PCB Art - De ultieme gids voor hoe PCB's beter zijn

De meeste PCB-ingenieurs zouden voor een groot deel toegeven dat PCB-ontwerpen de lijnen trekken van nieuwe PCB-productiewedstrijden. Door het ontwerpen van PCB-kunst te verbeteren, kunt u uw productiekosten minimaliseren, uw elektronica een hypermodern uiterlijk geven en betere functionaliteiten bereiken. De kennis van PCB-kunsten is cruciaal voor alle PCB-ingenieurs.

Maar wat is "PCB-kunst"? Hoe pas je het toe op je projecten? Moet je het bij de Gerber doen of tijdens de PCB-assemblage? Deze editie gaat wat dieper op het onderwerp in om de verkopende kunst te ontdekken.

1. Wat is PCB Art?

In een notendop, "PCB Art" is een generieke term die een poging definieert om een ​​artistieke indruk op een Printed Circuit Board (PCB) te creëren. Zo'n afbeelding kan worden getekend tijdens het ontwerpen van Gerber of doorgesneden tijdens de productie.

Laten we het voorbeeld nemen van de PCB van een polshorloge. Ik wed dat we allemaal de goede oude rechthoekige horloge-PCB's kennen met strikt utilitaire schildvormige tekeningen die IC's en andere elektronische componenten met elkaar verbinden. Vergelijk nu dat eenvoudige oude ontwerp met de moderne tijd van gecompliceerde borden met ingewikkelde en artistiek getekende onderlinge verbinding van onderdelen en meerdere lagen.

Ervan uitgaande dat we uiteindelijk de twee PCB's hebben vervaardigd (de oude PCB zonder kunst en de nieuwe PCB met kunst) en ze in de horlogemarkt hebben geïmplementeerd, zullen beide ontwerpen u dan niet de tijd laten zien? Natuurlijk zouden ze dat doen. Waarom zou je dan een fortuin uitgeven om kunst op PCB's toe te voegen? Is het het waard?

Het ontwerp maakt niet veel uit wanneer u een praktisch doel moet bereiken, maar het maakt wel uit wanneer u moet verkopen of indruk moet maken. Als individu moet u misschien de ontwerpen onderzoeken die er indrukwekkend uit zouden zien, degenen die beter zouden presteren en de verbeterde technologie. Vaak zouden dergelijke ontwerpoverwegingen van invloed zijn op een hogere verkoop op de markt bij verschillende concurrenten. PCB-kunst wordt vaak gebruikt om deze doelen van PCB-productie te bereiken.

Dus, hoe ga je om met het maken van PCB-kunst? Wat moet je weten over PCB's als kunstwerk? In het volgende hoofdstuk onderzoeken we de theorie van het maken van PCB-artworks en enkele van de technieken die je zou kunnen gebruiken.

2. PCB's als kunstwerk

2.1:De reikwijdte van PCB-kunstontwerp

De vaardigheid van het ontwerpen van PCB-kunst is ontstaan ​​vanuit de ingenieurs van technologisch geavanceerde elektronische fabrikanten. Tegenwoordig heeft deze vaardigheid zijn weg gevonden naar het knutselpakket van de doe-het-zelf (doe-het-zelf) hobbyfabrikant. Het wordt momenteel toegepast bij de productie van de eenvoudigste tot de meest geavanceerde PCB-producties. PCB-kunsten zijn overal. Je ontmoet ze verborgen in het elektrische scheerapparaat terwijl je 's ochtends onder de douche staat, of je zet ze op als smartwatches als je naar je werk gaat.

In de huidige markt werken elektronische bedrijven (vooral telefoons) en creatieve ontwerpers van PCB-kunst vaak samen om complexe kleine PCB's te ontwerpen en te produceren met aanvankelijk onvoorstelbare functionaliteiten.

Naast het publiek van consumentenelektronica, heeft PCB-kunst zich ook uitgebreid tot doe-het-zelfprojecten zoals hulpjuwelen en geschenken. Tegen het einde van deze editie zullen we verschillende andere opkomende toepassingen van PCB-kunst in de industrie verkennen.

