סקירה כללית של עיצוב וחריטה של PCB: 5 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

ישנן מספר דרכים לעצב ולחרוט PCB, מהפשוטות ביותר ועד המתוחכמות ביותר. בינתיים קל להתבלבל לגבי מי לבחור, איזה מהם יתאים ביותר לצרכים שלך.

כדי להבהיר כמה שאלות כאלה, החלטתי לכתוב את זה להנחיה, אני לא מומחה, אבל יש לי ידע כלשהו על עיצוב ותחריט PCB.

אז, סקירה כללית על כמה שיטות, חומרים, תוכנות וכלים שעשויים לשמש לייצור PCB ייקח, ולמרבה המזל היא תוכל לעזור לך להיכנס לעיצוב ה- PCB.

שלב 1: תוכנת עיצוב PCB

בהתאם למורכבות המעגל שלך, זה לא מתאים לעצב את ה- PCB ביד, כך שהתמיכה של תוכנה ספציפית המציעה את הכלים הנכונים לביצוע העבודה תתקבל בברכה. ישנן מספר אפשרויות של תוכנת עיצוב PCB, כמו פרוטאוס ארס, נשר, אלטיום וכמה אופציות מקוונות (אני מתאר רק את הנפוצות והנגישות ביותר, אך אין ספק שישנן מספר אפשרויות נוספות).

- פרוטאוס ארס - אולי זו התוכנית הראשונה שאנשים יחשבו עליה בכל הנוגע לציור מעגלים, לא בגלל שהיא הטובה ביותר, אלא כי היא אולי התוכנית הידועה ביותר. אני אישית לא אוהב אפילו לא להשתמש בו (למרות שכבר השתמשתי בו זמן מה), אבל זו אופציה שיש לקחת בחשבון בעת עיצוב PCB. היתרון הגדול בשימוש בפרוטוס הוא שאתה יכול גם לדמות את המעגל, באמצעות פרוטוס איזיס, כך תוכל "בוודאי" לוודא אם המעגל פועל או לא. מצד שני, כמה תכונות וכלים פשוט מבלבלים מכדי להבין וגם לא ניתן למצוא כל רכיב שאתה צריך (ספריות הרכיבים מוגבלות), אך תוכל ליצור רכיבים חדשים במידת הצורך. עוד חדשות לא נהדרות, זו לא תוכנת קוד פתוח, וזה ממש יקר בהתאם לכמות הכלים הכלולים בחבילה, לפחות יש גרסת ניסיון (עם מספר מגבלות כמובן).

- איגל - זוהי גם תוכנה פופולרית בכל הקשור לעיצוב PCB, חדשות רעות היא אינה מאפשרת הדמיית מעגלים, גם כאשר אתה משתמש לראשונה בתוכנה זו, אתה עלול להיות קצת לא נוח לגבי הממשק שלה, שהוא די שונה, אם כי בנפרד יוצרים חסרונות אלה יש הרבה תכונות מגניבות, כגון האפשרות לערוך את סכמטי הרכיבים (הקשורים לסמל הרכיב) והחבילה (הכוללת את הרפידות, הפורמט והמידות) בצורה קלה, שיכולה ניתן לגשת באמצעות לחיצה ימנית על הרכיב וגישה לאפשרויות "התקן פתוח" או "חבילה פתוחה", בהתאמה. כמו כן, קיימת קהילת תמיכה גדולה, המספקת מספר תשובות לבעיות נפוצות העומדות בפניה בעת השימוש הראשון בתוכנה, יתר על כן, קהילה זו גם מקלה על הגישה למספר ספריות של רכיבים, כולל ספריות רשמיות ואלו שנוצרו על ידי משתמשים. חדשות טובות, לתוכנה זו יש גרסת תוכנה חופשית (עם מגבלות כמובן, בעיקר הקשורות לגודל הלוח ומספר השכבות המותרות), גם לאחר שנרכשה לאחרונה על ידי Autodesk, Eagle קיבלה גם גרסת סטודנט הכוללת את כל תכונות התוכנית.

- אלטיום -

- תוכניות מקוונות - יש הרבה תוכניות מקוונות המיועדות לעיצוב PCB, באופן כללי, הן אופציה טובה בעת עיצוב מעגלים פשוטים יותר, בעיקר כאשר אתה ממהר, או אם אינך רוצה (לא יכול) להשקיע זמן רב בלימוד הדינמיקה של תוכנית. מיותר לציין שהם באמת מוגבלים לתכונות ואפשרויות, חלקם אף מקושרים לשירות אבות טיפוס ספציפי, חדשות מצוינות שהם תמיד בחינם ונגישים בקלות. וזה חיוני במקרים מסוימים.

סיכום…

בטח הבנת שאני מעדיף את איגל, זה לא אומר שהתוכנות האחרות לא שוות את זה, זו רק האפשרות האישית שלי, אבל למעשה באופן כללי אנשים רואים את הנשר הגרועה ביותר בכל הנוגע לשימושיות, למרות שאלטיום אינו זה גם קל לשימוש. הנקודה העיקרית שלי לגבי איגל היא שהיא מציעה כלים מדהימים, שלצערנו קצת קשה ללמוד כיצד להשתמש בהם, לדעתי כשמתרגלים לממשק שלו, זה באמת שווה את המאמץ.

