Proiectare și gravare PCB Prezentare generală: 5 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Există mai multe moduri de proiectare și gravare a PCB-urilor, de la cele mai simple la cele mai sofisticate. Între timp, este ușor să vă confundați cu ce anume să alegeți, care dintre ele se potrivește cel mai bine nevoilor dvs.

Pentru a clarifica câteva întrebări de acest gen, am decis să scriu acest lucru instructiv, nu sunt expert, dar am unele cunoștințe despre proiectarea și gravarea PCB-urilor.

Deci, va fi luată o prezentare generală a unor metode, materiale, software și instrumente care ar putea fi utilizate pentru a produce PCB-uri și, din fericire, vă va putea ajuta să intrați în proiectarea PCB-urilor.

Pasul 1: Software de proiectare PCB

În funcție de complexitatea circuitului dvs., nu este adecvat proiectarea manuală a PCB-ului, așadar este binevenit suportul unui software specific care oferă instrumentele potrivite pentru a face treaba. Există mai multe opțiuni ale software-ului de proiectare PCB, cum ar fi Proteus Ares, Eagle, Altium și mai multe opțiuni online (descriu doar cele mai comune și accesibile, dar cu siguranță există mai multe alte opțiuni).

- Proteus Ares - poate acesta este primul program la care s-ar gândi oamenii când vine vorba de desenarea circuitelor, nu pentru că este cel mai bun, ci pentru că este poate cel mai cunoscut. Personal, nu-mi place să nu-l folosesc (deși l-am folosit deja de ceva vreme), dar este o opțiune de luat în considerare atunci când proiectezi PCB-uri. Marele avantaj al utilizării Proteus este că puteți simula și circuitul, utilizând Proteus Isis, astfel puteți „cu siguranță” să verificați dacă circuitul funcționează sau nu. Pe de altă parte, unele caracteristici și instrumente sunt prea confuze pentru a fi înțelese și, de asemenea, nu este posibil să găsiți fiecare componentă de care aveți nevoie (bibliotecile de componente sunt limitate), dar puteți crea componente noi, dacă este necesar. O altă veste deloc bună, nu este un software open source și este foarte scump în funcție de cantitatea de instrumente incluse în pachet, cel puțin există o versiune de încercare (cu mai multe limitări, desigur).

- Eagle - acesta este, de asemenea, un software popular atunci când vine vorba de proiectarea PCB-ului, vești proaste că nu permite simularea circuitului, de asemenea, atunci când utilizați acest software pentru prima dată, s-ar putea să vă simțiți puțin incomod în legătură cu interfața sa, care este cam diferită, deși în afară formează aceste dezavantaje, există o mulțime de caracteristici interesante, cum ar fi posibilitatea de a edita schemele componentelor (legate de simbolul componentei) și pachetul (care include tampoanele, formatul și dimensiunile) într-un mod ușor, care poate fi accesat doar făcând clic dreapta pe componentă și accesând opțiunile „deschide dispozitiv” sau „deschide pachetul”, respectiv. De asemenea, există o comunitate de asistență numeroasă, care oferă mai multe răspunsuri la problemele obișnuite cu care se confruntă la prima utilizare a software-ului, în plus, această comunitate facilitează, de asemenea, accesul la mai multe biblioteci de componente, inclusiv biblioteci oficiale și cele create de utilizatori. Vești bune, acest software are o versiune freeware (cu limitări, desigur, legate în principal de dimensiunea plăcii și de numărul de straturi permise), de asemenea, după ce a fost cumpărat recent de Autodesk, Eagle primește și o versiune pentru elevi care include toate caracteristicile programului.

- Altium -

- Programe online - există o mulțime de programe online destinate proiectării PCB-urilor, într-un mod general, sunt o opțiune bună atunci când proiectați circuite mai simple, în special atunci când vă grăbiți sau dacă nu doriți (nu puteți)) petrece mult timp învățând dinamica unui program. Inutil să spun că sunt într-adevăr limitate la caracteristici și posibilități, unele sunt chiar legate de un anumit serviciu de prototipare, vești minunate, sunt întotdeauna gratuite și ușor accesibile. ceea ce este esențial în unele cazuri.

Rezumând…

Trebuie să fi dat seama că prefer Eagle, ceea ce nu înseamnă că celelalte programe nu merită, este doar opțiunea mea personală, dar, de fapt, oamenii consideră că Eagle este cea mai proastă atunci când vine vorba de utilizare, chiar dacă Altium nu este Este atât de ușor de utilizat. Punctul meu principal despre Eagle este că oferă instrumente incredibile, care din păcate sunt cam greu de învățat cum să le folosești, după părerea mea când te obișnuiești cu interfața sa, merită cu adevărat efortul.

