Overzicht van PCB-ontwerpen en etsen: 5 stappen:

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Er zijn verschillende manieren om PCB's te ontwerpen en te etsen, van de eenvoudigste tot de meest geavanceerde. Ondertussen is het gemakkelijk om in de war te raken over welke u moet kiezen, welke het beste bij uw behoeften past.

Om sommige vragen als deze te verduidelijken, besloot ik dit instructable te schrijven, ik ben geen expert, maar ik heb wel enige kennis over het ontwerpen en etsen van PCB's.

Er zal dus een algemeen overzicht worden gegeven van enkele methoden, materialen, software en hulpmiddelen die kunnen worden gebruikt om PCB's te produceren en gelukkig zal het u kunnen helpen bij het ontwerpen van PCB's.

Stap 1: PCB-ontwerpsoftware

Afhankelijk van de complexiteit van je schakeling is het niet geschikt om de printplaat met de hand te ontwerpen, dus de ondersteuning van specifieke software die de juiste tools biedt om de klus te klaren is welkom. Er zijn verschillende opties voor PCB-ontwerpsoftware, zoals Proteus Ares, Eagle, Altium en verschillende online opties (ik beschrijf alleen de meest voorkomende en toegankelijke, maar er zijn zeker verschillende andere opties).

- Proteus Ares - misschien is dit het eerste programma waar mensen aan denken als het gaat om het tekenen van circuits, niet omdat het de beste is, maar omdat het misschien wel de meest bekende is. Persoonlijk vind ik het niet leuk om het niet eens te gebruiken (hoewel ik het al een tijdje gebruik), maar het is een optie om te overwegen bij het ontwerpen van PCB's. Het grote voordeel van het gebruik van Proteus is dat je de schakeling ook kunt simuleren, door gebruik te maken van Proteus Isis, op deze manier kun je "zeker" controleren of de schakeling werkt of niet. Aan de andere kant zijn sommige functies en tools gewoon te verwarrend om te begrijpen en het is ook niet mogelijk om elk onderdeel te vinden dat je mogelijk nodig hebt (de bibliotheken van componenten zijn beperkt), maar je kunt indien nodig nieuwe componenten maken. Nog een niet geweldig nieuws, dit is geen open source software, en het is erg duur, afhankelijk van het aantal tools dat in het pakket zit, er is tenminste een proefversie (met verschillende beperkingen natuurlijk).

- Eagle - dit is ook een populaire software als het gaat om het ontwerpen van PCB's, slecht nieuws het staat geen circuitsimulatie toe, ook als je deze software voor het eerst gebruikt, kun je je een beetje ongemakkelijk voelen over de interface, die nogal anders is, hoewel apart van deze nadelen zijn er tal van coole functies, zoals de mogelijkheid om het schema van de componenten (gerelateerd aan het symbool van de component) en het pakket (inclusief de pads, het formaat en de afmetingen) op een eenvoudige manier te bewerken, die kan worden geopend door met de rechtermuisknop op het onderdeel te klikken en respectievelijk de opties "apparaat openen" of "pakket openen" te openen. Er is ook een grote ondersteuningsgemeenschap, die verschillende antwoorden biedt op veelvoorkomende problemen bij het eerste gebruik van de software, bovendien vergemakkelijkt deze gemeenschap ook de toegang tot verschillende bibliotheken met componenten, inclusief officiële bibliotheken en degene die door gebruikers zijn gemaakt. Goed nieuws, deze software heeft een freeware-versie (met beperkingen natuurlijk, voornamelijk gerelateerd aan de grootte van het bord en het aantal toegestane lagen), ook nadat het onlangs door Autodesk is gekocht, heeft Eagle ook een studentenversie gekregen die alle de kenmerken van het programma.

- Altium-

- Online programma's - er zijn tal van online programma's bedoeld voor het ontwerpen van PCB's, in het algemeen zijn ze een goede optie bij het ontwerpen van eenvoudigere circuits, vooral als je haast hebt, of als je niet wilt (kan niet) besteden veel tijd aan het leren van de dynamiek van een programma. Onnodig te zeggen dat ze echt beperkt zijn tot functies en mogelijkheden, sommige zijn zelfs gekoppeld aan een specifieke prototyping-service, geweldig nieuws dat ze altijd gratis en gemakkelijk toegankelijk zijn. wat in sommige gevallen essentieel is.

Opsommen…

Je moet je gerealiseerd hebben dat ik de voorkeur geef aan Eagle, wat niet betekent dat de andere software het niet waard is, het is slechts mijn persoonlijke optie, maar eigenlijk beschouwen mensen Eagle over het algemeen de slechtste als het gaat om bruikbaarheid, ook al is Altium' t ook zo gemakkelijk te gebruiken. Mijn belangrijkste punt over Eagle is dat het ongelooflijke tools biedt, die helaas een beetje moeilijk te leren zijn om te gebruiken, naar mijn mening, als je aan de interface went, is het echt de moeite waard.