לא פירטתי את כל התוכנות הקיימות בשוק, רשמתי את אלה שאני מכיר, ולכן אני ממליץ לך גם לערוך מחקר נוסף על תוכנת עיצוב ה- PCB, למקרה שאתה באמת מתעניין בנושא זה.

שלב 2: אב טיפוס של PCB - שיטות

לאחר עיצוב ה- PCB, הגיע הזמן לאב טיפוס, ישנן כמה דרכים לאב טיפוס של ה- PCB שלך, אתה יכול לעשות זאת בעצמך (שהוא הקשה ביותר, גם זה שדורש יותר תרגול), אתה יכול לשלם עבור שירות אב טיפוס, זה יכול להיות מקומי (אם הוא זמין בעיר מגוריך) או מקוון (שהוא הסביר ביותר שיהיה זמין עבורך) וכו '.

אם תחליט לשלם עבור שירות האב טיפוס, לאחר עיצוב הלוח, יהיה צורך ליצור כמה קבצים בפורמט GERBER, פורמט GERBER הוא סוג של קובץ ששומר את כל התיאור של הלוח הלוח ללא צורך בכל קבצים חיצוניים, באופן כללי תוכנת עיצוב ה- PCB מציעה לך כמה כלים שיעזרו לך ליצור את קובץ ה- GERBER של ה- PCB, כך שזה לא הרבה, יש גם המון הדרכות כיצד ליצור קובץ GERBER, כך שבכל פעם אתה בספק, פשוט חפש בגוגל, כל עוד כל תוכנה נוקטת בשיטה ספציפית ליצירת קובץ GERBER.

********** לפני שאתה מבקש את שירות האב טיפוס, חשוב לוודא שהכל מושלם בעיצוב המעגל שלך, אז בדוק שוב, בדוק שלוש פעמים את ה- PCB ….. אחרת תוכל להתחרט מאוחר יותר

אם תחליט לעשות אב -טיפוס לבד את ה- PCB ישנן מספר שיטות בהן תוכל להשתמש, המיקוד יעמוד על שלוש שיטות, אולי הנפוצות ביותר, שיטות העברת הטונר, שיטת הפוליתוגרפיה והשיטה ה"אמנותית ".

- שיטת "אמנותית" - אם ה- PCB שלך פשוט, או אולי אתה אם אתה טוב בציור, אתה יכול פשוט לצייר את הויאס והשבילים באופן ידני, באמצעות סמן קבוע, כמובן בכבוד למידות הרכיבים, יש לי כבר עשו כמה PCB בצורה כזו, חלקם התגלו כטובים, אבל אני כבר לא משתמש בטכניקה הזו, כל עוד ה- PCB מתחיל להיות מורכב יותר, אז הייתי אומר שזוהי שיטת כניסה, ובהתחשב בזמינות מכמה שיטות אחרות, אני לא חושב שכדאי להשתמש בשיטה זו בכל פעם שה PCB מתחיל להיות מורכב יותר.

- שיטת העברת טונר - אני חושב שזו השיטה הנפוצה ביותר בקרב היצרנים, היא די פשוטה וגם לא דורשת הרבה כלים לביצוע, מה שיסביר את הפופולריות שלה. ישנן דרכים שונות להעביר את הטונר ללוח הבתולי, באופן כללי יצרנים משתמשים בהעברת חום, שבה הפריסה מודפסת, באמצעות מדפסת לייזר כמובן, בכמה סוגי נייר ספציפיים (כמו נייר מבריק, סרט שקיפות וכו ') המאפשר העברה "מלאה" של הטונר ללוח הבתולי, ואז הטונר מועבר ללוח הבתולי בדרך כלל על ידי חימום הטונר כנגד לוח הקופר באמצעות מגהץ בד. ישנן גם דרכים אחרות להעביר את הטונר לקופר, כגון דרכים כימיות, וכמה יצרניות ישירות להדפיס את הטונר בנחושת, על ידי התאמת המדפסת לתמיכה בתכונה זו.

- שיטת פוטוליתוגרפיה - לדעתי זוהי השיטה הקשה ביותר, וגם היקרה ביותר, אך אם תבצע אותה נכון התוצאות יהיו פשוט מרשימות (למעשה, זוהי השיטה המשמשת בעיקר במחשבי PCB מקצועיים). בשיטה זו, צבע הגיוני לתמונה מוחל באופן אחיד על הלוח הבתולי, לאחר שהצבע נחשף לאור אור UV, למעט הרפידות, הויאסות והשבילים המכוסים על ידי מסכת צילום (התואמת את פריסת המעגל), לבסוף הצבע מפותח, נשאר רק באזורים שלא נחשפו לקרינת UV, שהם הרפידות, הויאס ושבילים.

