Přehled návrhu a leptání DPS: 5 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Existuje několik způsobů navrhování a leptání desek plošných spojů, od těch nejjednodušších po ty nejpropracovanější. Mezitím je snadné nechat se zmást tím, který z nich si vybrat, který bude nejlépe vyhovovat vašim potřebám.

Abych objasnil některé otázky, jako je tento, rozhodl jsem se napsat tento návod, nejsem odborník, ale nějaké znalosti o návrhu a leptání PCB mám.

Bude tedy proveden obecný přehled některých metod, materiálů, softwaru a nástrojů, které by mohly být použity k výrobě desek plošných spojů, a naštěstí vám to může pomoci dostat se do navrhování desek plošných spojů.

Krok 1: Software pro návrh DPS

V závislosti na složitosti vašeho obvodu není vhodné navrhovat desku plošných spojů ručně, takže podpora konkrétního softwaru, který nabízí správné nástroje k provedení práce, je vítána. Existuje několik možností softwaru pro návrh DPS, jako Proteus Ares, Eagle, Altium a několik možností online (popisuji pouze ty nejběžnější a nejpřístupnější, ale určitě existuje několik dalších možností).

- Proteus Ares - možná je to první program, který by lidi napadl, pokud jde o kreslení obvodů, ne proto, že je nejlepší, ale protože je možná nejznámější. Osobně se mi to nelíbí ani nepoužívat (i když už to nějakou dobu používám), ale je to možnost, kterou je třeba vzít v úvahu při navrhování desek plošných spojů. Velkou výhodou používání Proteus je, že můžete také simulovat obvod, pomocí Proteus Isis tímto způsobem můžete "jistě" ověřit, zda obvod funguje nebo ne. Na druhou stranu jsou některé funkce a nástroje příliš matoucí na to, aby je pochopili, a také není možné najít všechny komponenty, které možná potřebujete (knihovny komponent jsou omezené), ale v případě potřeby můžete vytvořit nové komponenty. Další ne skvělá zpráva, toto není software s otevřeným zdrojovým kódem a je to opravdu drahé v závislosti na množství nástrojů zahrnutých v balíčku, alespoň existuje zkušební verze (samozřejmě s několika omezeními).

- Eagle - to je také populární software, pokud jde o navrhování desek plošných spojů, špatné zprávy neumožňují simulaci obvodů, také při prvním použití tohoto softwaru vám může být trochu nepříjemné jeho rozhraní, které je trochu jiné, i když kromě z těchto nevýhod existuje spousta skvělých funkcí, jako je možnost snadného úpravy schématu komponent (související se symbolem komponenty) a balíčku (který obsahuje podložky, formát a rozměry), který může se dostanete pouhým kliknutím pravým tlačítkem na komponentu a přístupem k možnostem „otevřít zařízení“nebo „otevřít balíček“. Existuje také velká komunita podpory, která poskytuje několik odpovědí na běžné problémy, s nimiž se setkáváme při prvním použití softwaru, a navíc tato komunita také usnadňuje přístup k několika knihovnám komponent, včetně oficiálních knihoven a těch, které byly vytvořeny uživateli. Dobrou zprávou je, že tento software má verzi freewaru (samozřejmě s omezeními, týkajícími se hlavně velikosti desky a počtu povolených vrstev), také poté, co byl nedávno zakoupen společností Autodesk, má Eagle také studentskou verzi, která obsahuje všechny funkce programu.

- Altium -

- Online programy - existuje spousta online programů určených k navrhování desek plošných spojů, obecně jsou dobrou volbou při navrhování jednodušších obvodů, hlavně když spěcháte nebo pokud nechcete (nemůžete) tráví spoustu času učením se dynamiky programu. Není třeba říkat, že jsou opravdu omezeny na funkce a možnosti, některé jsou dokonce spojeny s konkrétní službou prototypování, skvělé zprávy jsou vždy zdarma a snadno dostupné. což je v některých případech zásadní.

Shrnutí…

Určitě jste si uvědomili, že dávám přednost Eagle, což neznamená, že ostatní software nestojí za to, je to jen moje osobní možnost, ale ve skutečnosti obecně lidé považují Eagle za nejhorší, pokud jde o použitelnost, přestože Altium není. tak snadné použití. Můj hlavní bod o Eagle je, že nabízí neuvěřitelné nástroje, které se bohužel trochu obtížně učí používat, podle mého názoru, když si zvyknete na jeho rozhraní, opravdu to stojí za to.

