостатки, но об этом ниже.

Некоторые рекомендации по работе с лазером

Точность конструкции самой машины очень важна. Растровые скачки, очевидно являются неточностью полос и источника питания (через некоторое время заметил, что было включено ограничение тока в блоке питания, и, следовательно, короткие перебои в напряжении. Питание Arduino от USB. В планы входит покупка новых ремней и создание соответствующих натяжителей и отдельного источника питания. Что касается программного обеспечения, тесты проводились на GRBL 0,9 и 1,1, а также на контроллерах LaserGRBL и GRBL. Через некоторое время перешел на Benbox (в софт тоже Arduino), и, несмотря на то, что GRBL более культурно управляет приводом, остановился на втором — им легче пользоваться.

Конечно сюда можно ставить на обработку различные материалы — латунные и алюминиевые листы, гравировка текстолита. Было бы неплохо иметь возможность делать профессиональные лицевые панели в домашних условиях. Думаю найдется и еще несколько применений.

Материал подвергается воздействию ультрафиолетового излучения, поэтому основная проблема заключается также в выборе правильного лазера (длина волны 350 — 400 нм) и параметров, чтобы правильно его выставлять: не пережигать, но и не ждать часами.

• Мощность лазера используется средняя. Синий лазер 445 нм 2,5 Вт. Диаметр пятна 0,1 — 0,2 мм реально, механическое разрешение x-384 шаг / мм y-400 шаг / мм (по оси Y есть дополнительная передача).
• Что касается запахов при прожиге, вы можете почувствовать сгоревший текстолит. Тем не менее, определенно с ним меньше дыма, чем от фанеры или ПВХ.
• Однажды установив правильное расстояние между лазером и пластиной вряд-ли придется ли его постоянно исправлять. Лазер проработал почти непрерывно две недели и прожёг несколько метров фанеры толщиной 3 мм, причём она была обработана без коррекции фокусного расстояния. Однако после такого темпа работы приводные ремни растягивались (они не были новыми, возможно дело в износе).

После более глубокого закрашивания дорожек в CopperCam появилось что-то вроде этого:

С помощью этой опции рисуем удаление ненужной меди.

Но Benbox показывает время слишком большое. Слева сколько работает, справа сколько осталось. Плата 30 x 30 мм.

Эффект вполне нормальный. И вот плата печатная после травления.

После смывания остатков краски.

Правая платка, в CopperCam толщина фрезы 0,1 мм и 5 обходов кромок пути — время прожига 50 минут. Левая — толщина 0,2 мм и 2 обхода — время прожига около 16 минут. Практика показала что лазер хорошо режет, когда точка самая маленькая. При резке фанеры один проход составляет, скажем, полмиллиметра сгоревшей канавки, а на ее дне лазерная точка не меньше чем на пол миллиметра больше, чем она была откалибрована вручную, и уже трудно установить фокусное расстояние во второй раз. Остаётся только опустить лазер на полмиллиметра вниз, чтобы точка снова достигла своего оптимального размера. В дорогих Китайских ЧПУ есть конструкции с осью Z, которая корректирует лазер каждый проход, но это конечно дорогое удовольствие (которое для домашнего использования не особо-то и нужно).

Данный материал взят (во временное пользование) с профильного зарубежного форума.

Источник

Изготавливаем печатную плату с помощью лазерного гравёра.

Изготовление печатных плат облегчает процесс радиолюбительской сборки устройств. Но саму плату надо спроектировать, потом вытравить , рассверлить отверстия под радиодетали.

С помощью лазерного гравера подготовить печатную плату к травлению можно двумя способами — выжечь краску с поверхности и засветить фоторезист.

Про изготовление лазерного гравера смотри мою статью «Лазерный выжигатель 20*30см своими руками».

Первый способ крайне прост. Берём фольгированный стеклотекстолит и красим черной краской из балончика. Даём высохнуть. Потом просто выжигаем лазером краску с тех мест , которые должны протравиться.

Для обработки выше приведённой разводки платы её нужно инвертировать. Плату надо тщательно обезжирить, а то отвалится краска и придется дорисовывать дорожку маркером в ручную.

