PCB projekteerimise ja söövitamise ülevaade: 5 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

PCB -de kavandamiseks ja söövitamiseks on mitmeid viise, alates lihtsamatest kuni keerukamate. Vahepeal on lihtne segadusse sattuda, milline neist valida, milline neist sobib teie vajadustele kõige paremini.

Mõningate selliste küsimuste selgitamiseks otsustasin selle juhendi kirjutada, ma pole ekspert, kuid mul on mõningaid teadmisi trükkplaatide kujundamise ja söövitamise kohta.

Niisiis, võetakse üldine ülevaade mõnest meetodist, materjalist, tarkvarast ja tööriistast, mida PCBde tootmiseks võidakse kasutada, ja õnneks saab see aidata teil PCB projekteerimisel osaleda.

Samm: PCB projekteerimistarkvara

Sõltuvalt teie vooluringi keerukusest ei sobi PCB käsitsi projekteerimine, seega on teretulnud konkreetse tarkvara tugi, mis pakub töö tegemiseks õigeid tööriistu. PCB projekteerimistarkvara jaoks on mitu võimalust, näiteks Proteus Ares, Eagle, Altium ja mitu võrguvõimalust (kirjeldan ainult kõige tavalisemaid ja juurdepääsetavamaid, kuid kindlasti on veel mitmeid võimalusi).

- Proteus Ares - võib -olla on see esimene programm, mida inimesed mõtlevad vooluahelate joonistamisel, mitte sellepärast, et see oleks parim, vaid sellepärast, et see on võib -olla kõige tuntum. Mulle isiklikult ei meeldi seda isegi mitte kasutada (kuigi olen seda juba mõnda aega kasutanud), kuid see on võimalus, mida PCB -de kavandamisel arvestada. Proteuse kasutamise suur eelis on see, et saate ka vooluringi simuleerida, kasutades Proteus Isist, nii saate "kindlasti" kontrollida, kas vooluring töötab või mitte. Teisest küljest on mõned funktsioonid ja tööriistad arusaamiseks liiga segased ning samuti pole võimalik leida kõiki vajalikke komponente (komponentide teegid on piiratud), kuid vajadusel saate luua uusi komponente. Teine mitte suurepärane uudis, see ei ole avatud lähtekoodiga tarkvara ja see on tõesti kallis, sõltuvalt pakettis sisalduvate tööriistade hulgast, vähemalt on olemas prooviversioon (muidugi mitme piiranguga).

- Kotkas - see on ka populaarne tarkvara trükkplaatide projekteerimisel, halb uudis, see ei luba vooluahela simuleerimist, samuti võib selle tarkvara esmakordsel kasutamisel tekkida pisut ebamugavust selle liidese osas, mis on natuke erinev, kuigi eraldi Nende puuduste tõttu on palju lahedaid funktsioone, näiteks võimalus komponentide skemaatilist (seotud komponendi sümboliga) ja pakendi (mis sisaldab padjandeid, vormingut ja mõõtmeid) lihtsal viisil redigeerimist, mis võib pääsete juurde, lihtsalt klõpsates komponendil paremklõpsuga ja avades vastavalt suvandid "avatud seade" või "avatud pakett". Lisaks on olemas suur tugikogukond, mis pakub mitmeid vastuseid tarkvara esmakordsel kasutamisel levinud probleemidele. Lisaks lihtsustab see kogukond juurdepääsu mitmele komponentide raamatukogule, sealhulgas ametlikele ja kasutajate loodud raamatukogudele. Hea uudis on see, et sellel tarkvaral on vabavara versioon (muidugi piirangutega, mis on peamiselt seotud tahvli suuruse ja lubatud kihtide arvuga). Ka pärast seda, kui Autodesk selle hiljuti ostis, sai Eagle ka õpilasversiooni, mis sisaldab kõiki programmi omadused.

- Altium -

- Veebiprogrammid - üldiselt on palju trükiplaatide projekteerimiseks mõeldud veebiprogramme, mis on hea valik lihtsamate vooluahelate kavandamisel, peamiselt siis, kui teil on kiire või kui te ei soovi (ei saa) kulutada palju aega programmi dünaamika õppimisele. Ütlematagi selge, et need on tõesti piiratud funktsioonide ja võimalustega, mõned on isegi seotud konkreetse prototüüpimisteenusega, suurepärased uudised on alati tasuta ja hõlpsasti juurdepääsetavad. mis on mõnel juhul hädavajalik.

