Visió general del disseny i gravat de PCB: 5 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Hi ha diverses maneres de dissenyar i gravar PCB, des de les més simples fins a les més sofisticades. Mentrestant, és fàcil confondre’s sobre quin escollir i quin s’adapta millor a les seves necessitats.

Per tal d'aclarir algunes qüestions com aquesta, vaig decidir escriure aquest instructiu, no sóc expert, però tinc alguns coneixements sobre el disseny i gravat de PCB.

Per tant, es farà una visió general d'alguns mètodes, materials, programari i eines que es podrien utilitzar per produir PCB i, per sort, us podrà ajudar a entrar en el disseny de PCB.

Pas 1: programari de disseny de PCB

Depenent de la complexitat del vostre circuit, no és adequat dissenyar el PCB a mà, de manera que és benvingut el suport d’un programari específic que ofereix les eines adequades per fer la feina. Hi ha diverses opcions de programari de disseny de PCB, com Proteus Ares, Eagle, Altium i diverses opcions en línia (només descric les més comunes i accessibles, però segur que hi ha diverses opcions).

- Proteus Ares: potser aquest és el primer programa que la gent pensaria a l’hora de dibuixar circuits, no perquè sigui el millor, sinó perquè potser és el més conegut. Personalment, no m'agrada ni fer-lo servir (tot i que ja l'he utilitzat durant un temps), però és una opció a tenir en compte a l'hora de dissenyar PCB. El gran avantatge d’utilitzar Proteus és que també podeu simular el circuit, mitjançant Proteus Isis, d’aquesta manera podeu "segurament" verificar si el circuit funciona o no. D'altra banda, algunes funcions i eines són massa confuses per comprendre-les i tampoc no és possible trobar tots els components que necessiteu (les biblioteques de components són limitades), però podeu crear components nous si cal. Una altra notícia no fantàstica, no és un programari de codi obert i és realment car en funció de la quantitat d’eines incloses al paquet, almenys hi ha una versió de prova (amb diverses limitacions, per descomptat).

- Eagle: aquest també és un programari popular pel que fa al disseny de PCB, una mala notícia que no permet la simulació de circuits, també quan utilitzeu aquest programari per primera vegada, us podreu sentir una mica incòmode amb la seva interfície, que és una mica diferent, encara que a part aquests inconvenients, hi ha moltes funcions interessants, com la possibilitat d’editar l’esquema dels components (relacionat amb el símbol del component) i el paquet (que inclou els coixinets, el format i les dimensions) d’una manera fàcil, que pot Per accedir-hi, feu clic amb el botó dret del ratolí al component i accediu a les opcions "obre dispositiu" o "obre paquet", respectivament. A més, hi ha una gran comunitat de suport que proporciona diverses respostes a problemes comuns als quals s’enfronta quan s’utilitza per primera vegada el programari, a més, aquesta comunitat també facilita l’accés a diverses biblioteques de components, incloses les biblioteques oficials i les creades pels usuaris. Bones notícies, aquest programari té una versió freeware (amb limitacions, per descomptat, principalment relacionada amb la mida del tauler i el nombre de capes permeses), també després de ser comprat recentment per Autodesk, Eagle també té una versió per a estudiants que inclou tot les funcions del programa.

- Altium -

- Programes en línia: hi ha un munt de programes en línia destinats al disseny de PCB, de manera general, són una bona opció a l’hora de dissenyar circuits més senzills, principalment quan teniu pressa o si no voleu) passar molt de temps aprenent la dinàmica d’un programa. No cal dir que realment es limiten a funcions i possibilitats, fins i tot algunes estan vinculades a un servei de prototipatge específic, una bona notícia: sempre són gratuïtes i de fàcil accés. que és essencial en alguns casos.

Resumint…

Us heu adonat que prefereixo Eagle, cosa que no vol dir que l’altre programari no valgui la pena, és només la meva opció personal, però en realitat la gent considera Eagle la pitjor quan es tracta d’utilització, tot i que Altium no és També és fàcil d'utilitzar. El meu punt principal sobre Eagle és que ofereix eines increïbles, que per desgràcia són una mica difícils d’aprendre a utilitzar, al meu entendre, quan s’acostuma a la seva interfície, realment val la pena.

