PCB დიზაინისა და გრავირების მიმოხილვა: 5 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

PCB– ის შემუშავებისა და ამოღების რამდენიმე გზა არსებობს, უმარტივესიდან ყველაზე დახვეწილამდე. იმავდროულად, ადვილია დაბნეულობა იმის შესახებ, თუ რომელი აირჩიოს, რომელი საუკეთესოდ მოერგება თქვენს საჭიროებებს.

ამგვარი კითხვების გასარკვევად, მე გადავწყვიტე დამეწერა ეს სასწავლო, მე არ ვარ ექსპერტი, მაგრამ მე მაქვს გარკვეული ცოდნა PCB– ის დიზაინისა და გრავირების შესახებ.

ამრიგად, ზოგადი მიმოხილვა ზოგიერთი მეთოდის, მასალის, პროგრამული უზრუნველყოფისა და ინსტრუმენტების შესახებ, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას PCB– ის წარმოებისთვის, და საბედნიეროდ ის დაგეხმარებათ დაგეხმაროთ PCB– ის დიზაინში.

ნაბიჯი 1: PCB დიზაინის პროგრამული უზრუნველყოფა

თქვენი სქემის სირთულიდან გამომდინარე, არ არის მიზანშეწონილი PCB– ის შემუშავება ხელით, ამიტომ მისასალმებელია კონკრეტული პროგრამული უზრუნველყოფის მხარდაჭერა, რომელიც გთავაზობთ სწორ ინსტრუმენტებს სამუშაოს შესრულებისთვის. PCB დიზაინის პროგრამული უზრუნველყოფის რამდენიმე ვარიანტი არსებობს, როგორიცაა Proteus Ares, Eagle, Altium და რამოდენიმე ონლაინ ვარიანტი (მე აღწერს მხოლოდ ყველაზე გავრცელებულსა და ხელმისაწვდომს, მაგრამ რა თქმა უნდა არსებობს რამდენიმე სხვა ვარიანტი).

- პროტეუს არესი - ალბათ ეს არის პირველი პროგრამა, რომელსაც ხალხი იფიქრებდა, როდესაც საქმე სქემების დახატვას ეხება, არა იმიტომ, რომ ის საუკეთესოა, არამედ იმიტომ, რომ ის ალბათ ყველაზე ცნობილია. მე პირადად არ მიყვარს არც კი გამოვიყენო (თუმცა მე უკვე ვიყენებდი ამას გარკვეული პერიოდის განმავლობაში), მაგრამ ეს არის შესაძლებლობა გავითვალისწინო PCB– ის დიზაინის შექმნისას. Proteus– ის გამოყენების დიდი უპირატესობა ისაა, რომ თქვენ ასევე შეგიძლიათ ჩართოთ წრე, Proteus Isis– ის გამოყენებით, ამ გზით თქვენ შეგიძლიათ „დარწმუნებით“შეამოწმოთ მუშაობს თუ არა წრე. მეორეს მხრივ, ზოგიერთი მახასიათებელი და ინსტრუმენტი, უბრალოდ ძალიან დამაბნეველია გასაგები და ასევე შეუძლებელია ყველა საჭირო კომპონენტის პოვნა (კომპონენტების ბიბლიოთეკები შეზღუდულია), მაგრამ საჭიროების შემთხვევაში შეგიძლიათ შექმნათ ახალი კომპონენტები. კიდევ ერთი არც თუ ისე დიდი სიახლე, ეს არ არის ღია პროგრამული უზრუნველყოფა და ის მართლაც ძვირია პაკეტში შემავალი ინსტრუმენტების რაოდენობიდან გამომდინარე, ყოველ შემთხვევაში არსებობს საცდელი ვერსია (რა თქმა უნდა, რამდენიმე შეზღუდვით).

