PCB Tasarımı ve Aşındırma Genel Bakış: 5 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

PCB'leri tasarlamanın ve dağlamanın en basitlerinden en karmaşıklarına kadar birçok yolu vardır. Bu arada, hangisini seçeceğiniz, hangisinin ihtiyaçlarınıza en uygun olacağı konusunda kafa karıştırmak kolaydır.

Bunun gibi bazı soruları açıklığa kavuşturmak için, bu öğreticiyi yazmaya karar verdim, uzman değilim, ancak PCB'nin tasarımı ve dağlanması hakkında biraz bilgim var.

Bu nedenle, PCB üretmek için kullanılabilecek bazı yöntemler, malzemeler, yazılımlar ve araçlar hakkında genel bir bakış alınacak ve neyse ki PCB tasarımına girmenize yardımcı olabilecek.

Adım 1: PCB Tasarım Yazılımı

Devrenizin karmaşıklığına bağlı olarak, PCB'yi elle tasarlamak uygun değildir, bu nedenle işi yapmak için doğru araçları sunan belirli bir yazılımın desteği memnuniyetle karşılanır. Proteus Ares, Eagle, Altium ve birkaç çevrimiçi seçenek gibi çeşitli PCB tasarım yazılımı seçenekleri vardır (sadece en yaygın ve erişilebilir olanları açıklıyorum, ancak kesinlikle başka seçenekler de var).

- Proteus Ares - belki de konu devre çizmeye geldiğinde insanların aklına gelen ilk programdır, en iyisi olduğu için değil, belki de en bilineni olduğu için. Şahsen kullanmamayı bile sevmiyorum (bir süredir kullanmama rağmen), ancak PCB'leri tasarlarken dikkate alınması gereken bir seçenek. Proteus kullanmanın en büyük avantajı, Proteus Isis kullanarak devreyi simüle edebilmenizdir, bu şekilde devrenin çalışıp çalışmadığını "kesinlikle" doğrulayabilirsiniz. Öte yandan, bazı özellikler ve araçlar anlamak için çok kafa karıştırıcıdır ve muhtemelen ihtiyacınız olan her bileşeni bulmanız mümkün değildir (bileşenlerin kitaplıkları sınırlıdır), ancak gerekirse yeni bileşenler oluşturabilirsiniz. Başka bir harika olmayan haber, bu açık kaynaklı bir yazılım değil ve pakette bulunan araçların miktarına bağlı olarak gerçekten pahalı, en azından bir deneme sürümü var (elbette birkaç sınırlaması var).

- Eagle - bu aynı zamanda PCB tasarımı söz konusu olduğunda popüler bir yazılımdır, kötü haber, devre simülasyonuna izin vermez, ayrıca bu yazılımı ilk kullanırken, ayrı olmasına rağmen biraz farklı olan arayüzü konusunda biraz rahatsız olabilirsiniz. Bu dezavantajları oluşturan, bileşenlerin şemasını (bileşenin sembolü ile ilgili) ve paketi (pedleri, formatı ve boyutları içeren) kolay bir şekilde düzenleme olasılığı gibi birçok harika özellik vardır. sadece bileşene sağ tıklayarak ve sırasıyla "cihazı aç" veya "paket aç" seçeneklerine erişerek erişilebilir. Ayrıca, yazılımı ilk kullanırken karşılaşılan yaygın sorunlara çeşitli yanıtlar sağlayan büyük bir destek topluluğu vardır, ayrıca bu topluluk ayrıca resmi kitaplıklar ve kullanıcılar tarafından oluşturulanlar dahil olmak üzere çeşitli bileşen kitaplıklarına erişimi kolaylaştırır. İyi haber, bu yazılımın ücretsiz bir sürümü var (tabii ki sınırlamalarla, özellikle tahtanın boyutu ve izin verilen katman sayısı ile ilgili), ayrıca yakın zamanda Autodesk tarafından satın alındıktan sonra Eagle, tüm öğeleri içeren bir öğrenci sürümüne de sahip. programın özellikleri.

- Altium -

- Çevrimiçi programlar - PCB tasarımına yönelik birçok çevrimiçi program vardır, genel olarak, daha basit devreler tasarlarken, özellikle aceleniz olduğunda veya istemiyorsanız (yapamazsanız) iyi bir seçenektir.) bir programın dinamiklerini öğrenmek için çok zaman harcar. Gerçekten özellikler ve olanaklarla sınırlı olduklarını söylemeye gerek yok, hatta bazıları belirli bir prototipleme hizmetine bağlı, harika haberler her zaman ücretsiz ve kolayca erişilebilir. hangi bazı durumlarda gereklidir.

Özetliyor…

Eagle'ı tercih ettiğimi fark etmiş olmalısınız, bu diğer yazılımların buna değmediği anlamına gelmez, bu sadece benim kişisel seçeneğim, ancak aslında genel olarak insanlar, Altium olmasa da, kullanılabilirlik söz konusu olduğunda Eagle'ı en kötüsü olarak görüyorlar. t Kullanımı da o kadar kolay. Eagle ile ilgili temel noktam, inanılmaz araçlar sunması, ne yazık ki nasıl kullanılacağını öğrenmek biraz zor, bence arayüzüne alıştığınızda gerçekten çabaya değer.