Neuváděl jsem seznam veškerého softwaru dostupného na trhu, uvedl jsem ty, které znám, takže vám doporučuji provést další průzkum softwaru pro návrh DPS, v případě, že vás toto téma opravdu zajímá.

Krok 2: Prototypování DPS - metody

Poté, co navrhnete desku plošných spojů, je čas na prototypování, existuje několik způsobů, jak prototypovat desku plošných spojů, můžete to udělat sami (což je nejtěžší, také ten, který vyžaduje více praxe), můžete zaplatit za službu prototypování, může být místní (pokud je k dispozici ve vašem rodném městě) nebo online (což je pro vás nejpravděpodobnější) atd.

Pokud se rozhodnete zaplatit za službu prototypování, po návrhu desky bude nutné vygenerovat některé soubory ve formátu GERBER, formát GERBER je druh souboru, který uchovává celý popis DPS bez potřeby jakéhokoli externí soubory, obecně vám software pro návrh DPS nabízí několik nástrojů, které vám pomohou vygenerovat soubor GERBER na desce plošných spojů, takže to není nic moc, také existuje spousta návodů, jak vygenerovat soubor GERBER, takže kdykoli jste na pochybách, stačí si to vygooglit, pokud každý software generuje GERBER soubor specifickou metodou.

********** Než požádáte o službu prototypování, je důležité se ujistit, že je v návrhu obvodu vše v pořádku, proto dvakrát zkontrolujte, třikrát zkontrolujte desku plošných spojů ….., jinak byste toho mohli později litovat

Pokud se rozhodnete prototypovat DPS sami, existuje několik metod, které můžete použít. Důraz bude kladen na tři metody, možná ty nejběžnější, kterými jsou metoda přenosu toneru, metoda fotolitografie a „umělecká“metoda.

- Metoda „Umělecká“- pokud je vaše DPS jednoduchá, nebo možná vy, pokud umíte kreslit, můžete jednoduše nakreslit průchodky a stopy ručně pomocí permanentního značkovače, samozřejmě s respektováním rozměrů součástí. tímto způsobem již bylo provedeno několik desek plošných spojů, některé se ukázaly jako dobré, ale tuto techniku již nepoužívám, pokud se desky plošných spojů začaly komplikovat, řekl bych, že toto je vstupní metoda a vzhledem k dostupnosti z několika dalších metod si nemyslím, že by stálo za to použít tuto metodu, kdykoli se PCB začne komplikovat.

- Metoda přenosu toneru - Myslím, že je to nejběžnější metoda mezi tvůrci, je to docela jednoduché a také to nevyžaduje mnoho nástrojů, což by vysvětlovalo jeho popularitu. Existují různé způsoby přenosu toneru na základní desku, obecně výrobci používají přenos tepla, při kterém se tiskne rozvržení, samozřejmě pomocí laserové tiskárny, u některých specifických druhů papíru (jako lesklý papír, průhledná fólie atd.) to umožňuje „úplný“přenos toneru na základní desku, poté se toner normálně přenáší na základní desku zahříváním toneru proti měděné desce pomocí plátěné žehličky. Existují také další způsoby přenosu toneru do bedny, například chemické způsoby, a také někteří výrobci přímo tisknou na toner v mědi, a to tak, že tiskárnu podporují tuto funkci.

- Metoda fotolitografie - podle mě je to nejtěžší a také nejdražší metoda, ale pokud ji provedete správně, výsledky budou působivé (ve skutečnosti je to metoda, která se většinou používá v profesionálních deskách plošných spojů). Při této metodě se fotocitlivá barva nanáší rovnoměrně na základní desku, poté je barva vystavena ultrafialovému světlu, s výjimkou polštářků, průchodek a stezek, které jsou pokryty fotomaskou (která odpovídá rozvržení obvodu), nakonec barva je vyvinuta, zůstává pouze v oblastech, které nebyly vystaveny UV záření, což jsou polštářky, průchodky a stezky.

