Tinydice：带乙烯基刀具的专业PCB

这造说明由一个逐步指南记录通过使用乙烯基切刀在家制造专业质量的PCB，以可靠，简单和有效的方式的方法的。这种方法允许在家里用一些常见的材料生产的一致性和高质量的印刷电路板，并在很短的时间跨度。与所有的文件准备，整个过程可以在几个小时内完成。

本指南的主题，tinyDice：

为本指南的目的，该过程将说明生产一批3tinyDice这是一种基于atTiny85微控制器的电子模具，通过软件charlieplexing，它可以控制9个led，只有4个引脚和4个电阻。它是我原来的tinyDice(2014)的改进版本，这个Instructable所需的所有源文件都可以在supplies步骤中以压缩包的形式下载。

该方法的来源：

作为电子爱好者，我有经验我的公平份额在过去制造印刷电路板，但大多数家用方法要么过于不可靠的，像碳粉转印法，或过于复杂和繁琐，像网通过路由器的方法或UV光阻法（我已经覆盖了过去的原始tinyDice）。此外，产品的最终质量往往比较差，特别是如果你试图托克实现UV阻焊。

从这些不满意的经历中，我决定探索在家里制造pcb的替代方法。当我最近开始试验桌面乙烯基切割机时，我突然想到乙烯基图章可以成为PCB蚀刻的优秀和可靠的掩模。在最初的网上调查中，我没有发现有人使用乙烯基邮票来制作pcb，这让我很惊讶，因为这似乎很可信。这促使我对这个过程进行了实验，看看它是否能够可靠有效地将PCB痕迹从计算机转移到铜上。

该工艺的发展：

在家庭PCB中制作清洁和一致的铜痕迹本身就是一项成就，但是为了POF，PCB工作正常，持续长时间，它们需要某种焊料，这防止了不需要的焊接桥梁并保护铜痕迹免受腐蚀。传统上，所用的焊接掩模是UV可固化树脂的形式，在实践中非常难以使用。

本来，我打算间接使用乙烯基sickers作为用于固化UV阻焊掩模。然而，在经过多次尝试，我坚持不下去了，只有预期的地方UV阻焊可靠地治愈了，我从来没有能够做出足够薄，甚至层，这最终导致了一堆废墟板。因此，我放弃了这个想法，它发生在我，也许某种邮票也照片直接被用作阻焊剂，但它肯定是coudn't乙烯，因为它不会whithstand回流焊的热量。

考虑到这一点，我看着kapton胶带，这是一种自粘，薄，并且承诺抵抗足够高的焊接温度。Kapton胶带在卷中销售，但它发生在我身上，如果它施加在常规乙烯基的背衬上，它可以直接切割在乙烯基刀具上并直接用作印章。从第一次试验中，显而易见的是，卡普顿磁带在乙烯基刀具上表现得非常令人欣赏，尽管穿过微小气泡的所有切割都是锯齿状或不完整的，所以完美的kapton邮票的关键是完美地将胶带施加到乙烯基背衬而不允许任何空气被困住在下面。这首先证明了很棘手，因为kapton过度薄而粘稠，但在试图使用标准的塑料卡时，我意识到它可以通过这种方式完美而轻松地完成。

通过这些反复的试验我也观察到一些过程的实际限制，这mailny具有与铜面具是原来的印章做的。这些限制演变为使这一过程可靠的一组设计准则。

材料：

• 5 x 10 cm空白pcb
• 10 x 15 cm自粘乙烯基
• 50毫米宽的卡普顿胶带
• 10 x 15厘米乙烯基转移膜

补给品：

• 氯化铁蚀刻剂
• 异丙醇
• 锡膏
• Petg灯丝（适用于钥匙扣案）

工具：

• 桌面乙烯基切割机（我使用剪影Cableo 3，但任何基本机器都将起作用）
• 热风返修站(不是必不可少但很有帮助)
• 烙铁
• 塑料卡（旧ID或任何类型）
• USBtinyISP或Arduino的作为ISP
• 手工压克力切割机(可以用一段旧钢锯条自制)
• 220＆400砂纸
• 3D打印机（可选，仅用于制作钥匙扣的情况）

