學點兒DIY | 鬼斧神工DIY之作：3D印表機造柔性電路板

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相信大家對3D印表機並不陌生，但是利用它來製造柔性電路板（FPC）可能就鮮為人知了。事實上不管多薄的銅箔，甚至只是一塊導電布材料，FPC都可以用3D印表機來進行蝕刻。任何厚度的FPC常用材料例如FR4也可以用此方法蝕刻。

第一步：設計方法

PLA，尼龍，ABS和大多數的耗材都很難有效的用2D印表機粘在銅箔上，因此也難以蝕刻成想要的電路。但是， Ninjaflex材料可以這個難題，它幾乎可以粘上任何材料，包括亞克力、藍色印刷膠帶和玻璃。

電路板的線路可以通過像123D Design這樣的免費軟體來繪製，它可在銅箔板或者是導電布上繪製線路。從第一幅圖不難看出，能利用常用氯化鐵蝕刻方法。

上述圖片展示的是電路試驗板和穿孔板，孔中心距為0.1英寸。這與其它的0.1英寸標準的管腳中心距元件相匹配。第二幅圖是完成的電路板，一個Picaxe微控制器。

如果要設計一個輕且薄的電路板，這樣設計完全沒問題。不過，如果對繞著性要求高的話，這些器件距離需要設計得更遠。

第二步：準備材料

現在需要準備3D列印耗材，我用的是Makerbot Replicator 2，不過其他品牌的印表機通過同樣的擠出機也可以。

白色的Ninjaflex材料，之前有試過黑色和無色透明的Ninjaflex，但是附著性沒有白色的好，也許可以試試其它的顏色。

剪刀；

純銅滌塔夫面料（0.02英寸）；

超薄銅箔電路板（小於0.01英寸）；

潔凈的襯裡材料；

樂泰膠；

123D Design或者其它可生成並且運行STL文件的3D軟體；

氯化鐵，可以嘗試用其它的蝕刻液；

鋼絲球；

丙酮；

布基膠帶。

第三步：設計電路圖

繪製線路

123D Design可設計線路以及圖形，繪製完圖形後將噴出0.011英寸厚度的薄膜。0.06英寸的線路寬度和0.04英寸的線距是標準數值，可匹配元件的管腳間距。

隔離條的使用

在繪製圖案邊上還需添加一個隔離條，當列印圖案時隔離條可根據不同的電路板材料的厚度進行調整。0.7英寸以下都可製作。如果需要更厚的板材，則需要壓住底部的隔離條，以便做出合適的厚度。

第四步：調整3D印表機

如果使用ninjaflex材料進行列印，需要對3D印表機進行調整。

檢查擠壓機

用Ninjaflex列印之前調整好擠壓機，才能正常完成工作。在Makerbots 的舊版印表機Replicator 2安裝一個擴充成套工具，另外需要為此下載一個Thingiverse驅動快。

如果你用的是其他的印表機型號，則需要確定Thingiverse的驅動快是否匹配你的印表機。因為在軸承與齒輪之間存在很小的間隙，這會導致很多問題產生。

使機床保持平衡

銅箔上的鍍層誤差只允許在很小的範圍內，如果噴劑沒有很好的粘上，後續的蝕刻也會不徹底。所以機床必須保持非常平整並水平。可用標準刻度對機床進行調整，將其印在機床的中間，然後在每次列印結束後都保證0.02英寸的誤差範圍內，這一步非常關鍵。

做一次列印試驗

直接在機床上進行列印，在圖形的邊緣上做標記，然後剝開這個圖形。用這個就可以裁剪成一個FPC。

Replicator 2印表機的設置

如果用的是Replicator 2就要做一下設置：

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%

層高：2mm

溫度：225℃

擠壓速度：15mm/s

移動速度：150mm/s

第五步：固定電路板

待列印的電路板材料在機床上必須是平整水平的，唯一的辦法就是用噴劑膠粘住。在固定之前，先擦掉這塊板子的氧化層。

第六步：列印電路板線路

在列印完線路後，檢查油墨是否有效的粘在電路板上，如果間距太小則需要調整123D Design的STL文件，並且加厚隔離條。

第七步：蝕刻電路板

把板子從印表機上取出後，需要注意不能在Ninjaflex上進行任何的擠壓動作，然後清理機床。

用丙酮清洗電路板底部的殘留膠，這樣有助於底層的銅箔能蝕刻徹底。接著就是將電路板放在標準的氯化鐵蝕刻液中。

第八步：蝕刻導電布

蝕刻導電布可以製作繞折性更好的電路板，這個對需要反覆性彎折的電路非常有用。接下來的蝕刻過程和上述的方法一樣，不過還要注意加一點：在此電路板材底面需有加強板。如果導電布和加強板的厚度大於0.007英寸，則需要調整隔離條。導電布的蝕刻速度只需要5分鐘左右。

第九步：結束語

上述的電路板樣品線路中心間距是0.1英寸，目前做過最細的是0.03英寸線寬和0.05英寸的線距。這個間距適合可製作SOIC電路。

Ninjaflex材料幾乎可以列印所有物體，它的優點是附著性佳、柔韌性好。