Сделал уменьшение, как видно метод позволяет получить дорожки шириной 0,2 мм. Можно сделать разрешение ещё выше -гравёр позволяет, но время будет исчисляться уже несколькими часами. В принципе этот метод используют, не на домашних гравёрах , а на промышленных -с СО2 лазерами мощностью от 60 ватт и выше. Там прожиг происходит за несколько минут. Но в принципе и домашний лазер с мощностью 2,5 ватта вполне справляется. как то справляется.

Преимущества метода — не нужен фоторезист. Крайне дешёвый по затратам. И это все преимущества.

Недостатки — подходит не всякая краска. Есть краски, которые домашний лазер не может прожечь. Процесс покраски — вонючий и вредный.. Также нужно место для покрасочных работ. Краске требуется время, чтобы просохнуть . Я сушил краску феном, чтобы не ждать. При увеличении видны ПИКСЕЛИ — точки по которым лазер выжигал. Размер 4*2 см выжигался пол часа — на самой медленной скорости за один проход.

Но метод работает. И если вдруг нет или кончился фоторезист — этим методом всегда можно воспользоваться. Но мне он понравился меньше , чем с использованием фоторезиста. Я использовал плёночный фоторезист.

Фоторезист купил обычный пленочный , самый дешёвый китайский за 100 рублей с доставкой за 2 метра и шириной 15 см.

Прикатал на пластину фольгированного стеклотекстолита. Потом прогладил утюгом с температурой 150 градусов. Далее — выжег рисунок на 30% мощности лазера. Подбирал долго режимы. Тут или можно сфокусированным слабым лазером светить — но количество линий надо делать больше. И время увеличивается раз в пять. Или можно чуть расфокусировать лазер — тогда время сокращается, но мелкий текст — получился не читаемым. Для платы это не принципиально.

Прожег на большом листе фольгированного стеклотекстолита. Потом обрезал ножом лишний фоторезист и отпил от нужный фрагмент от листа стеклотекстолита. Так как искать каустическую соду по магазинам было ЛЕНИВО, я использовал для удаления не засвеченного фоторезиста — средство для удаления накипи у стиральных машин КАЛГОН — он то у дома есть у многих, и в каждом магазине его продают — насыпал три столовых ложки на 200 мл воды и всё не нужное смылось, а нужные участки остались. Потом промыл с мылом плату и поставил травить.

Платка для лампового усилителя и рассчитана на 450 вольт, поэтому дорожки сделал широкими — чтоб травить меньше было.

Травил в растворе — 3% перекись водорода из аптеки 200 мл (8 рублей за флакон 100 мл) + 30 грамм лимонной кислоты (30 рублей пакетик) + 5 грамм пищевой соли. Протравилось за 15 минут. Можно было и быстрее — просто надо было добавить ещё ложку соли. Протравилось с двух сторон платы. С одной стороны стравливал полностью медное покрытие.

Плату развел в программе Sprint Layout 6.0 русская версия,

Коды для выжигания приготовил в программе LaserGRBL.

Источник

Изготовление печатной платы с помощью лазерной гравировки

Часто хочется быстро проверить какую-то идею или устройство. Что-то простое можно собрать на макетке, но более сложные проекты при таком подходе начинают отнимать много времени на сборку и настройку. А в итоге, получившиеся устройство не всегда пригодно к повторному использованию.

Намного универсальней, а зачастую и быстрее изготовить печатную плату. Два основных способа изготовления плат в домашних условиях ЛУТ и фоторезист. Для себя я решил от них отказаться в пользу использования фрезерного станка с установленным лазером. Естественно вырезать я буду не дорожки на плате, а краску, которую предварительно нанес на текстолит. Изначально я хотел просто фрезеровать плату, но мне не удалось добиться приемлемого качества. В данной статье хочу описать весь тех процесс от gerber файла до выжженного рисунка на плате. Все манипуляциям с лазером будет выполнять мой станок 3018 с платой Woodpecker CNC GRBL0.9 с прошивкой GRBL 1.1f. Сам станок покупался на аликэспресс.

Подготовка станка к работе с лазерным модулем

Есть пару моментов при подключении лазера к плате станка.

На сколько я могу судить все лазерные модули мощностью от 1.5 Вт и выше имеют отдельный вход для управления — TTL. Этот вход поддерживает, как аналоговый, так и ШИМ сигналы с уровнем напряжения 0-5 В. Я использую модуль на 5.5 Вт.