Piyasada bulunan tüm yazılımları listelemedim, bildiklerimi listeledim, bu yüzden bu konuyla gerçekten ilgileniyorsanız, PCB tasarım yazılımı hakkında da daha fazla araştırma yapmanızı tavsiye ederim.

Adım 2: PCB Prototipleme - Yöntemler

PCB'yi tasarladıktan sonra, prototipleme zamanı geldi, PCB'nizi prototiplemenin bazı yolları var, bunu kendiniz yapabilirsiniz (ki bu en zoru, ayrıca daha fazla pratik gerektirir), bir prototipleme hizmeti için ödeme yapabilirsiniz, bu yerel bir tane olabilir (eğer memleketinizde mevcutsa) veya çevrimiçi bir tane olabilir (sizin için uygun olma olasılığı en yüksek olanıdır) vb.

Prototipleme hizmeti için ödeme yapmaya karar verirseniz, kartı tasarladıktan sonra GERBER formatında bazı dosyalar oluşturmak gerekecektir, GERBER formatı PCB'nin tüm açıklamasını herhangi bir ihtiyaç duymadan tutan bir dosya türüdür. harici dosyalar, genel olarak PCB tasarım yazılımı size PCB'nin GERBER dosyasını oluşturmanıza yardımcı olacak bazı araçlar sunar, yani bu çok fazla bir şey değil, ayrıca bir GERBER dosyasının nasıl oluşturulacağına dair tonlarca öğretici var, yani ne zaman olursa olsun Her yazılım bir GERBER dosyası oluşturmak için belirli bir yöntem kullandığı sürece, şüpheniz varsa, sadece google'a bakın.

**********Prototipleme hizmetini talep etmeden önce, devre tasarımınızda her şeyin mükemmel olduğundan emin olmak önemlidir, bu nedenle PCB'yi iki kez kontrol edin, üç kez kontrol edin….., aksi takdirde daha sonra pişman olabilirsiniz

PCB'yi kendiniz prototiplemeye karar verirseniz, kullanabileceğiniz birkaç yöntem vardır, odak noktası üç yöntem üzerinde duracaktır, belki de en yaygın olanları, toner aktarma yöntemi, fotolitografi yöntemi ve "sanatsal" yöntem.

- "Sanatsal" yöntem - PCB'niz basitse veya belki çizimde iyiyseniz, kalıcı bir işaretleyici kullanarak, elbette bileşenlerin boyutlarına saygı göstererek, yol ve yolları manuel olarak çizebilirsiniz. zaten bu şekilde birkaç PCB yaptım, bazıları iyi çıktı, ancak PCB'ler daha karmaşık hale gelmeye başladığı sürece artık bu tekniği kullanmıyorum, bu yüzden bunun bir giriş yöntemi olduğunu ve kullanılabilirliği göz önünde bulundurarak söyleyebilirim diğer birkaç yöntemden, PCB'ler daha karmaşık hale gelmeye başladığında bu yöntemi kullanmaya değeceğini düşünmüyorum.

- Toner transfer yöntemi - Bu, yapımcılar arasında en yaygın yöntem olduğunu düşünüyorum, biraz basit ve ayrıca yapılması çok fazla araç gerektirmiyor, bu da popülaritesini açıklıyor. Toneri bakire kartona aktarmanın farklı yolları vardır, genel olarak üreticiler, bazı özel kağıt türlerinde (parlak kağıt, şeffaf film vb.) bu, tonerin bakire levhaya "tam" aktarılmasına izin verir, ardından toner, bir bez ütü kullanılarak bakır levhaya karşı tonerin ısıtılmasıyla normal olarak bakire levhaya aktarılır. Kimyasal yollar gibi toneri bakıra aktarmanın başka yolları da vardır ve ayrıca bazı üreticiler yazıcıyı bu özelliği destekleyecek şekilde yerleştirerek toneri bakıra doğrudan yazdırır.

- Fotolitografi yöntemi - bence bu en zor yöntem ve aynı zamanda en pahalı yöntemdir, ancak doğru bir şekilde uygularsanız sonuçlar etkileyici olacaktır (aslında bu, profesyonel PCB'lerde en çok kullanılan yöntemdir). Bu yöntemde, fotomaske ile kaplanmış (devre düzenine karşılık gelen) pedler, viaslar ve yollar hariç olmak üzere, boya UV ışığına maruz kaldıktan sonra, bakire levha üzerine eşit olarak ışığa duyarlı boya uygulanır, son olarak boya geliştirilmiştir, sadece pedler, viyalar ve yollar olan UV radyasyonuna maruz kalmayan alanlarda kalır.

