آموزش ساخت برد چاپی با پرینتر سه بعدی در ابعاد و شکل دلخواه

پرینتر سه بعدی کاربردهای گسترده‌ای در حوزه الکترونیک دارد. این کاربردها فقط به ساخت قطعات و بدنه دستگاه‌ها و ابزارهای مختلف محدود نمی‌شود و می‌توان از این ابزار برای ساخت برد چاپی هم استفاده کرد. در این ساختنی به شما یاد می‌دهیم چطور با پرینتر سه بعدی بردهای آزمایشی دقیق و کارآمد بسازید. این بردهای چاپی دقیقا در همان اندازه و ضخامت استاندارد بردهای ۱/۱۶ اینچی هستند و جایگزین خوبی برای آنها محسوب می‌شوند.

ساخت برد چاپی با این روش امکان اتصال ساده‌تر قطعات الکترونیکی و البته بدون لحیم را به شما می‌دهند. این تکنیک ساخت برد چاپی از بردهای مخصوص سریع‌تر است اما طراحی دقیق آن نیاز به مهارت و دقت بالا دارد.

در این ساختنی به شما نشان می‌دهیم چطور از این تکنیک برای ساخت برد چاپی یک مدار میکروکنترلر که سه LED را به ترتیب روشن می‌کند، استفاده کنید. این حداقل کاری است که می‌توانید با بردهای پرنیت شده انجام بدهید و این تکنیک قابلیت ساخت مدارهای پیچیده‌تر را هم دارد.

برد پرینت شده چطور کار می‌کند؟

1. یک برد مدار سه بعدی طراحی شده و با پرینتر PLA چاپ می‌شود (ما از پرینتر MakerBot Replicator 2 استفاده کردیم). این برد کانال‌هایی با فاصله استاندارد یک اینچی و سوراخ‌هایی برای نصب قطعات دارد.
2. قطعات روی برد چاپی قرار می‎گیرند و پایه‌های آنها طبق تصویر دوم خم می‌شود.
3. کانال‌های روی برد با ماده رسانا پر می‌شوند. ما از رنگ رسانای آماده استفاده کردیم اما شما می‌توانید از اپوکسی رسانا و حتی مواد رسانای دست‌ساز هم استفاده کنید.
4. نتیجه کار یک برد مدار کاربردی است که به اندازه بردهای لحیم‌دار در برابر ارتعاش مقاوم نیست اما برای ساخت مدارهای آزمایشی و نمونه اولیه بسیار مناسب است.

گام اول: وسایل مورد نیاز برای ساخت برد چاپی

• پرینتر سه بعدی
• فیلامنت PLA
• قطره چکان
• خلال دندان
• کاغذ سنباده
• رنگ رسانا
• میکروکنترلر Picaxe 08m
• سه عدد LED
• سه عدد مقاومت

گام دوم: برد چاپی را طراحی کنید

برای طراحی برد مدار می‌توانید از هر نرم‌افزار طراحی سه بعدی استفاده کنید. ما از نرم‌افزار ۱۲۳D Design استفاده کردیم. ابتدا طرح مورد نظرتان را به صورت دو بعدی بکشید و دقت کنید دیواره‌های۰.۳ اینچ عرض و کانال‌ها ۰.۰۷ اینچ عرض داشته باشند.

طرح دو بعدی را با ضخامت ۰.۰.۶ اینچ اکسترود کنید. این مقدار برابر عمق کانال‎هایی است که ماده رسانا در آنها قرار می‎گیرد. سپس پنل جلویی را با ضخامت ۰.۳ اینچ اضافه کنید.

سوراخ‌های مربعی ۰.۰۷ اینچی را هم برای وصل کردن قطعات اضافه کنید. این سوراخ‌ها بعد از پرینت تقریبا گرد می‌شوند اما اگر سوراخ‌ها را به شکل گرد طراحی کنید، ساخت برد چاپی به مشکل می‌خورد. ضمن اینکه ممکن است لازم باشد برای نصب برخی از قطعات، سوراخ‌ها را کمی بزرگ کنید.

