Oblikovanje in jedkanje PCB -ja Pregled: 5 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

Obstaja več načinov oblikovanja in jedkanja tiskanih vezij, od najpreprostejših do najbolj izpopolnjenih. Medtem pa je enostavno zmedeno, katero izbrati, katera bo najbolj ustrezala vašim potrebam.

Da bi razjasnil nekatera takšna vprašanja, sem se odločil, da napišem ta navodila, nisem strokovnjak, vendar imam nekaj znanja o oblikovanju in jedkanju tiskanih vezij.

Vzeli bomo torej splošen pregled nekaterih metod, materialov, programske opreme in orodij, ki bi jih lahko uporabili za izdelavo PCB -jev, na srečo pa vam bo lahko pomagal pri načrtovanju tiskanih vezij.

1. korak: Programska oprema za oblikovanje tiskanih vezij

Glede na kompleksnost vašega vezja ni primerno ročno načrtovati tiskanega vezja, zato je podpora posebne programske opreme, ki ponuja prava orodja za opravljanje dela, dobrodošla. Obstaja več možnosti programske opreme za oblikovanje tiskanih vezij, kot so Proteus Ares, Eagle, Altium in več spletnih možnosti (opisujem le najpogostejše in dostopne, zagotovo pa obstaja še nekaj drugih možnosti).

- Proteus Ares - morda je to prvi program, na katerega bi ljudje pomislili, ko gre za risanje vezij, ne zato, ker je najboljši, ampak zato, ker je morda najbolj znan. Osebno mi ni všeč, da ga sploh ne uporabljam (čeprav sem ga že nekaj časa uporabljal), vendar je to možnost, ki jo je treba upoštevati pri načrtovanju tiskanih vezij. Velika prednost uporabe Proteus je, da lahko simulirate tudi vezje, z uporabo Proteus Isis, na ta način lahko "zagotovo" preverite, ali vezje deluje ali ne. Po drugi strani pa so nekatere funkcije in orodja preveč zmedene, da bi jih razumeli, prav tako pa ni mogoče najti vseh komponent, ki jih morda potrebujete (knjižnice komponent so omejene), vendar lahko po potrebi ustvarite nove komponente. Še ena slaba novica, to ni odprtokodna programska oprema in je res draga, odvisno od količine orodij, vključenih v paket, vsaj obstaja poskusna različica (seveda z več omejitvami).

- Eagle - to je tudi priljubljena programska oprema pri načrtovanju tiskanih vezij, slaba novica, da ne dovoljuje simulacije vezja, tudi ko prvič uporabite to programsko opremo, boste morda nekoliko neprijetni glede vmesnika, ki je nekoliko drugačen, čeprav ločeno iz teh pomanjkljivosti obstaja veliko kul funkcij, na primer možnost urejanja sheme komponent (povezanih s simbolom komponente) in paketa (ki vključuje blazinice, obliko in dimenzije) na enostaven način, kar lahko do njih dostopate tako, da z desno miškino tipko kliknete komponento in dostopate do možnosti »odprta naprava« oziroma »odprt paket«. Obstaja tudi velika skupnost za podporo, ki ponuja več odgovorov na pogosta vprašanja, s katerimi se soočajo pri prvi uporabi programske opreme, poleg tega pa ta skupnost olajša tudi dostop do več knjižnic komponent, vključno z uradnimi knjižnicami in tistimi, ki so jih ustvarili uporabniki. Dobra novica: ta programska oprema ima brezplačno različico (seveda z omejitvami, predvsem v zvezi z velikostjo plošče in dovoljenim številom plasti), tudi po tem, ko je nedavno kupil Autodesk, je Eagle dobil tudi študentsko različico, ki vključuje vse značilnosti programa.

- Altium -

- Spletni programi - obstaja veliko spletnih programov, namenjenih oblikovanju tiskanih vezij, na splošno so dobra izbira pri oblikovanju enostavnejših vezij, predvsem kadar se vam mudi ali če tega ne želite (ne morete) porabite veliko časa za učenje dinamike programa. Ni treba posebej poudarjati, da so res omejene na funkcije in možnosti, nekatere so celo povezane s posebno storitvijo izdelave prototipov. Odlične novice so vedno brezplačne in lahko dostopne. kar je v nekaterih primerih bistveno.

Če povzamemo…

Gotovo ste se zavedali, da imam raje Eagle, kar pa ne pomeni, da druga programska oprema ni vredna, to je samo moja osebna možnost, ampak na splošno ljudje menijo, da je Eagle najslabši, kar zadeva uporabnost, čeprav Altium ni tudi tako enostaven za uporabo. Moja glavna stvar pri Eaglu je, da ponuja neverjetna orodja, ki se jih je na žalost nekoliko težko naučiti uporabljati, po mojem mnenju, ko se navadiš na njegov vmesnik, je res vredno truda.

