Pagdidisenyo at pag-ukit ng PCB Pangkalahatang-ideya: 5 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Mayroong maraming mga paraan ng pagdidisenyo at pag-ukit ng PCB, mula sa pinakasimpleng mga bago sa pinaka sopistikadong mga bago. Samantala madaling malito tungkol sa alin ang pipiliin, alin ang pinakaangkop sa iyong mga pangangailangan.

Upang linawin ang ilang mga katanungan tulad nito, nagpasya akong isulat ito na itinuturo, hindi ako dalubhasa, ngunit mayroon akong kaunting kaalaman tungkol sa pagdidisenyo at pag-ukit ng PCB.

Kaya, isang pangkalahatang pangkalahatang ideya sa ilang mga pamamaraan, materyales, software at tool na maaaring magamit upang makabuo ng PCB ay kukunin at sa kabutihang-palad makakatulong ito sa iyo na makapasok sa pagdidisenyo ng PCB.

Hakbang 1: Software ng Pagdidisenyo ng PCB

Nakasalalay sa pagiging kumplikado ng iyong circuit, hindi ito angkop sa pagdidisenyo ng PCB sa pamamagitan ng kamay, kaya't ang suporta ng isang tukoy na software na nag-aalok ng tamang mga tool upang matapos ang trabaho ay maligayang pagdating. Mayroong maraming mga pagpipilian ng software ng disenyo ng PCB, tulad ng Proteus Ares, Eagle, Altium at maraming pagpipilian sa online (Inilalarawan ko lamang ang pinaka-karaniwang at naa-access na mga, ngunit sigurado na maraming iba pang mga pagpipilian).

- Proteus Ares - marahil ito ang unang programa na iisipin ng mga tao pagdating sa pagguhit ng mga circuit, hindi dahil ito ang pinakamagaling, ngunit dahil marahil ito ang pinaka kilalang isa. Personal kong hindi nais na hindi ko ito ginagamit (kahit na ginamit ko na ito para sa isang habang), ngunit ito ay isang pagpipilian upang isaalang-alang kapag nagdidisenyo ng PCB. Ang mahusay na bentahe ng paggamit ng Proteus ay maaari mo ring gayahin ang circuit, sa pamamagitan ng paggamit ng Proteus Isis, sa ganitong paraan maaari mong "tiyak" na patunayan kung gumagana ang circuit o hindi. Sa kabilang banda, ang ilang mga tampok at tool, ay masyadong nakalilito upang maunawaan at hindi posible ring hanapin ang bawat sangkap na posibleng kailangan mo (limitado ang mga aklatan ng mga bahagi), ngunit maaari kang lumikha ng mga bagong bahagi kung kinakailangan. Ang isa pang hindi magandang balita, ito ay hindi isang bukas na mapagkukunan ng software, at talagang mahal ito depende sa dami ng mga tool na kasama sa packet, hindi bababa sa mayroong isang bersyon ng pagsubok (na may maraming mga limitasyon ng kurso).

- Eagle - ito rin ay isang tanyag na software pagdating sa pagdidisenyo ng PCB, masamang balita hindi pinapayagan ang simulasi ng circuit, din kapag unang ginagamit ang software na ito, maaari kang makakuha ng isang medyo hindi komportable tungkol sa interface nito, na kung saan ay medyo magkaiba, kahit na magkahiwalay form ang mga disadvantages na ito ay maraming mga cool na tampok, tulad ng posibilidad ng pag-edit ng mga bahagi ng eskematiko (na may kaugnayan sa simbolo ng bahagi) at ang pakete (na kasama ang mga pad, ang format at ang mga sukat) sa isang madaling paraan, na maaaring ma-access sa pamamagitan lamang ng pag-click sa tamang bahagi at pag-access sa mga pagpipilian na "bukas na aparato" o "bukas na pakete", ayon sa pagkakabanggit. Gayundin, mayroong isang malaking pamayanan ng suporta, na nagbibigay ng maraming mga sagot sa mga karaniwang isyu na kinakaharap noong unang paggamit ng software, bukod dito ay pinapabilis din ng pamayanan na ito ang pag-access sa maraming mga aklatan ng mga bahagi, kabilang ang mga opisyal na aklatan at ang mga nilikha ng mga gumagamit. Magandang balita, ang software na ito ay nakakuha ng isang bersyon ng freeware (na may mga limitasyon ng kurso, pangunahin na nauugnay sa laki ng board at ang bilang ng mga layer na pinapayagan), pagkatapos din bumili kamakailan ng Autodesk, ang Eagle ay nakakakuha din ng isang bersyon ng mag-aaral na kasama ang lahat ang mga tampok ng programa.