Nu am enumerat toate software-urile disponibile pe piață, le-am enumerat pe cele pe care le știu, așa că vă recomand să faceți și o cercetare suplimentară asupra software-ului de proiectare PCB, în cazul în care sunteți cu adevărat interesați de acest subiect.

Pasul 2: Prototiparea PCB - Metode

După proiectarea PCB-ului, este timpul pentru prototipare, există câteva modalități de a vă prototipa PCB-ul, puteți face acest lucru singur (care este cel mai greu, de asemenea, cel care necesită mai multă practică), puteți plăti pentru un serviciu de prototipare, poate fi unul local (dacă este disponibil în orașul dvs. natal) sau unul online (care este cel mai probabil să fie disponibil pentru dvs.) etc.

Dacă decideți să plătiți pentru serviciul de prototipare, după proiectarea plăcii, va fi necesar să generați câteva fișiere în format GERBER, formatul GERBER este un fel de fișier care păstrează întreaga descriere a PCB-ului fără a fi nevoie de fișiere externe, în general, software-ul de proiectare PCB vă oferă câteva instrumente pentru a vă ajuta să generați fișierul GERBER al PCB-ului, astfel încât nu este prea mult, de asemenea, există o mulțime de tutoriale despre cum să generați un fișier GERBER, deci ori de câte ori aveți îndoieli, doar google-l, atâta timp cât fiecare software are o metodă specifică pentru a genera un fișier GERBER.

********** Înainte de a solicita serviciul de prototipare, este important să vă asigurați că totul este perfect în proiectarea circuitului dvs., deci verificați dublu, verificați triplul PCB ….. altfel s-ar putea să regretați mai târziu

Dacă vă hotărâți să faceți prototip de PCB singur, există mai multe metode pe care le puteți utiliza, accentul va sta pe trei metode, poate cele mai comune, care sunt metoda de transfer a tonerului, metoda fotolitografiei și metoda „artistică”.

- Metoda „artistică” - dacă PCB-ul dvs. este simplu sau poate dacă sunteți priceput la desen, puteți pur și simplu să desenați via și traseele manual, utilizând un marker permanent, respectând, desigur, dimensiunile componentelor, am am făcut deja mai multe PCB în acest fel, unele dintre ele s-au dovedit a fi bune, dar nu mai folosesc această tehnică, atâta timp cât PCB-urile au început să devină mai complexe, așa că aș spune că aceasta este o metodă de intrare și având în vedere disponibilitatea din alte câteva metode, nu cred că merită să folosiți această metodă ori de câte ori PCB-ul începe să devină mai complex.

- Metoda de transfer a tonerului - Cred că aceasta este cea mai obișnuită metodă în rândul producătorilor, este cam simplă și, de asemenea, nu necesită o mulțime de instrumente, ceea ce ar explica popularitatea sa. Există diferite moduri de a transfera tonerul pe placa virgină, în general producătorii folosesc transferul de căldură, în care aspectul este tipărit, utilizând desigur o imprimantă laser, în anumite tipuri specifice de hârtie (cum ar fi hârtie lucioasă, folie de transparență etc.) care permite transferul „complet” al tonerului pe placa virgină, apoi tonerul este transferat pe placa virgină în mod normal prin încălzirea tonerului împotriva plăcii de cooperare folosind un fier de călcat. Există, de asemenea, alte modalități de a transfera tonerul la cooperă, cum ar fi căile chimice și, de asemenea, unii producători imprimă direct tonerul în cupru, prin montarea imprimantei în sprijinul acestei caracteristici.

- Metoda de fotolitografie - în opinia mea, aceasta este cea mai grea metodă și, de asemenea, cea mai scumpă, dar dacă o efectuați corect, rezultatele vor fi impresionante (de fapt, aceasta este metoda cea mai utilizată în PCB-urile profesionale). În această metodă, vopseaua foto-sensibilă se aplică uniform pe placa virgină, după care vopseaua este expusă la lumina UV, cu excepția plăcuțelor, căilor și traseelor care sunt acoperite de o mască foto (care corespunde aspectului circuitului), în cele din urmă vopseaua este dezvoltată, rămânând doar în zonele care nu au fost expuse la radiația UV, care sunt tampoanele, via-urile și traseele.

