PCB Design og etsing Oversikt: 5 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Det er flere måter å designe og etse PCB, fra de enkleste til de mest sofistikerte. I mellomtiden er det lett å bli forvirret om hvilken du skal velge, hvilken som passer best til dine behov.

For å klargjøre noen spørsmål som dette bestemte jeg meg for å skrive dette instruerbart, jeg er ingen ekspert, men jeg har litt kunnskap om design og etsing av PCB.

Så en generell oversikt over noen metoder, materialer, programvare og verktøy som kan brukes til å produsere PCB -er vil bli tatt, og heldigvis vil det kunne hjelpe deg med å komme inn i PCB -utformingen.

Trinn 1: Programvare for PCB -design

Avhengig av kompleksiteten i kretsen din, er det ikke egnet å designe kretskortet for hånd, så støtte fra en bestemt programvare som tilbyr de riktige verktøyene for å få jobben gjort, er velkommen. Det er flere alternativer for PCB -designprogramvare, som Proteus Ares, Eagle, Altium og flere elektroniske alternativer (jeg beskriver bare de mest vanlige og tilgjengelige, men det er sikkert flere andre alternativer).

- Proteus Ares - kanskje dette er det første programmet folk ville tenke på når det gjelder å tegne kretser, ikke fordi det er det beste, men fordi det kanskje er det mest kjente. Jeg personlig liker ikke å ikke engang bruke den (selv om jeg allerede har brukt den en stund), men det er et alternativ å vurdere når du designer PCB -er. Den store fordelen med å bruke Proteus er at du også kan simulere kretsen, ved å bruke Proteus Isis, på denne måten kan du "sikkert" kontrollere om kretsen fungerer eller ikke. På den annen side er noen funksjoner og verktøy bare for forvirrende til å forstå, og det er heller ikke mulig å finne hver komponent du muligens trenger (komponentbibliotekene er begrensede), men du kan lage nye komponenter om nødvendig. En annen ikke god nyhet, dette er ikke en åpen kildekode -programvare, og det er veldig dyrt, avhengig av mengden verktøy som er inkludert i pakken, i det minste er det en prøveversjon (med flere begrensninger selvfølgelig).

- Eagle - dette er også en populær programvare når det gjelder PCB -design, dårlige nyheter, det tillater ikke kretssimulering, også når du først bruker denne programvaren, kan du bli litt ubehagelig om grensesnittet, som er litt annerledes, men fra hverandre fra disse ulempene er det mange kule funksjoner, for eksempel muligheten til å redigere komponentene skjematisk (relatert til komponentens symbol) og pakken (som inkluderer putene, formatet og dimensjonene) på en enkel måte, som kan få tilgang til bare ved å høyreklikke på komponenten og få tilgang til alternativene henholdsvis "åpen enhet" eller "åpen pakke". Det er også et stort støttesamfunn som gir flere svar på vanlige problemer som møtes ved første gangs bruk av programvaren. Videre letter dette fellesskapet også tilgangen til flere biblioteker med komponenter, inkludert offisielle biblioteker og de som ble opprettet av brukere. Gode nyheter, denne programvaren har en freeware -versjon (med begrensninger selvfølgelig, hovedsakelig relatert til størrelsen på brettet og antall tillatte lag), også etter å ha blitt kjøpt nylig av Autodesk, fikk Eagle også en studentversjon som inkluderer alle funksjonene i programmet.

- Altium -

- Online programmer - det er mange online programmer beregnet på PCB -design, generelt sett er de et godt alternativ når du designer enklere kretser, hovedsakelig når du har det travelt, eller hvis du ikke vil (kan ikke) bruke mye tid på å lære dynamikken i et program. Unødvendig å si at de virkelig er begrenset til funksjoner og muligheter, noen er til og med knyttet til en bestemt prototypetjeneste, gode nyheter de er alltid gratis og lett tilgjengelige. som er viktig i noen tilfeller.

Oppsummerer…

Du må ha innsett at jeg foretrekker Eagle, noe som ikke betyr at den andre programvaren ikke er verdt det, det er bare mitt personlige alternativ, men egentlig anser folk Eagle som den verste når det gjelder brukervennlighet, selv om Altium ikke er det t så lett å bruke også. Mitt hovedpoeng om Eagle er at det tilbyr utrolige verktøy, som dessverre er litt vanskelig å lære å bruke, etter min mening når du blir vant til grensesnittet, er det virkelig verdt innsatsen.

