Paano Gumawa ng Sariling PCB sa CNC Machine Gamit ang CircuitMill

Sunod-sunod na gabay sa PCB milling, isolation routing, pagbabarena at pagputol ng board

Hindi kailangang gumamit ng makalat na kemikal, mamahaling kagamitan o maghintay ng delivery mula sa PCB manufacturer upang makagawa ng sariling printed circuit board. Sa maliit na CNC machine at CircuitMill, magagawa mong pisikal na board ang iyong PCB na disenyo sa sarili mong pagawaan.

Gumagawa ka man ng prototype, nag-eeksperimento sa electronics o bumubuo ng pasadyang circuit, direktang kontrolado mo ang paggawa sa CNC PCB milling. Maaari kang magdisenyo sa umaga at magkaroon ng gumaganang PCB sa araw ding iyon.

Sa gabay na ito, ihahanda natin ang disenyo, bubuo ng mga landas ng CNC, i-mi-mill ang mga copper trace, magbabarena at gugupitin ang natapos na PCB.

Daloy ng paggawa ng PCB: i-export ang mga file ng tanso, drill at outline; ihanda at i-preview ang mga landas; saka i-mill, barenahin at gupitin ang blangkong copper board.

1. Ano ang CNC PCB Milling?

Ang CNC PCB milling ay prosesong gumagawa sa pamamagitan ng pag-aalis ng materyal. Sa halip na gumamit ng kemikal upang tunawin ang hindi kailangang tanso, gumagamit ang CNC machine ng maliit na cutter upang pisikal itong alisin sa copper-clad board.

Sinusundan ng makina ang tumpak na kinakalkulang mga landas upang magkahiwalay sa kuryente ang mga trace, pad at bahaging puno ng tanso.

May tatlong pangunahing operasyon:

  • Isolation routing: Inaalis ng maliit na engraving bit ang tanso sa paligid ng mga trace at pad habang buo ang mga koneksiyong elektrikal.
  • Pagbabarena: Gumagawa ang CNC machine ng mga butas para sa through-hole component, pangkabit at via.
  • Pagputol ng board: Sa huli, sinusundan ng makina ang outline upang ihiwalay ang natapos na PCB sa nakapaligid na materyal.

Tatlong view ng iisang PCB: pinaghihiwalay ng mga isolation channel ang copper trace, dumadaan ang mga butas sa mga pad, at nag-iiwan ng tulay na panghawak ang hiwa sa outline. Berde ang bawat operasyon.

Kapaki-pakinabang ang CNC milling sa mabilis na prototyping, pasadyang electronics, mga proyektong pang-edukasyon at minsanang disenyo. Hindi tulad ng tradisyonal na chemical etching, hindi nito kailangan ng etching chemical at maaari itong gawin sa abot-kayang desktop CNC router.

2. Mga Kakailanganin

Ihanda muna ang sumusunod na kagamitan at materyal:

  • Desktop CNC machine, mas mainam kung may sapat na matigas na spindle at tumpak na kontrol sa Z axis.
  • Blangkong copper-clad PCB, gaya ng FR-1 o FR-4.
  • Mga PCB engraving bit, maliliit na drill bit at end mill para sa outline.
  • Computer na may napili mong PCB design software, gaya ng KiCad.
  • CircuitMill para ihanda ang mga landas sa paggawa ng PCB.
  • PCB fixture, double-sided tape o ibang maaasahang paraan ng pagkakapit.
  • Angkop na sistema sa pagsipsip ng alikabok at kagamitang pamproteksiyon.

Para sa baguhan, praktikal ang FR-1 dahil karaniwan itong mas madaling i-mill at hindi gaanong abrasive ang alikabok kumpara sa fiberglass na FR-4. Laging gumamit ng angkop na pagsipsip ng alikabok, lalo na sa FR-4.

3. Idisenyo ang Iyong PCB

Simulan ang circuit board sa KiCad o ibang app sa pagdisenyo ng PCB.

Para sa unang CNC-milled board, pumili ng simpleng disenyo sa isang panig na may malalapad na copper trace, maluluwag na pagitan at through-hole component. Mas madaling gawin ang ganitong board at mas mababa ang panganib ng putol na trace o hindi kumpletong isolation.

Bago mag-export, tiyaking tama ang koneksiyon ng lahat ng trace, kumpleto ang outline at pumapasa sa design-rule checks ang disenyo.

Tandaan na karaniwang walang plating sa through-hole ang CNC-milled board. Sa dalawang panig na disenyo, kailangang manu-manong ikonekta ang mga panig, halimbawa gamit ang hinang na kawad o copper rivet.

4. Ihanda ang PCB sa CircuitMill

Nakatutok ang CircuitMill sa tatlong pangunahing operasyon sa paggawa ng PCB gamit ang CNC:

  1. Pagbabarena — mga butas ng component at pangkabit.
  2. Isolation routing — paghihiwalay ng mga copper trace.
  3. Outline ng board — pagputol ng natapos na board.

I-export ang fabrication data mula sa PCB editor, kasama ang mga Gerber file ng copper layer, Excellon drill file at outline. Gumamit ng suportadong input format sa CircuitMill upang ihanda ang mga operasyon.

Isolation routing

Pumili ng angkop na cutter at bumuo ng mga landas na nag-aalis ng tanso sa paligid ng mga trace at pad. Mas maluwag ang electrical clearance sa mas malapad na isolation gap, habang mas siksik ang maaaring layout sa mas makitid na gap.

Pagbabarena

Ihanda ang mga operasyon para sa mga butas ng component at pangkabit. Maaaring mangailangan ng iba't ibang drill bit at pagpapalit ng tool ang magkakaibang sukat ng butas.

