Piirilevyjen suunnittelu ja etsaus Yleiskatsaus: 5 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Piirilevyjen suunnitteluun ja syövytykseen on useita tapoja yksinkertaisimmista monimutkaisimpiin. Samaan aikaan on helppo hämmentyä siitä, kumpi valita, mikä sopii parhaiten tarpeisiisi.

Jotta voisin selventää joitakin tämänkaltaisia kysymyksiä, päätin kirjoittaa tämän ohjeellisen, en ole asiantuntija, mutta minulla on jonkin verran tietoa PCB: n suunnittelusta ja etsauksesta.

Joten, yleiskatsaus joistakin menetelmistä, materiaaleista, ohjelmistoista ja työkaluista, joita voidaan käyttää PCB: iden valmistamiseen, otetaan ja onneksi se voi auttaa sinua pääsemään PCB: n suunnitteluun.

Vaihe 1: Piirilevyjen suunnitteluohjelmisto

Piirisi monimutkaisuudesta riippuen piirilevyn suunnittelu käsin ei ole sopivaa, joten tietyn ohjelmiston tuki, joka tarjoaa oikeat työkalut työn suorittamiseen, on tervetullut. PCB -suunnitteluohjelmistolle on useita vaihtoehtoja, kuten Proteus Ares, Eagle, Altium ja useita online -vaihtoehtoja (kuvaan vain yleisimpiä ja helppokäyttöisimpiä, mutta varmasti on useita muita vaihtoehtoja).

- Proteus Ares - ehkä tämä on ensimmäinen ohjelma, jota ihmiset ajattelevat piirien piirtämisessä, ei siksi, että se olisi paras, vaan koska se on ehkä tunnetuin. En henkilökohtaisesti pidä edes käyttämättä sitä (vaikka olen jo käyttänyt sitä jonkin aikaa), mutta se on vaihtoehto, joka on otettava huomioon piirilevyjä suunniteltaessa. Proteuksen käytön suuri etu on, että voit myös simuloida piiriä käyttämällä Proteus Isisiä, jolloin voit "varmasti" tarkistaa, toimiiko piiri vai ei. Toisaalta jotkin ominaisuudet ja työkalut ovat liian hämmentäviä ymmärrettäväksi, eikä myöskään ole mahdollista löytää kaikkia tarvitsemiasi komponentteja (komponenttikirjastoja on rajoitetusti), mutta voit luoda tarvittaessa uusia komponentteja. Toinen ei suuri uutinen, tämä ei ole avoimen lähdekoodin ohjelmisto, ja se on todella kallista riippuen pakettiin sisältyvien työkalujen määrästä, ainakin kokeiluversio (tietysti useita rajoituksia).

- Eagle - tämä on myös suosittu ohjelmisto piirilevyjen suunnittelussa, huonot uutiset, se ei salli piirisimulaatiota, myös kun käytät tätä ohjelmistoa ensimmäisen kerran, saatat saada hieman epämukavaa sen käyttöliittymästä, joka on hieman erilainen, vaikka Näiden haittojen vuoksi on paljon hienoja ominaisuuksia, kuten mahdollisuus muokata kaavamaisia osia (jotka liittyvät komponentin symboliin) ja pakettia (joka sisältää tyynyt, muodon ja mitat) helposti, mikä voi Pääset käsiksi napsauttamalla komponenttia hiiren kakkospainikkeella ja avaamalla vaihtoehdot "Avaa laite" tai "Avaa paketti". Lisäksi on olemassa suuri tukiyhteisö, joka tarjoaa useita vastauksia yleisiin ongelmiin ohjelmiston ensimmäisellä käyttökerralla, ja lisäksi tämä yhteisö helpottaa myös pääsyä useisiin komponenttikirjastoihin, mukaan lukien viralliset kirjastot ja käyttäjien luomat. Hyviä uutisia: tästä ohjelmistosta on ilmainen ohjelmistoversio (tietysti rajoituksilla, jotka liittyvät lähinnä levyn kokoon ja sallittujen kerrosten määrään), myös sen jälkeen, kun Autodesk on äskettäin ostanut sen, Eagle sai myös opiskelijaversion, joka sisältää kaikki ohjelman ominaisuudet.