Jeg listet ikke opp all programvaren som er tilgjengelig på markedet, jeg listet opp de jeg kjenner, så jeg anbefaler deg å undersøke PCB -designprogramvaren ytterligere hvis du virkelig er interessert i dette emnet.

Trinn 2: PCB -prototyping - Metoder

Etter å ha designet PCB, er det på tide med prototyper, det er noen måter å prototypere PCB -en på, du kan gjøre det selv (som er den vanskeligste, også den som krever mer øvelse), du kan betale for en prototypetjeneste, det kan være en lokal (hvis den er tilgjengelig i hjembyen din) eller en online (som er mest sannsynlig tilgjengelig for deg) etc.

Hvis du bestemmer deg for å betale for prototypingstjenesten, etter at du har designet tavlen, vil det være nødvendig å generere noen filer i GERBER -formatet, GERBER -formatet er en slags fil som beholder hele beskrivelsen av PCB uten behov for noen eksterne filer, generelt gir PCB -designprogramvaren deg noen verktøy for å hjelpe deg med å generere GERBER -filen til PCB, så det er ikke så veldig mye, det er også tonnevis med opplæringsprogrammer om hvordan du genererer en GERBER -fil, så når som helst du er i tvil, bare google det, så lenge hver programvare tar en bestemt metode for å generere en GERBER -fil.

********** Før du ber om prototypetjenesten, er det viktig å sørge for at alt er perfekt i kretsutformingen, så dobbeltsjekk, trippelsjekk kretskortet….., ellers kan du angre senere

Hvis du bestemmer deg for å prototype PCB -en selv, er det flere metoder du kan bruke. Fokuset vil stå på tre metoder, kanskje de vanligste, som er toneroverføringsmetoden, fotolitografimetoden og den "kunstneriske" metoden.

- "Kunstnerisk" metode - hvis kretskortet ditt er enkelt, eller kanskje du hvis du er god til å tegne, kan du ganske enkelt tegne vias og stier manuelt, ved å bruke en permanent markør, selvfølgelig respektere komponentens dimensjoner, jeg har allerede gjort flere kretskort på denne måten, noen av dem viste seg å være gode, men jeg bruker ikke denne teknikken lenger, så lenge kretskortet begynner å bli mer komplekst, så jeg vil si at dette er en inngangsmetode, og med tanke på tilgjengeligheten av flere andre metoder, tror jeg ikke det er verdt å bruke denne metoden når kretskortet begynner å bli mer komplekst.

- Toneroverføringsmetode - Jeg tror dette er den vanligste metoden blant produsentene, den er ganske enkel og krever heller ikke mange verktøy som skal utføres, noe som kan forklare dens popularitet. Det er forskjellige måter å overføre toneren til jomfrubrettet, vanligvis bruker produsenter varmeoverføring, der oppsettet skrives ut, selvfølgelig ved å bruke en laserskriver i noen spesifikke typer papir (som glanset papir, gjennomsiktig film osv.) som tillater "fullstendig" overføring av toneren til jomfrubrettet, deretter overføres toneren til jomfrubrettet normalt ved å varme opp toneren mot kobberplaten ved hjelp av et klutjern. Det er også andre måter å overføre toneren til cooperen, for eksempel kjemiske måter, og også noen produsenter skriver ut toneren direkte i kobberet ved å montere skriveren for å støtte denne funksjonen.

- Fotolitografimetode - etter min mening er dette den vanskeligste metoden, og også den dyreste, men hvis du utfører den riktig, blir resultatene bare imponerende (faktisk er dette metoden som for det meste brukes i profesjonelle PCB). I denne metoden påføres fotofornuftig maling jevnt på jomfrubrettet, etter at malingen er utsatt for UV -lys, med unntak av pads, vias og stier som er dekket av en fotomask (som tilsvarer kretsoppsettet), til slutt malingen er utviklet, og bor bare i områdene som ikke ble utsatt for UV -stråling, som er putene, viasene og stiene.