- Altium -

- Mga online na programa - maraming mga online na programa na inilaan sa pagdidisenyo ng PCB, sa pangkalahatang paraan, sila ay isang mahusay na pagpipilian kapag nagdidisenyo ng mas simpleng mga circuit, higit sa lahat kapag nagmamadali ka, o kung ayaw mo (hindi pwede) gumugol ng maraming oras sa pag-aaral ng dynamics ng isang programa. Hindi na kailangang sabihin na ang mga ito ay talagang limitado sa mga tampok at posibilidad, ang ilan ay naiugnay pa rin sa isang tukoy na serbisyo na prototyping, mahusay na balita na palaging libre at madaling ma-access. na kung saan ay mahalaga sa ilang mga kaso.

Pagbubuod…

Dapat mong napagtanto na mas gusto ko ang Eagle, na hindi nangangahulugang ang iba pang software ay hindi katumbas ng halaga, ito ay aking personal na pagpipilian lamang, ngunit sa pangkalahatan ay itinuturing ng mga tao ang Eagle na pinakapangit pagdating sa kakayahang magamit, kahit na ang Altium ay ' t na madaling gamitin din. Ang aking pangunahing punto tungkol sa Eagle ay nag-aalok ito ng hindi kapani-paniwala na mga tool, na sadly medyo mahirap malaman kung paano gamitin, sa palagay ko kapag nasanay ka sa interface nito, sulit talaga ang pagsisikap.

Hindi ko nakalista ang lahat ng software na magagamit sa merkado, inilista ko ang alam ko, kaya inirerekumenda ko sa iyo na gumawa din ng karagdagang pagsasaliksik sa software ng disenyo ng PCB, kung sakaling interesado ka talaga sa paksang ito.

Hakbang 2: Prototyping ng PCB - Mga Paraan

Matapos ang pagdidisenyo ng PCB, oras na para sa prototyping, mayroong ilang mga paraan ng pag-prototipo ng iyong PCB, magagawa mo ito sa iyong sarili (na kung saan ang pinakamahirap, isa din na nangangailangan ng mas maraming kasanayan), maaari kang magbayad para sa isang serbisyo na prototyping, ito maaaring isang lokal (kung magagamit ito sa iyong bayan) o isang online (na kung saan ay ang pinaka-malamang na magagamit para sa iyo) atbp.

Kung magpasya kang magbayad para sa serbisyo ng prototyping, pagkatapos ng pagdidisenyo ng board, kakailanganin upang makabuo ng ilang mga file sa format na GERBER, ang format na GERBER ay isang uri ng file na pinapanatili ang buong paglalarawan ng PCB nang hindi nangangailangan ng anumang panlabas na mga file, sa pangkalahatan ang software ng disenyo ng PCB ay nag-aalok sa iyo ng ilang mga tool upang matulungan kang makabuo ng GERBER file ng PCB, kaya't hindi ito napakahusay, mayroon ding tone-toneladang mga tutorial sa kung paano makabuo ng isang GERBER file, kaya't tuwing nagdududa ka, i-google mo lang ito, basta ang bawat software ay tumatagal ng isang tukoy na pamamaraan upang makabuo ng isang GERBER file.

********* Bago humiling ng serbisyo ng prototyping, mahalagang siguraduhin na ang lahat ay perpekto sa iyong disenyo ng circuit, kaya doblehin ang tseke, triple suriin ang PCB….., kung hindi man ay maaari mo itong pagsisisihan sa paglaon

Kung magpasya kang prototype ang PCB sa iyong sarili maraming mga pamamaraan na maaari mong gamitin, ang pokus ay tatayo sa tatlong pamamaraan, marahil ang pinaka-karaniwan, iyon ang paraan ng paglipat ng toner, ang pamamaraang photolithography at ang pamamaraang "masining".

