Projektovanje i bakropis PCB -a Pregled: 5 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Postoji nekoliko načina projektiranja i urezivanja PCB -a, od onih najjednostavnijih do najsofisticiranijih. U međuvremenu, lako se možete zbuniti oko toga koji ćete izabrati, koji će najbolje odgovarati vašim potrebama.

Da bih pojasnio neka ovakva pitanja, odlučio sam napisati ovo uputstvo, nisam stručnjak, ali imam određeno znanje o projektiranju i urezivanju PCB -a.

Dakle, bit će uzet opći pregled o nekim metodama, materijalima, softveru i alatima koji bi se mogli koristiti za proizvodnju PCB -a i srećom će vam moći pomoći da uđete u projektiranje PCB -a.

Korak 1: Softver za projektovanje PCB -a

Ovisno o složenosti vašeg kruga, nije prikladno ručno projektiranje PCB -a, pa je dobrodošla podrška određenog softvera koji nudi prave alate za obavljanje posla. Postoji nekoliko opcija softvera za dizajn PCB -a, poput Proteus Ares, Eagle, Altium i nekoliko mrežnih opcija (opisujem samo one najčešće i pristupačne, ali zasigurno postoji nekoliko drugih opcija).

- Proteus Ares - možda je ovo prvi program na koji bi ljudi pomislili kada je u pitanju crtanje kola, ne zato što je najbolji, već zato što je možda najpoznatiji. Ja lično ne volim čak ni da ga ne koristim (iako sam ga već koristio neko vrijeme), ali to je opcija koju treba uzeti u obzir pri dizajniranju PCB -a. Velika prednost korištenja Proteusa je to što također možete simulirati krug, koristeći Proteus Isis, na ovaj način možete "sigurno" provjeriti radi li kolo ili ne. S druge strane, neke funkcije i alati su previše zbunjujuće za razumijevanje, a također nije moguće pronaći svaku komponentu koja vam je potrebna (biblioteke komponenti su ograničene), ali možete stvoriti nove komponente ako je potrebno. Još jedna dobra vijest, ovo nije softver otvorenog koda i zaista je skup ovisno o količini alata uključenih u paket, barem postoji probna verzija (s nekoliko ograničenja, naravno).

- Eagle - ovo je također popularan softver kada je u pitanju projektiranje PCB -a, loša vijest što ne dopušta simulaciju kola, a i pri prvom korištenju ovog softvera moglo bi vam biti malo neugodno u vezi s njegovim sučeljem, koje je nekako drugačije, iako se razlikuje s obzirom na ove nedostatke, postoji mnogo zanimljivih funkcija, poput mogućnosti uređivanja sheme komponenti (u vezi sa simbolom komponente) i paketa (koji uključuje jastučiće, format i dimenzije) na jednostavan način, što može može se pristupiti samo desnim klikom na komponentu i pristupom opcijama "open device" ili "open package". Također, postoji velika zajednica za podršku koja nudi nekoliko odgovora na uobičajena pitanja s kojima se suočavaju pri prvom korištenju softvera. Nadalje, ova zajednica također olakšava pristup nekoliko biblioteka komponenti, uključujući službene biblioteke i one koje su stvorili korisnici. Dobre vijesti, ovaj softver ima besplatnu verziju (s ograničenjima, naravno, uglavnom se odnosi na veličinu ploče i broj dopuštenih slojeva), također nakon što ga je nedavno kupio Autodesk, Eagle je dobio i studentsku verziju koja uključuje sve karakteristike programa.

- Altium -

- Mrežni programi - postoji mnogo mrežnih programa namijenjenih dizajniranju PCB -a, općenito govoreći, oni su dobra opcija za projektiranje jednostavnijih kola, uglavnom kada ste u žurbi ili ako ne želite (ne možete) provesti dosta vremena učeći dinamiku programa. Ne treba ni naglašavati da su zaista ograničene značajkama i mogućnostima, neke su čak povezane s određenom uslugom izrade prototipova, odlična vijest, uvijek su besplatne i lako dostupne. što je u nekim slučajevima bitno.

Sažimanje…

Sigurno ste shvatili da više volim Eagle, što ne znači da drugi softver ne vrijedi, to je samo moja lična opcija, ali zapravo ljudi općenito smatraju Eagle najgorim po pitanju upotrebljivosti, iako Altium nije t tako jednostavno za korištenje. Moja glavna poenta u vezi sa Eagleom je da nudi nevjerovatne alate, koje je nažalost malo teško naučiti koristiti, po mom mišljenju kada se naviknete na njegovo sučelje, zaista je vrijedno truda.

