Comment imprimer vos propres PCB

Par Chris Personne

La relation de la plupart des gens avec la technologie est lointaine ou obscurcie. Le consommateur moyen n'a pas de contrôle direct sur sa technologie - elle lui est généralement fermée, une petite boîte qui lui est donnée qui se casse parfois et finit par mourir.

Mais ce que les bricoleurs, les nerds du clavier et les cinglés du synthé savent depuis très longtemps, c'est qu'il est trivial et, en fait, très amusant de se faire envoyer une pile de PCB de votre propre conception chez vous. De plus, avec un peu de savoir-faire dans KiCad, vous pouvez réellement personnaliser vos circuits imprimés et les transformer en une toile personnelle pour un art amusant, et il n'y a rien que Dieu, le Pape ou l'Homme puisse faire pour vous arrêter. Plongeons dedans.

Vous vous demandez peut-être "Chris, pourquoi voudrais-je faire fabriquer des PCB ?" C'est une excellente question ! Mon désir initial de le faire est venu de mon expérience avec la communauté des claviers mécaniques. La plupart des conceptions de la communauté sont open source, ce qui signifie que si vous en avez envie, vous pouvez obtenir un rack de PCB de clavier pour vous et vos amis pour presque rien. C'est très bon marché. Commandez simplement des pièces auprès d'AliExpress ou d'un fournisseur de pièces de clavier dans votre pays, assemblez (peut-être avec votre tout nouveau crayon) et vous êtes en or.

De plus, de nombreuses conceptions de clavier utilisent souvent les plaques en fibre de verre des PCB comme boîtiers de style sandwich pour un clavier (pensez à trois morceaux de circuit imprimé empilés avec le haut et le bas formant un boîtier). C'est une toile magnifique pour sérigraphier toutes sortes de griffonnages étranges. Faites preuve de créativité avec Photoshop et l'éditeur d'empreintes de KiCad, et vous pourrez créer un équipement unique que vous seul possédez. Si vous avez un talent naturel avec l'art, vous utilisez votre propre art. Je suis nul en dessin, alors à la place, j'ai choisi de créer un Bootleg Bart sur lequel je pourrais taper. Ne faites pas cela pour vivre d'un art qui n'est pas le vôtre. c'est ringard et diabolique, et vous êtes ici pour vous amuser avec les ordinateurs.

Bien sûr, cela ne s'arrête pas aux claviers. Des synthés, des mods de jeu vintage et bien plus encore sont disponibles, gratuits et open source, que vous pouvez imprimer et peut-être griffonner dessus. Creusez un peu GitHub et vous serez choqué par la quantité de petits projets étranges que vous pouvez trouver. Avoir une connaissance de base du processus de commande de PCB peut être très utile pour l'aspirant nerd de l'équipement. Heck, vous n'avez même pas besoin de faire de griffonnage si vous ne le souhaitez pas, être capable de faire fabriquer des planches est juste une compétence utile à avoir.

Afin de fabriquer des PCB, vous allez devoir sélectionner un projet, généralement un référentiel GitHub pour le circuit imprimé de votre choix. Ensuite, vous allez devoir localiser les fichiers Gerber. Configurez votre compte et clonez le référentiel, ou si vous n'êtes pas à l'aise avec GitHub (compréhensible), vous pouvez utiliser des outils comme DownGit pour simplement le télécharger manuellement.

Parce que je suis un idiot, voici une poignée de claviers (principalement des claviers divisés ergonomiques) pour commencer qui ont des PCB que vous pouvez simplement télécharger, imprimer et griffonner. Ceux-ci ne nécessitent pas trop de petites pièces montées en surface et sont faciles à souder chez vous, bien que de nombreuses entreprises comme JLCPCB vous vendent des pièces et fassent l'assemblage si vous avez les fichiers, mais cela sort du cadre de cet article.