Ik heb niet alle software op de markt vermeld, ik heb degene die ik ken op een rijtje gezet, dus ik raad je aan om ook verder onderzoek te doen naar de PCB-ontwerpsoftware, voor het geval je echt geïnteresseerd bent in dit onderwerp.

Stap 2: PCB-prototyping - Methoden

Na het ontwerpen van de PCB is het tijd voor prototyping, er zijn enkele manieren om uw PCB te prototypen, u kunt het zelf doen (wat de moeilijkste is, ook degene die meer oefening vereist), u kunt betalen voor een prototyping-service, het kan een lokale zijn (als deze beschikbaar is in uw woonplaats) of een online (die het meest waarschijnlijk voor u beschikbaar is) enz.

Als u besluit te betalen voor de prototyping-service, moet u na het ontwerpen van het bord enkele bestanden in het GERBER-formaat genereren, het GERBER-formaat is een soort bestand dat de hele beschrijving van de PCB bewaart zonder dat er iets nodig is externe bestanden, over het algemeen biedt de PCB-ontwerpsoftware u enkele hulpmiddelen om u te helpen het GERBER-bestand van de PCB te genereren, dus dat is niet veel, er zijn ook talloze tutorials over hoe u een GERBER-bestand kunt genereren, dus wanneer je twijfelt, google het gewoon, zolang elke software een specifieke methode gebruikt om een GERBER-bestand te genereren.

********** Voordat u de prototyping-service aanvraagt, is het belangrijk om ervoor te zorgen dat alles perfect is in uw circuitontwerp, dus dubbelcheck, driedubbele controle van de PCB…, anders krijgt u er later misschien spijt van

Als u besluit om zelf een prototype van de PCB te maken, zijn er verschillende methoden die u kunt gebruiken, de nadruk zal liggen op drie methoden, misschien wel de meest voorkomende, namelijk de toneroverdrachtmethode, de fotolithografische methode en de "artistieke" methode.

- "Artistieke" methode - als je PCB eenvoudig is, of misschien jij als je goed bent in tekenen, kun je de via's en paden gewoon handmatig tekenen, met behulp van een permanente marker, natuurlijk met inachtneming van de afmetingen van de componenten, ik heb al verschillende PCB's op deze manier gedaan, sommige bleken goede te zijn, maar ik gebruik deze techniek niet meer, zolang de PCB's complexer werden, dus ik zou zeggen dat dit een invoermethode is, en gezien de beschikbaarheid van verschillende andere methoden, denk ik niet dat het de moeite waard is om deze methode te gebruiken wanneer de PCB's complexer worden.

- Toneroverdrachtsmethode - Ik denk dat dit de meest gebruikelijke methode is onder de makers, het is een beetje eenvoudig en er zijn ook niet veel hulpmiddelen voor nodig, wat de populariteit zou verklaren. Er zijn verschillende manieren om de toner over te brengen op het maagdelijke karton, in het algemeen gebruiken makers warmteoverdracht, waarbij de lay-out wordt afgedrukt, natuurlijk met behulp van een laserprinter, in bepaalde specifieke soorten papier (zoals glanzend papier, transparantfilm enz.) dat de "volledige" overdracht van de toner op het maagdelijke karton mogelijk maakt, waarna de toner normaal op het maagdelijke karton wordt overgebracht door de toner tegen het koperen bord te verwarmen met behulp van een strijkijzer. Er zijn ook andere manieren om de toner over te brengen naar de kuiper, zoals chemische manieren, en ook sommige fabrikanten drukken de toner rechtstreeks in het koper af door de printer aan te passen om deze functie te ondersteunen.

- Fotolithografische methode - naar mijn mening is dit de moeilijkste methode, en ook de duurste, maar als je het correct uitvoert, zullen de resultaten gewoon indrukwekkend zijn (eigenlijk is dit de methode die meestal wordt gebruikt in professionele PCB's). Bij deze methode wordt fotogevoelige verf gelijkmatig op het maagdelijke bord aangebracht, nadat de verf is blootgesteld aan UV-licht, met uitzondering van de pads, via's en paden die worden bedekt door een fotomasker (die overeenkomen met de circuitlay-out), tenslotte de verf is ontwikkeld en blijft alleen in de gebieden die niet zijn blootgesteld aan de UV-straling, namelijk de kussens, via's en paden.