Maar voordat we diep ingaan op het eigenlijke proces van het ontwerpen van onze PCB-artworks, laten we eerst de verschillende soorten PCB-artworks begrijpen, afhankelijk van de soorten PCB's.

2.2:Verschillende soorten PCB-kunstwerken

Denk hier eens over na:een flexibel apparaat kan niet hetzelfde PCB-materiaal hebben als een solide apparaat als een telefoon. De samenstelling van het bord bepaalt vaak het soort kunst dat je aan boord kunt uitvoeren.

Vanwege het brede scala aan PCB-toepassingen bestaan ​​er verschillende soorten printplaten voor verschillende toepassingen. Deze variaties van PCB's omvatten:

Enkelzijdige printplaten

Dit zijn de oudste vormen van PCB's op de markt. Het gaat om een ​​enkele laag substraat die is bedekt met een metalen laag. Koper omsloten met een beschermend soldeermasker is vaak de ideale metalen afdekking voor enkelzijdige PCB's.

Het ontstaan ​​van PCB's bij brandstichting van dergelijke PCB's is natuurlijk en vaak goedkoper dan andere printplaten. Een dergelijk bord kan echter niet helpen bij het vervaardigen van meerlagige kunst.

2.2.1:dubbelzijdige printplaten

Dubbelzijdige PCB's zijn het meest gebruikte type PCB's in de huidige markt. Ze hebben een enkel substraat met twee van de zijkanten gelaagd met metaal. Bij het verbinden van componenten aan verschillende zijden van het substraat, worden gaten gemaakt om elementen van de ene kant van het substraat te verbinden met details aan de andere kant van het substraat.

Kunst maken op een dubbelzijdige print is relatief goedkoper en comfortabeler dan op een meerlaagse print. Maar nogmaals, het is beperkt tot een enkele laag kunst.

2.2.2:Meerlaagse PCB's

De meeste moderne PCB's maken gebruik van de productieaanpak van PCB's met meerdere substraten en metaallagen. In deze benadering worden verschillende metaallagen met isolatiemateriaal (4, 6, 8 of tien lagen) op elkaar gestapeld en worden verbindingen tussen de lagen gemaakt bij het vervaardigen van een enkele PCB. We gebruiken dergelijke soorten apparatuur vaak bij de productie van medische apparatuur, computers en andere intelligente apparaten.

De productie van kunst in een meerlagige PCB is vaak kostbaar en kost meer tijd om te produceren in vergelijking met enkellagige PCB's. Deze borden zijn echter geschikt voor meerdere kunstlagen.

2.2.3:Flex-printplaten

Bij de productie van flex-PCB's gebruiken we flexibele kunststof als substraat. Deze PCB's worden vaak toegepast bij de fabricage van elektrische apparaten die flexibiliteit in ontwerp of gebruik vereisen, zoals opvouwbare schermen. Ze zijn vaak duur om te produceren, maar hebben meer toepassingen dan stijve PCB's.

Kunst produceren op WellPCB biedt DC-motorcontrollers op zowel binnenlandse als internationale markten. We hebben flexibele PCB's is complex. Het gaat om vaste regels en richtlijnen waaraan een ontwerper zich moet houden bij het maken van de kunstwerken. We zullen later in deze editie enkele van deze essentiële richtlijnen onderzoeken.

Nou, laten we nu onze handen vuil maken met wat PCB-artwork!

3. Hoe maak je een PCB-kunst in ontwerp

3.1:Top vijf softwaretoepassingstools van PCB Art Designing

Ontwerpen is soms een uitdagende taak. Maar je hoeft het niet op de verkeerde manier te beginnen; daarom heb je wat ontwerptools nodig.

Bij het ontwerpen van een PCB heeft u een goede softwaretoepassing nodig om de Gerber- of vectorbestand(en) voor uw PCB te maken. Dankzij internet zijn er vaak honderden van dergelijke tools beschikbaar om te downloaden. En die verscheidenheid aan keuzes is soms een "gezegende vloek", omdat je misschien moeite hebt om de beste van de rest te onderscheiden. In dit gedeelte wordt kort ingegaan op enkele populaire ontwerptools, met name de 'gratis voor iedereen'-toepassingen, om u op weg te helpen. Laten we beginnen.