软件：

• 剪影工作室（或等同于其他品牌的乙烯基切割机）
• EAGLE CAD（如果你不打算修改设计不要求）
• Photoshop或任何图像编辑器(如果你不打算修改设计，不需要)
• Arduino的IDE + atTinyCore
• AVRDUDESS
• Slic3r或任何其他3D打印软件。

• tinyDice资金宝博比分直播手机版源包(可在此步骤中作为RAR文件下载)

成分：

对于每一个人tinyDice85：

• 9X 3528个贴片发光二极管（任何颜色，建议所有的相同）
• 1 x attiny85 (SOIC)
• 4x 33欧姆0805电阻(准确的值不是关键，使用任何类似的值，但都一样!)
• 1x SMD按钮
• 1X CR20XX电池夹
• 1X CR2032电池

为了编程夹具：

• 6 x pogo针
• 1x 2x3公头(用于ISP)
• 1X 2×1雄性头（用于外部VCC源）
• 功能描述:1x AMS1117 3.3v LDO regulator (SOT-23)

对于在家里制作PCB的过程，贴纸涉及三个阶段;作为用于蚀刻铜包覆的掩模，作为焊接掩模，以保护迹线和约束焊料，以及作为模板，以在焊盘上施加焊膏。为了尽可能多地优化该过程，所有贴纸可以在单个座位中制备。

准备切割的文件：

如果你不打算修改设计，你可以直接使用准备好的图像或带有所有贴图的Silhouette Studio文件。如果使用其他设计做以下准备文件切割:

作为最自由的刻字机软件映像的作品，我们必须从EAGLE导出设计的高分辨率图像。为此，首先隐藏所有的层，但TOP和VIAS，则面板导出为以单色图像和至少为1500 dpi的。接下来，重复上述过程，但只与T停止层，以便只拿到垫。

导出图片后，建议在photoshop中做一些清理，以增加过程的可靠性。对于铜包层图像，这包括擦除任何小的孤立的铜区域或将它们连接到更大的区域，擦除所有通孔的中心，并增加周围的间隙。对于垫图像，你必须适合他们在一个黑色的形状，溢出整个铜包了一点。

接下来，将图像导入乙烯基刀具软件，跟踪它们并将其缩放到100 x 100 mm的尺寸。面板PCB的一个优点是，无论分辨率如何，您都有一致的参考来正确缩放它们。

准备卡普顿胶带切割：

卡普顿胶带是一种很好的材料，然而，为了把它用作贴纸，我们必须首先把它放在一个平的支架上。为此，我们将利用背从乙烯基转移胶带，所以剥离的pate off和暂时把它放在一边，照顾保持它的清洁。接下来，展开一段胶带，用塑料卡作为胶刮小心地把它涂在蜡纸背面，以确保下面没有气泡。我建议你准备的东西要超出你的预期，因为有些贴纸可能不会完全出来。

切割贴纸：

一旦您在乙烯基刀具软件中追踪并缩放并缩放，请继续将自粘乙烯基材料放在切割垫的一角，并将背衬的Kapton胶带放在另一个角落。

接下来，在软件上，仅放置铜包覆和焊膏模板对应乙烯基的区域并将切割参数设置为：速度3，刀片深度1，压力8.发送作业切割并让机器做这是事。

最后，向前使用的设计并仅将焊接掩模设计放在与Kapton磁带相对应的区域上。将切割参数设置为：速度1，刀片深度1，压力3.继续向机器发送作业并完成从切割垫中仔细取出自粘乙烯基和kapton材料。小心不要在剥离时急剧折痕。