Outline ng board

Bumuo ng landas sa paligid ng PCB. Itakda ang lalim ng hiwa at isaalang-alang ang pag-iwan ng mga tab upang manatiling nakakapit ang board hanggang matapos ang pagmachina.

Maingat na i-preview ang bawat operasyon bago patakbuhin sa CNC machine. Tiyaking magkakatugma ang mga trace, butas at outline at walang mahalagang tansong naalis.

5. I-set Up ang CNC Machine

Mababaw ang mga hiwa sa PCB milling, kaya mahalaga ang tumpak na pagpoposisyon ng board.

Ikapit ang copper-clad blank sa bed ng CNC. Tiyaking patag ito at hindi gagalaw o manginginig habang minamachina. Kahit maliit na pagbabago sa taas ng ibabaw ay maaaring magbago nang malaki sa lapad ng isolation cut ng V-bit.

Ipinapakita ng mga cross-section ang V-bit na gumagawa ng makitid na puwang sa mababaw na hiwa at mas malapad sa mas malalim na hiwa. Pinalaki ang kapal at lalim para sa paglalarawan; hindi mga inirerekomendang setting ang mga ito.

Ikabit ang engraving bit, itakda ang pinagmulan ng trabaho at tumpak na i-zero ang Z axis kaugnay ng ibabaw ng tanso. Kung sinusuportahan ng makina ang surface probing at height compensation, makakatulong ang mga ito sa board na hindi ganap na patag.

Bago paandarin ang spindle, gumawa ng dry run habang ligtas na nasa ibabaw ng board ang tool upang suriin ang mga landas at coordinate.

6. I-mill ang mga Copper Trace

Inaalis ng isolation routing ang makitid na channel ng tanso sa paligid ng bawat trace at pad. Kapag nahiwalay ang nakapaligid na tanso, nagiging hiwalay na konduktor ang bawat trace.

Gumamit ng matalim na engraving bit at maingat na lalim ng hiwa. Layunin nitong alisin ang tanso at sapat na substrate upang matiyak ang isolation, hindi gumawa ng malalalim na uka.

Para sa karaniwang copper-clad board na may 35 µm na tanso, mas mainam kadalasan ang mababaw na panimulang hiwa. Nakadepende ang eksaktong lalim sa geometry ng bit, runout ng spindle, pagkapantay ng board at katumpakan ng makina.

Pagkatapos ng milling, suriin ang hindi kumpletong isolation, mga copper burr at sirang pad. Makakatulong ang continuity mode ng multimeter sa paghahanap ng hindi sinasadyang koneksiyon.

7. Barenahin ang mga Butas at Gupitin ang Board

Kapag tapos na ang isolation milling, ikabit ang angkop na drill bit at gawin ang mga butas ng component at pangkabit.

Gamitin ang sukat ng butas sa disenyo. Panatilihin ang parehong pinagmulan ng trabaho sa pagitan ng mga operasyon upang tumugma ang mga butas sa copper pad.

Susunod, ikabit ang end mill para sa pagputol ng board at patakbuhin ang outline operation. Kung maliit ang board, mag-iwan ng mga tulay na panghawak o tiyakin sa ibang paraan na hindi ito gagalaw sa huling pasada.

Pagkatapos putulin, alisin ang PCB, linisin ang mga gilid at maingat na tanggalin ang mga burr. Alisin ang alikabok gamit ang angkop na pagsipsip at paglilinis.

8. Suriin at Buuin ang PCB

Handa na ang board para sa elektrikal na pagsusuri at pagbuo.

Suriin kung may short sa magkatabing trace, tiyakin ang continuity sa mahahalagang koneksiyon at inspeksiyunin ang mga butas. Bigyang-pansin ang fine-pitch footprint at mga lugar na makitid ang clearance ng tanso.

Linisin ang board bago maghinang. Ihinang ang mga component nang hindi pinapainit nang sobra o inaangat ang nakalantad na copper pad.

Dahil karaniwang walang solder mask ang CNC-milled board, iwasang aksidenteng pagdugtungin ng solder ang magkatabing trace. Para sa dalawang panig, ikabit at ihinang sa magkabilang panig ang kinakailangang koneksiyon ng mga via.

Kapag tapos na ang mga pagsusuri, maaari nang lagyan ng power at subukan ang circuit.

Mga Tip para sa Mas Magandang Resulta

Magsimula sa maluluwag na clearance. Mas maaasahang i-mill ang malalapad na trace at malalaking pagitan, lalo na sa entry-level CNC machine.

Panatilihing patag ang PCB. Isa sa pinakamahalagang salik sa isolation routing ang pagkapantay. Gumamit ng maayos na na-surface na spoilboard at maaasahang pagkakapit.

I-calibrate ang makina at mga tool. Subukan ang bilis ng spindle, feed rate at lalim ng hiwa sa retaso bago gumawa ng komplikadong disenyo.

Laging suriin ang mga landas. Nakakatulong ang preview sa pagtukoy ng nawawalang butas, maling outline at mga pagkakamali sa routing bago masayang ang materyal.

Bakit Gamitin ang CircuitMill?

Higit pa sa pag-export ng drawing ang pagbuo ng mga utos na handa para sa makina. Kailangang isaalang-alang ng isolation routing ang geometry ng cutter, kailangan ng tumpak na posisyon ang pagbabarena, at dapat tama ang sukat ng natapos na board sa pagputol ng outline.

Pinapasimple ng CircuitMill ang mga operasyong ito upang mas kaunti ang oras sa paghahanda ng mga landas at mas marami sa paggawa ng electronics.

Una mo mang sariling board o regular na prototype ang ginagawa, iisa ang layunin: malinaw na proseso mula sa layout ng PCB hanggang sa natapos na board.