3.1.1:De Eagle-ontwerptool

Eagle is een softwareproduct voor het ontwerpen van PCB's dat eigendom is van Autodesk. Het is geen open source applicatie. Aan de andere kant is het de meest populaire software voor het ontwerpen van PCB's. Eagle heeft de volgende opvallende kenmerken:

Belangrijkste kenmerken

• Een veelkleurige schematische PCB-editor

• Verschillende bibliotheken beschikbaar voor hergebruik

• Verbeterde foutdetectoren

Het onderscheidt zich door zijn enorme ondersteunende gemeenschap en brede kenmerken van het ontwerp. Aan de andere kant is deze software duur in aanschaf en onderhoud. Vanwege de kosten is het lovenswaardig voor commercieel gebruik.

3.1.2:KiCad EDA

KiCad EDA is een open-source PCB-ontwerpsoftware. Het is ontwikkeld voor zowel commercieel als leergebruik. Enkele van de opvallende kenmerken zijn:

Belangrijkste kenmerken

• Het ondersteunt tot 32 koperlagen

• Het geeft on-design foutmeldingen die je waarschuwen wanneer je aan het ontwerpen bent

• Heeft een gebruiksvriendelijke voetafdruk-editor

KiCad gebruikt een 3D-viewer voor het eenvoudig bekijken van lagen en het controleren van fouten. Het is ook een gratis te gebruiken platformonafhankelijke tool. Zowel beginners als professionele gebruikers zullen het waarschijnlijk nuttig vinden.

3.1.3:EasyEDA

EasyEDA creëert een ander paradigma dan PCB-ontwerp door van zijn tool een online-gebaseerde PCB-ontwerptool te maken. Ik vind het (persoonlijk) intrigerend bij het maken van ontwerpen die samenwerking vereisen; vooral bij het ontwerpen of werken met fysiek onbereikbare ingenieurs.

EasyEDA is een beter hulpmiddel voor doe-het-zelfprojecten omdat het goedkoop is, minder middelen vereist, maar essentiële taken uitvoert. Het wordt aanbevolen vanwege de enorme ondersteuning van ontwerpen van andere ontwerptools, gebruiksgemak en open-source karakter. Bovendien hoef je het niet te installeren; je gaat snel aan de slag als je het in een browser kunt openen.

3.1.4:Proteus

Net als Eagle is Proteus een kant-en-klare softwaretoepassing voor het ontwerpen van PCB's, ontwikkeld door en eigendom van LabCenter Electronics. Het is een krachtig hulpmiddel met meer dan 800 microcontroller-opties om uit te kiezen bij het ontwerpen van uw circuit.

Aan de andere kant is Proteus duur om te verwerven. Het is een uitstekend hulpmiddel voor professioneel gebruik. Maar als je als hobbyist met een krap budget werkt, mag je dat gerust overslaan.

3.1.5:TinyCAD

Nu is de TinyCAD de "eenvoudige en eenvoudige" PCB-ontwerptool. Dit product van Sourceforge is gratis te gebruiken, maar het ontwerp is sterk vereenvoudigd. Ik raad het ten zeerste aan bij het tekenen van schema's.

Het is een uitstekend hulpmiddel voor experimenten en een perfect hulpmiddel voor hobbyistische doe-het-zelfprojecten. Het ontbreekt echter aan de juiste testtools voor professioneel gebruik.

OPMERKING

PCB-kunsten vragen om kunstideeën. Nadat je een ideaal gereedschap hebt gekozen, moet je goed nadenken over het concept achter de kunst die je gaat ontwikkelen en of het gemakkelijk en betaalbaar zal zijn om het te produceren. Zodra u uw idee hebt vastgesteld, is het ontwerpproces eenvoudig. Het volgt vaak de onderstaande stappen.

3.2:Stappen voor het ontwerpen van een PCB-artwork

Stap 1:Alle PCB-artworkontwerpen beginnen met schema's

Voordat u begint met het ontwikkelen van PCB Art, is het raadzaam om het schakelschema van de PCB die u wilt produceren op te stellen. Een schematisch diagram stelt u in staat om het aantal componenten dat u nodig heeft voor een printplaat met hun aansluitingen vast te stellen. De PCB-ontwerptools (hierboven beschreven) kunnen vervolgens alle benodigde details, draden en footprints importeren om uw ontwerpproces te vergemakkelijken.

