PCB Design & etsning Översikt: 5 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Det finns flera sätt att designa och etsa PCB: er, från de enklaste till de mest sofistikerade. Samtidigt är det lätt att bli förvirrad om vilken du ska välja, vilken som bäst passar dina behov.

För att klargöra några sådana här frågor bestämde jag mig för att skriva detta instruerbart, jag är ingen expert, men jag har viss kunskap om PCB: s design och etsning.

Så, en allmän översikt över några metoder, material, programvara och verktyg som kan användas för att producera PCB kommer att tas och lyckligtvis kommer det att kunna hjälpa dig att komma in i PCB: s design.

Steg 1: PCB -designprogramvara

Beroende på komplexiteten i din krets är det inte lämpligt att designa kretskortet för hand, så stöd av en specifik programvara som erbjuder rätt verktyg för att få jobbet gjort är välkommet. Det finns flera alternativ för PCB -designprogramvara, som Proteus Ares, Eagle, Altium och flera online -alternativ (jag beskriver bara de vanligaste och tillgängliga, men det finns säkert flera andra alternativ).

- Proteus Ares - kanske är det här det första programmet folk skulle tänka på när det gäller att rita kretsar, inte för att det är det bästa, utan för att det kanske är det mest kända. Jag personligen tycker inte om att inte ens använda den (även om jag redan har använt den ett tag), men det är ett alternativ att tänka på när man designar kretskort. Den stora fördelen med att använda Proteus är att du också kan simulera kretsen, genom att använda Proteus Isis, så kan du "säkert" verifiera om kretsen fungerar eller inte. Å andra sidan är vissa funktioner och verktyg alldeles för förvirrande för att förstå och det är inte heller möjligt att hitta varje komponent du eventuellt behöver (komponentbiblioteken är begränsade), men du kan skapa nya komponenter om det behövs. En annan inte bra nyhet, det här är inte en öppen källkodsprogramvara, och det är riktigt dyrt beroende på mängden verktyg som ingår i paketet, åtminstone finns det en testversion (med flera begränsningar förstås).

- Eagle - det här är också en populär programvara när det gäller PCB -design, dåliga nyheter, det tillåter inte kretssimulering, även när du använder den här programvaran kan du bli lite obekväm med gränssnittet, vilket är lite annorlunda, men åtskilt från dessa nackdelar finns det många coola funktioner, till exempel möjligheten att redigera komponentschemat (relaterat till komponentens symbol) och paketet (som inkluderar kuddar, format och dimensioner) på ett enkelt sätt, vilket kan nås bara genom att högerklicka på komponenten och öppna alternativen "öppen enhet" respektive "öppet paket". Det finns också en stor supportgemenskap som ger flera svar på vanliga problem som man möter när man använder programvaran för första gången. Dessutom underlättar denna community tillgången till flera bibliotek med komponenter, inklusive officiella bibliotek och de som skapades av användare. Goda nyheter, den här programvaran har en freeware -version (med begränsningar förstås, främst relaterade till storleken på brädet och antalet tillåtna lager), även efter att det nyligen köpts av Autodesk, fick Eagle också en studentversion som innehåller alla programmets funktioner.

- Altium -

- Onlineprogram - det finns gott om onlineprogram avsedda för PCB -design, på ett generellt sätt är de ett bra alternativ när du designar enklare kretsar, främst när du har bråttom eller om du inte vill (kan inte) spendera mycket tid på att lära dig dynamiken i ett program. Onödigt att säga att de verkligen är begränsade till funktioner och möjligheter, vissa är till och med kopplade till en specifik prototyptjänst, bra nyheter de är alltid gratis och lättillgängliga. vilket är viktigt i vissa fall.

Summering…

Du måste ha insett att jag föredrar Eagle, vilket inte betyder att den andra programvaran inte är värd det, det är bara mitt personliga alternativ, men egentligen anser folk Eagle som den sämsta när det gäller användbarhet, även om Altium inte är det t så lätt att använda också. Min huvudpoäng om Eagle är att den erbjuder otroliga verktyg, som tyvärr är lite svåra att lära sig att använda, enligt min mening när man vänjer sig vid dess gränssnitt är det verkligen värt ansträngningen.