Nadat de via's, pads en trails zijn overgebracht naar het cooper-bord, welke methode je ook hebt gebruikt, is het tijd om te etsen. Er zijn ook verschillende manieren om te etsen, maar deze bestaan in feite uit het eroderen van de blootgestelde cooper van het bord met behulp van een chemische oplossing. De meest gebruikte oplossing is ijzerchloride, maar er zijn ook andere opties, die ook voor- en nadelen hebben, zoals koperchloride, waterstofperoxide – zwavelzuur enz. Hoe dan ook, het maakt niet uit welke etsstof u kiest, maak gewoon zorg ervoor dat u de nodige veiligheidsprotocollen neemt om ze te gebruiken, zolang u in sommige gevallen te maken krijgt met enkele krachtige zuren.

********** Nogmaals, er zijn meer manieren om een prototype van PCB's te maken, dus als je geïnteresseerd bent in een methode, is het echt aan te raden om er verder onderzoek naar te doen, er zijn een heleboel tutorials die er zijn en zelfs in instructables, dus voel je vrij om ervoor te gaan.

Stap 3: PCB-prototyping - materialen/lagen

Na het leren kennen van enkele procedures voor het maken van prototypes van PCB's, kunnen er enkele vragen opkomen, zoals, hoeveel lagen moet ik gebruiken? Wanneer is het de moeite waard om een 2-laags printplaat te gebruiken?

Ik denk dat er geen definitief antwoord is op deze vragen, maar bij het maken van prototypes van PCB's met behulp van DIY-methoden denk ik dat het altijd beter is om uit 2 lagen PCB's te lopen, zolang ze moeilijker te maken zijn en veel extra moeite kosten, ook al er zijn situaties waarin er geen opties zijn, misschien vanwege de complexiteit van het circuit of misschien omdat het circuit componenten heeft die verplicht zijn in de onderste laag en ook componenten die verplicht zijn om in de bovenste laag te zijn, dus er is geen uitweg, maar waar mogelijk vind ik het altijd beter om voor 1 laag PCB's te gaan.

Aan de andere kant, als ik een bedrijf betaal om een prototype van je PCB te maken, zou ik altijd om een 2-laags PCB vragen, zolang de gemiddelde kosten van 1-laags PCB's en 2-laags PCB's echt vergelijkbaar zijn, zo niet gelijk, ook 2-laags PCB's vergemakkelijkt veel het routeringsproces van het circuit.

PCB's met meer dan 2 lagen zijn ook mogelijk, maar het is heel anders dan voor makers om ze nodig te hebben, zolang alleen zeer complexe circuits dit soort PCB's hebben, zijn ze ook zeer duur om te produceren, waardoor ze worden geclassificeerd als niet veel betaalbare optie.

Ook bij prototyping kun je kiezen wat voor soort virgin board je wilt gebruiken, er zijn veel opties, maar de meest voorkomende zijn glasvezelplaten en fenolvezelplaten. De fenolvezelplaat is iets goedkoper dan de glasvezelplaat, maar niet zo veel, over het algemeen heeft de glasvezelplaat betere mechanische eigenschappen en ziet het er ook beter uit als het klaar is. Maar over het algemeen zijn deze kenmerken niet zo belangrijk bij het maken van prototypes van sommige soorten circuits, maar het is eigenlijk goed om de beschikbare opties te kennen.

Stap 4: PCB-prototyping - Tools

Er zijn verschillende hulpmiddelen die kunnen helpen bij het maken van een prototype van uw PCB, maar de basis zijn:

- Soldeerbout

- Elektronische tang

- Elektronisch tinsoldeer

- PCB-handboorpers

- een permanente marker (voor het geval u vertrouwt op de artistieke methode om een prototype van uw toner te maken, of om eventuele fouten in de toneroverdracht te corrigeren)

Dit zijn de minimale hulpmiddelen die u zou moeten hebben om een prototype van een PCB te maken, maar er zijn talloze geavanceerde hulpmiddelen die u ook kunnen helpen bij het maken van prototypes, zoals elektrische boormachines, soldeerstations enz.

Stap 5: Samenvattend …

Tegenwoordig is de toegang tot betaalde prototyping-services veel toegenomen, ze werden betaalbaarder en gemakkelijker te gebruiken, dus wanneer je een professioneel ogend prototype nodig hebt, ga ervoor, zolang er maar veel meer middelen beschikbaar zijn tijdens het ontwerpen van je PCB, wat betekent minder beperkingen, aan de andere kant, als u op zoek bent naar een snel vooruitspoelend prototype, kunt u het gewoon op een veel snellere manier zelf doen, maar met meer beperkingen en misschien een resultaat dat niet zo goed is als het betaalde, maar dat zal passen bij uw behoeften.

Gezien het huidige scenario is het ook een beetje een persoonlijke keuze, aangezien betaalde prototyping-services zeer toegankelijk zijn geworden.