- Altium -

- Online -ohjelmat - on paljon online -ohjelmia, jotka on tarkoitettu piirilevyjen suunnitteluun, yleisesti, ne ovat hyvä vaihtoehto yksinkertaisempien piirien suunnittelussa, lähinnä silloin, kun sinulla on kiire tai jos et halua (ei voi) viettää paljon aikaa ohjelman dynamiikan oppimiseen. On sanomattakin selvää, että ne rajoittuvat todella ominaisuuksiin ja mahdollisuuksiin, jotkut ovat jopa yhteydessä tiettyyn prototyyppipalveluun, hienoja uutisia, jotka ovat aina ilmaisia ja helposti saatavilla. mikä on välttämätöntä joissakin tapauksissa.

Yhteenvetona…

Olet varmaan ymmärtänyt, että pidän Eaglea parempana, mikä ei tarkoita, etteikö muut ohjelmistot ole sen arvoisia, se on vain henkilökohtainen vaihtoehto, mutta yleensä ihmiset pitävät Eaglea pahimpana käytettävyyden suhteen, vaikka Altium ei olekaan t se on myös helppokäyttöinen. Pääkohtani Eaglesta on se, että se tarjoaa uskomattomia työkaluja, joita valitettavasti on hieman vaikea oppia käyttämään, mielestäni kun totut sen käyttöliittymään, se on todella vaivan arvoista.

En luetellut kaikkia markkinoilla olevia ohjelmistoja, luetteloin tuntemani ohjelmistot, joten suosittelen, että teet myös lisätutkimuksia piirilevyjen suunnitteluohjelmistosta, jos olet todella kiinnostunut tästä aiheesta.

Vaihe 2: PCB -prototyyppien luominen - menetelmät

Piirilevyn suunnittelun jälkeen on aika prototyyppien laatimiseen, on olemassa joitakin tapoja piirilevyn prototyyppityöhön, voit tehdä sen itse (mikä on vaikeinta, ja joka vaatii enemmän harjoittelua), voit maksaa prototyyppipalvelusta, se voi olla paikallinen (jos se on saatavilla kotikaupungissasi) tai online (joka on todennäköisimmin saatavilla) jne.

Jos päätät maksaa prototyyppipalvelusta, piirilevyn suunnittelun jälkeen on tarpeen luoda joitakin tiedostoja GERBER -muodossa, GERBER -muoto on eräänlainen tiedosto, joka säilyttää koko piirilevyn kuvauksen ilman mitään tarvetta ulkoiset tiedostot, yleensä PCB -suunnitteluohjelmisto tarjoaa sinulle työkaluja, joiden avulla voit luoda piirilevyn GERBER -tiedoston, joten siitä ei ole paljon hyötyä, ja siellä on myös paljon oppaita GERBER -tiedoston luomiseksi, joten aina jos olet epävarma, googleta se, kunhan jokainen ohjelmisto käyttää tiettyä menetelmää GERBER -tiedoston luomiseksi.

********** Ennen yhteydenottoa prototyyppien palvelua, on tärkeää varmistaa, että kaikki on täydellistä oman piirin suunnittelussa, joten varmista, kolminkertainen tarkistaa PCB ….., muuten saatat katumaan myöhemmin

Jos päätät prototyypittää piirilevyn itse, voit käyttää useita menetelmiä, keskitytään kolmeen, ehkä yleisimpään, menetelmään, jotka ovat väriaineen siirtomenetelmä, fotolitografiamenetelmä ja "taiteellinen" menetelmä.

