PCB Art - Полное руководство о том, как сделать печатные платы лучше

В значительной степени большинство инженеров по печатным платам признают, что дизайн печатных плат является определяющим фактором в соревнованиях по производству новых печатных плат. Улучшая дизайн печатных плат, вы можете минимизировать стоимость производства, придать своей электронике ультрасовременный вид и улучшить функциональные возможности. Знание искусства печатных плат имеет решающее значение для всех инженеров по печатным платам.

Но что такое «искусство печатных плат»? Как вы можете применить его к своим проектам? Вы должны сделать это в Gerber или во время сборки печатной платы? В этом выпуске мы немного углубимся в эту тему, чтобы выяснить, какие произведения искусства продаются.

1. Что такое PCB Art?

В двух словах, «искусство печатной платы» — это общий термин, который определяет попытку создать художественное впечатление на печатной плате (печатной плате). Такое изображение может быть нарисовано во время проектирования Gerber или вырезано во время производства.

Возьмем в качестве примера печатную плату наручных часов. Бьюсь об заклад, мы все знаем о старых добрых прямоугольных печатных платах для часов со строго утилитарными чертежами в форме квадрата, соединяющими ИС и другие электронные компоненты. А теперь сравните этот простой древний дизайн с современной эпохой сложных досок с замысловатым и художественно нарисованным соединением частей и многослойностью.

Если предположить, что мы в конечном итоге изготовили две печатные платы (старая печатная плата без рисунка и новая печатная плата с рисунком) и развернули их на рынке часов, разве оба дизайна не будут показывать вам время? Конечно, будут. Тогда зачем вам тратить целое состояние на то, чтобы добавлять изображения на печатные платы? Стоит ли оно того?

Дизайн не имеет большого значения, когда вам нужно достичь практической цели, но имеет значение, когда вам нужно продать или произвести впечатление. Вам, как частному лицу, может потребоваться изучить конструкции, которые будут выглядеть впечатляюще, те, которые будут работать лучше, и усовершенствованные технологии. Часто такие конструктивные соображения влияют на более высокие рыночные продажи среди нескольких конкурентов. Искусство печатных плат обычно используется для достижения этих целей производства печатных плат.

Итак, как вы относитесь к процессу создания рисунков на печатных платах? Что нужно знать о печатных платах как о произведении искусства? В следующей главе мы рассмотрим теорию создания макетов печатных плат и некоторые приемы, которые вы, возможно, захотите использовать.

2. Печатные платы как произведение искусства

2.1:Объем художественного дизайна печатной платы

Навыки художественного проектирования печатных плат зародились у инженеров технологически продвинутых производителей электроники. В наши дни этот навык нашел свое применение в наборе поделок производителей-любителей DIY (Do-It-Yourself). В настоящее время он применяется в производстве самых простых и самых передовых печатных плат. Искусство печатных плат повсюду. Вы встретите их спрятанными в электробритве, когда будете принимать утренний душ, или наденете их как умные часы, отправляясь на работу.

На современном рынке производители электроники (особенно телефонов) и творческие дизайнеры печатных плат часто объединяются для разработки и производства сложных малогабаритных печатных плат с изначально невообразимыми функциями.

Помимо аудитории бытовой электроники, искусство печатных плат также распространилось на проекты DIY, такие как вспомогательные украшения и подарки. Ближе к концу этого выпуска мы рассмотрим несколько других новых применений печатных плат в отрасли.

Но прежде чем мы углубимся в реальный процесс проектирования наших печатных плат, давайте сначала разберемся с различными типами печатных плат в зависимости от типов печатных плат.

2.2:Различные типы графических изображений печатных плат

Подумайте об этом:гибкое устройство не может иметь тот же материал печатной платы, что и прочное устройство, такое как телефон. Состав доски часто определяет тип изображения, которое вы можете реализовать на доске.

Из-за широкого спектра применений печатных плат существуют различные типы печатных плат для различных целей. Эти варианты печатных плат включают:

Односторонние печатные платы

Это самые старые формы печатных плат на рынке. Они включают в себя один слой подложки, который покрыт металлическим слоем. Медь, покрытая защитной паяльной маской, часто является идеальным металлическим покрытием для односторонних печатных плат.

Образование поджога печатных плат на таких печатных платах естественно и часто дешевле, чем на других печатных платах. Однако такая доска не может быть полезна при изготовлении многослойного искусства.