Bij het tekenen van schematische diagrammen moet u scherp zijn en de componenten onafhankelijk importeren en selectief hun parameters wijzigen (bijv. weerstand, capaciteit, enz.). Een fout in het schema kost waarschijnlijk het eindproduct van een PCB.

Tip

Op dit punt moet u (niet noodzakelijk) ernaar streven uw verbindingen en componentenplaatsing te creëren om de kunst die u van plan bent te maken, levendig weer te geven.

Stap 2:Optimalisatie van PCB-ontwerp

Hier isoleert u de verschillende op elkaar inwerkende modules van uw PCB-project en hoe ze met elkaar samenhangen. U moet alle onnodige componenten, ongerechtvaardigde onderlinge verbindingen en onnodige kosten snoeien.

U moet in deze fase beginnen met het afstemmen van uw schematische componenten op de gewenste kunst die u wilt produceren.

Tip

Een belangrijke richtlijn voor het ontwerpen van PCB's die u moet volgen bij het optimaliseren en tekenen van de PCB-art in deze stap, is om de stroombron/eenheid van uw PCB zo dicht mogelijk bij de modules van uw circuit te houden.

Stap 3:maak de conceptuele vorm(en) fysiek

Nadat u het proces van het maken van het schema hebt voltooid, moet u uiteindelijk de werkelijke vorm en het ontwerp van uw PCB uitstippelen. Hier hoeft u alleen de afmetingen van uw ontwerp te kennen (uit het schema), en vervolgens een software voor het ontwerpen van afbeeldingen te gebruiken om een ​​vorm of een laag voor uw PCB te ontwerpen.

Alle authentieke kunst op een PCB moet worden opgeslagen in SVG-indeling om veilige verwerking op andere beeldverwerkingstoepassingen mogelijk te maken.

Tips

Overweeg het gebruik van gespecialiseerde softwaretools voor beeldverwerking, zoals Photoshop (indien mogelijk) en exporteer deze vervolgens voor gebruik in uw PCB-ontwerptool.

Boor gaten en voeg koperen artistieke gelaagdheid toe om ontwerpen te vergemakkelijken en aantrekkelijk te maken. Zorg er echter voor dat u de fysieke verbindingen van een ontwerp niet beïnvloedt.

Voeg een soldeermasker toe aan de toegevoegde koperen artistieke effecten of koperen geschriften om de verbindingen van de kunst te isoleren.

3.3:Overwegingen voor PCB-kunst en PCB-ontwerp

Maat

Zorg ervoor dat u universeel geaccepteerde maatkalibraties zoals "in" of "mm" gebruikt bij het ontwerpen van de vorm.

Gebruikersinterface en perifere locaties

Perifere poorten zoals stroompinnen, audio-aansluitingen, LED-indicatoren of aanpassingsknoppen moeten zorgvuldig worden overwogen bij het ontwerpen om productiefouten te minimaliseren. Om een ​​betere gebruikerservaring te krijgen, kunt u overwegen een deel van uw kunst in gevaar te brengen om een ​​betere gebruikerservaring te bereiken, vooral voor consumentenelektronica.

PCB-lagen

De dikte van een laag bepaalt de hoeveelheid stroom die door een laag kan gaan zonder de coating te beschadigen. De standaard laagdikte wordt gemeten in ounces (oz.). Dikkere lagen hebben een lagere soortelijke weerstand en kunnen meer stroom verplaatsen dan dunnere lagen.

PCB-sporen

Voor de meeste professioneel ontworpen PCB's worden randen of bochten van verbindingen gedaan op 45 graden in plaats van 90 graden. De belangrijkste reden voor dit fenomeen is dat bij 45 graden minder signalen worden gereflecteerd in tegenstelling tot een reflectie van signalen bij 90 graden.

Verbindingsroutering

Wanneer u klaar bent met ontwerpen, kunt u de routing handmatig of automatisch implementeren. In het geval van een eenvoudig circuit zou een automatische routering het beste kunnen werken. Als de verbinding echter groot en gecompliceerd is, overweeg dan om de routering handmatig uit te lijnen.

