Проектиране на печатни платки. Софтуер за проектиране на печатни платки

Обикновено инженер по електроника или електротехника проектира веригата, а инженер по оформлението проектира печатната платка. Проектирането им е специализирано умение. Съществуват много методи и стандарти, използвани за проектиране на печатна платка, която е лесна за изработване, но е малка и евтина.

ПХБ намират широко приложение във всички електронни продукти, в индустрии като машиностроене, енергетика, транспорт, безжични устройства, роботика и много други области на науката и технологиите. Те осигуряват бърза работа, достъп, контрол, наблюдение и точни резултати в сравнение с други устройства за свързване.

Персонализирани печатни платки

Печатна платка (ППК) механично поддържа и електрически свързва електронни компоненти, като използва проводящи писти, връзки и други елементи, гравирани от медни листове, ламинирани върху непроводим субстрат. Той има предварително проектиран дизайн и дизайн на медните релси върху проводящия лист. По този начин разработването на печатна платка намалява възможността за повреди, произтичащи от слаби връзки, а сглобяването на компонентите е лесно - радиолюбителят трябва само да постави компонентите и да ги запои.

Много дизайнери използват печатни платки по поръчка вместо готови продукти, защото дизайнът по поръчка ги прави по-компактни, по-удобни за ползване, тъй като радиолюбителят сам решава къде да постави частите. И накрая, дъската е много по-здрава, за разлика от сглобяемите продукти, които са пълни с дупки, което ги прави слаби.

Технологията на печатните платки е доста проста:

1. Проектиране на оформлението.
2. Печатна платка.
3. Прехвърляне на схематична диаграма чрез термичен трансфер върху медна плоча.
4. Ецване на PP в специален разтвор на железен хлорид, последвано от изплакване с вода за отстраняване на остатъците от реагента.
5. Отстранете остатъчното мастило с разтворител, за да откриете небоядисаната медна част.
6. След отстраняване на мастилото ще са необходими отвори за запояване на компонентите върху платката.
7. След проектирането на схемата запоявайте компонентите.

Инструменти и реактиви

Печатните платки се изработват от специални материали, които не провеждат електричество, като фибри и стъкло. Веригите се изработват върху печатни платки с медни писти вместо електрически проводници за свързване с компоненти.

За да завършите проектирането на платката със собствените си ръце, ще трябва предварително да закупите следното инструменти и материали:

• мини бормашина (Dremel);
• домашна ютия;
• лазерен принтер/фотокопирна машина
• Латексови ръкавици;
• предпазни очила за очите;
• разтвор за ецване (железен хлорид);
• маркер с тънки върхове;
• владетел;
• матова/гланцова хартия;
• пластмасови пинцети;
• пластмасови сламки;
• парцал;
• шлифовъчна хартия.

създаване на дизайн

Ако вече имате макет на собствения си проект, можете да пропуснете тази стъпка и да преминете към следващата, или да скицирате схемата директно върху платката, ако не планирате да печатате печатни платки. Преди да изработите платката, първо трябва да проектирате схемата. Най-добре е това да стане с помощта на надежден софтуер за проектиране, като Eagle Layout Editor. За хората, които търсят по-малко сложен софтуер, Microsoft Powerpoint е добра идея. Когато отпечатвате макет, използвайте лазерен принтер или фотокопирна машина. Мастиленоструйните принтери няма да работят, тъй като мастилото им е водоразтворимо и не се пренася върху ПХБ. Използвайте всякаква гланцирана хартия, дори статии от списания.

След това използвайте обикновена домакинска ютия, като изгладите отпечатаната схема върху дъската. При гладене на отпечатания макет мастилото се прехвърля от хартията върху дъската. Необходимо е да зададете максималната температура на ютията, ако хартията е дебела, но ако не - среден. След това накиснете дъската в съд с чешмяна вода за 2-5 минути или я поставете под течаща вода от мивката. След това внимателно избършете повърхността, за да се уверите, че не е премахнато мастило. Изпилете излишната PP плоскост и шлифовайте с фина шкурка. Ако по време на почистването по невнимание са били премахнати някои области с мастило, дъската трябва да се възстанови с маркер и линийка.

Ецване и ремонт на дъската

Съществуват различни версии на разтвора за ецване, но най-често срещаните Най-разпространената форма на ецване е железният хлорид, който се използва при ръчното изработване на печатни платки. Използвайте реактива в пластмасов съд и никога в метален съд. Изсипете реактива в контейнера, оставете дъската за 30-45 минути, след което я извадете от контейнера. Ецветете защитената с мастило зона и я отстранете, когато приключите.