2.2.1:Двусторонние печатные платы

Двухсторонние печатные платы являются наиболее популярным типом печатных плат на современном рынке. Они имеют единую подложку, две стороны которой покрыты металлом. При соединении компонентов на разных сторонах подложки делаются отверстия для соединения элементов с одной стороны подложки с деталями на другой стороне подложки.

Создание арта на двусторонней плате относительно дешевле и удобнее, чем на многослойной плате. Опять же, он ограничен только одним слоем искусства.

2.2.2:Многослойные печатные платы

В большинстве современных печатных плат используется метод производства печатных плат с несколькими подложками и металлическими слоями. При таком подходе различные металлические слои с изоляционными материалами (4, 6, 8 или десять слоев) накладываются друг на друга, а соединения между слоями выполняются при изготовлении одной печатной платы. Мы часто используем такие виды оборудования в производстве медицинского оборудования, компьютеров и других интеллектуальных устройств.

Производство произведений искусства на многослойных печатных платах часто обходится дорого и занимает больше времени по сравнению с однослойными печатными платами. Однако эти доски вмещают несколько слоев искусства.

2.2.3:Гибкие печатные платы

Мы используем гибкий пластик в качестве подложки при производстве гибких печатных плат. Эти печатные платы часто применяются при производстве электроприборов, требующих гибкости в дизайне или использовании, таких как складные экраны. Зачастую их производство обходится дорого, но они имеют больше применений, чем жесткие печатные платы.

Производство произведений искусства на WellPCB предлагает контроллеры двигателей постоянного тока как на внутреннем, так и на международном рынках. У нас гибкие печатные платы сложны. Он включает в себя установленные правила и рекомендации, которые дизайнер должен соблюдать при создании произведений искусства. Мы рассмотрим некоторые из этих основных рекомендаций позже в этом издании.

Что ж, а теперь давайте запачкаем руки печатной платой!

3. Как сделать рисунок печатной платы в дизайне

3.1:Пять лучших программных прикладных инструментов для художественного проектирования печатных плат

Проектирование иногда представляет собой сложную задачу. Но вам не нужно начинать с неправильного пути; Вот почему вам нужны инструменты для проектирования.

При проектировании печатной платы вам потребуется соответствующее программное приложение для создания файлов Gerber или векторных файлов для вашей печатной платы. Благодаря Интернету вы часто найдете сотни таких инструментов, доступных для загрузки. И это разнообразие выбора иногда является «счастливым проклятием», поскольку вам может быть трудно отличить лучшее от остальных. В этом разделе кратко рассматриваются некоторые популярные инструменты проектирования, особенно бесплатные для всех приложения, которые помогут вам начать работу. Начнем с.

3.1.1:Инструмент дизайна Eagle

Eagle — это программный продукт для проектирования печатных плат, принадлежащий Autodesk. Это не приложение с открытым исходным кодом. Опять же, это самое популярное программное обеспечение для проектирования печатных плат. Eagle имеет следующие выдающиеся особенности:

Основные особенности

• Разноцветный редактор печатных плат

• Несколько библиотек доступны для повторного использования.

• Усовершенствованные детекторы ошибок

Он выделяется своим обширным поддерживающим сообществом и широкими возможностями дизайна. Опять же, это программное обеспечение стоит дорого в приобретении и обслуживании. Из-за своей стоимости его можно использовать в коммерческих целях.

3.1.2:KiCad EDA

KiCad EDA — это программное обеспечение для проектирования печатных плат с открытым исходным кодом. Он был разработан для использования как в коммерческих, так и в учебных целях. Некоторые из его выдающихся особенностей включают в себя:

Основные особенности

• Он поддерживает до 32 медных слоев.

• Он выдает подсказки об ошибках проектирования, которые предупреждают вас, когда вы работаете над дизайном.

• Имеет простой в использовании редактор посадочных мест.

KiCad использует средство 3D-просмотра для удобного просмотра слоев и проверки ошибок. Это также бесплатный кроссплатформенный инструмент. Он может быть полезен как новичкам, так и профессиональным пользователям.

3.1.3:EasyEDA

EasyEDA создает другую парадигму проектирования печатных плат, превращая свой инструмент в онлайн-инструмент проектирования печатных плат. Я (лично) нахожу интригующим создание проектов, требующих совместных усилий; особенно при проектировании или работе с физически недоступными инженерами.

EasyEDA — лучший инструмент для проектов «сделай сам», потому что он дешевый, требует меньше ресурсов, но выполняет важные задачи. Он рекомендуется из-за обширной поддержки проектов из других инструментов проектирования, простоты использования и открытого исходного кода. Кроме того, вам не нужно его устанавливать; вы быстро приступите к работе, если сможете открыть его в браузере.