Nisem navedel vse programske opreme, ki je na voljo na trgu, navedel sem tiste, ki jih poznam, zato vam priporočam, da opravite tudi dodatno raziskavo programske opreme za oblikovanje tiskanih vezij, če vas ta tema resnično zanima.

2. korak: Prototipi PCB - metode

Po oblikovanju tiskanega vezja je čas za izdelavo prototipov, obstaja nekaj načinov za izdelavo prototipov vašega tiskanega vezja, to lahko storite sami (kar je najtežje, tudi tisto, ki zahteva več prakse), lahko plačate storitev izdelave prototipov, lahko lokalna (če je na voljo v vašem domačem kraju) ali spletna (za katero je najverjetneje na voljo) itd.

Če se odločite za plačilo storitve izdelave prototipov, bo po oblikovanju plošče potrebno ustvariti nekaj datotek v formatu GERBER, format GERBER je vrsta datoteke, ki ohrani celoten opis tiskanega vezja brez potrebe po zunanjih datotek, na splošno programska oprema za oblikovanje tiskanih vezij ponuja nekaj orodij, ki vam pomagajo ustvariti datoteko GERBER na tiskanem vezju, tako da to ni veliko, prav tako obstaja na stotine vadnic o tem, kako ustvariti datoteko GERBER, zato kadar koli dvomite, poiščite google, dokler vsaka programska oprema potrebuje določeno metodo za ustvarjanje datoteke GERBER.

********** Preden zaprosite za storitev izdelave prototipov, je pomembno, da se prepričate, da je vse v vaši shemi brezhibno, zato dvakrat preverite, trikrat preverite tiskano vezje …, sicer boste morda pozneje obžalovali

Če se odločite, da boste sami izdelali prototip tiskanega vezja, lahko uporabite več metod, pri čemer se bodo osredotočili na tri metode, morda najpogostejše, in sicer na način prenosa tonerja, fotolitografsko metodo in "umetniško" metodo.

- "Umetniška" metoda - če je vaše tiskano vezje preprosto, ali pa vi, če ste dobri v risanju, lahko preprosto potegnete veje in sledi ročno, s pomočjo trajnega označevalca, seveda ob upoštevanju dimenzij komponent, na ta način sem že naredil več PCB -jev, nekateri so se izkazali za dobre, vendar te tehnike ne uporabljam več, dokler so se PCB -ji začeli zapletati, zato bi rekel, da je to način vnosa in glede na razpoložljivost od več drugih metod se mi ne zdi smiselno uporabljati te metode, kadar se PCB začne zapletati.

- Način prenosa tonerja - mislim, da je to najpogostejša metoda med izdelovalci, je precej preprosta in tudi ne potrebuje veliko orodij za izvedbo, kar bi pojasnilo njeno priljubljenost. Obstajajo različni načini prenosa tonerja na deviško ploščo, na splošno proizvajalci uporabljajo prenos toplote, pri katerem je postavitev natisnjena, seveda z laserskim tiskalnikom, v nekaterih posebnih vrstah papirja (na primer sijajni papir, prozorna folija itd.) ki omogoča "popoln" prenos tonerja na deviško ploščo, potem se toner običajno prenese na deviško ploščo tako, da se toner segreje na bakreno ploščo z likalnikom za krpo. Obstajajo tudi drugi načini prenosa tonerja v baker, na primer kemični, nekateri proizvajalci pa tiskalnik neposredno natisnejo v baker, tako da tiskalnik prilagodijo to funkcijo.

- Metoda fotolitografije - po mojem mnenju je to najtežja in tudi najdražja metoda, če pa jo izvedete pravilno, bodo rezultati ravno impresivni (pravzaprav je to metoda, ki se večinoma uporablja v profesionalnih tiskanih vezjih). Pri tej metodi se fotoobčutljiva barva enakomerno nanese na deviško ploščo, potem ko je barva izpostavljena UV -svetlobi, z izjemo blazinic, prehodov in poti, ki so pokriti s fotomasko (ki ustreza postavitvi vezja), končno barva je razvita, ostane le na območjih, ki niso bila izpostavljena ultravijoličnemu sevanju, to so blazinice, prečke in poti.