Технология за производство на печатни платки:

1. Изплакнете печатната платка с чешмяна вода след ецване в разтвор, винаги носете ръкавици и очила при почистване. Също така препоръчва се да използвате пластмасови пинсети и не използвайте метални инструменти.
2. Почистете остатъците от мастило с вода и сапун за миене след гравирането, за да разкриете медната част на платката, можете да я почистите с малко парче фина абразивна хартия, като й придадете лъскав завършек.
3. Пробийте отворите с мини-свредло, като следвате схемата, и изплакнете отново с вода. Пробиването се извършва откъм медната страна, тъй като там е поставена схемата, която служи за ориентир.

Ефективното поставяне на следи върху печатна платка е трудно умение и изисква много търпение. Тази задача беше значително опростена благодарение на свободно достъпния и лесно достъпен софтуер Diptrace на руски език (версия 2.0.1.7) за проектиране на макети, които могат да бъдат изтеглени от официалния уебсайт.

Проверка на изискванията за проектиране

Препоръчително е функциите на теста на схемата да се извършват преди сглобяването на платката. Като разглеждате типовете компоненти с помощта на софтуер сигурност, можете да се уверите, че разстоянието между схемите е в рамките на допустимото, няма проблеми с ограниченията на размера и други изисквания за настаняване, са задължителни за този тип съоръжения, за да се гарантира надеждността и безопасната експлоатация. Качеството на плочите и лесното им поставяне подобряват ефективността на крайния продукт.

Софтуерът за проектиране на печатни платки може да идентифицира сложни проекти, които могат да предизвикат конфликти между компоненти или вериги, проблеми с ширината на пистата, физическия размер на компонентите и дори електромагнитни смущения от други елементи по време на производствения процес.

Ето защо оформлението на печатни платки трябва да бъде оптимизирано с помощта на софтуер, който най-добре отговаря на нуждите на дизайнера. Някои функции присъстват в много предложения, но малко от тях са подобрили инструментите за проектиране на печатни платки, така че дизайнерът е по-добре преди избор на софтуер използване на експертни съвети.

Избор на софтуер

Най-важният елемент в електронните вериги и оборудване е печатната платка. Възможно е да се изгради електронна схема с дъски за хляб и нулеви дъски, но този метод е на ниско ниво и по-малко ефективен, тъй като проектната схема ще бъде подложена на повреда и резултатът може да бъде катастрофален, тъй като дизайнът включва сложен процес на поставяне на компоненти на веригата. Днес в интернет има множество софтуерни продукти за производство на печатни платки.

Изисквания за избор на софтуер:

1. Функционалността трябва да отговаря на стила на работа на дизайнера. Много проектанти започват със схемата и прехвърлят резултатите към проекта за оформление на печатни платки. Ако въпросният софтуер не поддържа това, вероятно е по-добре да изберете друг софтуер.
2. Гъвкавост. Създаването на страхотно оформление е едно нещо, но ако е направено с малко софтуер, то няма да добави голяма стойност към продукта. Софтуерът за оформление трябва да е подходящ както за твърди, така и за гъвкави конструкции на платки, според избора на дизайнера.
3. Софтуерна поддръжка - доставчикът е отговорен за осигуряването на ефективна поддръжка, която е особено важна за дизайнери, Не сте запознати с CAD инструментите.
4. Актуализации - минималната честота на актуализиране на програмата от доставчика е веднъж на всеки шест месеца. Оформлението и проектирането на печатни платки непрекъснато се развива заедно с технологиите. Софтуер, който не се променя с течение на времето, ще бъде безполезен за сравнително кратък период от време.

Включването на софтуера за оформление в процеса на проектиране на печатни платки ще подобри ефективността на разположението на компонентите и ще намали проблемите, възникващи по време на прехода към фазите на създаване на прототипи и крайното производство. Колкото по-рано се открият проблемите в процеса, толкова по-евтино е отстраняването им. Това става още по-важно, тъй като инженерите са изправени пред предизвикателството да проектират по-сложни, многослойни и тънки печатни платки за съвременната електроника и миниатюрни устройства. Смартфони и интелигентни телевизори с плосък екран са само някои примери за приложения за все по-сложни оформления на печатни платки.

Много разработчици съветват да се използва Sprint-Layout за печатни платки, който е софтуерен инструмент, използван за за производство оформление на едностранни, двустранни и дори многослойни печатни платки. С него можете да проектирате бързо и лесно, тъй като инструментът няма ограничения за начина, по който трябва да проектирате вашата печатна платка.