除草贴：

为了将乙烯基贴纸转移到PCB上，我们必须使用乙烯基转移膜，以确保所有区域都转移到位。为了能够只转移预定的部分邮票，我们必须删除所有不需要的区域在应用转移膜。为此使用切割器并小心地抬起不需要的区域的一角。把切刀推到下面，把乙烯基压在刀刃上，让它粘住。接下来，把切割器拉开，多余的部分应该开始剥落。根据设计，所有不需要的区域都可以作为一个整体出来。一旦除草，将转移膜只放置在铜箔贴纸上，并丢弃所有多余的。这时乙烯基贴纸就可以使用了。Kapton胶带贴纸是一件，所以他们可以直接转移，没有转移膜。

这是这个过程中最重要的一步，因为铜的质量将决定最终产品的成功率。如果仔细做，可以达到100%。

将CLAD贴纸转移到铜上:

为了保证干净和可靠的结果，你必须先拭去空白PCB用异丙醇。如果空白是旧的，它是由所有在整个板做小圆圈建议彻底沙面320-400目砂纸。

一旦完全清洁，是时候将贴纸转移到铜上。为此，首先剥掉转印膜的一角，然后把贴纸倒过来放在干净的桌子上。接下来，慢慢地把纸从转印纸上撕下来，在桌子上划一个尖锐的折痕。这样，即使是小纸片也可以粘在转印纸上，而不是留在纸上。不过不要担心，如果有一两个垫子留在后面，你可以稍后手动放置它们。

接下来，用你的指尖握住乙烯基转移贴纸(轻轻地粘到非常边缘)，慢慢对齐贴纸在板前放下来。对齐后，把它放在铜上，用手指从中心向外轻轻按压，以防止气泡被困住。接下来，用塑料卡挤压整个表面，以确保乙烯基牢固地粘在铜上。用同样的方法将乙烯基转移膜从铜箔上剥离，并手动放置留下的衬垫。如果贴纸没有覆盖整个空白，你可以用透明胶带覆盖任何剩余的区域，以避免蚀刻多余的铜和过度使用你的供应品。

包铜腐蚀:

对于蚀刻过程中，你将需要2个长方形的特百惠的风格容器，小木棍，和氯化铁蚀刻剂。

制备的板与包层邮票几乎准备好用于蚀刻，但更加重要，用异丙醇清洁异丙醇以从转移膜中除去任何残留物，确保均匀并完全蚀刻，而没有任何不需要的铜。

为了制备用于蚀刻的氯化铁，把它倒进一个容器中，最多倒一半，再加大约30%的水。此时溶液已经准备好蚀刻了，但是，你可以选择在微波炉中加热15秒，然后再将其放入PCB中，以加快蚀刻过程。

最后，将板放入氯化铁，让它下沉。该过程可能需要一段时间，但它要回来，每10〜15分钟搅拌溶液，并检查进步的重要。对于TIS只需使用一个小的废柴，到达板和进出的解决方案的几次倾斜。这将四处移动解决方案，以确保它反应均匀，并让你看到多少铜已被删除。坚持做下去，直到你看到没有更多的露铜，但不要把它不再像腐蚀剂可以开始贴纸下违反和破坏的痕迹。在meantimes，保留其他容器上的棒，以防止与蚀刻剂溶液染色任何东西，因为它是非常容易出现污渍，也具有很强的黑色气味。

一旦这样做，从蚀刻剂去除板和具有丰富的水和肥皂彻底冲洗。在此之后，抓住漏斗或使用塑料片材进行一次，然后将其固定在一个空的PP瓶以回收并存储蚀刻剂。NEVER丢弃通过漏极花费氯化铁，重用尽可能和通过让它干燥，然后它设置为固体丢弃它。

蚀刻是过程中最耗时的步骤。如果用新鲜的氯化铁完成，可以在一个小时内完成，然而，随着再使用的用品，它可以占用4小时才能完成，因此请患者并定期检查。

面板PCB的优点是您可以使用面板作为切割的指导，加上它更容易处理更大的董事会。为了分离电路板并给予它们适当的精加工，我们必须首先将它们分开，然后将它们分开，然后砂边缘和角落。

