Vývoj dosiek plošných spojov. Programy pre návrh dosiek plošných spojov

Obvod zvyčajne navrhuje elektronika alebo elektrotechnik a vývoj dosiek plošných spojov vykonáva špecialista na usporiadanie. Ich dizajn je špecializovaná zručnosť. Existuje mnoho metód a štandardov používaných na návrh dosky s plošnými spojmi, ktorá sa ľahko vyrába, ale zároveň je malá a lacná.

PP je široko používaný vo všetkých elektronických výrobkoch, ako je strojárstvo, energetika, doprava, bezdrôtové zariadenia, robotické aplikácie a mnoho ďalších oblastí vedy a techniky. Poskytujú rýchlu prevádzku, prístup, správu, monitorovanie a presné výsledky v porovnaní s inými pripojovacími zariadeniami.

Jednotlivé dosky plošných spojov

Doska s plošnými spojmi (PP) mechanicky podporuje a elektricky spája elektronické komponenty pomocou vodivých dráh, spojov a iných prvkov leptaných z medených plechov laminovaných na nevodivom podklade. Má vopred navrhnutý dizajn a dizajn medených stôp na vodivom plechu. Vývoj dosky s plošnými spojmi teda znižuje možnosť porúch spôsobených slabými spojmi, zatiaľ čo montáž komponentov je jednoduchá - rádioamatér môže komponenty iba umiestniť a spájkovať.

Mnoho vývojárov používa namiesto hotového výrobku individuálny PP, pretože vlastný dizajn ich robí kompaktnejšími a pohodlnejšími na použitie, pretože sám amatérsky radista sa rozhodne, kam diely umiestniť. A nakoniec, doska je oveľa silnejšia, na rozdiel od hotových výrobkov, ktoré sú prešpikované mnohými otvormi, vďaka ktorým sú výrobky slabé.

Technológia výroby dosiek plošných spojov je pomerne jednoduchá:

1. Vývoj rozloženia.
2. Vytlačiť schému.
3. Prenos obvodu tepelnou metódou na medenú dosku.
4. Leptanie PP v špeciálnom roztoku chloridu železitého, po ktorom nasleduje jeho premytie vodou, aby sa odstránili zvyšky činidiel.
5. Zvyšný atrament odstráňte rozpúšťadlom, aby ste odhalili nenatretú medenú časť.
6. Po odstránení atramentu budete potrebovať otvory na spájkovanie komponentov na doske.
7. Podľa dokončenej schémy sú komponenty spájkované.

Nástroje a činidlá

Dosky plošných spojov sú vyrobené zo špeciálnych materiálov, ktoré nevedú elektrinu, ako sú vlákna a sklo. Obvody sú vyrobené na PP s medenými dráhami namiesto elektrických vodičov, na komunikáciu s komponentmi.

Ak chcete vytvoriť dosku s plošnými spojmi vlastnými rukami, musíte si najskôr kúpiť nasledujúce nástroje a materiály:

• mini-vŕtačka (Dremel);
• Žehlička pre domácnosť;
• laserová tlačiareň / kopírka;
• latexové rukavice;
• ochranné okuliare;
• moriaci roztok (chlorid železitý);
• značka s tenkými špičkami;
• vládca;
• matný / lesklý papier;
• plastové pinzety;
• plastové slamky;
• handry;
• brúsny papier.

Vytvorenie dizajnu

Ak už má amatérsky radista rozloženie na výrobu dosky s plošnými spojmi vlastnými rukami, môže tento krok jednoducho preskočiť a prejsť na ďalší alebo nakresliť schému priamo na dosku, ak nemá v pláne vykonať PP tlačou. Pred vytvorením dosky najskôr vytvorte obvod. Je lepšie to urobiť pomocou spoľahlivého návrhového softvéru, ako je napríklad Eagle Layout Editor. Pre ľudí, ktorí hľadajú menej zložitý softvér, môžete odporučiť Microsoft Powerpoint. Pri tlači rozloženia sa používa laserová tlačiareň alebo fotokopírovací stroj. Atramentové tlačiarne nebudú fungovať, pretože ich atrament je rozpustný vo vode a nemožno ho preniesť do PP. Použite akýkoľvek lesklý papier, dokonca aj články v časopisoch.