- "Taiteellinen" menetelmä - jos piirilevysi on yksinkertainen, tai ehkä sinä, jos olet hyvä piirtämään, voit piirtää läpiviennit ja polut manuaalisesti käyttämällä pysyvää merkintää, tietysti komponenttien mittoja kunnioittaen Olen jo tehnyt useita piirilevyjä tällä tavalla, jotkut niistä osoittautuivat hyviksi, mutta en enää käytä tätä tekniikkaa, kunhan piirilevyt alkoivat muuttua monimutkaisemmiksi, joten sanoisin, että tämä on syöttötapa ja kun otetaan huomioon saatavuus Useista muista menetelmistä ei mielestäni kannata käyttää tätä menetelmää aina, kun piirilevy alkaa muuttua monimutkaisemmaksi.

- Väriaineen siirtomenetelmä - Mielestäni tämä on yleisin menetelmä valmistajien keskuudessa, se on yksinkertainen eikä myöskään vie paljon työkaluja suoritettavaksi, mikä selittäisi sen suosion. On olemassa erilaisia tapoja siirtää väriaine ensiölevylle, yleensä valmistajat käyttävät lämmönsiirtoa, jossa asettelu tulostetaan, käyttämällä tietysti lasertulostinta tietyissä papereissa (kuten kiiltävä paperi, kalvo jne.) Tämä mahdollistaa väriaineen "täydellisen" siirtämisen ensiölevylle, sitten väriaine siirretään ensikertalevylle normaalisti lämmittämällä väriaine kangasrautaa vasten. On myös muita tapoja siirtää väriaine koperiin, kuten kemiallisia tapoja, ja jotkut valmistajat tulostavat väriaineen suoraan kupariin sovittamalla tulostimen tukemaan tätä ominaisuutta.

- Fotolitografiamenetelmä - mielestäni tämä on vaikein ja myös kallein menetelmä, mutta jos teet sen oikein, tulokset ovat vain vaikuttavia (itse asiassa tätä menetelmää käytetään enimmäkseen ammattimaisissa piirilevyissä). Tässä menetelmässä valoherkkä maali levitetään tasaisesti neitsytlevylle, sen jälkeen kun maali on altistettu UV -valolle, lukuun ottamatta tyynyjä, läpivientejä ja jälkiä, jotka on peitetty fotomaskilla (jotka vastaavat piirin asettelua). maali on kehitetty pysymään vain alueilla, jotka eivät ole alttiina UV -säteilylle, kuten tyynyt, läpät ja polut.

Kun viat, tyynyt ja polut on siirretty Cooper -levylle, mitä menetelmää tahansa käytit, on etsauksen aika, ja on myös useita syövytystapoja, mutta ne perustuvat pohjimmiltaan paljastetun cooperin hajottamiseen levyltä käyttämällä kemiallista liuosta. Yleisin käytetty ratkaisu on ferrikloridi, mutta on myös muita vaihtoehtoja, joilla on hyvät ja huonot puolensa, kuten kuparikloridi, vetyperoksidi - rikkihappo jne. Joka tapauksessa, riippumatta siitä, mikä syövytysaine päätät valita, tee vain muista käyttää tarvittavat turvaprotokollat niiden käyttämiseksi, kunhan joissakin tapauksissa saatat käsitellä joitain voimakkaita happoja.

********** Jälleen on olemassa enemmän mahdollisia tapoja piirilevyjen prototyyppien luomiseen, joten jos olet kiinnostunut mistä tahansa menetelmästä, on todella suositeltavaa tehdä lisätutkimuksia siitä, siellä on joukko opetusohjelmia ja jopa ohjeissa, joten ota rohkeasti mukaan.

Vaihe 3: PCB -prototyyppien luominen - materiaalit/kerrokset

Kun olen tutustunut joihinkin PCB: n prototyyppien valmistusmenetelmiin, saattaa ilmetä kysymyksiä, kuten kuinka monta kerrosta minun pitäisi käyttää? Milloin kannattaa käyttää kaksikerroksista piirilevyä?

