3D印刷電路板背景

印刷電路板（PCB）允許制造商在有組織的相對(duì)較小的扁平材料上創(chuàng)建復(fù)雜的布線(xiàn)和電路。PCB的基本概念是，通過(guò)在非導(dǎo)電板上形成導(dǎo)電材料線(xiàn)，我們可以使用最小的空間在表面上創(chuàng)建復(fù)雜的電氣系統(tǒng)。然后，這些板的幾層可以彼此疊放，以創(chuàng)建更精細(xì)的方案。

由于其高效性和可承受的批量生產(chǎn)成本，PCB已用于所有現(xiàn)代電子設(shè)備，從家用計(jì)算機(jī)到最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用是無(wú)限的，可以在無(wú)數(shù)的DIY項(xiàng)目中使用。

也就是說(shuō)，制造定制的PCB可能既昂貴又耗時(shí)，特別是對(duì)于業(yè)余愛(ài)好者而言，即使您自己在家做。出于這個(gè)原因，有些人試圖使用其3D打印機(jī)復(fù)制同樣的技術(shù)。

非3D打印方法

如果您搜索“ 3D打印電路板”，則可能會(huì)遇到許多看似相關(guān)的項(xiàng)目，但其中大多數(shù)并不是3D打印項(xiàng)目。例如，最常見(jiàn)的與CNC相關(guān)的方法之一是在板上畫(huà)一個(gè)保護(hù)罩（用筆連接到打印頭上），然后使用蝕刻液去除未接觸的區(qū)域并創(chuàng)建痕跡。另一種方法是簡(jiǎn)單地使用CNC銑刀在板上刻出導(dǎo)電跡線(xiàn)。

3D打印方法

在3D打印方面，我們可以執(zhí)行以下兩項(xiàng)操作之一：使用導(dǎo)電絲的痕跡打印模型（用作布線(xiàn)），或創(chuàng)建中空溝槽，然后填充導(dǎo)電材料。在本文中，我們將仔細(xì)研究這兩種方法。

盡管正在設(shè)計(jì)用于創(chuàng)建PCB的3D打印機(jī)，但目前，您的家庭項(xiàng)目將主要是臨時(shí)過(guò)程。也就是說(shuō)，對(duì)于一款非?？岬男屡dPCB 3D打印機(jī)，請(qǐng)觀看Design World的YouTube視頻。

注意：盡管存在用于3D打印PCB的方法，但該過(guò)程并不容易，并且將需要一些電子專(zhuān)業(yè)知識(shí)。

如果您決定接受將自己的PCB設(shè)計(jì)為3D打印的挑戰(zhàn)，但是您對(duì)使用3D打印服務(wù)的打印設(shè)置的精度或準(zhǔn)確性沒(méi)有信心。通過(guò)您的一站式3D打印服務(wù)合作伙伴Craftcloud，您可以立即找到最優(yōu)惠的價(jià)格和提供商，而無(wú)需任何額外費(fèi)用！

3D印刷電路板這個(gè)怎么運(yùn)作

方法1：使用導(dǎo)電絲

3D打印電路板最明顯的方法是讓3D打印機(jī)放下導(dǎo)電細(xì)絲，以形成與常規(guī)PCB相似的線(xiàn)條圖案。這種技術(shù)的一個(gè)很酷的地方是，通過(guò)將第二種材料與3D技術(shù)結(jié)合使用，理論上可以創(chuàng)建多層電路并合并除平坦表面以外的形狀。

今天有各種導(dǎo)電絲可用。對(duì)于2D打印，最常用的材料是包含金屬（例如銀）的墨水。除此之外，還存在大多數(shù)燈絲的導(dǎo)電形式，例如ABS，PLA，HIPS或TPU。這些長(zhǎng)絲含有石墨烯，盡管它們不如金屬，但它們可以導(dǎo)電。

方法2：創(chuàng)建空心痕跡

第二種方法是3D打印帶有空心痕跡的模型，以后可以在其中填充導(dǎo)電物質(zhì)。流行的選擇是電漆，但您也可以嘗試使用導(dǎo)電環(huán)氧樹(shù)脂。

3D印刷電路板好處與缺點(diǎn)

與生活中的大多數(shù)事物一樣，上述兩種方法都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：盡管第一種方法傾向于創(chuàng)建更準(zhǔn)確，更復(fù)雜的形狀，但是使用典型的臺(tái)式3D打印機(jī)執(zhí)行起來(lái)也更加復(fù)雜和困難。第二種可能更容易正確安裝并且不需要焊料，但是由于導(dǎo)電填料的成本，第二種價(jià)格可能更高。

鑒于可訪問(wèn)性，低成本和快速的設(shè)計(jì)生產(chǎn)時(shí)間，3D打印電路板非常適合DIY項(xiàng)目和原型制作。與目前在裝配線(xiàn)上生產(chǎn)電路板的方式相比，3D打印機(jī)的適應(yīng)性允許設(shè)計(jì)過(guò)程具有更大的靈活性，并且可以更快地生產(chǎn)定制測(cè)試板。如果我們還考慮最終產(chǎn)品，則3D打印可以使用具有復(fù)雜形狀的電路板和電路，例如，可以更輕松地安裝在特定的外殼中或集成到更大的系統(tǒng)中。