PCB的切削不能用常规刀，剪刀或锯来完成，这些进程几乎肯定会失败或损坏板。对于切割，我们将利用其逐渐刮取每个通层，雕刻的凹槽一路通过简单的爪的工具。这些刀片市售丙烯酸切割机，但也可以是一些碎锯片的自制的。最好是经由过程磨快刀片为玻璃纤维板穿边缘脱离快。这是没有必要通过削减所有的方式，只有最的方式，事后，简单地捕捉每片脱落。

切割后，边缘相当粗糙，不均匀，所以我们必须先用240粒砂纸彻底沙，以后用约400个砂砾进行额外的光滑度。通过遵循铜包层的形状，务必围绕角落。

最后，利用一个切割器以小心剥离贴断板。这可以切割之前完成，但贴在通过切割过程中保护铜帮助。

现在有了切板，我们几乎准备组装电路，然而，为了确保铜痕迹被长期保护，焊料只停留在它应该的地方，我们需要一个焊料掩膜，这是传统的使用UV固化树脂。传统的工艺毒性很大，混乱而且不可靠，所以家庭生产需要一种更实际的替代方法。

在这种情况下，我们利用Kapton磁带作为焊接掩模，因为它的耐高温和自粘特性。为了将贴纸转移到pcb上，我们将再次使用切割器作为支撑。在转移贴纸之前，用外用酒精彻底清洁多氯联苯，清除乙烯基上的任何油脂或残留物。接下来，用切割器小心地将卡普顿贴纸从底纸上抬起(见图2)。为此，首先用切割器抬起贴纸的一个小角，把它压在刀刃上，使它粘住，然后慢慢地将切割器从纸上拉开，不要在锋利的边缘造成折痕，直到整个贴纸从纸上脱落并粘在刀片上。

最后，重要的是要确保固定到位，所以轻轻地用切割机把它在PCB上，并轻轻地刷在棋盘前几次贴纸正确地与片对齐，将静态，使充电它排序浮在表面，这将让你在的地方按前调节位置上。如果邮票枝过早地，仔细地剥开板，你削皮落纸，重复排列。一旦正确对齐，牢牢地按入到用手指PCB和小心剥离刀落贴纸完成设置它。接下来，用酒精清洗一次董事会，目前PCB都有正式结束。他们可以立即使用或库存供以后使用。

SMD电路的一个优点是，它们可以用糊料以非常可靠和快速的方式，通过使用一个简单的模版用于施加它仅在焊盘上，其可为任意数量的单元中重复使用焊接。因此它们是相当昂贵的和不实际的原型常规SMD模版在钢制成，然而，模版也可以由乙烯基贴纸。为此，我们utillise原始和贴纸来创建模板塑料是不自粘的镜像版本。

焊膏含有大量的助焊剂，使其在回流时显着降低。因此，我们需要施加足够厚的层，以确保接头用焊料正确填充。为了使模板的正确厚度，必须将4层乙烯基贴在一起。仔细执行此操作以确保孔一直完全对齐。

接下来，将一个板上的小边缘从废墩或相同厚度的任何其他材料中构建一个小边界，并通过单侧将模板固定到适当位置以用作铰链，确保模板在焊盘上的适当对准（参见图2）。

最后，使用任何类型的直边工具，抓住一些焊膏并开始将其展开在模板上，直到所有孔都填充，并用同一工具刮回瓶子。不要直接触摸焊膏，因为它包含铅，这是最好的避免。别担心如果你碰到它，只是彻底清理它。

提起模具和夹具取出板。重复此过程，你打算组装板。现在的主板都准备用于填充和焊接。

随着板的锡膏，是时候来填充所有组件。对于这一点，用一些细点镊子小心地将每个部件上的垫片，确保正确的方向和排列（见图片2）。把你的时间做这个和纠正任何错位。一旦所有元件放置，打开空气回流工具逐步启动通过悬停在超过它界（见图像3）预热整个板。接着，前进到直接在每一垫引导的热空气，直到它们完全回流（图像4）。当你完成回流，这是及时补充电池夹。对于这一点，钻2个较大圆垫的中心，并把电池夹在板的下侧。可取的是还从电源引脚粘上电池夹到板用环氧树脂以浮雕的任何应力与剪辑将保持板到的情况。此时PCB完全组装并准备节目。