3.1.4:Протей

Как и Eagle, Proteus является готовым программным обеспечением для проектирования печатных плат, разработанным и принадлежащим LabCenter Electronics. Это мощный инструмент с более чем 800 вариантами микроконтроллеров на выбор при проектировании схемы.

Опять же, приобретение Proteus обходится дорого. Это отличный инструмент для профессионального использования. Но если вы работаете с ограниченным бюджетом в качестве любителя, можете пропустить его.

3.1.5:TinyCAD

Теперь TinyCAD — это «простой и простой» инструмент проектирования печатных плат. Этот продукт Sourceforge является бесплатным для использования, но его дизайн сильно упрощен. Я очень рекомендую его при рисовании схем.

Это отличный инструмент для экспериментов и идеальный инструмент для любительских проектов DIY. Тем не менее, ему не хватает подходящих инструментов тестирования для профессионального использования.

ПРИМЕЧАНИЕ

Искусство печатных плат требует художественных идей. После выбора идеального инструмента вам нужно будет тщательно обдумать концепцию искусства, которое вы будете разрабатывать, и будет ли его создавать легко и доступно. Как только вы сформулируете свою идею, процесс ее разработки станет простым. Часто это следует шагам, описанным ниже.

3.2. Шаги по созданию эскиза печатной платы

Шаг 1. Все проекты печатных плат начинаются со схем

Прежде чем приступить к разработке какого-либо рисунка печатной платы, рекомендуется составить принципиальную схему печатной платы, которую вы собираетесь производить. Схематическая диаграмма позволит вам установить количество компонентов, необходимых для печатной платы, с их соединениями. Затем инструменты проектирования печатных плат (описанные выше) могут импортировать все необходимые детали, провода и посадочные места, чтобы упростить процесс проектирования.

При рисовании принципиальных схем вам нужно быть внимательным и импортировать компоненты независимо и выборочно изменять их параметры (например, сопротивление, емкость и т. д.). Ошибка, допущенная в схеме, может стоить конечного продукта печатной платы.

Совет

На этом этапе вы должны (не обязательно) стремиться к созданию соединений и размещению компонентов, чтобы изобразить искусство, которое вы намереваетесь сделать, ярко.

Шаг 2. Оптимизация конструкции печатной платы

Здесь вы будете изолировать различные взаимодействующие модули вашего проекта платы и то, как они взаимосвязаны. Вам нужно будет удалить все ненужные компоненты, необоснованные межсоединения и любые ненужные затраты.

Вам нужно будет начать выравнивание компонентов вашей схемы с желаемым изображением, которое вы собираетесь создать на этом этапе.

Совет

Важным принципом проектирования печатной платы, которому следует следовать при оптимизации и рисовании печатной платы на этом этапе, является расположение источника/блока питания вашей печатной платы как можно ближе к модулям вашей схемы.

Шаг 3. Сделайте концептуальные формы физическими

Как только вы завершите процесс создания схемы, необходимо будет в конечном итоге вырезать фактическую форму и дизайн вашей печатной платы. Здесь вам нужно будет только знать размеры вашего проекта (из схемы), а затем использовать программное обеспечение для проектирования изображений, чтобы создать форму или слой для вашей печатной платы.

Все подлинные рисунки на печатной плате должны быть сохранены в формате SVG, чтобы их можно было безопасно обрабатывать в других приложениях для обработки изображений.

Советы

Рассмотрите возможность использования специализированных программ для обработки изображений, таких как Photoshop (если можете), а затем экспортируйте их для использования в инструменте проектирования печатных плат.

Просверлите отверстия и добавьте медные художественные слои, чтобы упростить дизайн и сделать его привлекательным. Однако старайтесь не нарушать физические соединения проекта.

Добавьте паяльную маску на добавленные медные художественные эффекты или медные надписи, чтобы изолировать соединения от искусства.

3.3:Оформление печатных плат и рекомендации по проектированию печатных плат

Размер

Убедитесь, что при проектировании формы используются общепринятые калибровки размеров, такие как «дюймы» или «мм».

Пользовательский интерфейс и расположение периферийных устройств

Периферийные порты, такие как контакты питания, аудиоразъемы, светодиодные индикаторы или кнопки настройки, должны быть тщательно продуманы при проектировании, чтобы свести к минимуму производственные ошибки. Чтобы улучшить взаимодействие с пользователем, вы можете подумать о том, чтобы пожертвовать частью своего искусства для улучшения взаимодействия с пользователем, особенно в отношении бытовой электроники.