Ďalej použite bežnú žehličku pre domácnosť a žehlite tlačený obvod na doske. Pri žehlení tlačeného rozloženia sa atrament prenáša z papiera na dosku. Ak je papier hrubý, musíte nastaviť maximálnu teplotu žehličky, ale ak nie - , priemerný. Potom dosku namočte na 2-5 minút do nádoby s vodou z vodovodu alebo ju vložte pod tečúcu vodu z umývadla. Potom jemne utrite povrch tak, aby sa atrament neodstránil. Odrežte prebytočnú dosku PP a prebrúste jemným brúsnym papierom. Ak boli niektoré oblasti s atramentom počas čistenia neúmyselne odstránené, musíte schému obnoviť pomocou značky a pravítka.

Leptanie a obnova dosky

Existujú rôzne varianty leptacieho riešenia, ale najčastejšie otázky je chlorid železitý, ktorý sa používa pri výrobe dosiek s plošnými spojmi vlastnými rukami. Činidlo sa používa v plastovej nádobe a nikdy nie v kovovej nádobe. Nalejte činidlo do nádoby, nechajte dosku 30-45 minút a potom ju vyberte z nádoby. Leptajte oblasť chránenú atramentom a na konci ju odstráňte.

Technológia výroby dosiek plošných spojov:

1. Doska s plošnými spojmi sa po leptaní v roztoku umyje vodou z vodovodu, pri čistení sa vždy nosia rukavice a okuliare. Je tiež odporúča sa používať plastové pinzety a nepoužívať kovové nástroje.
2. Zvyšný atrament po leptaní očistite mydlom na bielizeň, aby ste odkryli medenú časť dosky, môžete ju vyčistiť malým kúskom jemného brúsneho papiera, ktorý jej dodá lesk.
3. Ďalej sa otvory vyvŕtajú pomocou mini vŕtačky podľa schémy a znova sa opláchnu vodou. Vŕtanie sa vykonáva na Medenej strane, pretože tam je schéma, ktorá bude slúžiť ako vodítko.

Efektívne umiestňovanie stôp na dosku s plošnými spojmi je náročná zručnosť a vyžaduje si veľa trpezlivosti. Táto úloha bola výrazne zjednodušená vďaka vzhľadu ľahko dostupného bezplatného softvéru Diptrace v ruštine (verzia 2.0.1.7) na navrhovanie rozložení, ktoré si môžete stiahnuť z oficiálnych webových stránok.

Overovanie konštrukčných požiadaviek

Pred integráciou do dosky plošných spojov sa odporúča vykonať funkcie overenia obvodu. Štúdium typov komponentov pomocou používanie softvéru je možné zabezpečiť, aby interval obvodu bol v rámci tolerancií, nie sú žiadne problémy s obmedzeniami veľkosti a inými požiadavky na umiestnenie, ktoré sú povinné pre tento typ objektov sú splnené, aby bola zaistená spoľahlivosť a bezpečnosť prevádzky. Kvalita dosky a jednoduchosť umiestnenia zvyšujú účinnosť hotového výrobku.

Program na vývoj dosiek s plošnými spojmi dokáže identifikovať zložité štruktúry, ktoré počas výroby môžu viesť ku konfliktom medzi komponentmi alebo elektrickými obvodmi, spôsobiť problémy so šírkou stopy, veľkosťou fyzickej zložky dosky a dokonca aj elektromagnetickým rušením od iných prvkov.

Rozloženie PP by sa preto malo optimalizovať pomocou softvéru, ktorý najlepšie vyhovuje potrebám dizajnéra. Niektoré funkcie sú prítomné v mnohých ponukách, ale len málo z nich má vylepšené nástroje na navrhovanie dosiek plošných spojov, a preto je pre projektanta lepšie používať poradenstvo špecialistov pred výberom programu.

Výber Softvéru

Najdôležitejším prvkom v elektronických obvodoch a zariadeniach je doska s plošnými spojmi. Je možné postaviť elektronický obvod s maketou a nulovými doskami, ale táto metóda je nízkoúrovňová a menej efektívna, pretože schéma návrhu bude poškodená a výsledok môže byť poľutovaniahodný, pretože návrh zahŕňa zložitý proces umiestňovania komponentov obvodu. Dnes je na internete ponúkaných veľa programov na výrobu dosiek plošných spojov.

