Prehľad navrhovania a leptania DPS: 5 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Existuje niekoľko spôsobov navrhovania a leptania DPS, od tých najjednoduchších až po najsofistikovanejšie. Medzitým je ľahké nechať sa zmiasť tým, ktorý si vyberiete, ktorý bude najlepšie vyhovovať vašim potrebám.

Aby som objasnil niektoré otázky týmto spôsobom, rozhodol som sa napísať tento návod, nie som odborník, ale mám určité znalosti o navrhovaní a leptaní PCB.

Bude teda prijatý všeobecný prehľad o niektorých metódach, materiáloch, softvéri a nástrojoch, ktoré by mohli byť použité na výrobu DPS, a našťastie vám to môže pomôcť dostať sa do navrhovania DPS.

Krok 1: Softvér na navrhovanie DPS

V závislosti od zložitosti vášho obvodu nie je vhodné navrhovať DPS ručne, takže podpora konkrétneho softvéru, ktorý ponúka správne nástroje na vykonanie práce, je vítaná. Existuje niekoľko možností softvéru na navrhovanie DPS, ako napríklad Proteus Ares, Eagle, Altium a niekoľko možností online (popisujem iba tie najbežnejšie a najdostupnejšie, ale určite existuje niekoľko ďalších možností).

- Proteus Ares - možno je to prvý program, ktorý by ľudí napadol pri kreslení obvodov nie preto, že by bol najlepší, ale pretože je možno najznámejší. Osobne nemám rád, keď ho ani nepoužívam (aj keď ho už nejaký čas používam), ale je to možnosť, ktorú je potrebné zvážiť pri navrhovaní DPS. Veľkou výhodou použitia Proteus je, že môžete tiež simulovať obvod, pričom pomocou Proteus Isis si týmto spôsobom „určite“overíte, či obvod funguje alebo nie. Na druhej strane sú niektoré funkcie a nástroje príliš mätúce na to, aby ste ich pochopili, a taktiež nie je možné nájsť všetky komponenty, ktoré by ste mohli potrebovať (knižnice komponentov sú obmedzené), ale v prípade potreby môžete vytvoriť nové komponenty. Ďalšia nie skvelá správa, toto nie je softvér s otvoreným zdrojovým kódom a je to skutočne drahé v závislosti od množstva nástrojov zahrnutých v pakete, aspoň existuje skúšobná verzia (samozrejme s niekoľkými obmedzeniami).

- Eagle - to je tiež populárny softvér, pokiaľ ide o navrhovanie plošných spojov, zlé správy neumožňujú simuláciu obvodov, a tiež pri prvom použití tohto softvéru vám môže byť trochu nepríjemné jeho rozhranie, ktoré je celkom odlišné, aj keď okrem z týchto nevýhod existuje množstvo skvelých funkcií, ako je možnosť jednoduchej úpravy schémy komponentov (súvisiacich so symbolom komponentu) a balíka (ktorý obsahuje podložky, formát a rozmery), ktorý môže sa dostanete kliknutím pravým tlačidlom myši na komponent a prístupom k možnostiam „otvoriť zariadenie“alebo „otvoriť balík“. Existuje tiež rozsiahla komunita podpory, ktorá poskytuje niekoľko odpovedí na bežné problémy, s ktorými sa treba stretnúť pri prvom použití softvéru. Táto komunita navyše uľahčuje prístup k viacerým knižniciam komponentov, vrátane oficiálnych knižníc a knižníc, ktoré boli vytvorené používateľmi. Dobrou správou je, že tento softvér má bezplatnú verziu (samozrejme s obmedzeniami, ktoré sa týkajú predovšetkým veľkosti dosky a počtu povolených vrstiev), a tiež po nedávnom zakúpení spoločnosťou Autodesk dostala spoločnosť Eagle aj študentskú verziu, ktorá obsahuje všetky vlastnosti programu.

- Altium -

- Online programy - existuje množstvo online programov určených na navrhovanie DPS, ktoré sú vo všeobecnosti dobrou voľbou pri navrhovaní jednoduchších obvodov, hlavne keď sa ponáhľate alebo ak nechcete (nemôžete) trávia veľa času učením sa dynamiky programu. Netreba dodávať, že sú skutočne obmedzené na funkcie a možnosti, niektoré sú dokonca prepojené s konkrétnou službou prototypovania, skvelé správy sú vždy bezplatné a ľahko dostupné. čo je v niektorých prípadoch nevyhnutné.

Zhrnutie…

Zrejme ste si uvedomili, že dávam prednosť Eagle, čo neznamená, že iný softvér za to nestojí, je to len moja osobná možnosť, ale v skutočnosti ľudia vo všeobecnosti považujú Eagle za najhorší, pokiaľ ide o použiteľnosť, aj keď Altium nie je. také ľahké použitie. Mojím hlavným bodom o Eagle je, že ponúka neuveriteľné nástroje, ktoré je bohužiaľ trochu ťažké sa naučiť používať, podľa môjho názoru, keď si zvyknete na jeho rozhranie, stojí to za to.