- არწივი - ეს არის ასევე პოპულარული პროგრამული უზრუნველყოფა, როდესაც საქმე PCB დიზაინს ეხება, ცუდი ამბავი ის არ იძლევა მიკროსქემის სიმულაციას, ასევე ამ პროგრამული უზრუნველყოფის პირველად გამოყენებისას შეიძლება ცოტა არ იყოს დისკომფორტული თქვენი ინტერფეისის მიმართ, რომელიც გარკვეულწილად განსხვავებულია, თუმცა განცალკევებით ამ უარყოფითი მხარეებიდან არის ბევრი მაგარი თვისება, როგორიცაა კომპონენტების სქემატური (კომპონენტის სიმბოლოსთან დაკავშირებული) და პაკეტის (რომელიც შეიცავს ბალიშებს, ფორმატს და ზომებს) ადვილად შესწორების შესაძლებლობას, რაც შეიძლება მასზე წვდომა მხოლოდ კომპონენტის მარჯვენა დაწკაპუნებით და, შესაბამისად, პარამეტრების "გახსენით მოწყობილობა" ან "გახსენით პაკეტი" საშუალებით. ასევე, არსებობს დიდი დამხმარე საზოგადოება, რომელიც იძლევა რამდენიმე პასუხს საერთო საკითხებზე, რომლებიც დგას პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებისას, გარდა ამისა, ეს საზოგადოება ასევე აადვილებს წვდომას კომპონენტების რამდენიმე ბიბლიოთეკაზე, მათ შორის ოფიციალურ ბიბლიოთეკებზე და მომხმარებლების მიერ შექმნილ ბიბლიოთეკებზე. კარგი ამბავია, ამ პროგრამულ უზრუნველყოფას აქვს უფასო ვერსია (რა თქმა უნდა შეზღუდვებით, ძირითადად დაფის ზომისა და დასაშვები ფენების რაოდენობასთანაა დაკავშირებული), ასევე Autodesk– ის მიერ ახლახანს შეძენის შემდეგ, Eagle– ს აქვს სტუდენტური ვერსია, რომელიც მოიცავს ყველა პროგრამის მახასიათებლები.

- ალტიუმი -

- ონლაინ პროგრამები - არსებობს უამრავი ონლაინ პროგრამა, რომელიც განკუთვნილია PCB დიზაინისთვის, ზოგადად, ისინი კარგი ვარიანტია უფრო მარტივი სქემების შემუშავებისას, ძირითადად მაშინ, როცა ჩქარობთ, ან თუ არ გინდათ (არ შეგიძლიათ) დიდ დროს უთმობენ პროგრამის დინამიკის სწავლას. ზედმეტია იმის თქმა, რომ ისინი მართლაც შემოიფარგლებიან თვისებებითა და შესაძლებლობებით, ზოგი კი დაკავშირებულია სპეციალურ პროტოტიპების სერვისთან, დიდი სიახლეები ისინი ყოველთვის უფასო და ადვილად მისაწვდომია. რაც აუცილებელია ზოგიერთ შემთხვევაში.

შეჯამება…

თქვენ ალბათ მიხვდით, რომ მე არწივი მირჩევნია, რაც არ ნიშნავს იმას, რომ სხვა პროგრამული უზრუნველყოფა არ ღირს, ეს მხოლოდ ჩემი პირადი ვარიანტია, მაგრამ სინამდვილეში ხალხი არწივს ყველაზე უარესად მიიჩნევს, როცა საქმე გამოყენებადობას ეხება, მიუხედავად იმისა, რომ Altium არ არის ეს ასევე ადვილი გამოსაყენებელია. არწივის შესახებ ჩემი მთავარი სათქმელია ის, რომ ის გვთავაზობს წარმოუდგენელ ინსტრუმენტებს, რომლებიც სამწუხაროდ ცოტა ძნელია ვისწავლო როგორ გამოიყენო, ჩემი აზრით როდესაც შეეგუები მის ინტერფეისს, ნამდვილად ღირს ძალისხმევა.

მე არ ჩამოვთვალე ბაზარზე არსებული ყველა პროგრამული უზრუნველყოფა, მე ჩამოვთვალე ის, რაც ვიცი, ამიტომ გირჩევთ ასევე ჩაატაროთ შემდგომი კვლევა PCB დიზაინის პროგრამულ უზრუნველყოფაზე, თუ თქვენ ნამდვილად დაინტერესდებით ამ საგანით.

ნაბიჯი 2: PCB პროტოტიპი - მეთოდები

PCB- ის შემუშავების შემდეგ, დროა შევქმნათ პროტოტიპი, არსებობს თქვენი PCB- ს პროტოტიპირების რამდენიმე ხერხი, თქვენ შეგიძლიათ ეს თავად გააკეთოთ (რაც ყველაზე რთულია, ასევე ის, რაც უფრო მეტ პრაქტიკას მოითხოვს), შეგიძლიათ გადაიხადოთ პროტოტიპების მომსახურება, ეს შეიძლება იყოს ადგილობრივი (თუ ის ხელმისაწვდომია თქვენს მშობლიურ ქალაქში) ან ონლაინ (რომელიც ყველაზე სავარაუდოა თქვენთვის ხელმისაწვდომი იყოს) და ა.