Jag listade inte all programvara som finns på marknaden, jag listade dem jag känner, så jag rekommenderar dig att också göra en ytterligare undersökning av PCB -designprogramvaran om du verkligen är intresserad av detta ämne.

Steg 2: PCB -prototyper - Metoder

Efter att ha designat kretskortet är det dags för prototyper, det finns några sätt att prototyper ditt kretskort, du kan göra det själv (vilket är det svåraste, också det som kräver mer övning), du kan betala för en prototyptjänst, det kan kan vara en lokal (om den är tillgänglig i din hemstad) eller en online (som är mest trolig att vara tillgänglig för dig) etc.

Om du bestämmer dig för att betala för prototyptjänsten, efter att du har designat kortet, kommer det att vara nödvändigt att generera några filer i GERBER -formatet, GERBER -formatet är en sorts fil som behåller hela beskrivningen av kretskortet utan att behöva några externa filer, i allmänhet erbjuder PCB -designprogramvaran dig några verktyg som hjälper dig att generera GERBER -filen på kretskortet, så det är inte så mycket, det finns också massor av handledning om hur man skapar en GERBER -fil, så när som helst du är tveksam, bara googla det, så länge varje programvara tar en specifik metod för att generera en GERBER -fil.

********** Innan du begär prototyptjänsten är det viktigt att se till att allt är perfekt i din kretsdesign, så dubbelkolla, trippelkolla kretskortet ….. annars kan du ångra det senare

Om du bestämmer dig för att prototypa PCB själv finns det flera metoder du kan använda, fokus kommer att ligga på tre metoder, kanske de vanligaste, som är toneröverföringsmetoden, fotolitografimetoden och den "konstnärliga" metoden.

- "Konstnärlig" metod - om ditt kretskort är enkelt, eller kanske du om du är bra på att rita, kan du helt enkelt rita vias och spår manuellt, med hjälp av en permanent markör, naturligtvis med respekt för komponenternas dimensioner, jag har redan gjort flera kretskort på detta sätt, några av dem visade sig vara bra, men jag använder inte längre den här tekniken, så länge kretskortet börjar bli mer komplext, så jag skulle säga att detta är en inmatningsmetod och med tanke på tillgängligheten av flera andra metoder, tror jag inte att det är värt att använda den här metoden när kretskortet börjar bli mer komplext.

- Toneröverföringsmetod - Jag tror att det här är den vanligaste metoden bland tillverkarna, det är ganska enkelt och kräver inte många verktyg för att utföra, vilket skulle förklara dess popularitet. Det finns olika sätt att överföra tonern till jungfrubrädet, i allmänhet använder tillverkare värmeöverföring, där layouten skrivs ut, med hjälp av en laserskrivare förstås, i vissa specifika typer av papper (som glansigt papper, genomskinlig film etc.) som tillåter "fullständig" överföring av tonern till jungfrubrädet, då överförs tonern till jungfrubrädet normalt genom uppvärmning av tonern mot kopparkortet med hjälp av ett tygjärn. Det finns också andra sätt att överföra tonern till kupern, till exempel kemiska sätt, och även vissa tillverkare skriver direkt ut tonern i kopparen genom att montera skrivaren så att den stöder denna funktion.

- Fotolitografimetod - enligt min mening är detta den svåraste metoden och också den dyraste, men om du utför det korrekt blir resultaten bara imponerande (faktiskt är detta metoden som oftast används i professionella PCB). I denna metod appliceras fotokänslig färg likformigt på jungfrubrädet, efter det att färgen exponerats för UV -ljus, med undantag för kuddar, vias och spår som täcks av en fotomask (som motsvarar kretsens layout), slutligen färgen är utvecklad, bara vistas i de områden som inte utsattes för UV -strålning, som är dynorna, vias och spår.