Процес на проектиране с Eagle и Multisim

Изработката на печатни платки, които поддържат физически електронни компоненти и тяхното окабеляване чрез медни писти за повърхностен монтаж, е наистина забележителна. За да бъде вашата домашна печатна платка модерна, функционална и надеждна, най-добрата процедура за проектиране на печатна платка е използването на CAD софтуер като Eagle. Този тип Софтуерът за проектиране на печатни платки съдържа библиотека от компоненти, които могат да се използват за изграждане на схемата. Възможно е също така да се промени позицията на схематичния дизайн и след това да се модифицира, за да отговаря на стандарта и удобството.

Технология за печатни платки с Eagle:

1. Отворете софтуера за проектиране на печатни платки Eagle.
2. Ще се появи прозорец с лента с менюта.
3. Щракване върху менюто на файла.
4. Изберете "нов дизайн" от падащото меню.
5. Кликнете върху менюто на библиотеката.
6. Изберете "устройства/символ" от падащото меню.
7. Изберете подходящия коментар, като щракнете два пъти върху него, така че компонентът да се появи в прозореца.
8. Добавете всички компоненти и начертайте схема с правилните връзки.
9. Въведете оценката на всеки компонент в съответствие с изискванията.
10. Отидете в лентата с инструменти и щракнете върху "Текстови редактори", "Опции" и затворете прозореца.
11. След това се появява черен екран с макета или схемата, която е записана във формат на изображение.
12. Макетът се генерира от окончателния макет на платката на софтуера, който се изпраща в производственото звено, където върху пластмасов лист се отпечатва негативно изображение или маска.
13. Избор на суровина.
14. Субстратът е изработен от нечупливо стъкло или фибростъкло с медно покритие от едната или от двете страни на платката.
15. PP, който се произвежда от нечуплива фенолна хартия, е по-евтин и често се използва в домакинските уреди. Могат да се използват тънки индустриални ламинати с медно покритие от едната или от двете страни.
16. Следва се стандартният производствен процес на PP, описан по-горе.

Различни производствени методи

Лесно изработване на печатни платки в домашни условия за радиолюбителите. Това спестява много време за отстраняване на грешки в процесите и за двойна проверка на връзките в макета. Възможно е да направите свой собствен Arduino.

Съществуват три основни начина за изработване:

1. Желязо върху гланцова хартия.
2. Ръчно написана схема върху PP.
3. Лазерно гравиране. Тъй като лазерният метод е промишлен метод за изработване на платки, домашните любители използват първите два метода.

Проектиране на печатни платки:

1. Проектирането на печатни платки обикновено се извършва чрез преобразуване на електрическа схема в макет с използване на софтуера.
2. Съществуват много страхотни софтуерни пакети с отворен код за създаване и проектиране на макети на печатни платки.

Много дизайнери на електронни устройства в у дома препоръчвам тези, които дават най-голямо предимство:

• Cadsoft Eagle;
• PCBWizard.

Схема на електрическата верига в Cadsoft Eagle

Използване на софтуера за оформление за работата По време на процеса на проектиране на печатни платки подобрява качеството, позволява проекти, готови за производство, ускорява времето за пускане на пазара и намалява разходите. Cadsoft Eagle е един от най-добрите софтуери за проектиране на платки. Като пример, нека разгледаме създаването на PP - сензорен превключвател с помощта на IC555.

Алгоритъм на изпълнение:

1. Въведете Eagle: Файл > Експорт > Изображение и направете оформлението.
2. Разпечатайте макета на печатната платка с лазерен принтер и хартия формат А4 или гланц, като се уверите, че печатате от гланцовата страна на хартията.
3. Нарежете медната плоча според размера на макета с помощта на ножовка или резачка.
4. Завършете медната страна на печатната платка, като използвате шкурка или абразивна гъба за почистване. По този начин се отстранява горният оксиден слой на медта, както и фоторезистният слой. Шлайфаните повърхности позволяват и по-добро залепване на изображението върху хартията.
5. Прехвърляне на печатната платка върху медната плоча. Винаги обръщайте горния слой хоризонтално. Поставете повърхността на медната платка върху отпечатания макет, уверете се, че платката е правилно подравнена с границите на отпечатания макет и използвайте лента, за да задържите платката и отпечатаната хартия в правилната позиция.
6. След като отпечатате върху гланцовата хартия, изгладете я с изображението надолу към медната страна, след което загрейте електрическата ютия до максимална температура.
7. Поставете дъската и фотохартията върху чиста дървена маса, покрита с кърпа, с обратната страна на фотохартията към себе си и гладете фотохартията с лек натиск за около 5-15 минути.
8. След гладене поставете отпечатаната плоча в топла вода за около 10 минути. След това хартията се разтваря и може внимателно да се отстрани. В някои случаи отделни следи губят цвят при отстраняване на хартията, затова може да се използва черен маркер, за да се потъмнят.
9. Гумените ръкавици се поставят първо преди ецването на дъската.
10. Поставете вестника на пода, така че разтворът за гравиране да не го развали.
11. Напълнете пластмасовата кутия с вода.
12. Разтворете 2-3 чаени лъжички железен хлорид във вода.
13. Разтворете печатната платка в разтвор за ецване (разтвор на железен хлорид, FeCl3) за около 30 минути, реагентът реагира с немаскираната мед и отстранява нежеланата мед от печатната платка.
14. Използвайте клещи, за да извадите печатната платка, и проверете дали цялата немаскирана област е ецвана или не, можете да я оставите в разтвора за по-дълго време.

Трябва да се внимава с разтвора за ецване, тъй като той е токсичен за рибите и други организми във водната среда. Строго забранено е да се излива в мивката, вместо това се разрежда многократно и се излива на безопасно място.

Практическо проектиране с DesignSpark PCB

DesignSpark PCB е инструмент за проектиране на печатни платки на RS Components. Той е част от набор от приложения, предназначени да подпомагат бързото създаване на прототипи чрез механично и електронно проектиране, и беше пуснат на пазара през 2010 г.

RS Components е създала онлайн общност, която активно популяризира проекта, което не е изненадващо, тъй като RS е световноизвестна и уважавана организация, която публикува своите решения за проектиране на електроника. Инструментът е безплатен, но има и търговска опция.

Въпреки че е безплатна, тя е цялостна и професионална програма, която ви позволява да създавате множество страници със схематични модели, няма ограничения за размера на печатната платка и извежда стандартни файлове в окончателния формат.

Съвети от занаятчиите

След няколко часа обучение може да се разработи проста схема. По-сложните проекти, при които се използва сложен софтуер, изискват повече отдаденост и търпение, затова е най-добре да потърсите професионален съвет.

Съвети за начинаещи:

1. Изтеглете и инсталирайте избрания от вас софтуер за печатни платки.
2. Стартиране на дизайнера на схеми на печатни платки. В Eagle това може да стане, като отидете на "File", "New" и "Scheme".
3. Добавете всички необходими части от библиотеката към платката със схеми и да ги свържете заедно според проекта. Ако частта не е налична в библиотеката, трябва да я създадете. Следвайте инструкциите в раздела за помощ как да добавите нова част в библиотеката.
4. Проверете ако има някакви грешки връзки, като натиснете "Tools", след което "ERC". Ако има грешки, поправете ги, преди да преминете към следващата стъпка.
5. Инструктирайте програмата да създаде макета директно от схемата.
6. Използвайте мишката, за да преместите всички компоненти там, където искате да бъдат поставени върху платката. Препоръчително е да следвате схемата и да не се притеснявате за линиите, свързващи компонентите.
7. От този момент нататък с ПП се работи по различен начин в различните програми, например в Eagle се натиска "Rasnest" в лявата лента на менюто, за да се изчистят свързващите въздушни проводници, а в други програми можете да се обърнете към помощните файлове.
8. Необходимо е да намерите режима "Auto" в лентата с менюта, за да може софтуерът автоматично да извършва проследяване. Тази функция никога не работи перфектно, така че някои кабелни подложки трябва да се оставят.
9. Промяна на размера на дъската чрез преместване на границите според нуждите. Добра практика е да се оставя около 1/2 инча разстояние от всяка страна на правоъгълна дъска.
10. Ако се използва Sprint Layout 6 и трябва да се създаде заземителна връзка, се използва командата "polygon gnd", след което се натиска "Enter" и с мишката се създава избраната област. Изберете "Автоматично" в лявото меню, за да зададете автоматично полигона за приемо-предаватели, подложки и възли. По принцип това е всичко, след което оформлението на печатната платка е готово.

Така че може да се обобщи, че проектирането на печатна платка не изисква специални умения и много търпение. За това не е необходимо специално обучение, тъй като повечето софтуери за маркиране се предлагат с уроци и примери стъпка по стъпка, които успешно се използват за усвояване на основите.