Voici quelques planches classiques :

Vous allez vouloir télécharger KiCad. Il s'agit d'une suite de conception électronique gratuite et open source, et un pourcentage énorme de personnes qui fabriquent des PCB en ligne l'utilisent. Prenez le projet du dépôt de votre choix. Dessinez ou sélectionnez votre image. Vous avez besoin de quelque chose qui apparaît visuellement en noir et blanc, donc une image à contraste élevé ou quelque chose avec de très beaux motifs. Habituellement, j'essaie de tramer et de redimensionner mes images dans quelque chose comme Photoshop avant de les intégrer à mon projet, de cette façon la sérigraphie n'est pas trop compliquée et n'a pas besoin d'être redimensionnée dans KiCad.

Maintenant que vous avez votre image, ouvrez KiCad et sélectionnez "Convertisseur d'image" sur le côté droit. À partir de là, vous allez vouloir sélectionner "charger le bitmap" et charger l'image que vous souhaitez imprimer sur votre PCB. Vous devrez prendre en compte le DPI maximum que votre fabricant de PCB peut gérer (300 dpi est généralement une bonne règle empirique). Pour moi, ce processus représente toujours beaucoup d'essais et d'erreurs, mais ne soyez pas frustré si le programme plante.

Vous pouvez utiliser librement les différents onglets pour voir à quoi ressemblera l'image en noir et blanc et inverser l'image si elle ne fonctionne pas avec votre sérigraphie. La plupart du temps, vous allez travailler avec une sérigraphie blanche, à moins que vous ne travailliez avec du FR4 blanc, auquel cas la soie sera noire, alors gardez cela à l'esprit lorsque vous établissez l'espace négatif sur votre art. Vous pouvez même augmenter le contraste dans KiCad pour rendre le fichier un peu plus lisible. Quand cela semble bon, vous pouvez l'enregistrer dans la bibliothèque d'empreintes de KiCad. Vous pouvez toujours revenir ici si la sérigraphie n'est pas parfaite lorsque vous la déposez sur votre planche, et vous le ferez probablement.

Chargez votre projet. Dans ce cas, je vais opter pour le Cantor, un PCB merveilleux pour commencer pour un certain nombre de raisons : il utilise des contrôleurs "blackpill" STM32 très bon marché qui ne coûtent presque rien sur AliExpress, il n'utilise pas de prises remplaçables à chaud pour que vous puissiez voir clairement votre art, et il ne nécessite pas de boîtier qui réduit le nombre de pièces que vous devez commander ou fabriquer.

Une fois votre PCB chargé, vous allez appuyer sur "O" ou cliquer sur le bouton "charger l'empreinte" sur le côté droit de la barre d'outils. Cela fait apparaître toutes les "empreintes" de votre bibliothèque, y compris toutes les sérigraphies que vous avez pu générer précédemment. Vous pouvez utiliser le filtre en haut pour affiner rapidement vos choix à l'art que vous venez de générer. Si votre sérigraphie est trop grande ou trop petite pour la zone que vous avez sélectionnée, affinez-la dans l'une des étapes précédentes et réessayez. Si vous voyez quelque chose qui ressemble à "G ***", double-cliquez sur votre sérigraphie et sélectionnez les propriétés, puis décochez "visible" pour rendre cette partie de l'empreinte invisible. Les calques sur lesquels vous allez éditer sont généralement appelés "F.Silkscreen" et "B.Silkscreen" pour le recto et le verso, respectivement. Si vous voulez la sérigraphie sur l'autre couche, appuyez sur "F", et cela renversera la soie de l'autre côté du tableau. C'est pratique si vous voulez une image des deux côtés d'un tableau. Placez votre soie sur une partie relativement propre et vide du tableau ou faites preuve de créativité - c'est du design ! Pour prévisualiser l'apparence du tableau, vous pouvez ouvrir la visionneuse 3D dans KiCad et faire pivoter votre tableau.

Maintenant que vous avez votre art sur un tableau, vous allez devoir trouver une entreprise qui fabrique des PCB. J'ai eu de la chance avec PCBWay et JLCPCB, mais il y en a des tonnes comme OSH Park ainsi que des outils en ligne que vous pouvez utiliser pour comparer les prix.