Ko ste prenesli vias, blazinice in sledi na bakreno ploščo, ne glede na to, katero metodo ste uporabili, je čas za jedkanje, obstaja tudi več načinov jedkanja, vendar so v osnovi sestavljeni iz odstranjevanja izpostavljenega bakra z deske z uporabo kemične raztopine. Najpogostejša uporabljena rešitev je železov klorid, obstajajo pa tudi druge možnosti, ki imajo tudi prednosti in slabosti, na primer bakrovi klorid, vodikov peroksid - žveplova kislina itd. za njihovo uporabo upoštevajte potrebne varnostne protokole, če se boste v nekaterih primerih lahko spopadli z močnimi kislinami.

********** Še enkrat, obstaja več možnih načinov izdelave prototipov PCB -jev, zato, če vas zanima katera metoda, je res priporočljivo, da jo še dodatno raziskujete, obstaja kar nekaj vadnic in celo v navodilih, zato se jim pridružite.

3. korak: Prototipi PCB - materiali/plasti

Po spoznavanju nekaterih postopkov za izdelavo prototipov tiskanih vezij se lahko pojavijo nekatera vprašanja, na primer, koliko plasti naj uporabim? Kdaj je vredno uporabiti dvoslojno tiskano vezje?

Mislim, da na ta vprašanja ni dokončnega odgovora, toda pri izdelavi prototipov PCB -jev z uporabo DIY metod se mi zdi vedno bolje, da tečemo iz 2 -slojnih PCB -jev, če jih je težje narediti in vložiti veliko dodatnega napora, čeprav obstajajo situacije, v katerih ni možnosti, morda zaradi zapletenosti vezja ali pa zato, ker ima vezje komponente, ki so obvezno v spodnji plasti, in tudi komponente, ki so obvezno v zgornji plasti, zato ni izhod, toda kadar je le mogoče, menim, da je vedno bolje, da se odločim za enoplastne tiskane vezje.

Po drugi strani pa bi pri plačilu podjetju za izdelavo prototipa vašega tiskanega vezja vedno zahteval dvoslojno tiskano vezje, če so povprečni stroški 1 -slojnih in 2 -slojnih PCB -jev res podobni, če ne enaki, pa tudi 2 -slojne PCB -jeve enostavnosti veliko proces usmerjanja vezja.

Možni so tudi tiskani vezji z več kot dvema plastema, ki pa jih izdelovalci ne potrebujejo, dokler imajo tovrstne tiskane vezje le zelo kompleksna vezja, prav tako pa so zelo dragi za izdelavo, kar jih uvršča med ne preveč cenovno ugodna možnost.

Tudi pri izdelavi prototipov lahko izberete, kakšno deviško ploščo boste uporabili, obstaja veliko možnosti, najpogostejše pa so plošče iz steklenih vlaken in plošče iz fenolnih vlaken. Fenolna vlakna so nekoliko cenejša od steklenih vlaken, vendar ne toliko, na splošno imajo plošče iz steklenih vlaken boljše mehanske lastnosti in tudi videti bolje, ko so končane. Toda na splošno te značilnosti pri izdelavi prototipov nekaterih vrst vezij niso velika težava, vendar je dejansko dobro poznati razpoložljive možnosti.

4. korak: Prototipi PCB - orodja

Obstaja več orodij, ki vam lahko pomagajo pri izdelavi prototipa vašega tiskanega vezja, vendar so osnovna naslednja:

- spajkalnik

- elektronske klešče

- elektronsko spajkanje kositra

- stiskalnica za PCB ročno vrtanje

- trajni označevalec (v primeru, da se pri prototipu zanašate na umetniško metodo ali morda odpravite morebitne pomanjkljivosti pri prenosu tonerja)

To so minimalna orodja, ki jih morate imeti za izdelavo prototipa tiskanega vezja, vendar obstaja veliko naprednih orodij, ki bi vam lahko pomagala tudi pri izdelavi prototipa, na primer električni vrtalni stroji, spajkalne postaje itd.

5. korak: povzetek …

Danes se je dostop do plačljivih storitev izdelave prototipov močno povečal, postali so cenovno ugodnejši in lažji za uporabo, zato, kadar potrebujete prototip profesionalnega videza, se odločite, dokler bo pri načrtovanju vašega tiskanega vezja na voljo veliko več sredstev, kar pomeni manj omejitev, po drugi strani pa, če iščete hiter prototip, lahko to storite sami na veliko hitrejši način, vendar z več omejitvami in morda rezultatom, ki ni tako dober kot plačan, vendar to bo ustrezal vašim potrebam.

Glede na trenutni scenarij je to tudi osebna izbira, saj so plačljive storitve izdelave prototipov postale zelo dostopne.