Neuviedol som všetok softvér, ktorý je na trhu k dispozícii, uviedol som tie, ktoré poznám, preto vám odporúčam urobiť si aj ďalší prieskum v oblasti softvéru pre návrh DPS, v prípade, že vás táto téma skutočne zaujíma.

Krok 2: Prototypovanie DPS - metódy

Po navrhnutí DPS je čas na prototypovanie, existuje niekoľko spôsobov, ako prototypovať DPS, môžete to urobiť svojpomocne (čo je najťažšie a vyžaduje si to viac praxe), môžete zaplatiť za službu prototypovania, môže byť miestny (ak je k dispozícii vo vašom rodnom meste) alebo online (ktorý je pre vás najpravdepodobnejší) atď.

Ak sa rozhodnete zaplatiť za prototypovú službu, po navrhnutí dosky bude potrebné vygenerovať niektoré súbory vo formáte GERBER, formát GERBER je druh súboru, ktorý uchováva celý popis DPS bez potreby akýchkoľvek externé súbory, softvér na návrh DPS vám vo všeobecnosti ponúka niekoľko nástrojov, ktoré vám pomôžu vygenerovať súbor GERBER z DPS, takže to nie je nič moc. K dispozícii je tiež množstvo návodov na generovanie súboru GERBER, takže kedykoľvek máte pochybnosti, stačí si to vygoogliť, pokiaľ každý softvér generuje súbor GERBER konkrétnym spôsobom.

********** Predtým, ako požiadate o službu prototypovania, je dôležité uistiť sa, že je vo vašom obvode všetko v poriadku, preto dvakrát skontrolujte, trikrát skontrolujte PCB ….., inak by ste to mohli neskôr ľutovať

Ak sa rozhodnete prototypovať DPS sami, existuje niekoľko spôsobov, ktoré môžete použiť. Dôraz bude kladený na tri metódy, možno najbežnejšie, ktorými sú metóda prenosu tonera, fotolitografická metóda a „umelecká“metóda.

- „Umelecká“metóda - ak je vaša doska plošných spojov jednoduchá, alebo možno vy, ak dobre kreslíte, môžete priechodky a trasy jednoducho nakresliť ručne pomocou stáleho značkovača, pričom samozrejme rešpektujete rozmery komponentov. už som urobil niekoľko PCB týmto spôsobom, niektoré z nich sa ukázali ako dobré, ale ja už túto techniku nepoužívam, pokiaľ sa PCB začínajú stávať komplexnejšími, povedal by som, že toto je vstupná metóda a vzhľadom na dostupnosť z niekoľkých ďalších metód si nemyslím, že by stálo za to použiť túto metódu vždy, keď sa PCB začne komplikovať.

- Metóda prenosu tonera - myslím si, že je to najbežnejšia metóda medzi výrobcami, je to celkom jednoduché a nevyžaduje si to ani veľa nástrojov, čo by vysvetľovalo jeho popularitu. Existujú rôzne spôsoby prenosu tonera na pôvodnú dosku, vo všeobecnosti výrobcovia používajú prenos tepla, pri ktorom je vytlačené rozloženie, samozrejme pomocou laserovej tlačiarne na niektoré špecifické druhy papiera (ako lesklý papier, priehľadná fólia atď.) čo umožňuje „úplný“prenos tonera na pôvodnú dosku, potom sa toner prenesie na panenskú dosku normálne zahriatím tonera na dosku z medi pomocou textilnej žehličky. Existujú aj ďalšie spôsoby prenosu tonera na debnár, ako sú chemické spôsoby, a niektorí výrobcovia tiež tlačia toner priamo na meď tak, že tlačiareň podporí túto funkciu.

- Metóda fotolitografie - podľa mňa je to najťažšia a zároveň najdrahšia metóda, ale ak ju vykonáte správne, výsledky budú pôsobivé (v skutočnosti je to metóda, ktorá sa väčšinou používa v profesionálnych PCB). Pri tejto metóde sa fotocitlivá farba rovnomerne nanesie na pôvodnú dosku, potom sa farba vystaví ultrafialovému svetlu, s výnimkou vankúšikov, priechodiek a chodníkov, ktoré sú pokryté fotomaskou (zodpovedajúcou rozloženiu obvodu), nakoniec farba je vyvinutá, zdržiava sa iba v oblastiach, ktoré neboli vystavené UV žiareniu, ktorými sú podložky, priechodky a chodníky.