თუ გადაწყვეტთ გადაიხადოთ პროტოტიპების მომსახურება, დაფის შემუშავების შემდეგ, თქვენ დაგჭირდებათ GERBER ფორმატის ფაილების გენერირება, GERBER ფორმატი არის ერთგვარი ფაილი, რომელიც ინახავს PCB– ს მთელ აღწერილობას ყოველგვარი საჭიროების გარეშე. გარე ფაილები, ზოგადად PCB დიზაინის პროგრამული უზრუნველყოფა გთავაზობთ რამდენიმე ინსტრუმენტს, რომელიც დაგეხმარებათ PCB GERBER ფაილის გენერირებაში, ასე რომ ეს არ არის დიდი საქმე, ასევე არსებობს მრავალი გაკვეთილი, თუ როგორ უნდა შეიქმნას GERBER ფაილი, ასე რომ ნებისმიერ დროს თქვენ ეჭვი გეპარებათ, უბრალოდ google- ში, სანამ თითოეული პროგრამული უზრუნველყოფა მიიღებს კონკრეტულ მეთოდს GERBER ფაილის შესაქმნელად.

********** სანამ პროტოტიპების მომსახურებას ითხოვთ, მნიშვნელოვანია დარწმუნდეთ, რომ ყველაფერი იდეალურია თქვენი სქემის დიზაინში, ასე რომ ორმაგი შემოწმება, სამმაგი შემოწმება PCB….., წინააღმდეგ შემთხვევაში შეიძლება მოგვიანებით ინანოთ

თუ გადაწყვეტთ PCB– ს პროტოტიპს საკუთარი ხელით, შეგიძლიათ გამოიყენოთ რამდენიმე მეთოდი, ყურადღება გამახვილდება სამ მეთოდზე, შესაძლოა ყველაზე გავრცელებულზე, ესაა ტონერის გადაცემის მეთოდი, ფოტოლიტოგრაფიის მეთოდი და „მხატვრული“მეთოდი.

- "მხატვრული" მეთოდი - თუ თქვენი PCB არის მარტივი, ან იქნებ თქვენ კარგად ხატავთ, შეგიძლიათ უბრალოდ ხელით დახაზოთ ვიზები და ბილიკები მუდმივი მარკერის გამოყენებით, რა თქმა უნდა კომპონენტების ზომების დაცვით, მე უკვე გაკეთებულია რამდენიმე PCB ამ გზით, ზოგი მათგანი კარგი იყო, მაგრამ მე აღარ ვიყენებ ამ ტექნიკას, სანამ PCB უფრო რთული ხდება, ამიტომ მე ვიტყოდი, რომ ეს არის შესვლის მეთოდი და ხელმისაწვდომობის გათვალისწინებით რამოდენიმე სხვა მეთოდით, მე არ ვფიქრობ, რომ ღირს ამ მეთოდის გამოყენება, როდესაც PCB- ის დაწყება უფრო რთულდება.

- ტონერის გადაცემის მეთოდი - მე ვფიქრობ, რომ ეს არის ყველაზე გავრცელებული მეთოდი შემქმნელებს შორის, ის გარკვეულწილად მარტივია და ასევე არ საჭიროებს უამრავ ინსტრუმენტს შესასრულებლად, რაც მის პოპულარობას განმარტავს. ტონერის ქალწულ დაფაზე გადატანის სხვადასხვა გზა არსებობს, ზოგადად მწარმოებლები იყენებენ სითბოს გადაცემას, რომელშიც განლაგებულია ნახატი ლაზერული პრინტერის გამოყენებით, რა თქმა უნდა, ზოგიერთ სპეციფიკურ ქაღალდზე (როგორიცაა პრიალა ქაღალდი, გამჭვირვალე ფილმი და ა. რაც საშუალებას იძლევა ტონერის "სრული" გადატანა ქალწულ დაფაზე, შემდეგ ტონერი გადადის ქალწულ დაფაზე, ჩვეულებრივ, ტონერის გაცხელებით კუპერის დაფაზე ქსოვილის უთოს გამოყენებით. ასევე არსებობს ტონერის კოპერზე გადატანის სხვა გზები, როგორიცაა ქიმიური საშუალებები, ასევე ზოგიერთი მწარმოებელი პირდაპირ ამობეჭდავს ტონერს სპილენძში, პრინტერის მორგებით ამ ფუნქციის მხარდასაჭერად.