Summeerida…

Te olete ilmselt aru saanud, et ma eelistan Eagle'i, mis ei tähenda, et muu tarkvara pole seda väärt, see on ainult minu isiklik valik, kuid tegelikult peavad inimesed üldiselt Eagle'i kasutatavuse osas halvimaks, kuigi Altium pole t ka lihtne kasutada. Minu peamine mõte Eagle'i kohta on see, et see pakub uskumatuid tööriistu, mida on kahjuks natuke raske õppida kasutama. Minu arvates on selle liidesega harjudes see tõesti vaeva väärt.

Ma ei loetlenud kogu turul saadaolevat tarkvara, vaid loetlesin neid, mida tean, seega soovitan teil ka PCB disainitarkvara kohta täiendavaid uuringuid teha, juhuks kui see teema teid tõesti huvitab.

2. etapp: PCB prototüüpimine - meetodid

Pärast trükkplaadi projekteerimist on aeg prototüüpimiseks, PCB prototüüpimiseks on mõned viisid, saate seda ise teha (see on kõige raskem ja ka rohkem harjutamist nõudev), saate prototüüpimisteenuse eest maksta, see võib olla kohalik (kui see on teie kodulinnas saadaval) või veebipõhine (mis on teie jaoks kõige tõenäolisem) jne.

Kui otsustate prototüüpimisteenuse eest maksta, peate pärast plaadi kujundamist looma mõned failid GERBER -vormingus; GERBER -vorming on teatud tüüpi fail, mis säilitab kogu trükkplaadi kirjelduse ilma vajaduseta välised failid, üldiselt pakub PCB disainitarkvara teile mõningaid tööriistu, mis aitavad teil PCB GERBER -faili genereerida, nii et sellest pole palju kasu, samuti on palju õpetusi GERBER -faili loomise kohta, nii et alati kui kahtlete, googeldage seda, kui iga tarkvara kasutab GERBER -faili genereerimiseks kindlat meetodit.

********** Enne prototüüpimisteenuse taotlemist on oluline veenduda, et teie vooluahela kujunduses on kõik täiuslik, seega kontrollige topeltkontrolli, kontrollige trükkplaati kolmekordselt …, muidu võite seda hiljem kahetseda

Kui otsustate PCB -d ise prototüüpida, saate kasutada mitmeid meetodeid, keskendutakse kolmele, võib -olla kõige tavalisemale meetodile, milleks on tooneri ülekandemeetod, fotolitograafia ja "kunstiline" meetod.

- "Kunstiline" meetod - kui teie trükkplaat on lihtne või kui te oskate joonistada, siis võite jooned ja jooned lihtsalt käsitsi joonistada, kasutades püsimarkerit, järgides muidugi komponentide mõõtmeid. juba mitut PCB -d sel viisil teinud, mõned osutusid heaks, kuid ma ei kasuta seda tehnikat enam, kui PCB -d on muutunud keerulisemaks, nii et ma ütleksin, et see on sisestusmeetod ja arvestades saadavust minu arvates ei tasu seda meetodit kasutada alati, kui trükkplaat muutub keerulisemaks.

- Tooneri ülekandemeetod - ma arvan, et see on tegijate seas kõige levinum meetod, see on üsna lihtne ega vaja ka palju tööriistu, mis selgitaks selle populaarsust. Tooneri esmasele tahvlile ülekandmiseks on erinevaid viise, üldiselt kasutavad tootjad soojusülekannet, mille küljendus on trükitud, kasutades muidugi laserprinterit teatud paberitüüpides (nt läikiv paber, läbipaistv kile jne). mis võimaldab tooneri "täielikku" ülekandmist esmasele plaadile, seejärel kantakse tooner tavalisele tahvlile, kuumutades toonerit riidest triikrauaga vastu kaaneplaati. Tooneri kaadrisse ülekandmiseks on ka muid viise, näiteks keemilised meetodid, samuti toovad mõned tootjad tooneri otse vasest välja, sobitades printeri seda funktsiooni toetama.

- Fotolitograafia meetod - minu arvates on see kõige raskem ja ka kõige kallim meetod, kuid kui te seda õigesti teete, on tulemused lihtsalt muljetavaldavad (tegelikult kasutatakse seda meetodit enamasti professionaalsetes trükkplaatides). Selle meetodi puhul kantakse fototundlik värv ühtlaselt esmasele tahvlile, pärast seda, kui värv on UV -valguse käes, välja arvatud fotokassiga kaetud padjad, viaalid ja jäljed (mis vastavad vooluringi skeemile), lõpuks värv on välja töötatud, jäädes ainult piirkondadesse, mis ei olnud UV -kiirgusega kokku puutunud, näiteks padjad, vias ja rajad.