Potom, čo sa priechodky, podložky a chodníky prenesú na dosku Cooper, bez ohľadu na to, akú metódu ste použili, je čas na leptanie, existuje tiež niekoľko spôsobov leptania, ale v zásade spočívajú v erózii odhalenej nádoby z dosky pomocou chemického roztoku. Najbežnejším používaným riešením je chlorid železitý, ale existujú aj ďalšie možnosti, ktoré majú tiež svoje výhody a nevýhody, ako napríklad chlorid meďnatý, peroxid vodíka - kyselina sírová atď. Bez ohľadu na leptavú látku, ktorú sa rozhodnete vybrať, jednoducho vyrobte Na ich použitie určite vezmite potrebné bezpečnostné protokoly, pokiaľ sa v niektorých prípadoch môžete stretnúť s niektorými silnými kyselinami.

********** Opäť existuje viac možných spôsobov prototypovania DPS, takže ak vás zaujíma akákoľvek metóda, skutočne sa odporúča vykonať ďalší výskum, existuje množstvo návodov a dokonca aj v pokynoch, takže smelo do nich.

Krok 3: Prototypovanie DPS - materiály/vrstvy

Po zoznámení sa s niektorými postupmi prototypovania DPS sa môžu objaviť otázky, napríklad koľko vrstvy mám použiť? Kedy sa oplatí použiť dvojvrstvovú DPS?

Myslím si, že na tieto otázky neexistuje jednoznačná odpoveď, ale pri prototypovaní DPS pomocou metód DIY si myslím, že je vždy lepšie spustiť 2 -vrstvové DPS, pokiaľ je ich výroba ťažšia a vyžadujú si ďalšie úsilie, aj keď Existujú situácie, v ktorých nie sú žiadne možnosti, možno kvôli zložitosti obvodu alebo možno kvôli tomu, že obvod má komponenty, ktoré musia byť v spodnej vrstve, a tiež komponenty, ktoré musia byť v hornej vrstve, takže neexistuje cesta von, ale vždy, keď je to možné, považujem vždy za lepšie ísť na 1vrstvové PCB.

Na druhej strane, pri platbe spoločnosti za prototyp vašej DPS by som vždy požiadal o 2 vrstvy PCB, pokiaľ sú priemerné náklady na 1 vrstvu PCB a 2 vrstvy PCB skutočne podobné, ak nie sú rovnaké, taktiež sa uľahčujú 2 vrstvy PCB veľa smerovacieho postupu obvodu.

Možné sú aj dosky plošných spojov s viac ako 2 vrstvami, ale sú celkom odlišné od toho, ako ich výrobcovia potrebujú, pokiaľ sú k dispozícii iba veľmi zložité obvody, ale aj ich výroba je veľmi drahá, čo ich klasifikuje ako málo. cenovo dostupná možnosť.

Pri prototypovaní si tiež môžete vybrať, aký druh pôvodnej dosky použijete, existuje veľa možností, ale najbežnejšie sú dosky zo sklenených vlákien a fenolové dosky. Fenolové vlákno je o niečo lacnejšie ako sklenené vlákno, ale nie toľko, vo všeobecnosti má doska zo sklenených vlákien lepšie mechanické vlastnosti a po dokončení tiež lepšie vyzerá. Vo všeobecnosti však tieto vlastnosti nie sú pri vytváraní prototypov niektorých druhov obvodov veľkým problémom, ale v skutočnosti je dobré poznať dostupné možnosti.

Krok 4: Prototypovanie DPS - nástroje

Existuje niekoľko nástrojov, ktoré môžu pomôcť pri prototypovaní vašej DPS, ale základné sú tieto:

- Spájkovačka

- Elektronické kliešte

- Elektronická cínová spájka

- Ručný vŕtací lis na DPS

- trvalý značkovač (v prípade, že sa spoliehate na to, že umelecká metóda vám prototypuje alebo opraví prípadné chyby v prenosoch tonera)

Toto sú minimálne nástroje, ktoré by ste mali mať na prototypovanie DPS, ale existuje veľa pokročilých nástrojov, ktoré vám môžu tiež pomôcť pri prototypovaní, ako sú elektrické vŕtačky, spájkovacie stanice atď.

Krok 5: Zhrnutie…

V dnešnej dobe sa prístup k plateným prototypovým službám výrazne zvýšil, stali sa dostupnejšími a jednoduchšie na používanie, takže kedykoľvek budete potrebovať profesionálne vyzerajúci prototyp, choďte do toho, pokiaľ bude pri navrhovaní vašej DPS k dispozícii oveľa viac zdrojov, čo znamená menej obmedzení, na druhej strane, ak hľadáte rýchly prototyp vpred, môžete to urobiť sami oveľa rýchlejšie, ale s viacerými obmedzeniami a možno aj s výsledkom, ktorý nie je taký dobrý ako platený, ale že bude vyhovovať vašim potrebám.

Vzhľadom na súčasný scenár je to tiež trochu osobná voľba, vzhľadom na to, že platené služby prototypovania sa stali veľmi prístupnými.