如何制作一块完全透明的与 Arduino UNO 兼容的电路板

我设计并制作了一块完全透明的与 Arduino UNO 兼容的电路板，该电路板是基于柔性印刷电路板制成的;没有铜层浇铸，也没有隐藏的层次结构。

这是一个有趣的实验，你可以亲眼目睹电子的流动过程(好吧，其实并非真的能看到，但大致概念是能明白的)。

这款透明电路板运行标准的 Arduino 代码，配备了一个 3×3 的 NeoPixel 数字矩阵，并且通过 3D 打印的透明树脂框架加固，以使柔性电路板变得坚固。最棒的是?所有设计文件都是开源且免费的。

供应清单

印刷电路板与框架

•透明柔性印刷电路板(JLCPCB)

•透明的 SLA 树脂框架(JLC3DP)

•PCB 模板(定制尺寸)

⚡组件

•ATmega328(带内核程序)

•CH340 USB转串口模块

•3×3 像素的 NeoPixel 矩阵

•NE555 定时器集成电路

•电阻器、电容器、发光二极管

•通孔引脚插头

装配工具

•焊膏(锡63/铅37)

•细尖镊子

•小型加热板

•电烙铁

“流体与清洁剂”

•环氧树脂(用于将柔性部件与框架粘合在一起)

编程

•Arduino集成开发环境

•USB转串口适配器(例如：FTDI)

•ISP 编程员(用于引导加载程序)

•USB-C 或微型 USB 数据线

•推荐使用 FastLED 库

设计原理图及印刷电路板布局

我从 Altium Develop 软件开始使用，首先基于经典的 Arduino UNO 设计了一个原理图。

关键选择：

•采用 ATmega328 作为主微控制器

•CH340 用于 USB 与串行通信

•3×3 个 NeoPixel 矩阵用于视觉反馈

•NE555 定时器用于驱动渐暗的电源指示灯

然后我将原理图转换成了印刷电路板布局图。电路板的外形与原始的 UNO 板大小相符。最重要的一点是什么?没有铜层填充区域!因为那样会阻碍透明度。我把所有的 GND 和 VCC 网络都设计成了可见的线路。

您可以通过 Altium 365 在线查看完整的设计——请点击此链接获取访问权限

订购透明柔性印刷电路板及树脂框架

我将我的格柏文件上传到了 JLCPCB 并选择了(从这里下载格柏文件)：

•材质：弹性材料

•基底类型：透明的

•模板：是的(定制尺寸)

几天后，那个标志性的蓝色盒子终于送达了，里面装着精心制造的透明柔性印刷电路板。你可以直接将它们拿到光下查看，就能看到每一个细小的痕迹。

对于这个刚性框架，我将一个 STL 文件上传到了 JLC3DP 并设置了以下参数：

•参数选择

•技术服务级别协议(树脂)

•材料 8001 树脂

•颜色 透明色

•完成 01 油雾喷射操作

您可以使用 JLCPCB 提供的模板将电路板组装好，您需要 BOM(物料清单)和 Pick&Place(拾取与放置)文件来下单订购柔性 PCBA 产品。

组装电路

焊膏与元件放置：我将柔性印刷电路板贴在桌面上，调整好模板位置，均匀地涂抹焊膏，然后用细镊子小心翼翼地放置所有元件。再次检查微控制器和 CH340 的方向!

回流焊接：我将电路板放在一个小型加热板上，然后通过一台数字显微镜观察这一神奇的过程。焊料融化，元件固定到位，一块透明的电路板便“活”了起来。

通孔连接器：使用普通烙铁进行手工焊接。

与树脂框架的固定：柔性印刷电路板较为柔软，所以我用一层薄薄的环氧树脂将其粘贴到 3D 打印的透明树脂框架上。最终得到的是一块坚固且晶莹剔透的 Arduino 板。

程序与测试

烧录启动加载程序：我使用一种 ISP 编程器将 Arduino UNO 的启动加载程序烧录到了 ATmega328 上。

上传草图：在 Arduino IDE 中，我选择了“板子类型：Arduino UNO”，然后上传了一个简单的“闪烁”草图。板载 LED 开始闪烁，成功完成!

然后我上传了一个 FastLED 脚本来控制 NeoPixel 矩阵。颜色在 3×3 的网格上流畅地循环变化，透过透明板也能清晰地看到。

代码

本文编译自hackster.io