Bakır levhaya aktarılan viyalar, pedler ve yollar, hangi yöntemi kullanırsanız kullanın, aşındırma zamanı gelir, ayrıca birkaç aşındırma yöntemi vardır, ancak bunlar temel olarak açıkta kalan bakırı kimyasal bir çözelti kullanarak tahtadan aşındırmaktan ibarettir. Kullanılan en yaygın çözüm Ferrik Klorür'dür, ancak Kuprik Klorür, Hidrojen Peroksit – Sülfürik Asit vb. gibi artıları ve eksileri olan başka seçenekler de vardır. Her neyse, seçmeye karar verdiğiniz aşındırıcı madde ne olursa olsun sadece yapın Bazı durumlarda bazı güçlü asitlerle uğraşabileceğiniz sürece, bunları kullanmak için gerekli güvenlik protokollerini aldığınızdan emin olun.

**********Yine, PCB'leri prototiplemenin daha olası yolları vardır, bu nedenle herhangi bir yöntemle ilgileniyorsanız, bu konuda daha fazla araştırma yapmanız gerçekten önerilir, orada bir sürü öğretici var ve hatta talimatlarda, bu yüzden onlar için gitmekten çekinmeyin.

Adım 3: PCB Prototipleme - Malzemeler/Katmanlar

PCB'lerin nasıl prototipleneceğine dair bazı prosedürleri öğrendikten sonra, kaç katman kullanmalıyım gibi bazı sorular ortaya çıkabilir. 2 katmanlı bir PCB kullanmaya ne zaman değer?

Bu soruların kesin bir cevabı olmadığını düşünüyorum, ancak DIY yöntemlerini kullanarak PCB'leri prototiplerken, yapılması daha zor olduğu ve çok fazla çaba harcadığı sürece 2 katmanlı PCB'lerden çalıştırmanın her zaman daha iyi olduğunu düşünüyorum. seçeneklerin olmadığı durumlar vardır, belki devre karmaşıklığı nedeniyle veya belki devrenin alt katmanda olması zorunlu olan bileşenlere ve ayrıca üst katmanda olması zorunlu olan bileşenlere sahip olması nedeniyle, yani hiçbir seçeneğin olmadığı durumlar vardır. çıkış yolu, ancak mümkün olduğunda 1 katmanlı PCB'lere gitmeyi her zaman daha iyi buluyorum.

Öte yandan, bir şirkete PCB'nizi prototiplemesi için ödeme yaparken, 1 katmanlı PCB'lerin ve 2 katmanlı PCB'lerin ortalama maliyeti eşit değilse de gerçekten benzer olduğu sürece, her zaman 2 katmanlı bir PCB isterim, ayrıca 2 katmanlı PCB kolaylıkları çok devrenin yönlendirme süreci.

2'den fazla katmana sahip PCB'ler de mümkündür, ancak yalnızca son derece karmaşık devreler bu tür PCB'lere sahip olduğu sürece, üreticilerin bunlara ihtiyaç duymasına pek benzemezler, ayrıca üretimleri oldukça pahalıdır, bu da onları çok değil olarak sınıflandırır. uygun fiyatlı seçenek.

Ayrıca prototipleme yaparken ne tür bir bakire levha kullanacağınızı seçebilirsiniz, birçok seçenek vardır, ancak en yaygın olanları cam elyaf levhalar ve fenolik elyaf levhalardır. Fenolik elyaf, cam elyaftan biraz daha ucuzdur, ancak o kadar da değil, genel olarak cam elyaf levha daha iyi mekanik özelliklere sahiptir ve bittiğinde daha iyi görünür. Ancak genel olarak bu özellikler, bazı devrelerin prototiplerini oluştururken çok önemli değildir, ancak mevcut seçenekleri bilmek aslında iyidir.

Adım 4: PCB Prototipleme - Araçlar

PCB'nizi prototiplerken yardımcı olabilecek birkaç araç vardır, ancak temel olanlar şunlardır:

- havya

- Elektronik pense

- Elektronik kalay lehim

- PCB el matkabı presi

- kalıcı bir işaretleyici (prototipinizi oluşturmak veya toner transferlerindeki olası kusurları düzeltmek için sanatsal yönteme güveniyorsanız)

Bunlar, bir PCB'yi prototiplemek için sahip olmanız gereken minimum araçlardır, ancak prototiplemenize yardımcı olabilecek elektrikli matkap makineleri, lehim istasyonları vb. gibi tonlarca gelişmiş araç vardır.

Adım 5: Özetlemek…

Günümüzde ücretli prototipleme hizmetlerine erişim çok arttı, daha uygun fiyatlı ve kullanımı daha kolay hale geldi, bu nedenle profesyonel görünümlü bir prototipe ihtiyacınız olduğunda, PCB'nizi tasarlarken çok daha fazla kaynak mevcut olacağı sürece, sadece bunun için gidin, yani daha az sınırlama, öte yandan, hızlı ileri sarma bir prototip arıyorsanız, bunu çok daha hızlı bir şekilde, ancak daha fazla sınırlama ve belki de ücretli olan kadar iyi olmayan bir sonuçla kendi başınıza yapabilirsiniz, ancak bu ihtiyaçlarınıza uygun olacaktır.

Mevcut senaryo göz önüne alındığında, ücretli prototipleme hizmetlerinin oldukça erişilebilir hale geldiği göz önüne alındığında, bu da biraz kişisel bir seçim.