Požiadavky Na Výber Softvéru:

1. Funkčnosť by mala zodpovedať štýlu práce dizajnéra. Mnoho vývojárov začína diagramom a výsledky prenáša do návrhu rozloženia PP. Ak daný softvér nepodporuje tento smer, je pravdepodobne lepšie zvoliť iný program.
2. Flexibilita. Vytvorenie skvelého rozloženia je jedna vec, ale ak ho vykonáva program s nízkou funkčnosťou, neprinesie produktu veľkú hodnotu. Dispozičný softvér by mal zodpovedať projektom pre pevné aj flexibilné dosky podľa výberu projektanta.
3. Softvérová podpora-dodávateľ je povinný poskytovať účinnú podporu, obzvlášť dôležitú pre dizajnérov, ktorí nie sú oboznámení s nástrojmi CAD.
4. Aktualizácie-minimálna frekvencia aktualizácie programu dodávateľom je 1 každých šesť mesiacov. Usporiadanie a dizajn PP sa neustále vyvíjajú spolu s technológiou. Softvér, ktorý sa časom nezmení, bude v relatívne krátkom čase zbytočný.

Zavedenie dispozičného softvéru do procesu navrhovania dosky s plošnými spojmi zvýši efektivitu umiestnenia komponentov a zníži počet problémov, ktoré vznikajú pri prechode dosiek do fáz prototypovania a konečnej výroby. Čím skôr sa v procese zistia problémy, tým lacnejšie je ich odstránenie. To sa stáva ešte dôležitejším, pretože inžinieri stoja pred úlohou vyvinúť zložitejšie, viacvrstvové a tenké PP pre modernú elektroniku a miniatúrne zariadenia. Smartfóny a inteligentné televízory s plochou obrazovkou sú len niektoré príklady aplikácií pre čoraz zložitejšie rozloženia PP.

Radím mnohým vývojárom, aby používali Sprint-Layout pre dosky s plošnými spojmi - toto je použitý softvérový nástroj na výrobu rozloženie jednostranného, obojstranného a dokonca viacvrstvového PP. S ním môžete rýchlo a ľahko navrhnúť dosku, pretože tento nástroj nemá žiadne obmedzenia, ako navrhnúť dosku s plošnými spojmi.

Proces návrhu Eagle a Multisim

Výroba dosky s plošnými spojmi, ktorá podporuje fyzické elektronické komponenty a ich zapojenie cez medené dráhy namontované na povrchu, je skutočne pozoruhodná. Aby domáci PP spĺňal moderný stav techniky, bol funkčný a spoľahlivý, najlepší postup návrhu PP sa vykonáva pomocou CAD softvéru, napríklad Eagle. Tento typ softvér na návrh PCB obsahuje knižnicu komponentov, ktoré je možné použiť na zostavenie obvodu. Je tiež možné zmeniť polohu konštrukcie obvodu a potom zmeniť v súlade s požiadavkami normy a pohodlia.

Technológia výroby dosiek plošných spojov s Eagle:

1. Otvorte program návrhu dosky Eagle.
2. Zobrazí sa okno s panelom s ponukami.
3. Kliknite na ponuku Súbor.
4. Z rozbaľovacej ponuky vyberte možnosť "Nový dizajn" .
5. Kliknite na ponuku knižnica.
6. V rozbaľovacej ponuke vyberte možnosť "zariadenia/symbol" .
7. Dvojitým kliknutím naň vyberte príslušný komentár, aby sa komponent zobrazil v okne.
8. Pridajte všetky komponenty a nakreslite schému so správnymi pripojeniami.
9. Zadajte hodnotenie každého komponentu v súlade s požiadavkou.
10. Prejdite na panel nástrojov príkazov a kliknite na "textové editory", "možnosti" a zatvorte okno.
11. Potom sa zobrazí čierna obrazovka s rozložením alebo diagramom, ktorá sa uloží vo formáte obrázka.
12. Rozloženie sa generuje z konečného rozloženia softvérovej dosky na jej označenie, ktoré sa odošle do výrobnej jednotky, kde sa na plastovú fóliu vytlačí negatívny obrázok alebo maska.
13. Vyberte si suroviny.
14. PP základňa je vyrobená z nerozbitného skla alebo sklenených vlákien s medeným povlakom na jednej alebo oboch stranách dosky.
15. PP, ktoré sú vyrobené z nerozbitného fenolového papiera, sú lacnejšie a často sa používajú v domácich spotrebičoch. Na jednej alebo dvoch stranách je možné použiť tenký priemyselný laminát potiahnutý meďou.
16. Potom prechádzajú štandardným výrobným postupom PP opísaným vyššie.