לאחר העברת הויאס, הרפידות והשבילים ללוח הקופר, בכל שיטה שבה השתמשת, הגיע הזמן לחריטה, ישנן גם מספר דרכי חריטה, אך הם בעצם מורכבים משחיקת הקופר החשוף מהלוח באמצעות פתרון כימי. הפתרון הנפוץ ביותר הוא Ferric Chloride, אך ישנן גם אפשרויות אחרות שיש להן יתרונות וחסרונות, כמו כלוריד קופרי, מי חמצן - חומצה גופרית וכו '. הקפד לקחת את פרוטוקולי הבטיחות הדרושים כדי להשתמש בהם, כל עוד במקרים מסוימים אתה עלול להתמודד עם כמה חומצות עוצמתיות.

********** שוב, ישנן דרכים אפשריות נוספות לעיצוב אב -טיפוס של PCB, כך שאם אתה מעוניין בשיטה כלשהי באמת מומלץ לעשות מחקר נוסף על כך, ישנן חבורה של הדרכות בחוץ ואפילו במדריכים, אז אל תהסס ללכת עליהם.

שלב 3: אב טיפוס של PCB - חומרים/שכבות

לאחר היכרות עם כמה נהלים כיצד ליצור אב טיפוס של PCB, עלולות לעלות כמה שאלות, כגון, בכמה שכבות עלי להשתמש? מתי כדאי להשתמש במכשיר PCB דו שכבתי?

אני חושב שאין תשובה חד משמעית לשאלות אלה, אך כאשר יוצרים אב -טיפוס של PCB בשיטות DIY אני חושב שתמיד עדיף לרוץ משני שכבות PCB, כל עוד הם קשים יותר ודורשים הרבה מאמץ נוסף, למרות ישנם מצבים בהם אין אפשרויות, אולי בגלל מורכבות המעגל או שאולי בגלל המעגל יש רכיבים שחובה להיות בשכבה התחתונה וגם רכיבים שחובה להיות בשכבה העליונה, כך שאין דרך החוצה, אבל בכל הזדמנות אפשרית אני חושב שתמיד עדיף ללכת על PCB שכבה אחת.

מצד שני, כאשר משלמים לחברה לאב -טיפוס של ה- PCB שלך, תמיד הייתי מבקש 2 שכבות PCB, כל עוד העלות הממוצעת של PCB בשכבה אחת ושתי שכבות PCB ממש דומות אם לא שוות, גם 2 שכבות הקלות של PCB הרבה את תהליך הניתוב של המעגל.

גם PCB עם יותר משתי שכבות אפשריות, אך הן די דומות לכך שיצרנים יזדקקו להן, כל עוד רק מעגלים מורכבים ביותר מקבלים סוגים אלה של PCB, הם גם יקרים מאוד לייצור, מה שמסווג אותם כבלתי מוגבלים. אופציה משתלמת.

כמו כן כאשר אתה יכול לבחור אב טיפוס באילו לוחות בתולה יש להשתמש, יש הרבה אפשרויות, אך הנפוצות ביותר הן לוחות זכוכית סיבים ולוח סיבים פנוליקיים. הסיבים הפנוליים קצת יותר זולים מזכוכית הסיבים, אבל לא כל כך הרבה, באופן כללי לוח הזכוכית הסיבית קיבל מאפיינים מכניים טובים יותר וגם נראה טוב יותר בסיום. אבל באופן כללי המאפיינים הללו אינם מהווים עניין רב בעת טיפוס אב טיפוס של סוגים מסוימים של מעגלים, אך למעשה טוב לדעת את האפשרויות הזמינות.

שלב 4: אב טיפוס של PCB - כלים

ישנם מספר כלים שיכולים לעזור בעת אבות טיפוס ה- PCB שלך, אך הבסיסיים הם:

- ברזל הלחמה

- צבת אלקטרונית

- הלחמה פח אלקטרונית

- מכונת מקדחה ידנית PCB

- סמן קבוע (למקרה שאתה מסתמך על השיטה האמנותית לאב -טיפוס שלך, או אולי כדי לתקן פגמים אפשריים בהעברות הטונר)

אלה הם הכלים המינימליים שאתה צריך לאב -טיפוס של PCB, אך ישנם טונות של כלים מתקדמים שעשויים לסייע לך גם באב טיפוס, כגון מכונות מקדחה חשמליות, תחנות הלחמה וכו '.

שלב 5: סיכום …

כיום הגישה לשירותי אב טיפוס בתשלום גדלה מאוד, הם הפכו לזולים יותר וקלים יותר לשימוש, כך שבכל פעם שאתה צריך אב טיפוס בעל מראה מקצועי, פשוט לך על זה, כל עוד הרבה משאבים יהיו זמינים בעת עיצוב ה- PCB שלך, מה שאומר פחות מגבלות, מצד שני אם אתה מחפש אב טיפוס קדימה מהירה, אתה יכול פשוט לעשות זאת בעצמך בצורה הרבה יותר מהירה, אבל עם יותר מגבלות ואולי תוצאה שהיא לא כל כך טובה כמו התשלום, אבל זה יתאים לצרכים שלך.

בהתחשב בתרחיש הנוכחי גם זו בחירה אישית, בהתחשב בכך ששירותי אב טיפוס בתשלום הפכו לנגישים ביותר.