Слои платы

Толщина слоя определяет количество тока, которое может пройти через слой без повреждения покрытия. Стандартная толщина слоя измеряется в унциях (oz.). Более толстые слои имеют меньшее удельное сопротивление и могут пропускать больший ток, чем более тонкие слои.

Следы печатных плат

Для большинства профессионально разработанных печатных плат края или изгибы соединений выполняются под углом 45 градусов, а не 90 градусов. Основная причина этого явления заключается в том, что под углом 45 градусов отражается меньше сигналов, чем при отражении сигналов под углом 90 градусов.

Маршрутизация подключений

Когда вы закончите проектирование, вы можете выполнить маршрутизацию вручную или автоматически. В случае простой цепи лучше всего подходит автоматическая маршрутизация. Однако, если соединение обширное и сложное, рассмотрите возможность согласования маршрутизации вручную.

Тестирование и «Проверка правил проектирования»

«Проверка правил проектирования» — популярный аксессуар, включенный в большинство инструментов проектирования печатных плат для помощи в проверке ошибок проектирования. Этот инструмент позволяет вам установить определенные требования (например, толщину слоя), которые должны применяться ко всей вашей печатной плате, а программное обеспечение для проектирования проверяет конструкцию в целом, а затем выделяет части, которые не соответствуют требованиям.

Что ж, да, есть дизайн-кейсы, которые могут потребовать специальных дизайнерских навыков… и есть ли другие лучшие дизайн-кейсы, которые могут отличаться? Давайте рассмотрим возможность 4-слойной печатной платы ниже.

При разработке рисунка печатной платы с использованием четырехслойной платы

Художественное проектирование печатных плат становится более интересным по мере накопления слоев. Такие арты приятнее смотреть, потому что вы получаете более широкую перспективу использования большего количества слоев, чтобы добавить больше «фоновых» рисунков. В этом разделе мы кратко рассмотрим основные аспекты рисования на 4-слойной печатной плате.

4.1:два ключевых момента

4.1.1:Слой-подложка:

В зависимости от цели/замысла вашего рисунка вам может понадобиться белая подложка и рисунок с использованием меди, замаскированной изолирующим слоем. Белая полупрозрачная подложка позволяет просматривать соединения и изображения, скрытые внутри слоев.

Примечательно, что графика нижнего уровня будет выглядеть бледнее, чем графика верхнего уровня.

4.1.2:Художественная точность и размеры:

Размеры слоев должны быть одинаковыми, а дизайн графики должен быть последовательным. Чтобы получить более качественные изображения, обязательно используйте одинаковые единицы квантования для длины и толщины.

Прежде чем мы закончим наше издание, мы предложим вам несколько готовых идей, которые вы можете добавить к своим печатным платам, чтобы сделать их привлекательными.

5. Три простых, но красивых художественных идеи на печатных платах

Идея 1. Контактные площадки «Рождение Адама»

Эти контактные площадки, напоминающие пальцы, просты в дизайне, но красивы на вид. Вы можете использовать их при проектировании любой универсальной печатной платы.

Идея 2. Рождественская елка

Рождество часто является сезоном отправки подарков. В наше время большинство людей считают электронику подарком на праздники, такие как Рождество. Итак, если вы думаете о производстве электроники, которую можно было бы продавать в качестве подарков, почему бы вам не добавить елочные украшения? Не обязательно, чтобы сделать это стоящим, а просто потому, что вы можете это сделать.

Идея 3. «Умное» изображение печатной платы

При проектировании бытовой электроники вы можете подумать о том, чтобы изменить дизайн микропроцессора. Лучшей идеей будет использовать искусство «мозга», чтобы отличить процессор от других компонентов. Это выглядело бы более привлекательно и стало бы легче устранять неполадки.

Заключение

PCB Artworks дает художественную жизнь безжизненной печатной плате. Благодаря лучшим инвестициям в дизайн печатных плат вы можете улучшить качество своих печатных плат и повысить их производительность. В свою очередь, вы добьетесь более высоких продаж на рынке и сохраните подлинность среди своей клиентской базы.

Как вы могли заметить, хорошее изображение печатной платы — это актив; плохо спроектированный может стать самой серьезной проблемой. Вот почему вам необходимо профессиональное руководство при проектировании и производстве ваших печатных плат. Как WellPCB, мы построили свою репутацию на производстве качественных печатных плат с точностью в полиграфическом искусстве. Подумайте о том, чтобы запросить расценки на ваши печатные платы (с иллюстрациями), и мы проведем вас через несколько шагов по их реализации.