No he enumerat tot el programari disponible al mercat, he enumerat els que conec, així que us recomano que feu una investigació addicional sobre el programari de disseny de PCB, per si us interessa molt aquest tema.

Pas 2: prototipatge de PCB: mètodes

Després de dissenyar el PCB, és hora de fer prototips, hi ha algunes formes de prototipar el vostre PCB, podeu fer-ho vosaltres mateixos (que és el més difícil, també el que requereix més pràctica), podeu pagar un servei de prototipatge. pot ser local (si està disponible a la vostra ciutat natal) o en línia (que és el més probable que estigueu disponible per a vosaltres), etc.

Si decidiu pagar el servei de prototipatge, després de dissenyar el tauler, caldrà generar alguns fitxers en format GERBER, el format GERBER és una mena de fitxer que manté tota la descripció del PCB sense necessitat de cap fitxers externs, en general, el programari de disseny de PCB us ofereix algunes eines per ajudar-vos a generar el fitxer GERBER del PCB, de manera que no és gaire important, també hi ha un munt de tutorials sobre com generar un fitxer GERBER, així que sempre teniu cap dubte, només cal que el busqueu a Google, sempre que cada programari adopti un mètode específic per generar un fitxer GERBER.

********** Abans de sol·licitar el servei de prototipatge, és important assegurar-se que tot sigui perfecte en el disseny del vostre circuit, així que feu una doble comprovació, comproveu-ne tres vegades la PCB ….. en cas contrari, potser us en penedireu més endavant

Si decidiu prototipar el PCB per vosaltres mateixos, hi ha diversos mètodes que podeu utilitzar; el focus se centrarà en tres mètodes, potser els més habituals, que són el mètode de transferència de tòner, el mètode de fotolitografia i el mètode "artístic".

- Mètode "artístic": si el vostre PCB és senzill, o potser vosaltres, si esteu bé dibuixant, podeu dibuixar manualment les vies i les pistes mitjançant un marcador permanent, respectant, naturalment, les dimensions dels components. ja he fet diversos PCB d’aquesta manera, alguns d’ells van resultar ser bons, però ja no faig servir aquesta tècnica, sempre que els PCB hagin començat a ser més complexos, així que diria que es tracta d’un mètode d’entrada i tenint en compte la disponibilitat de diversos altres mètodes, no crec que valgui la pena utilitzar aquest mètode sempre que els PCB comencin a ser més complexos.

- Mètode de transferència de tòner: crec que aquest és el mètode més comú entre els fabricants, és una mica senzill i tampoc no necessita moltes eines, cosa que explicaria la seva popularitat. Hi ha diferents maneres de transferir el tòner a la placa verge, en general els fabricants fan servir la transferència de calor, en què s’imprimeix el disseny, mitjançant una impressora làser, per descomptat, en alguns tipus específics de paper (com el paper brillant, la pel·lícula de transparència, etc.) que permet la transferència "completa" del tòner a la placa verge, el tòner es transfereix a la placa verge normalment escalfant el tòner contra la placa cooperativa mitjançant una planxa de tela. També hi ha altres maneres de transferir el tòner al tòper, com ara formes químiques, i també alguns fabricants imprimeixen directament el tòner al coure, encaixant la impressora perquè admeti aquesta funció.

- Mètode de fotolitografia: al meu entendre, aquest és el mètode més difícil i també el més car, però si el realitzeu correctament, els resultats seran impressionants (en realitat, aquest és el mètode més utilitzat en els PCB professionals). En aquest mètode, la pintura sensible a la fotografia s’aplica de manera uniforme a la placa verge, després que la pintura s’exposa a la llum ultraviolada, a excepció dels coixinets, vies i senders que estan coberts per una foto-màscara (que correspon a la disposició del circuit), finalment la pintura es desenvolupa, només es manté a les zones que no estaven exposades a la radiació UV, que són els coixinets, les vies i els senders.