Nisam naveo sav softver dostupan na tržištu, naveo sam one koje poznajem, pa vam preporučujem da dodatno istražite softver za dizajn PCB -a, u slučaju da vas ova tema zaista zanima.

Korak 2: Prototipiranje PCB -a - metode

Nakon dizajniranja PCB -a, vrijeme je za izradu prototipa, postoji nekoliko načina za izradu prototipa vašeg PCB -a, to možete učiniti sami (koji je najteži, ujedno i onaj koji zahtijeva više prakse), možete platiti uslugu izrade prototipa, može biti lokalna (ako je dostupna u vašem rodnom gradu) ili internetska (koja će vam vjerovatno biti dostupna) itd.

Ako odlučite platiti uslugu prototipiranja, nakon dizajniranja ploče bit će potrebno generirati neke datoteke u GERBER formatu, format GERBER je vrsta datoteke koja čuva cijeli opis PCB -a bez potrebe za bilo kakvim vanjske datoteke, općenito softver za dizajn PCB -a nudi vam neke alate koji će vam pomoći da generirate GERBER datoteku PCB -a, tako da to nije velika stvar, također postoji mnogo tutorijala o tome kako generirati GERBER datoteku, pa kad god u nedoumici ste, samo ga proguglajte, sve dok svaki softver zahtijeva određenu metodu za generiranje GERBER datoteke.

********** Prije nego što zatražite uslugu izrade prototipa, važno je provjeriti je li sve savršeno u dizajnu vašeg kruga, pa provjerite, trostruko provjerite PCB ….. u suprotnom ćete kasnije možda požaliti

Ako odlučite sami izraditi prototip PCB -a, postoji nekoliko metoda koje možete upotrijebiti, fokus će se staviti na tri metode, možda one najčešće, a to su metoda prijenosa tonera, metoda fotolitografije i "umjetnička" metoda.

- "Umjetnička" metoda - ako je vaša štampana ploča jednostavna, ili možda vi, ako dobro crtate, možete jednostavno nacrtati rupe i tragove ručno, pomoću trajnog markera, naravno poštujući dimenzije komponenti, već sam napravio nekoliko PCB -a na ovaj način, neki su se pokazali kao dobri, ali više ne koristim ovu tehniku, sve dok su PCB -i počeli postajati sve složeniji, pa bih rekao da je ovo metoda unosa, a s obzirom na dostupnost Od nekoliko drugih metoda, mislim da ne vrijedi koristiti ovu metodu kad god PCB -i postanu sve složeniji.

- Metoda prijenosa tonera - Mislim da je ovo najčešća metoda među proizvođačima, prilično je jednostavna i ne zahtijeva puno alata za izvođenje, što bi objasnilo njenu popularnost. Postoje različiti načini prenošenja tonera na djevičansku ploču, općenito proizvođači koriste prijenos topline u kojem se raspored ispisuje pomoću laserskog pisača, naravno, u nekim specifičnim vrstama papira (poput sjajnog papira, prozirnog filma itd.) to omogućava "potpuni" prijenos tonera na djevičansku ploču, tada se toner normalno prenosi na djevičansku ploču zagrijavanjem tonera uz bakarnu ploču pomoću pegle za tkanine. Postoje i drugi načini prenošenja tonera u bakar, kao što su hemijski načini, a takođe i neki proizvođači direktno štampaju toner u bakar, uklapajući štampač u podržavanje ove funkcije.

- Metoda fotolitografije - po mom mišljenju ovo je najteža metoda, a ujedno i najskuplja, ali ako je pravilno izvedete, rezultati će biti impresivni (zapravo, ovo je metoda koja se uglavnom koristi u profesionalnim PCB -ovima). U ovoj metodi, fotoosjetljiva boja jednoliko se nanosi na djevičansku ploču, nakon čega je boja izložena UV svjetlu, s izuzetkom jastučića, vija i tragova koji su prekriveni fotomaskom (koji odgovaraju rasporedu kola), na kraju boja je razvijena, zadržavajući se samo na područjima koja nisu bila izložena UV zračenju, a to su jastučići, vija i tragovi.