Rôzne výrobné metódy

Pre amatérskeho radistu je ľahké vyrobiť dosky s plošnými spojmi doma. Ušetrí to veľa času pri ladení procesov a dvojitej kontrole pripojení v rozložení. Môžete si vytvoriť vlastné Arduino.

Existujú tri hlavné výrobné metódy:

1. Žehlička na lesklom papieri metódou zahrievania.
2. Diagram ručne na PP.
3. Laserové leptanie. Pretože laserová metóda je priemyselnou metódou výroby dosiek plošných spojov, domáci remeselníci používajú prvé dva.

Dizajn PCB: PCB

1. návrh sa zvyčajne vykonáva konverziou schémy zapojenia do rozloženia používanie softvéru.
2. Existuje veľa skvelých softvérových balíkov s otvoreným zdrojovým kódom na vytváranie a navrhovanie rozložení PP.

Mnoho vývojárov elektronických zariadení v doma , odporučiť tie, ktoré dávajú najväčšia výhoda:

• Cadsoft Eagle;
• PCBWizard.

Schematický diagram v Cadsoft Eagle

Používanie softvéru na rozloženie pracovať v procese navrhovania dosiek plošných spojov sa zlepší kvalita, umožní vám vytvárať projekty pripravené na výrobu, urýchliť vstup na trh a znížiť náklady. Cadsoft Eagle je jedným z najkvalitnejších programov na vytváranie dosiek. Zvážte napríklad vytvorenie prepínača PP-touch pomocou IC555.

Algoritmus vykonávania:

1. Zaradené v kategóriách: > Vývoz > Obrázok a vykonať rozloženie.
2. Vytlačte rozloženie PP pomocou laserovej tlačiarne a fotografického papiera A4 alebo lesklého papiera a uistite sa, že výtlačok je vyrobený na lesklej strane papiera.
3. Medenú dosku odrežte podľa veľkosti rozloženia pomocou pílky alebo rezačky.
4. Spracujte medenú stranu dosky s plošnými spojmi pomocou brúsneho papiera alebo brúsnych špongií. Tým sa odstráni horná vrstva oxidu medi, ako aj vrstva fotorezistu. Leštené povrchy vám tiež umožňujú lepšie prilepiť obrázok z papiera.
5. Preneste PP na medenú dosku. Uistite sa, že hornú vrstvu preklopíte vodorovne. Položte medený povrch dosky na tlačené rozloženie, uistite sa, že je doska správne zarovnaná s hranicami tlačeného rozloženia, a pomocou pásky držte dosku a tlačený papier v správnej polohe.
6. Po vytlačení na lesklý papier sa Žehlička vyhladí obrazovou stranou nadol na medenú stranu, potom sa elektrická žehlička zahreje na maximálnu teplotu.
7. Položte dosku a fotografický papier na čistý drevený stôl pokrytý obrusom, so zadnou stranou fotografického papiera k sebe, fotografický papier vyžehlite miernym tlakom asi 5-15 minút.
8. Po vyžehlení vložte vytlačený tanier na asi 10 minút do teplej vody. Papier sa rozpustí, potom ho môžete opatrne odstrániť. V niektorých prípadoch pri odstraňovaní papiera jednotlivé stopy strácajú farbu, takže na ich stmavenie môžete použiť čiernu značku.
9. Pred leptaním dosky si najskôr nasaďte gumené rukavice.
10. Noviny položte na podlahu tak, aby ich moriaci roztok nepokazil.
11. Naplňte plastovú škatuľu vodou.
12. 2-3 čajové lyžičky chloridu železitého rozpustite vo vode.
13. Doska s plošnými spojmi sa uvoľňuje do leptacieho roztoku (roztok chloridu železitého, FeCl3) asi 30 minút, činidlo reaguje s nemaskovanou meďou a odstraňuje nežiaducu meď z dosky.
14. Pomocou klieští odstráňte PP a skontrolujte, či je celá odmaskovaná oblasť leptaná alebo nie, môžete ju nechať v roztoku ešte chvíľu dlhšie.