Lorsque vous avez terminé, vous allez vouloir générer vos fichiers gerber en utilisant les options de fabrication de KiCad. Si vous commandez spécifiquement auprès de JLCPCB, il existe en fait des plugins pratiques pour JLCPCB et PCBway que vous pouvez utiliser pour simplifier l'ensemble du processus. Lorsque vous avez terminé, compressez simplement les fichiers et téléchargez l'archive compressée vers le fabricant de votre choix. En fonction de qui vous achetez, il devrait générer un aperçu où il vous montrera à quoi ressemble le tableau et vous donnera plusieurs options pour les matériaux, le nombre de couches, les couleurs, etc. J'adore les planches qui sautent, j'ai donc tendance à choisir Blue FR4 avec une sérigraphie blanche ou White FR4 avec une sérigraphie noire, mais les options varient d'un fabricant à l'autre. OSH Park, par exemple, propose un magnifique PCB noir "After Dark" avec un masque de soudure transparent (le polymère appliqué sur le dessus des traces de cuivre - cela signifie que vous pourrez voir le cuivre en dessous). C'est certainement une prime, mais c'est très beau, et vous pouvez faire des choses très soignées avec.

D'accord, donc dans mon exemple, je reçois 20 PCB en FR4 violet avec HASL sans plomb de JLCPCB, ce qui est suffisant pour fabriquer environ 10 cartes avant de prendre en compte les pièces. Comme pour la plupart des choses, plus vous achetez, plus la remise est importante, alors pensez à en faire un tas pour vous et vos amis. Le coût approximatif ici est d'environ 25 dollars plus les frais d'expédition. Si vous en avez vraiment besoin maintenant, vous pouvez payer une prime pour quelque chose comme DHL. Personnellement, j'ai tendance à choisir l'expédition à très bas prix parce que je le fais juste pour le plaisir et je me fiche que cela prenne quelques mois pour arriver ici. Votre kilométrage, bien sûr, peut varier !

À son arrivée, il sera emballé sous vide dans une petite boîte et sera prêt à être soudé et assemblé. Si vous avez un clavier, vous aurez besoin de pièces de clavier, il est donc logique de les commander sur AliExpress en même temps afin qu'elles soient là à tout moment. Alternativement, vous pouvez prendre en charge l'un des nombreux fournisseurs de claviers de qualité. Mais bien sûr, cela va au-delà de la simple fabrication de claviers bon marché. J'ai fait fabriquer des duplicateurs Domesday avec plusieurs bâtons d'arcade et des circuits imprimés de boule de commande (pour les cartes compliquées, vous aurez peut-être besoin d'un peu de soudure et d'assemblage en usine). Les exemples que j'ai donnés sont assez simples. J'aime juste mettre des personnages Pop Team Epic sur mes gadgets, mais si vous maîtrisez des outils comme KiCad, vous pouvez non seulement imprimer des sérigraphies, vous pouvez créer un art élaboré qui intègre les couches de cuivre existantes dans l'art lui-même. (Le Sweep, Urchin, Smitheii et le Draculad en sont de bons exemples). Et si vous êtes réellement bon en dessin et en design ? Vous pouvez devenir une force avec laquelle il faut compter.

Alors maintenant, vous avez votre circuit imprimé avec une belle sérigraphie personnalisée dessus. Mais si vous y réfléchissez, vous n'êtes vraiment qu'à un saut, un saut et un saut de commencer à créer vos propres circuits imprimés personnalisés. Un bon point de départ consiste à utiliser quelque chose comme Ergogen comme point d'entrée dans la conception de circuits pour concevoir votre propre carte à partir de zéro. Rien ne vous en empêche. Je veux dire, vous avez déjà le logiciel sur votre ordinateur après tout. Et vous savez comment faire fabriquer des planches. Quand on y pense, autant sauter le pas…

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