鬼斧神工DIY之作：3D打印机造柔性电路板

相信大家对3D打印机并不陌生，但是利用它来制造柔性电路板（FPC）可能就鲜为人知了。事实上不管多薄的铜箔，甚至只是一块导电布材料，FPC都可以用3D打印机来进行蚀刻。任何厚度的FPC常用材料例如FR4也可以用此方法蚀刻。
 

第一步：设计方法
 

 

PLA，尼龙，ABS和大多数的耗材都很难有效的用2D打印机粘在铜箔上，因此也难以蚀刻成想要的电路。但是， Ninjaflex材料可以这个难题，它几乎可以粘上任何材料，包括亚克力、蓝色印刷胶带和玻璃。

电路板的线路可以通过像123D Design这样的免费软件来绘制，它可在铜箔板或者是导电布上绘制线路。从第一幅图不难看出，能利用常用氯化铁蚀刻方法。

上述图片展示的是电路试验板和穿孔板，孔中心距为0.1英寸。这与其它的0.1英寸标准的管脚中心距元件相匹配。第二幅图是完成的电路板，一个Picaxe微控制器。

如果要设计一个轻且薄的电路板，这样设计完全没问题。不过，如果对绕着性要求高的话，这些器件距离需要设计得更远。
 

第二步：准备材料

 

现在需要准备3D打印耗材，我用的是Makerbot Replicator 2，不过其他品牌的打印机通过同样的挤出机也可以。

白色的Ninjaflex材料，之前有试过黑色和无色透明的Ninjaflex，但是附着性没有白色的好，也许可以试试其它的颜色。

 

剪刀；

纯铜涤塔夫面料（0.02英寸）；

超薄铜箔电路板（小于0.01英寸）；

洁净的衬里材料；

乐泰胶；

123D Design或者其它可生成并且运行STL文件的3D软件；

氯化铁，可以尝试用其它的蚀刻液；

钢丝球；

丙酮；

布基胶带。

 

第三步：设计电路图

 

绘制线路

123D Design可设计线路以及图形，绘制完图形后将喷出0.011英寸厚度的薄膜。0.06英寸的线路宽度和0.04英寸的线距是标准数值，可匹配元件的管脚间距。

 

隔离条的使用

在绘制图案边上还需添加一个隔离条，当打印图案时隔离条可根据不同的电路板材料的厚度进行调整。0.7英寸以下都可制作。如果需要更厚的板材，则需要压住底部的隔离条，以便做出合适的厚度。

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本文选自电子发烧友网10月《智能安防特刊》EE SHOW栏目，转载请注明出处！
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第四步：调整3D打印机

 

如果使用ninjaflex材料进行打印，需要对3D打印机进行调整。

 

检查挤压机

用Ninjaflex打印之前调整好挤压机，才能正常完成工作。在Makerbots 的旧版打印机Replicator 2安装一个扩充成套工具，另外需要为此下载一个Thingiverse驱动快。

如果你用的是其他的打印机型号，则需要确定Thingiverse的驱动快是否匹配你的打印机。因为在轴承与齿轮之间存在很小的间隙，这会导致很多问题产生。

 

使机床保持平衡

铜箔上的镀层误差只允许在很小的范围内，如果喷剂没有很好的粘上，后续的蚀刻也会不彻底。所以机床必须保持非常平整并水平。可用标准刻度对机床进行调整，将其印在机床的中间，然后在每次打印结束后都保证0.02英寸的误差范围内，这一步非常关键。

 

做一次打印试验

直接在机床上进行打印，在图形的边缘上做标记，然后剥开这个图形。用这个就可以裁剪成一个FPC。

 

Replicator 2打印机的设置

如果用的是Replicator 2就要做一下设置：

Infill： 100 per cent

Shells： 2

Layer Height： .2mm

Temp： 225 C

Speed Extruding： 15 mm/s

Speed Traveling： 150 mm/s

填充：100%

层高：2mm

温度：225℃

挤压速度：15mm/s

移动速度：150mm/s

 

第五步：固定电路板

 

待打印的电路板材料在机床上必须是平整水平的，唯一的办法就是用喷剂胶粘住。在固定之前，先擦掉这块板子的氧化层。

 

第六步：打印电路板线路

在打印完线路后，检查油墨是否有效的粘在电路板上，如果间距太小则需要调整123D Design的STL文件，并且加厚隔离条。

第七步：蚀刻电路板

 

把板子从打印机上取出后，需要注意不能在Ninjaflex上进行任何的挤压动作，然后清理机床。

用丙酮清洗电路板底部的残留胶，这样有助于底层的铜箔能蚀刻彻底。接着就是将电路板放在标准的氯化铁蚀刻液中。

 

第八步：蚀刻导电布

 

蚀刻导电布可以制作绕折性更好的电路板，这个对需要反复性弯折的电路非常有用。接下来的蚀刻过程和上述的方法一样，不过还要注意加一点：在此电路板材底面需有加强板。如果导电布和加强板的厚度大于0.007英寸，则需要调整隔离条。导电布的蚀刻速度只需要5分钟左右。

 

第九步：结束语

 

上述的电路板样品线路中心间距是0.1英寸，目前做过最细的是0.03英寸线宽和0.05英寸的线距。这个间距适合可制作SOIC电路。

Ninjaflex材料几乎可以打印所有物体，它的优点是附着性佳、柔韧性好。