Poté, co se průchodky, podložky a stopy přenesou na desku bednění, ať už jste použili jakoukoli metodu, je čas na leptání, existuje také několik způsobů leptání, ale v zásadě spočívají v erozi obnažené bedny z desky pomocí chemického roztoku. Nejběžnějším používaným řešením je chlorid železitý, ale existují i další možnosti, které mají také výhody a nevýhody, jako je chlorid měďnatý, peroxid vodíku - kyselina sírová atd. Bez ohledu na leptavou látku, kterou se rozhodnete vybrat, jednoduše vyrobte ujistěte se, že k jejich použití budete potřebovat potřebné bezpečnostní protokoly, pokud se v některých případech můžete setkat s některými silnými kyselinami.

********** Opět existuje více možných způsobů prototypování desek plošných spojů, takže pokud vás zajímá jakákoli metoda, opravdu se doporučuje provést další výzkum, existuje spousta návodů a dokonce i v instruktážích, tak si pro ně klidně jděte.

Krok 3: Prototypování DPS - materiály/vrstvy

Poté, co se seznámíte s některými postupy, jak prototypovat desky plošných spojů, mohou nastat některé otázky, například kolik vrstvy mám použít? Kdy se vyplatí použít 2vrstvou desku plošných spojů?

Myslím, že na tyto otázky neexistuje definitivní odpověď, ale při prototypování desek plošných spojů pomocí metod pro kutily si myslím, že je vždy lepší spustit ze dvou vrstev desek plošných spojů, pokud jsou těžší a vyžadují hodně úsilí, přestože existují situace, ve kterých neexistují žádné možnosti, možná kvůli složitosti obvodu nebo možná proto, že obvod má komponenty, které musí být ve spodní vrstvě, a také komponenty, které musí být v horní vrstvě, takže neexistuje cesta ven, ale kdykoli je to možné, považuji vždy za lepší jít na 1 vrstvu PCB.

Na druhou stranu, při placení společnosti za prototyp vaší desky plošných spojů bych vždy požadoval 2 vrstvy PCB, pokud jsou průměrné náklady na 1 vrstvu PCB a 2 vrstvy PCB opravdu podobné, ne -li stejné, také 2 vrstvy PCB usnadňují hodně proces směrování obvodu.

Možné jsou také PCB s více než 2 vrstvami, ale jsou docela odlišné od toho, aby je výrobci potřebovali, pokud jsou k dispozici pouze vysoce složité obvody těchto typů PCB, jsou také velmi drahé na výrobu, což je klasifikuje jako málo cenově dostupná možnost.

Také při prototypování si můžete vybrat, jaký druh původní desky použít, existuje spousta možností, ale nejběžnější jsou desky ze skleněných vláken a fenolické vláknové desky. Fenolické vlákno je o něco levnější než skleněné vlákno, ale ne tolik, obecně má deska ze skleněných vláken lepší mechanické vlastnosti a také vypadá lépe, když je hotová. Ale obecně tyto vlastnosti nejsou při prototypování některých druhů obvodů velkým problémem, ale ve skutečnosti je dobré znát dostupné možnosti.

Krok 4: Prototypování DPS - Nástroje

Při prototypování desky plošných spojů může pomoci několik nástrojů, ale základní jsou tyto:

- Páječka

- Elektronické kleště

- Elektronická cínová pájka

- Ruční vrtací lis na DPS

- trvalý popisovač (v případě, že se spoléháte na uměleckou metodu při prototypování nebo na opravu možných nedostatků v přenosech toneru)

Toto jsou minimální nástroje, které byste měli mít k prototypování desky plošných spojů, ale existuje mnoho pokročilých nástrojů, které vám mohou také pomoci při prototypu, jako jsou elektrické vrtačky, pájecí stanice atd.

Krok 5: Shrnutí…

V současné době se přístup k placeným prototypovacím službám hodně zvýšil, staly se dostupnějšími a snadněji použitelnými, takže kdykoli budete potřebovat profesionálně vypadající prototyp, jděte do toho, pokud bude při navrhování desky plošných spojů k dispozici mnohem více zdrojů, což znamená méně omezení, na druhou stranu, pokud hledáte rychlý prototyp vpřed, můžete to udělat mnohem rychleji, ale s více omezeními a možná výsledkem, který není tak dobrý jako placený, ale že bude vyhovovat vašim potřebám.

Vzhledem k současnému scénáři je to také trochu osobní volba, vzhledem k tomu, že placené služby prototypování se staly vysoce přístupnými.