فایل آماده برای ساخت برد چاپی کنترلر LED را هم می‌توانید از لینک زیر دریافت کنید (رمز فایل saakhtani.ir است). ما برای ساخت برد چاپی با پرینتر سه بعدی MakerBot Replicator 2 از تنظیمات زیر استفاده کردیم:

• رزولوشن استاندارد به همراه رفت
• پری ۱۰ درصد
• پوسته دو لایه
  ارتفاع لایه ۰.۲ میلیمتری

پرینت این برد چاپی با تنظیمات بالا ۸ دقیقه طول می‌کشد که زمان خوبی نسبت به روش‌های سنتی ساخت برد چاپی است.

[ihc-hide-content ihc_mb_type=”block” ihc_mb_who=”unreg” ihc_mb_template=”3″ ]

[/ihc-hide-content]

گام سوم: مدار آزمایشی

بعد از پرینت برد باید شماتیک را داشته باشید. در تصویر بالا شماتیک مدار کنترل LED با میکروکنترلر Picaxe را می‌بینید. برای برنامه‌ریزی میکروکنترلر هم از برنامه زیر استفاده کنید:

همانطور که در ابتدا گفتیم برای ساخت برد چاپی لزوما نباید از این شماتیک و طراحی استفاده کنید. این تکنیک برای هر نوع مدار با هر مقدار پیچیدگی قابل استفاده است.

گام چهارم: مدار را بسازید

بعد از ساخت برد چاپی نوبت به ساخت مدار و نصب قطعات الکترونیکی می‌رسد. هر قطعه را داخل سوراخ خودش قرار بدهید و پایه‌هایش را خم کنید. مطمئن شوید پایه‌ها بالای دیواره کانال‌ها قرار نگیرند. هرچه پایه‌ها بلندتر باشند، اتصال الکتریکی بهتری ایجاد می‌شود. اگر بتوانید پایه‌ها دوباره خم کنید، بهتر است.

حالا باید داخل کانال‌ها را با رنگ رسانا پر کنید. بهترین ابزار برای پر کردن کانال‌ها، قطره چکان است. رنگ رسانا را داخل کانال‌ها بریزید و آنها را تا پایین‌تر از ارتفاع دیواره‌ها پر کنید. حباب‌های داخل رنگ را هم با خلال دندان بترکانید و رنگ را جابجا کنید تا مطمئن شوید پایه‌ها کاملا با رنگ احاطه شده‌ باشند. یک شب برد چاپی را در دمای اتاق بگذارید تا مدار خشک بشود.

رنگ رسانا بعد از خشک شدن کمی جمع می‌شود. بنابراین اگر بعد از خشک شدن شکاف یا سوراخی داخل کانال‌ها شکل گرفت، آنها را دوباره با رنگ رسانا پر کنید. بعد از خشک شدن لایه دوم رنگ هم از کاغذ سنباده برای صاف کردن سطح مدار و برداشتن رنگ‌هایی که از کانال‌ها بیرون زده، استفاده کنید.

حالا ساخت برد چاپی و مدار تمام است و می‌توانید آن را تست کنید.

گام پنجم: رنگ رسانا بسازید

می‌توانید برای ساخت برد چاپی از رنگ رسانای دست‌ساز هم استفاده کنید. البته باید بدانید رنگ رسانای دست‌ساز مقاومت بیشتری نسبت به محصولات تجاری دارد. بنابراین اگر قصد دارید از رنگ دست‌ساز خودتان استفاده کنید، عمق کانال‌ها را دو تا سه برابر کنید تا مشکلی در کارایی مدار پیش نیاید. برای جزییات بیشتر هم آموزش ساخت رنگ رسانا را بخوانید.

برد چاپی پرینت شده آماده است

قابلیت‌های پرینت سه بعدی در ساخت مدار به همین جا ختم نمی‌شود. شما می‎توانید کل برد را به همراه مسیرهای رسانا در یک یا دو مرحله پرینت بسازید (مثل این رگولاتور ولتاژ). حتی برخی از قطعات الکترونیکی مثل آنتن، خازن و کویل را هم می‌توان با این روش ساخت. شما چه پیشنهادی برای استفاده از این تکنیک ساخت برد چاپی دارید؟

در ضمن اگر دوست دارید روش‌های متنوع ساخت برد چاپی را آزمایش کنید اما به ابزارهایی مثل پرینتر سه بعدی دسترسی ندارید، جعبه پیتزا چطور است؟ در این ساختنی با یک روش متفاوت برای ساخت مدار الکترونیکی آشنا شوید.

منبع