Pri likvidácii moriaceho roztoku musíte byť opatrní, je toxický pre ryby a iné organizmy vo vodnom prostredí. Je prísne zakázané naliať ho do umývadla, namiesto toho sa opakovane riedi a naleje na bezpečné miesto.

Praktický dizajn s DESIGNSPARK PCB

DesignSpark PCB je Rs komponenty PCB návrhový nástroj. Je súčasťou sady aplikácií určených na podporu rýchleho prototypovania prostredníctvom mechanického a elektronického dizajnu a bol uvedený na trh v roku 2010.

RS Components vyvinula online komunitu, ktorá aktívne rozvíja projekt, čo nie je prekvapujúce, pretože RS je svetoznáma a rešpektovaná organizácia, ktorá vydáva svoje riešenia pre elektronický dizajn. Nástroj je poskytovaný bezplatne, ale existuje možnosť komerčného použitia.

Napriek tomu, že je to zadarmo, je to kompletný a profesionálny program, ktorý vám umožňuje vytvoriť niekoľko stránok schematických modelov, nemá žiadne obmedzenia týkajúce sa veľkosti dosky s plošnými spojmi a vydáva štandardné súbory konečného formátu.

Tipy remeselníkov

Jednoduchá schéma môže byť vyvinutá po niekoľkých hodinách tréningu. Zložitejšie projekty využívajúce komplexný softvér vyžadujú viac odhodlania a trpezlivosti, takže je lepšie poradiť sa s odborníkmi.

Tipy pre začiatočníkov:

1. Stiahnite si a nainštalujte softvér pre dosku s plošnými spojmi podľa vášho výberu.
2. Spustite návrhára schémy PP. V Eagle to možno urobiť tak, že prejdete na "Súbor", "Nový" a "schéma".
3. Pridať všetko potrebné podrobnosti z knižnice na dosku plošných spojov a spojte ich dohromady podľa návrhu. Ak časť nie je k dispozícii v knižnici, budete ju musieť vytvoriť. Postupujte podľa pokynov v časti pomocník, ako pridať novú časť do knižnice.
4. Skontrolovať pre chyby pripojenia kliknutím na "Nástroje" a potom na "ERC". Ak existujú chyby, opravte ich skôr, ako prejdete na ďalší krok.
5. Dajte programu pokyn na vytvorenie rozloženia priamo z diagramu.
6. Pomocou myši presunú všetky komponenty na miesto, kde je potrebné ich umiestniť na doske plošných spojov. Zároveň sa odporúča dodržiavať schému a nemusíte sa obávať liniek spájajúcich komponenty.
7. Od tejto chvíle sa s PP zaobchádza odlišne v rôznych programoch, napríklad v Eagle kliknú na" Rasnest " v ľavom paneli s ponukami, aby vyčistili spojovacie vzduchové vodiče, v iných programoch si môžete pozrieť súbory pomocníka.
8. Na paneli s ponukami musíte nájsť režim "Auto", aby softvér mohol automaticky vykonávať sledovanie. Táto funkcia nikdy nefunguje dokonale, takže niektoré podložky musia byť ponechané na pripojenie.
9. Zmeňte veľkosť panelu posunutím okrajov podľa potrieb. Dobrou praxou je ponechať asi 1/2 palca priestoru na každej strane obdĺžnikovej dosky.
10. Ak sa používa Sprint Layout 6 a potrebujete vytvoriť zem, použite príkaz "polygon gnd", stlačte "Enter" a pomocou myši vytvorte vybranú oblasť. V ľavej ponuke vyberte možnosť "Auto", aby ste automaticky nastavili mnohouholník pre tranzy, platformy a prechody. V zásade to je všetko, potom je rozloženie PP pripravené.

Dá sa teda zhrnúť, že dizajn dosky s plošnými spojmi nevyžaduje špeciálne zručnosti a veľa trpezlivosti. Na to nie je potrebné absolvovať špeciálne školenie, pretože väčšina značkovacích programov prichádza s návodmi a podrobnými príkladmi, ktoré sa úspešne používajú na osvojenie si základov.