3D打印案例是可选的，但强烈推荐，因为它们通过将其转换为钥匙串而向对象添加了大量字符，同时也保护模具。必须在PETG中打印它们以确保高耐用性，因为PLA很可能会很快破裂。我制作了两个版本的情况，一个带空心的背衬，用于卸下电池，然后用我的徽标在背面上移除，这使电池安全和隐藏。电路消耗很少的能量，电池可以捕获在壳体内部没有任何问题。

要组装外壳，只需将电池夹按到3D打印上，直到板与边缘齐平。根据你确切的电池夹，你可能需要稍微打磨它或增加外壳的高度，以确保它完全适合，所以在组装前一定要检查。但是，如果有必要，可以通过慢慢地把板的边缘全部拉出来来打开外壳。

现在，Tinydice完全组装，但是我们必须对他们进行编程，使他们成为他们应该这样做。为此，我们利用Pogo引脚夹具，该PIN夹夹具与板上的所有编程垫接触并插入ISP程序员，可以是USBTINISP或任何Arduino作为ISP。Tinydice在垫上提供所有编程引脚，标准100铣床（2.54mm）间距，以允许在标准穿孔板上装配夹具。按照连接图将每个Pogo引脚链接到ISP标头。为了开发目的，我制作了一款双夹具，该双夹具还为另一个电路板服务，我正在努力，并入一个LDO调节器，以避免在测试时排出电池，但是对于一次性编程，我们可以直接从电池使用电源

tinyDice被设计成在3伏电压运行，所以在5伏编程他们造成损害微控制器的IO引脚的风险时，LED甚至程序员为过大的电流将通过LED的限流电阻绘制。因此，为了不损坏任何程序的芯片，我们必须利用从电池它的原生电压。如果使用USBtinyISP，直接将其移除的电源跳线，其将从tinyDice的电池供电的内部逻辑杆移位时，如果使用一个Arduino，只需将电源未连接到电源仅与电池的骰子，并添加一个5K串联电阻给每个数据线。

对于编程过程，使用支架小心地将夹具组装在骰子上，并确保所有Pogo销正确按压在相应的焊盘上。小心，不要在引脚下滑动管芯，因为它很容易打破它们。接下来，将USBtinyisp插入夹具和计算机上。

打开Arduino IDE，加载tinyDice sketch，作为程序员使用USBtinyISP选择atTiny85芯片。点击上传按钮并检查骰子，2个led应该开始闪烁一段时间。如果一切都成功了，现在tinyDice已经被编程完成，可以使用了。重复编程过程的所有单位，你做了，然后存储夹具完全组装，以保护弹簧夹销。

编码：

TinyDice的程序使得它首先显示“思维”动画，然后在0到9之间生成随机数，显示几秒钟。所有转换都是用PWM完成的，每个LED都允许淡化。在显示数字并消失后，处理器进入睡眠模式，基本上停止电池消耗，因此电池应该持续约6,000“抛出”骰子的“抛出”。

整个代码被构造围绕一个8千赫定时器中断其处理Charlieplexing方法和用于每个LED的10步骤PWM，以及动画的前进。每个funcion的更详细的解释评论Arduino的草图。

结论：

这种方法用于家用PCB制造的结果远远超过了我最初的预期，因为我发现它可以非常可靠和产生非常高质量的结果，简单和快速的SMD和通孔电路原型。正因为如此，我鼓励diy者为他们自己的设计尝试这种方法，并与社区分享你的结果和发现。

这个新版本的tinyDice本身是一个非常好的和有趣的对象，可以与朋友分享，因为动画和钥匙链盒使它非常独特和有趣。我希望你喜欢这个教程，请分享你的评论和经验，这样方法就会继续发展。此外，您可以自由地试验代码，并分享任何有趣的变体供其他人尝试。

这个指南是关于PCB设计竞赛的，所以请投票，如果你认为它是值得的，并与你的朋友和电子爱好者一样分享它。