- ფოტოლიტოგრაფიის მეთოდი - ჩემი აზრით, ეს არის ყველაზე რთული მეთოდი და ასევე ყველაზე ძვირი, მაგრამ თუ მას სწორად შეასრულებთ, შედეგები უბრალოდ შთამბეჭდავი იქნება (სინამდვილეში, ეს არის მეთოდი, რომელიც ძირითადად გამოიყენება პროფესიონალურ PCB– ში). ამ მეთოდით, ფოტომგრძნობიარე საღებავი ერთნაირად გამოიყენება ქალწულ დაფაზე, მას შემდეგ რაც საღებავი ეცემა ულტრაიისფერ შუქს, გარდა ბალიშებისა, ბილიკებისა და ბილიკების გარდა, რომლებიც დაფარულია ფოტოსურათით (რომელიც შეესაბამება სქემის განლაგებას), საბოლოოდ საღებავი შემუშავებულია, რჩება მხოლოდ ისეთ ადგილებში, რომლებიც არ ექვემდებარებოდნენ ულტრაიისფერი სხივების ზემოქმედებას, ესენია ბალიშები, ვიზები და ბილიკები.

ვიების, ბალიშების და ბილიკების გადატანა კუპერის დაფაზე, როგორი მეთოდიც არ უნდა გამოიყენოთ, დროა ამოვიღოთ, ასევე არსებობს გრავირების რამდენიმე ხერხი, მაგრამ ისინი ძირითადად შედგება ქიმიური ხსნარის გამოყენებით დაფაზე დაუცველი კუპის ამოღებით. ყველაზე გავრცელებული ხსნარი არის რკინის ქლორიდი, მაგრამ არის სხვა ვარიანტებიც, რომლებსაც აქვთ დადებითი და უარყოფითი მხარეებიც, როგორიცაა კუპრის ქლორიდი, წყალბადის ზეჟანგი - გოგირდის მჟავა და სხვა. დარწმუნდით, რომ მიიღებთ უსაფრთხოების აუცილებელ პროტოკოლებს მათი გამოყენებისათვის, რამდენადაც ზოგიერთ შემთხვევაში შესაძლოა გაუმკლავდეთ ძლიერ მჟავებს.

********** კიდევ ერთხელ, PCB– ის პროტოტიპირების უფრო შესაძლო გზები არსებობს, ასე რომ, თუ თქვენ დაინტერესებული ხართ რაიმე მეთოდით, ნამდვილად გირჩევთ ამის შემდგომი კვლევის ჩატარებას, არსებობს რამოდენიმე გაკვეთილი და კიდევ ინსტრუქციებში, ასე რომ მოგერიდებათ მათზე წასვლა.

ნაბიჯი 3: PCB პროტოტიპი - მასალები/ფენები

მას შემდეგ რაც გავიცანი PCB– ის პროტოტიპის პროცედურების შესახებ გარკვეული პროცედურები, შეიძლება გაჩნდეს კითხვები, მაგალითად, რამდენი ფენა გამოვიყენო? როდის ღირს 2 ფენის PCB- ის გამოყენება?

მე ვფიქრობ, რომ ამ კითხვებზე ამომწურავი პასუხი არ არსებობს, მაგრამ როდესაც PCB– ს პროტოტიპირებას წვრილმანი მეთოდების გამოყენებით ვთვლი, რომ ყოველთვის ჯობია PCB– ის 2 ფენიდან გაშვება, რამდენადაც ამის გაკეთება უფრო რთულია და დიდ ძალისხმევას მოითხოვს, მიუხედავად იმისა, რომ არის სიტუაციები, რომლებშიც არ არსებობს პარამეტრები, შესაძლოა წრის სირთულის გამო ან შესაძლოა იმიტომ, რომ წრეში არის კომპონენტები, რომლებიც სავალდებულოა ქვედა ფენაში და ასევე კომპონენტები, რომლებიც სავალდებულოა ზედა ფენაში, ასე რომ არ არსებობს გამოსავალი, მაგრამ შეძლებისდაგვარად მე მიმაჩნია, რომ ყოველთვის ჯობია წავიდე 1 ფენის PCB– ზე.