Testen en "Ontwerpregelcontrole"

Een "Design Rule Check" is een populair accessoire dat is opgenomen in de meeste PCB-ontwerptools om te helpen bij het controleren van ontwerpfouten. Met deze tool kunt u specifieke eisen stellen (bijv. laagdikte) die van toepassing moeten zijn op uw gehele PCB, en de ontwerpsoftware controleert het ontwerp als geheel en markeert vervolgens de onderdelen die niet voldoen.

Nou ja, er zijn ontwerpcases die speciale ontwerpvaardigheden nodig hebben... en zijn er andere betere ontwerpcases die kunnen verschillen? Laten we eens kijken naar de mogelijkheid van 4-laagse PCB-kunst hieronder.

Bij het ontwerpen van een PCB-kunst met een 4-laags bord

PCB Art Designing wordt interessanter naarmate de lagen zich opstapelen. Dergelijke kunsten zijn aangenamer om te zien omdat je een breder perspectief krijgt op het gebruik van meer lagen om meer "achtergrond" -tekeningen in te voegen. In deze sectie zullen we kort de belangrijkste overwegingen onderzoeken bij het tekenen op een 4-laags PCB.

4.1:Twee belangrijke overwegingen

4.1.1:Laagsubstraat:

Afhankelijk van het doel/de bedoeling van je kunst, moet je misschien een witte ondergrond gebruiken en de kunst tekenen met koper gemaskeerd met een isolerende laag. Een wit doorschijnend substraat stelt u in staat om verbindingen en kunst te zien die verborgen zijn in de lagen.

Met name afbeeldingen op een lagere laag zien er bleek uit dan afbeeldingen op de bovenste laag.

4.1.2:Kunstprecisie en metingen:

De afmetingen van de lagen moeten gelijk zijn en het ontwerp van afbeeldingen moet coherent zijn. Om betere foto's te krijgen, moet u ervoor zorgen dat u vergelijkbare kwantisatie-eenheden gebruikt voor lengte en dikte.

Voordat we onze editie afronden, bieden we je nu een paar kant-en-klare ideeën die je aan je PCB's kunt toevoegen om ze aantrekkelijk te maken.

5. Top drie eenvoudige maar mooie PCB-kunstideeën

Idee 1:"Geboorte van Adam" contactkussentjes

Deze contactkussentjes die op vingers lijken, zijn eenvoudig te ontwerpen, maar prachtig om te zien. U kunt ze gebruiken bij het ontwerpen van een generieke PCB.

Idee 2:De kerstboomkunst

Kerstmis is vaak een seizoen van het verzenden van geschenken. In moderne tijden beschouwen de meeste mensen elektronica als cadeau voor feestelijke seizoenen zoals Kerstmis. Dus, als u overweegt elektronica te produceren die als cadeau kan worden verkocht, waarom kunt u dan geen kerstboomkunst toevoegen? Niet per se om het de moeite waard te maken, maar gewoon omdat het kan.

Idee 3:De "Brainy" PCB-kunst

Bij het ontwerpen van consumentenelektronica kunt u overwegen een ander ontwerp voor de microprocessor in te stellen. Een beter idee is om een ​​"brain"-kunst te gebruiken om de processor te onderscheiden van andere componenten. Het zou er aantrekkelijker uitzien en het zou gemakkelijker worden om problemen op te lossen.

Conclusie

PCB-kunstwerken geven een artistiek leven aan een levenloze PCB. Met een betere investering in PCB-art-ontwerpen, kunt u de kwaliteit van uw PCB's verbeteren en hun prestaties verbeteren. In ruil daarvoor behaalt u een hogere marktomzet en behoudt u de authenticiteit van uw klantenbestand.

Zoals je misschien al hebt opgemerkt, is een goede PCB-art een troef; een slecht ontworpen kan de belangrijkste aansprakelijkheid worden. Daarom heeft u professionele begeleiding nodig bij het ontwerp en de fabricage van uw printplaten. Als WellPCB hebben we onze reputatie opgebouwd door het produceren van hoogwaardige PCB's met precisie in de drukkunst. Overweeg om een ​​offerte aan te vragen voor uw PCB's (met kunst), en we zullen u door de paar stappen leiden om ze te actualiseren.