- Pamamaraan na "Masining" - kung ang iyong PCB ay simple, o baka ikaw kung mahusay ka sa pagguhit, maaari mo lamang iguhit nang manu-mano ang mga vias at daanan, sa pamamagitan ng paggamit ng isang permanenteng marker, syempre paggalang sa mga sukat ng mga sangkap, nagawa na ang maraming PCB sa ganitong paraan, ang ilan sa kanila ay naging mabubuti, ngunit hindi ko na ginagamit ang diskarteng ito, hangga't nagsimulang maging mas kumplikado ang PCB, kaya sasabihin ko na ito ay isang paraan ng pagpasok, at isinasaalang-alang ang pagkakaroon ng maraming iba pang mga pamamaraan, sa palagay ko hindi sulit na gamitin ang pamamaraang ito tuwing nagsisimula nang mas kumplikado ang PCB.

- Pamamaraan ng paglipat ng Toner - Sa palagay ko ito ang pinakakaraniwang pamamaraan sa mga gumagawa, medyo simple ito at hindi rin kumukuha ng maraming mga tool upang maisagawa, na kung saan ay ipaliwanag ang katanyagan nito. Mayroong iba't ibang mga paraan ng paglilipat ng toner sa birhen na lupon, sa pangkalahatan ang mga gumagawa ay gumagamit ng paglipat ng init, kung saan naka-print ang layout, sa pamamagitan ng paggamit ng isang laser printer ng kurso, sa ilang mga tiyak na uri ng papel (tulad ng makintab na papel, transparency film atbp) na nagpapahintulot sa "kumpletong" paglipat ng toner sa birhen na lupon, pagkatapos ang toner ay inililipat sa birhen na board nang normal sa pamamagitan ng pag-init ng toner laban sa board ng lupon gamit ang isang telang bakal. Mayroon ding iba pang mga paraan ng paglilipat ng toner sa kooperatiba, tulad ng mga kemikal na paraan, at din ang ilang mga gumagawa na direktang i-print ang toner sa tanso, sa pamamagitan ng pag-aakma sa printer sa pagsuporta sa tampok na ito.

- Paraan ng Photolithography - sa palagay ko ito ang pinakamahirap na pamamaraan, at ang pinakamahal din, ngunit kung gagampanan mo ito nang tama, ang mga resulta ay magiging kahanga-hanga lamang (sa totoo lang, ito ang pamamaraan na kadalasang ginagamit sa propesyonal na PCB). Sa pamamaraang ito, ang makatuwirang pintura ng larawan ay inilalapat nang pantay sa birhen na board, pagkatapos nito ang pintura ay nakalantad sa ilaw ng UV, maliban sa mga pad, vias at daanan na sakop ng isang photomask (na tumutugma sa layout ng circuit), sa wakas ang pintura ay binuo, mananatili lamang sa mga lugar na hindi nahantad sa UV radiation, na kung saan ay ang mga pad, vias at daanan.

Matapos makuha ang mga vias, pad at daanan na inilipat sa board ng kooperati, anumang pamamaraan na ginamit mo, oras na para sa pag-ukit, mayroon ding maraming paraan ng pag-ukit, ngunit karaniwang binubuo ang mga ito sa pagguho ng nakalantad na kooperatiba mula sa board sa pamamagitan ng paggamit ng isang kemikal na solusyon. Ang pinaka-karaniwang solusyon na ginamit ay Ferric Chloride, ngunit mayroon ding iba pang mga pagpipilian, na nakakakuha rin ng kalamangan at kahinaan, tulad ng Cupric Chloride, Hydrogen Peroxide - Sulphuric Acid atbp. Kahit ano, hindi mahalaga ang sangkap ng etchant na iyong napagpasyahan na pumili lamang. siguraduhin na kunin ang mga kinakailangang mga protokol sa kaligtasan upang magamit ang mga ito, basta sa ilang mga kaso maaari kang makitungo sa ilang mga makapangyarihang acid.

********* Muli, maraming mga posibleng paraan ng pag-prototyp ng PCB, kaya kung interesado ka sa anumang pamamaraan talagang inirerekumenda na gumawa ng isang karagdagang pagsasaliksik dito, mayroong isang pangkat ng mga tutorial doon at kahit na sa mga itinuturo, kaya huwag mag-atubiling pumunta para sa kanila.

Hakbang 3: Prototyping ng PCB - Mga Materyales / Layer

Matapos malaman ang ilang mga pamamaraan sa kung paano i-prototype ang PCB's, maaaring magkaroon ng ilang mga katanungan, tulad ng, kung ilang layer ang dapat kong gamitin? Kailan ito nagkakahalaga ng paggamit ng isang 2 layer PCB?