მეორეს მხრივ, როდესაც გადავიხდი კომპანიას თქვენი PCB პროტოტიპისთვის, მე ყოველთვის ვითხოვდი 2 ფენის PCB- ს, რამდენადაც 1 ფენისა და 2 ფენის PCB- ის საშუალო ღირებულება მართლაც მსგავსია თუ არა თანაბარი, ასევე 2 ფენის PCB- ის სიმარტივე ბევრი წრედის მარშრუტიზაციის პროცესი.

ასევე შესაძლებელია 2 – ზე მეტი ფენის მქონე PCB– ები, მაგრამ ისინი არ განსხვავდებიან დამსაქმებლებისგან, ვიდრე ისინი საჭიროებენ, რადგან ამ ტიპის PCB– ებს აქვთ მხოლოდ ძალიან რთული სქემები, მათი წარმოებაც საკმაოდ ძვირია, რაც მათ კლასიფიცირდება ხელმისაწვდომი ვარიანტი.

ასევე პროტოტიპირებისას შეგიძლიათ აირჩიოთ რა სახის ქალწულის დაფა გამოიყენოთ, უამრავი ვარიანტია, მაგრამ ყველაზე გავრცელებული არის ბოჭკოვანი მინის დაფები და ფენოლური ბოჭკოვანი დაფა. ფენოლური ბოჭკოვანი ბოჭკოვანი მინისგან შედარებით იაფია, მაგრამ არც ისე ბევრი, ზოგადად ბოჭკოვანი მინის დაფას აქვს უკეთესი მექანიკური მახასიათებლები და ასევე უკეთესად გამოიყურება დასრულებისას. მაგრამ ზოგადად ეს მახასიათებლები არ არის დიდი საქმე ზოგიერთი სახის სქემის პროტოტიპირებისას, მაგრამ კარგია არსებული ვარიანტების ცოდნა.

ნაბიჯი 4: PCB პროტოტიპი - ინსტრუმენტები

არსებობს რამდენიმე ინსტრუმენტი, რომელიც დაგეხმარებათ თქვენი PCB- ის პროტოტიპირებისას, მაგრამ ძირითადი არის:

- შედუღებული რკინა

- ელექტრონული ბლინები

- ელექტრო კალის შესაკრავი

- PCB ხელით საბურღი პრესი

- მუდმივი მარკერი (იმ შემთხვევაში, თუ თქვენ ეყრდნობით მხატვრულ მეთოდს თქვენი პროტოტიპისთვის, ან შესაძლოა ტონერის გადატანაში შესაძლო ხარვეზების გამოსასწორებლად)

ეს არის მინიმალური ინსტრუმენტები, რაც თქვენ უნდა გქონდეთ PCB– ის პროტოტიპისთვის, მაგრამ არსებობს მრავალი მოწინავე ინსტრუმენტი, რომელიც ასევე შეიძლება დაგეხმაროთ პროტოტიპში, როგორიცაა ელექტრო საბურღი მანქანები, სამაგრი სადგურები და ა.

ნაბიჯი 5: შეჯამება…

დღესდღეობით ფასიანი პროტოტიპების სერვისებზე წვდომა მნიშვნელოვნად გაიზარდა, ისინი გახდნენ უფრო ხელმისაწვდომი და ადვილი გამოსაყენებელი, ასე რომ, როდესაც თქვენ გჭირდებათ პროფესიონალი პროტოტიპი, უბრალოდ მიჰყევით მას, სანამ თქვენი კომპიუტერის დიზაინის შექმნისას გაცილებით მეტი რესურსი იქნება, რაც ნიშნავს ნაკლები შეზღუდვები, მეორეს მხრივ, თუ თქვენ ეძებთ სწრაფ წინსვლის პროტოტიპს, შეგიძლიათ ამის გაკეთება საკუთარ თავზე ბევრად უფრო სწრაფად, მაგრამ მეტი შეზღუდვით და შესაძლოა შედეგიც არ იყოს ისეთი კარგი, როგორც ფასიანი, მაგრამ მოერგება თქვენს საჭიროებებს.

ახლანდელი სცენარის გათვალისწინებით, ეს ასევე პირადი არჩევანია, იმის გათვალისწინებით, რომ ფასიანი პროტოტიპების მომსახურება გახდა ძალიან ხელმისაწვდომი.