Pärast viilide, padjade ja radade ülekandmist Cooperi plaadile, olenemata sellest, millist meetodit kasutasite, on aeg söövitada, samuti on söövitamiseks mitmeid viise, kuid need koosnevad põhimõtteliselt paljastatud kaane eemaldamisest plaadilt keemilise lahuse abil. Kõige tavalisem lahendus on raudkloriid, kuid on ka teisi võimalusi, millel on ka plusse ja miinuseid, näiteks vaskkloriid, vesinikperoksiid - väävelhape jne. Igal juhul, olenemata söövitavast ainest, mille otsustate valida, tehke lihtsalt võtke kindlasti kasutusele vajalikud ohutusprotokollid, kui mõnel juhul võite tegeleda mõne võimsa happega.

********** Jällegi on PCB -de prototüüpimiseks rohkem võimalusi, nii et kui olete mõne meetodi vastu huvitatud, on tõesti soovitatav seda täiendavalt uurida, seal on hunnik õpetusi ja isegi juhendites, seega minge julgelt nende järele.

3. samm: PCB prototüüpimine - materjalid/kihid

Pärast PCB -de prototüüpide valmistamise protseduuride tundmaõppimist võivad tekkida mõned küsimused, näiteks mitu kihti peaksin kasutama? Millal tasub kasutada kahekihilist trükkplaati?

Ma arvan, et nendele küsimustele pole lõplikku vastust, kuid PCB -de prototüüpimisel isetegemismeetodite abil on minu arvates alati parem kasutada kahekihilisi trükkplaate, kui neid on raskem teha ja palju vaeva näha, kuigi on olukordi, kus valikuid pole, võib -olla ahela keerukuse tõttu või võib -olla seetõttu, et vooluahelas on komponente, mis peavad olema alumises kihis kohustuslikud, ja ka komponente, mis peavad olema ülemises kihis, seega pole väljapääs, kuid kui vähegi võimalik, pean alati paremaks valida ühekihilised trükkplaadid.

Teisest küljest, kui ma maksan ettevõttele teie trükkplaadi prototüübi eest, küsin alati kahekihilist trükkplaati, kui 1 -kihiliste ja kahekihiliste trükkplaatide keskmine maksumus on tõesti sarnane, kui mitte võrdne, ka kahekihilised PCB -d palju ahela marsruutimisprotsessi.

Võimalikud on ka rohkem kui kahekihilised trükkplaadid, kuid need on tootjate jaoks üsna erinevad, kui neid on vaja ainult väga keerukatel vooluahelatel, samuti on nende tootmine väga kallis, mistõttu neid ei ole palju taskukohane variant.

Ka prototüübi koostamisel saate valida, millist esmast plaati kasutada, on palju võimalusi, kuid kõige tavalisemad on klaaskiudplaadid ja fenoolkiudplaat. Fenoolkiud on pisut odavam kui klaaskiud, kuid mitte nii palju, üldiselt on klaaskiudplaadil paremad mehaanilised omadused ja see näeb ka pärast viimistlemist parem välja. Kuid üldiselt ei ole need omadused teatud tüüpi vooluahelate prototüüpimisel palju tähtsad, kuid tegelikult on hea teada saadaolevaid võimalusi.

4. samm: PCB prototüüpimine - tööriistad

PCB prototüübi koostamisel on abi mitmest tööriistast, kuid põhilised on järgmised:

- jootekolb

- elektroonilised tangid

- elektrooniline plekist jootma

- PCB käsipuurpress

- püsimarker (juhul, kui loodate oma prototüübi loomiseks kunstilisele meetodile või parandate tooneri ülekande võimalikke vigu)

Need on minimaalsed tööriistad, mida peate PCB prototüübi koostamiseks kasutama, kuid on palju täiustatud tööriistu, mis võivad aidata teil ka prototüüpi teha, näiteks elektrilised puurmasinad, jootmisjaamad jne.

Samm: kokkuvõtte tegemine…

Tänapäeval suurenes juurdepääs tasulistele prototüüpimisteenustele palju, need muutusid taskukohasemaks ja hõlpsamini kasutatavaks, nii et kui vajate professionaalse välimusega prototüüpi, minge selle juurde, kui teie PCB kujundamisel on palju rohkem ressursse, mis tähendab vähem piiranguid, teisest küljest, kui otsite kiirelt edasi liikuvat prototüüpi, saate seda ise teha palju kiiremini, kuid rohkemate piirangutega ja võib -olla tulemusega, mis pole nii hea kui tasuline, kuid sobib teie vajadustega.

Arvestades praegust stsenaariumi, on see ka isiklik valik, arvestades, et tasulised prototüüpimisteenused muutusid väga kättesaadavaks.