Mielestäni näihin kysymyksiin ei ole lopullista vastausta, mutta piirilevyjen prototyyppien tekeminen DIY -menetelmillä on mielestäni aina parempi käyttää kahdesta kerroksesta piirilevyjä, kunhan ne ovat vaikeampia tehdä ja vaativat paljon lisäponnisteluja, vaikka on tilanteita, joissa ei ole vaihtoehtoja, ehkä piirin monimutkaisuuden vuoksi tai ehkä siksi, että piirissä on komponentteja, jotka ovat pakollisia alimmassa kerroksessa, ja myös komponentteja, jotka ovat pakollisia yläkerroksessa, joten ulospääsyä, mutta aina kun mahdollista, mielestäni on aina parempi valita yhden kerroksen piirilevyt.

Toisaalta, kun maksan yritykselle piirilevyn prototyypin valmistamisesta, pyytäisin aina 2 -kerroksista piirilevyä, kunhan 1 -kerroksisten ja 2 -kerroksisten PCB -levyjen keskimääräiset kustannukset ovat todella samanlaisia, jos eivät yhtä suuria, myös 2 -kerroksisia piirilevyjä paljon piirin reititysprosessia.

Myös PCB -levyt, joissa on enemmän kuin 2 kerrosta, ovat mahdollisia, mutta ne ovat toisin kuin valmistajat tarvitsevat niitä, kunhan vain erittäin monimutkaisia piirejä saadaan tällaisia piirilevyjä, ja myös niiden tuottaminen on erittäin kallista, mikä luokittelee ne vähäisiksi edullinen vaihtoehto.

Myös prototyyppien valmistuksessa voit valita, millaista neitsytlevyä haluat käyttää, vaihtoehtoja on paljon, mutta yleisimpiä ovat kuitulasilevyt ja fenolikuitulevy. Fenolikuitu on hieman halvempaa kuin lasikuitu, mutta ei niin paljon, yleensä lasikuitulevyllä on paremmat mekaaniset ominaisuudet ja se näyttää myös paremmalta valmiina. Mutta yleensä nämä ominaisuudet eivät ole kovinkaan suuria, kun prototyyppejä tehdään jonkinlaisille piireille, mutta on todella hyvä tietää käytettävissä olevat vaihtoehdot.

Vaihe 4: PCB -prototyyppityökalut

On olemassa useita työkaluja, jotka voivat auttaa piirilevyn prototyyppien laatimisessa, mutta perusvälineet ovat seuraavat:

- juotosrauta

- Elektroniset pihdit

- Elektroninen tinajuotos

- PCB käsiporakone

- pysyvä merkki (jos luotat taiteelliseen menetelmään prototyyppisi luomiseen tai ehkä korjaamaan mahdolliset väriaineensiirtovirheet)

Nämä ovat vähimmäistyökaluja, joita sinun pitäisi tarvita piirilevyn prototyyppien luomiseen, mutta on olemassa monia kehittyneitä työkaluja, jotka voivat myös auttaa sinua prototyypin muodostamisessa, kuten sähköporakoneet, juotosasemat jne.

Vaihe 5: Yhteenveto…

Nykyään maksullisten prototyyppipalvelujen saatavuus on lisääntynyt huomattavasti, niistä on tullut edullisempia ja helpompia käyttää, joten aina kun tarvitset ammattimaisen näköistä prototyyppiä, mene vain siihen, kunhan vain paljon enemmän resursseja on saatavana piirilevyä suunniteltaessa, mikä tarkoittaa vähemmän rajoituksia, toisaalta jos etsit nopeaa eteenpäin prototyyppiä, voit tehdä sen itse paljon nopeammin, mutta enemmän rajoituksia ja ehkä tulos, joka ei ole niin hyvä kuin maksettu, mutta sopii tarpeisiisi.

Nykyinen skenaario huomioon ottaen se on myös henkilökohtainen valinta, kun otetaan huomioon, että maksetuista prototyyppipalveluista tuli erittäin helposti saatavilla.