Efter att vi har överfört vias, kuddar och spår till kuperbrädet, oavsett metod du använde, är det dags för etsning, det finns också flera sätt att etsa, men de består i princip av att erodera den exponerade kuppen från brädan med hjälp av en kemisk lösning. Den vanligaste lösningen som används är järnklorid, men det finns också andra alternativ som också har fördelar och nackdelar, till exempel kopparklorid, väteperoxid - svavelsyra etc. Hur som helst, oavsett vilket etsande ämne du väljer att välja, gör var noga med att ta de säkerhetsprotokoll som behövs för att använda dem, så länge du i vissa fall kan hantera några kraftfulla syror.

********** Återigen finns det fler möjliga sätt att prototyper PCB: er, så om du är intresserad av någon metod rekommenderas det verkligen att undersöka det ytterligare, det finns ett gäng handledning där ute och till och med i instruktioner, så gå gärna efter dem.

Steg 3: PCB -prototyper - Material/lager

Efter att ha lärt känna några procedurer för hur man prototyper PCB: er kan det komma några frågor, till exempel hur många lager ska jag använda? När är det värt att använda ett 2 -lager PCB?

Jag tror att det inte finns något definitivt svar på dessa frågor, men när jag prototyper PCB med hjälp av DIY -metoder tycker jag att det alltid är bättre att köra från 2 -lager PCB, så länge de är svårare att göra och tar mycket extra ansträngning, även om det finns situationer där det inte finns några alternativ, kanske på grund av kretsens komplexitet eller kanske för att kretsen har komponenter som är obligatoriska för att vara i det nedre lagret och även komponenter som är obligatoriska för att vara i det översta lagret, så det finns ingen väg ut, men när det är möjligt anser jag att det alltid är bättre att gå för 1 -lager PCB.

Å andra sidan, när jag betalar ett företag för att prototypa ditt PCB, skulle jag alltid be om ett 2 -lager PCB, så länge genomsnittskostnaden för 1 -lager PCB och 2 lager PCB verkligen är lika om inte lika, också 2 -lager PCB's underlättar mycket kretsningsprocessen.

Kretskort med mer än 2 lager är också möjliga, men de är helt annorlunda för tillverkare att behöva dem, så länge bara mycket komplexa kretsar har den här typen av kretskort är de också mycket dyra att producera, vilket klassificerar dem som inte mycket prisvärt alternativ.

Även när du prototyper kan du välja vilken typ av jungfrubräda du vill använda, det finns många alternativ, men de vanligaste är glasfiberskivor och fenolfiberbräda. Fenolfibern är lite billigare än glasfiber, men inte så mycket, i allmänhet har glasskivan bättre mekaniska egenskaper och ser också bättre ut när den är klar. Men i allmänhet är dessa egenskaper inte särskilt stora när man prototyper några typer av kretsar, men det är faktiskt bra att veta de tillgängliga alternativen.

Steg 4: PCB -prototyper - verktyg

Det finns flera verktyg som kan hjälpa till när du prototyper ditt PCB, men de grundläggande är:

- Lödjärn

- Elektronisk tång

- Elektroniskt tennlöd

- PCB handborrpress

- en permanent markör (om du förlitar dig på den konstnärliga metoden för att prototypa dina, eller kanske för att rätta till eventuella brister i toneröverföringarna)

Det här är de minsta verktyg som du ska ha för att prototypa ett PCB, men det finns massor av avancerade verktyg som också kan hjälpa dig att prototypa, till exempel elektriska borrmaskiner, lödstationer etc.

Steg 5: Sammanfattning …

Numera ökade tillgången till betalda prototyptjänster mycket, de blev mer prisvärda och lättare att använda, så när du behöver en professionell utseende prototyp, bara gå efter det, så länge mycket mer resurser kommer att finnas tillgängliga när du utformar ditt kretskort, vilket innebär mindre begränsningar, å andra sidan om du letar efter en snabbspolningsprototyp kan du bara göra det själv på ett mycket snabbare sätt, men med fler begränsningar och kanske ett resultat som inte är så bra som den betalade, men det kommer att passa dina behov.

Med tanke på det nuvarande scenariot är det också ett personligt val, med tanke på att betalda prototyptjänster blev mycket tillgängliga.