На вход ttl можно использовать сигнал на ножке PB11(D11) микросхемы U1, с ее помощью через транзистор управляется скорость шпинделя (разъемы J2, J3). Но как видно из схемы с сигнал cо стока Q3 на вход ttl подавать нельзя, во первых уровень напряжения серьезно выше 5 В ( до 12 на J2 до 24 В на J3), а во-вторых сигнал инвертируется. Поэтому я решил взять сигнал напрямую с затвора транзистора.

Схема подключение пина D11

Также лазерному модулю требуется напряжение питания напряжением 12 В. Это напряжение можно взять с платы (штырьковый разъем j13) или с отдельного блок питания. Стоит учесть, что максимальный выходной ток преобразователя составляет 5А. Но тем не менее, на своем станке я решил использовать для питания лазера преобразователь на плате с установленным радиатором.

Также я отредактировал дефолтные настройки EEPROM станка. Этот файл можно записать в чип станка с помощью например LaserGRBL или просто подсмотреть настройки. Критическими мне, кажется, это скорость разгона. Чем оно меньше тем лучше качество, но увеличивается время нанесения рисунка.

Процесс экспорта из Altium Desinger

Для управлением станком и генерации g кода я использую программу LaserGRBL. Довольно удобная и простая программа, на вход она принимает файлы изображении в различных форматах. Altiun Designer, как раз позволяет экспортировать gerber файлы в .bmp. На примере платы преобразователя USB-UART я покажу, как это делается.

Итак, когда проект платы завершен нужно сделать стандартную операцию для генерации gerber файлов и сверловки.

Генерация gerber

File -> Fabrication Ouput -> Gerber Files. На вкладке Layers выбираем нужные слои, в моем случаи Top Layer и Keep-Out Layer. После нажатия кнопки OK откроется файл просмоторщика gerber файлов Camtastic, содержащих два выбранных слоя. Но этого не достаточно, еще необходимо экспортировать сверловку. Для определенности сохраним его под именем pcb.Cam.

Вернемся на вкладку файла .pcbdoc.

Генерация сверловки

Файл сверловки генерируется алогичным образом: File -> Fabrication Output -> NC Drill Files. Опять же откроется файл Camtastic, этот файл можем смело закрыть без сохранения.

Теперь необходимо импортировать слой сверловки в добавок к нашим герберам. Для это возвращаемся на вкладку pcb.CAM и делаем следующие действия: File -> Import -> Drill. Выбираем путь к папке Project Outputs for и выбираем только файл с расширением txt.

Внешний вид получившегося файла pcb.Cam

Осталось дело за малым, экспортировать полученный файл в bmp. Конкретно для LaserGRBL желательно перекрасить слои в более темные и контрастные цвета. Это делается через меню слева, путем клика по цвету слоя. Я крашу слои, которые должны быть вытравлены в темно синий цвет, а сверловку в белый.

Генерация .bmp

Теперь наконец последний шаг: File -> Export -> Bitmap (*BMP)… и выделяем всю плату и контур, затем на выделенной области кликаем правой кнопкой мыши. Выбираем Color Scheme: Color -> OK. Прописываем имя и путь к файлу. Все, наша плата в виде изображения готова.

Готовим изображение к «прожигу».

Запустим программу LaserGRBL откроем наш файл pcb.bmp. Я использую следующие настройки:

Настройки импорта LaserGRBL

При нажатии кнопки «Далее» появится диалоговое окно в котором больше всего нас будет интересовать скорость гравировки и максимальная мощность. С моими настройками EEPROM скорость 900, мощность 800. Эти настройки получены экспериментальным путем. Теперь нам осталось только подключиться к станку и запустить его в работу.

Подготовка фольгированного стеклотекстолита к работе включает в себя очистку и нанесение черной матовой краски.

Изготовление печатной платы с помощью лазерной гравировки : 4 комментария

Полезная статья, спасибо автору)

Пожалуйста, приходите ещё))

Самый интересный вопрос не озвучил. Какое разрешение в итоге получилось?
Минимальный зазор, проводник.

Платы, которые изготавливал небольшого размера и стабильно получалось 0,25/0,25 мм. Возможно, на больших платах думаю будет брак. Замечал, что на кривом стеклотекстолите есть эффект расфокусировки.

Добавить комментарий Отменить ответ

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Источник