當(dāng)前，主要限制是缺乏軟件支持以及導(dǎo)電3D打印材料（尤其是與金屬相比）的相對(duì)有效性。牢記這一點(diǎn)，只要確?？紤]到打印機(jī)的精度，您就應(yīng)該能夠幾乎可以想象到的任何電路板進(jìn)行3D打印。

只是不要忘記，如果您打算將零件焊接到板上，則焊料的熔點(diǎn)約為188°C，典型的鐵加熱到約330°C。注意不要融化您的打印！

3D印刷電路板如何使自己的

目前，還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于3D打印的PCB的程序。我們的建議是使用您最喜歡的任何建模軟件，無(wú)論它是Tinkercad之類(lèi)的簡(jiǎn)單工具還是Fusion 360之類(lèi)的更復(fù)雜的工具。也就是說(shuō)，使用能夠?qū)Χ喾N材料進(jìn)行建模的程序可能會(huì)使您的生活更加輕松。

在下文中，我們將簡(jiǎn)要概述使用上述兩種方法之一進(jìn)行3D打印電路板的要求。在開(kāi)始使用這兩種方法中的任何一種之前，您可能需要勾勒出您的設(shè)計(jì)，使其更易于可視化。

方法1：使用導(dǎo)電絲

如果您像大多數(shù)3D打印機(jī)所有者一樣只能使用一次拉伸，則需要將設(shè)計(jì)分為兩部分。

在準(zhǔn)備好電路草圖后，首先要對(duì)只有幾層高的圖案進(jìn)行建模。這將成為您用導(dǎo)電材料印制的痕跡。不要忘記為外部組件留空。

此后，您應(yīng)該創(chuàng)建基礎(chǔ)印刷品，該印刷品將填充電路之間及其周?chē)目臻g。如果您僅從實(shí)心塊中減去第1步中的圖案，這將非常容易。

分別保存兩個(gè)設(shè)計(jì)，但要確保它們的關(guān)聯(lián)坐標(biāo)對(duì)齊，以使第一個(gè)模型插入第二個(gè)模型。切片模型并將其上載到打印機(jī)。

裝入導(dǎo)電絲并打印第一個(gè)模型（跡線(xiàn)）。

在不除去第一張照片的情況下，裝入第二根（非導(dǎo)電）燈絲并打印第二張模型，從而用兩種不同的材料創(chuàng)建一個(gè)實(shí)心照片。

在此過(guò)程中，您需要確保兩個(gè)模型正確對(duì)齊。但是，一旦掌握了它，就可以創(chuàng)建帶有附加重疊印刷品的多層電路。如果您想對(duì)此方法進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明，建議您觀看本YouTube教程，了解有關(guān)使用單噴嘴的多絲打印的信息。

獲得3D印刷電路板后，安裝組件的方式應(yīng)與普通PCB大致相同。再一次，要特別小心烙鐵與印刷板的距離。

Thingiverse用戶(hù)I-see-3D嘗試了類(lèi)似于上述示例的示例。根據(jù)他們的說(shuō)法，該模型尚未經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，但是很容易看出它是如何工作的。在這種情況下使用的導(dǎo)電絲是Proto Pasta的導(dǎo)電PLA。

方法2：創(chuàng)建空心痕跡

在設(shè)計(jì)和打印方面，此方法有點(diǎn)像上一個(gè)方法的一半。剩余的工作將用于添加導(dǎo)電材料。

與第一種方法一樣，首先對(duì)僅幾層高的模式進(jìn)行建模，然后從實(shí)心塊中減去該模式。剩下的應(yīng)該是您的蹤跡將留在的空白處。

請(qǐng)注意，為了適應(yīng)以后手動(dòng)添加導(dǎo)電材料的不精確特性，您應(yīng)該將空心走線(xiàn)設(shè)計(jì)得比其他方式要寬一些。

選擇不導(dǎo)電的燈絲，例如PLA，PETG或ABS，然后打印模型。

放置電路組件，然后使用選擇的導(dǎo)電材料填充模型中的間隙。如果使用注射器或移液器，可能會(huì)更容易。

如有必要，請(qǐng)讓您的導(dǎo)電材料有時(shí)間靜置并干燥。將完成的電路板涂在諸如硅樹(shù)脂的密封膠中以防止氧氣或濕氣進(jìn)入也是一個(gè)好主意。

行動(dòng)中

在mikey77的Instructable中演示了此方法。注意事項(xiàng)：

在步驟3中，mikey77做出了明顯的努力來(lái)擴(kuò)大跡線(xiàn)。

選擇的導(dǎo)電材料是稱(chēng)為“導(dǎo)電銅”的涂料，但mikey77還建議使用環(huán)氧銀。

由于這種設(shè)計(jì)，在添加涂料之前，電路組件的引線(xiàn)很容易彎曲到凹槽中。
責(zé)任編輯:tzh