Sa palagay ko ay walang tiyak na sagot para sa mga katanungang ito, ngunit kapag nag-prototyp ng PCB sa pamamagitan ng paggamit ng mga pamamaraan ng DIY sa palagay ko palaging mas mahusay na tumakbo mula sa 2 layer PCB's, hangga't mas mahirap gawin at gumawa ng labis na pagsisikap, kahit na may mga sitwasyon kung saan walang mga pagpipilian, marahil dahil sa pagiging kumplikado ng circuit o marahil dahil ang circuit ay nakakuha ng mga sangkap na sapilitan na nasa ilalim na layer at din ang mga sangkap na sapilitan na nasa tuktok na layer, kaya't walang paraan out, ngunit hangga't maaari isaalang-alang ko palaging mas mahusay na pumunta para sa 1 layer PCB's.

Sa kabilang banda, kapag nagbabayad ng isang kumpanya upang i-prototype ang iyong PCB, palagi akong hihiling para sa isang 2 layer PCB, hangga't ang average na gastos ng 1 layer PCB's at 2 layer na PCB ay talagang magkatulad kung hindi pantay, pati na rin ng 2 layer na ease ng PCB maraming proseso ng pagruruta ng circuit.

Ang PCB na may higit sa 2 mga layer ay posible din, ngunit ang mga ito ay hindi tulad ng para sa mga tagagawa na kailangan ang mga ito, hangga't ang mga kumplikadong circuit lamang ang nakakakuha ng mga ganitong uri ng PCB, napakahalaga din upang makabuo, na inuuri ang mga ito bilang hindi gaanong abot-kayang pagpipilian.

Gayundin kapag prototyping maaari kang pumili ng anong uri ng lupon ng birhen na gagamitin, maraming mga pagpipilian, ngunit ang pinaka-karaniwan ay ang mga board ng fiber glass at phenolic fiber board. Ang phenolic fiber isa ay medyo mas mura kaysa sa fiber glass na isa, ngunit hindi gaanong karami, sa pangkalahatan ang fiber glass board ay nakakakuha ng mas mahusay na mga mekanikal na katangian at mukhang mas mahusay din kapag natapos. Ngunit sa pangkalahatan ang mga katangiang ito ay hindi isang malaking deal kapag nag-prototyp ng ilang mga uri ng mga circuit, ngunit talagang mahusay na malaman ang mga magagamit na pagpipilian.

Hakbang 4: Prototyping ng PCB - Mga Tool

Mayroong maraming mga tool na makakatulong habang prototype ang iyong PCB, ngunit ang pangunahing mga ito ay ang:

- Solder iron

- Mga elektronikong plier

- Electronic lata ng panghinang

- PCB hand drill press

- isang permanenteng marker (kung sakaling umaasa ka sa artistikong pamamaraan upang i-prototype ang iyong, o marahil upang maitama ang mga posibleng bahid sa paglipat ng toner)

Ito ang mga minimum na tool na dapat mong magkaroon upang i-prototype ang isang PCB, ngunit may mga tonelada ng mga advanced na tool na maaaring makatulong din sa iyo ng prototype, tulad ng mga electric drill machine, solder station atbp.

Hakbang 5: Pagbubuod…

Ngayong mga araw na ito ang pag-access sa mga bayad na serbisyo ng prototyping ay tumaas nang malaki, naging mas abot-kayang at mas madaling gamitin, kaya't tuwing kailangan mo ng isang propesyonal na hinahanap na prototype, sundin mo lang ito, hangga't maraming mga mapagkukunan ay magagamit habang dinidisenyo ang iyong PCB, na nangangahulugang mas kaunting mga limitasyon, sa kabilang banda kung naghahanap ka para sa isang mabilis na pasulong na prototype, magagawa mo lamang ito sa iyong sarili sa isang mas mabilis na paraan, ngunit may higit na mga limitasyon at marahil isang resulta na hindi gaanong kagaya ng bayad na isa, ngunit iyon ay magkasya sa iyong mga pangangailangan.

Isinasaalang-alang ang kasalukuyang senaryo ito ay isang personal na pagpipilian din, isinasaalang-alang na ang bayad na mga serbisyo ng prototyping ay naging lubos na naa-access.