Després d’aconseguir que les vies, coixinets i rutes es transfereixin al tauler de cooperació, sigui quin sigui el mètode que hàgiu fet servir, és hora de gravar, també hi ha diverses maneres de gravar, però bàsicament consisteixen a erosionar el tauler exposat de la placa mitjançant una solució química. La solució més comuna que s’utilitza és el clorur fèrric, però també hi ha altres opcions, que també tenen avantatges i desavantatges, com ara clorur de còpric, peròxid d’hidrogen - àcid sulfúric, etc. assegureu-vos de prendre els protocols de seguretat necessaris per utilitzar-los, sempre que en alguns casos pugueu tractar alguns àcids potents.

********** Una vegada més, hi ha més maneres possibles de prototipar PCB, de manera que si esteu interessats en algun mètode, és recomanable fer una investigació addicional sobre això, hi ha un munt de tutorials i fins i tot en instruccions, així que no dubteu a buscar-los.

Pas 3: prototipatge de PCB: materials / capes

Després de conèixer alguns procediments sobre com prototipar PCB, poden sorgir algunes preguntes, com ara, quina capa he d'utilitzar? Quan val la pena utilitzar un PCB de 2 capes?

Crec que no hi ha una resposta definitiva per a aquestes preguntes, però quan es fa un prototipatge de PCB mitjançant mètodes de bricolatge, crec que sempre és millor córrer des de PCB de dues capes, sempre que siguin més difícils de fer i requereixin un esforç addicional, tot i que hi ha situacions en què no hi ha opcions, potser per la complexitat del circuit o potser perquè el circuit té components obligatoris per estar a la capa inferior i també components obligatoris per estar a la capa superior, de manera que no hi ha sortida, però sempre que és possible, sempre és millor optar per PCB d’una capa.

D'altra banda, quan pagueu a una empresa per prototipar el vostre PCB, sempre demanaria un PCB de 2 capes, sempre que el cost mitjà dels PCB de 1 capa i PCB de 2 capes sigui realment similar si no és igual, també facilita el PCB de 2 capes molt el procés d’encaminament del circuit.

Els PCB amb més de 2 capes també són possibles, però són bastant diferents als fabricants que els necessiten, sempre que només es disposin de circuits molt complexos d’aquest tipus de PCB, també són molt cars de produir, cosa que els classifica com a poc opció assequible.

A l’hora de fer prototips, podeu triar quin tipus de tauler verge voleu utilitzar, hi ha moltes opcions, però les més habituals són les taules de fibra de vidre i les tauletes de fibra fenòlica. El de fibra fenòlica és una mica més barat que el de fibra de vidre, però no tant, en general, el tauler de fibra de vidre té millors característiques mecàniques i també es veu millor quan s’acaba. Però, en general, aquestes característiques no són gaire importants en prototipar alguns tipus de circuits, però en realitat és bo conèixer les opcions disponibles.

Pas 4: prototipatge de PCB: eines

Hi ha diverses eines que poden ajudar-vos a prototipar el vostre PCB, però les bàsiques són:

- Planxa per soldar

- Tenalles electròniques

- Soldadura electrònica de llauna

- Premsa manual de perforació de PCB

- Un marcador permanent (en cas que confieu en el mètode artístic per prototipar-lo, o potser per corregir possibles defectes en les transferències de tòner)

Aquestes són les eines mínimes que se suposa que heu de tenir per prototipar un PCB, però hi ha un munt d'eines avançades que també us poden ajudar a prototipar, com ara màquines de trepant elèctriques, estacions de soldadura, etc.

Pas 5: resumint …

Avui en dia l’accés als serveis de prototipat de pagament ha augmentat molt, es fa més assequible i és més fàcil d’utilitzar, de manera que sempre que necessiteu un prototip d’aspecte professional, aneu-hi, sempre que hi hagi més recursos disponibles durant el disseny del vostre PCB. menys limitacions, en canvi, si busqueu un prototip d’avanç ràpid, podeu fer-ho vosaltres mateixos d’una manera molt més ràpida, però amb més limitacions i potser un resultat que no sigui tan bo com el de pagament, però que s’adaptarà a les vostres necessitats.

Tenint en compte l’escenari actual, també és una elecció personal, tenint en compte que els serveis de prototipatge de pagament es van fer molt accessibles.