Etter å ha overført vias, pads og stier til cooper -brettet, uansett metode du brukte, er det på tide å etse, det er også flere måter å etse på, men de består i utgangspunktet av å erodere den eksponerte kuperen fra brettet ved å bruke en kjemisk løsning. Den vanligste løsningen som brukes er ferriklorid, men det er også andre alternativer som også har fordeler og ulemper, for eksempel kobberklorid, hydrogenperoksid - svovelsyre etc. sørg for å ta de nødvendige sikkerhetsprotokollene for å bruke dem, så lenge du i noen tilfeller kan håndtere noen kraftige syrer.

********** Igjen, det er flere mulige måter å prototypere PCB -er på, så hvis du er interessert i noen metode, anbefales det virkelig å undersøke det nærmere, det er en haug med opplæringsprogrammer der ute og til og med i instrukser, så gå gjerne etter dem.

Trinn 3: PCB -prototyper - materialer/lag

Etter å ha blitt kjent med noen prosedyrer for hvordan man prototyper PCB -er, kan det komme noen spørsmål, for eksempel hvor mange lag jeg skal bruke? Når er det verdt å bruke en 2 -lags PCB?

Jeg tror at det ikke er noe definitivt svar på disse spørsmålene, men når jeg prototyper PCB -er ved å bruke DIY -metoder, tror jeg det alltid er bedre å kjøre fra 2 -lagers PCB -er, så lenge de er vanskeligere å gjøre og krever mye ekstra innsats, selv om det er situasjoner der det ikke er noen alternativer, kanskje på grunn av kretsens kompleksitet eller kanskje fordi kretsen har komponenter som er obligatoriske for å være i det nederste laget og også komponenter som er obligatoriske for å være i det øverste laget, så det er ingen veien ut, men når det er mulig anser jeg det alltid bedre å gå for 1 -lags PCB.

På den annen side, når jeg betaler et selskap for å prototype PCB -en, vil jeg alltid be om en 2 -lags PCB, så lenge gjennomsnittskostnaden for 1 -lagers PCB -er og 2 -lagers PCB -er virkelig er like hvis ikke like, også 2 -lagers PCB -lettelser mye rutingsprosessen for kretsen.

PCB -er med mer enn 2 lag er også mulig, men de er ganske ulikt for produsenter som trenger dem, så lenge bare svært komplekse kretser har slike PCB -er, er de også svært dyre å produsere, noe som klassifiserer dem som lite rimelig alternativ.

Også når du prototyper kan du velge hva slags jomfrubrett du vil bruke, det er mange alternativer, men de vanligste er glassfiberplater og fenolfiberplater. Den fenoliske fiberen er litt billigere enn fiberglasset, men ikke så mye, generelt har glassplaten bedre mekaniske egenskaper og ser også bedre ut når den er ferdig. Men generelt er disse egenskapene ikke så veldig store når du prototyper noen typer kretser, men det er faktisk godt å vite de tilgjengelige alternativene.

Trinn 4: PCB -prototyping - verktøy

Det er flere verktøy som kan hjelpe mens du prototyper PCB, men de grunnleggende er:

- Loddejern

- Elektronisk tang

- Elektronisk tinnlodding

- PCB håndboremaskin

- en permanent markør (i tilfelle du stoler på den kunstneriske metoden for å prototype din, eller kanskje for å rette opp mulige feil i toneroverføringen)

Dette er minimumsverktøyene du skal ha for å prototype en PCB, men det er tonnevis med avanserte verktøy som også kan hjelpe deg med prototypen, for eksempel elektriske boremaskiner, loddestasjoner etc.

Trinn 5: Oppsummering …

I dag økte tilgangen til betalte prototypetjenester mye, de ble rimeligere og enklere å bruke, så når du trenger en profesjonell utseende, bare gå for det, så lenge det vil være mye mer ressurser tilgjengelig mens du designer PCB, noe som betyr mindre begrensninger, derimot hvis du er på utkikk etter en hurtigspoling fremover, kan du bare gjøre det selv på en mye raskere måte, men med flere begrensninger og kanskje et resultat som ikke er så bra som den betalte, men det vil passe dine behov.

Med tanke på det nåværende scenariet er det ganske enkelt et personlig valg, med tanke på at betalte prototypetjenester ble svært tilgjengelig.