Nakon prenošenja vija, jastučića i staza na bakrenu ploču, koju god metodu koristili, vrijeme je za nagrizanje, također postoji nekoliko načina jetkanja, ali oni se u osnovi sastoje od izbacivanja izloženog bakra s ploče pomoću kemijske otopine. Najčešće korišteno rješenje je željezov klorid, ali postoje i druge mogućnosti koje imaju i prednosti i nedostatke, poput bakarnog klorida, vodikovog peroksida - sumporne kiseline itd. svakako poduzmite potrebne sigurnosne protokole kako biste ih koristili, sve dok se u nekim slučajevima možete nositi s nekim moćnim kiselinama.

****** u uputstvima, pa slobodno krenite po njih.

Korak 3: Prototipiranje PCB -a - Materijali/Slojevi

Nakon što ste upoznali neke procedure o tome kako prototipirati PCB -e, mogla bi se pojaviti neka pitanja, poput, koliko slojeva trebam koristiti? Kada se isplati koristiti dvoslojna PCB?

Mislim da ne postoji konačan odgovor na ova pitanja, ali prilikom prototipiranja PCB -a pomoću DIY metoda, mislim da je uvijek bolje pokrenuti dvoslojna PCB -a, sve dok ih je teže izvesti i zahtijevaju puno dodatnog napora, iako postoje situacije u kojima nema opcija, možda zbog složenosti kola ili možda zato što kolo ima komponente koje su obavezne u donjem sloju, kao i komponente koje su obavezne u gornjem sloju, tako da nema izlaz, ali kad god je to moguće, smatram da je uvijek bolje otići na 1 sloj PCB -a.

S druge strane, kada plaćate kompaniji za izradu prototipa vašeg PCB -a, uvijek bih tražio dvoslojnu PCB, sve dok su prosječni troškovi 1 -slojnih PCB -a i 2 -slojnih PCB -a zaista slični ako nisu jednaki, ali i 2 sloja PCB -a mnogo procesa usmjeravanja kola.

Mogući su i PCB -i s više od 2 sloja, ali proizvođačima ih prilično nije potrebno, sve dok se samo vrlo složena kola dobivaju ove vrste PCB -a, a i vrlo su skupi za proizvodnju, što ih klasificira kao ne baš pristupačna opcija.

Također, prilikom izrade prototipa možete izabrati kakvu ćete devičansku ploču koristiti, postoji mnogo mogućnosti, ali najčešće su to ploče od staklenih vlakana i ploče od fenolnih vlakana. Jedna od fenolnih vlakana je nešto jeftinija od one od staklenih vlakana, ali ne toliko, općenito, ploča od staklenih vlakana ima bolje mehaničke karakteristike i izgleda bolje po završetku. Ali općenito ove karakteristike nisu velika stvar prilikom izrade prototipova nekih vrsta kola, ali zapravo je dobro znati dostupne opcije.

Korak 4: Prototipiranje PCB -a - Alati

Postoji nekoliko alata koji vam mogu pomoći pri izradi prototipa vašeg PCB -a, ali osnovni su:

- Lemilica

- Elektronska kliješta

- Elektronsko lemljenje kalaja

- PCB ručna bušilica

- trajni marker (u slučaju da se oslanjate na umjetničku metodu za izradu prototipa ili možda za ispravljanje mogućih nedostataka u prijenosu tonera)

Ovo su minimalni alati koje trebate imati za izradu prototipa PCB -a, ali postoje tone naprednih alata koji bi vam mogli pomoći i u izradi prototipa, poput električnih bušilica, stanica za lemljenje itd.

Korak 5: Rezimirajte…

Danas se pristup plaćenim uslugama izrade prototipa znatno povećao, postali su pristupačniji i lakši za upotrebu, pa kad god vam zatreba prototip profesionalnog izgleda, idite na njega, sve dok će pri projektiranju vaše PCB -a biti na raspolaganju mnogo više resursa, što znači s manjim ograničenjima, s druge strane, ako tražite prototip za brzo premotavanje, to možete učiniti sami na mnogo brži način, ali s više ograničenja i možda rezultatom koji nije toliko dobar kao onaj koji se plaća, ali će odgovarati vašim potrebama.

S obzirom na trenutni scenarij, to je i lični izbor, s obzirom na to da su plaćene usluge izrade prototipa postale vrlo dostupne.