După ce ați transferat vias, tampoane și trasee pe tablă de cooperare, indiferent de metoda pe care ați folosit-o, este timpul pentru gravare, de asemenea, există mai multe moduri de gravare, dar ele constau practic în erodarea cooperarei expuse de pe bord folosind o soluție chimică. Cea mai obișnuită soluție utilizată este clorura ferică, dar există și alte opțiuni, care au și avantaje și dezavantaje, cum ar fi clorura de cupru, peroxidul de hidrogen - acidul sulfuric etc. asigurați-vă că luați protocoalele de siguranță necesare pentru a le utiliza, atâta timp cât în unele cazuri s-ar putea să aveți de-a face cu niște acizi puternici.

********** Din nou, există mai multe modalități posibile de a prototipa PCB-urile, așa că, dacă sunteți interesat de orice metodă, este foarte recomandat să faceți o cercetare ulterioară pe aceasta, există o grămadă de tutoriale acolo și chiar în instructabile, așa că nu ezitați să mergeți după ele.

Pasul 3: Prototiparea PCB - Materiale / Straturi

După ce am aflat câteva proceduri cu privire la prototipul PCB-urilor, s-ar putea să apară câteva întrebări, cum ar fi câte straturi ar trebui să folosesc? Când merită să folosiți un PCB cu 2 straturi?

Cred că nu există un răspuns definitiv la aceste întrebări, dar atunci când fac prototipurile PCB-urilor folosind metode de bricolaj, cred că este întotdeauna mai bine să rulați din PCB-uri pe 2 straturi, atâta timp cât sunt mai greu de făcut și depun mult efort suplimentar, chiar dacă există situații în care nu există opțiuni, poate din cauza complexității circuitului sau poate pentru că circuitul are componente care sunt obligatorii să fie în stratul inferior și, de asemenea, componente care sunt obligatorii să fie în stratul superior, deci nu există cale de ieșire, dar ori de câte ori este posibil, consider întotdeauna mai bine să merg pentru PCB-uri cu 1 strat.

Pe de altă parte, atunci când plătesc o companie pentru a vă prototipa PCB-ul, aș solicita întotdeauna un PCB cu 2 straturi, atâta timp cât costul mediu al PCB-urilor cu 1 strat și PCB-urilor cu 2 straturi sunt foarte similare dacă nu egale, mult procesul de rutare a circuitului.

PCB-urile cu mai mult de 2 straturi sunt posibile și ele, dar sunt destul de diferite pentru producătorii care au nevoie de ele, atâta timp cât numai circuite extrem de complexe au aceste tipuri de PCB-uri, de asemenea, sunt extrem de scumpe de produs, ceea ce le clasifică ca fiind nu mult opțiune accesibilă.

De asemenea, atunci când faceți prototipuri, puteți alege ce tip de placă virgin să folosiți, există o mulțime de opțiuni, dar cele mai comune sunt plăcile din fibră de sticlă și plăcile din fibră fenolică. Cel din fibre fenolice este puțin mai ieftin decât cel din fibră de sticlă, dar nu atât de mult, în general, placa din fibră de sticlă are caracteristici mecanice mai bune și, de asemenea, arată mai bine la terminare. Dar, în general, aceste caracteristici nu sunt prea mari atunci când fac prototipuri pentru unele tipuri de circuite, dar este de fapt bine să cunoașteți opțiunile disponibile.

Pasul 4: Prototipare PCB - Instrumente

Există mai multe instrumente care vă pot ajuta în timp ce vă prototipați PCB-ul, dar cele de bază sunt:

- Fier de lipit

- Cleste electronice

- lipire electronică de tablă

- Presă de găurit manuală PCB

- un marker permanent (în cazul în care vă bazați pe metoda artistică pentru a vă prototipa sau poate pentru a corecta eventualele defecte ale transferurilor de toner)

Acestea sunt instrumentele minime pe care ar trebui să le aveți pentru a prototipa un PCB, dar există o mulțime de instrumente avansate care ar putea, de asemenea, să vă ajute să prototip, cum ar fi mașinile de găurit electrice, stațiile de lipit etc.

Pasul 5: rezumând …

În zilele noastre, accesul la serviciile de prototipare cu plată a crescut mult, au devenit mai accesibile și mai ușor de utilizat, așa că ori de câte ori aveți nevoie de un prototip cu aspect profesional, mergeți la el, atâta timp cât vor fi disponibile mai multe resurse în timp ce vă proiectați PCB-ul, ceea ce înseamnă mai puține limitări, pe de altă parte, dacă sunteți în căutarea unui prototip rapid, puteți să o faceți singur într-un mod mult mai rapid, dar cu mai multe limitări și poate un rezultat care nu este atât de bun ca cel plătit, dar că se va potrivi nevoilor tale.

Având în vedere scenariul actual, este și el o alegere personală, având în vedere că serviciile de prototipare cu plată au devenit extrem de accesibile.