Visão geral do projeto e gravação de PCB: 5 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Existem várias maneiras de projetar e gravar PCBs, das mais simples às mais sofisticadas. Enquanto isso, é fácil ficar confuso sobre qual escolher, qual será o mais adequado às suas necessidades.

A fim de esclarecer algumas questões como esta, decidi escrever este instrutível, não sou especialista, mas tenho algum conhecimento sobre design e gravação de PCBs.

Assim, uma visão geral sobre alguns métodos, materiais, software e ferramentas que podem ser usados para produzir PCBs será feita e, felizmente, será capaz de ajudá-lo a entrar no projeto de PCBs.

Etapa 1: Software de projeto de PCB

Dependendo da complexidade do seu circuito, não é adequado projetar o PCB manualmente, portanto, o suporte de um software específico que oferece as ferramentas certas para fazer o trabalho é bem-vindo. Existem várias opções de software de design de PCB, como Proteus Ares, Eagle, Altium e várias opções online (estou apenas descrevendo as mais comuns e acessíveis, mas com certeza existem várias outras opções).

- Proteus Ares - talvez este seja o primeiro programa que as pessoas pensariam quando se trata de desenhar circuitos, não porque seja o melhor, mas porque talvez seja o mais conhecido. Eu pessoalmente não gosto de nem usá-lo (embora já o use há um tempo), mas é uma opção a considerar ao projetar PCBs. A grande vantagem de usar o Proteus é que você também pode simular o circuito, usando o Proteus Isis, dessa forma você pode "com certeza" verificar se o circuito está funcionando ou não. Por outro lado, alguns recursos e ferramentas são muito confusos para entender e também não é possível encontrar todos os componentes que você possivelmente precisa (as bibliotecas de componentes são limitadas), mas você pode criar novos componentes se necessário. Outra não grande notícia, este não é um software de código aberto, e é muito caro dependendo da quantidade de ferramentas incluídas no pacote, pelo menos há uma versão de teste (com várias limitações é claro).

- Eagle - este também é um software popular quando se trata de design de PCB, uma má notícia, ele não permite simulação de circuito, também ao usar este software pela primeira vez, você pode ficar um pouco desconfortável com sua interface, que é um pouco diferente, embora separada dessas desvantagens existem muitos recursos interessantes, como a possibilidade de editar o esquemático dos componentes (relacionado ao símbolo do componente) e a embalagem (que inclui as almofadas, o formato e as dimensões) de forma fácil, que pode ser acessado clicando com o botão direito do mouse no componente e acessando as opções “abrir dispositivo” ou “abrir pacote”, respectivamente. Além disso, existe uma grande comunidade de suporte, que fornece várias respostas para problemas comuns enfrentados ao usar o software pela primeira vez, além disso, esta comunidade também facilita o acesso a várias bibliotecas de componentes, incluindo bibliotecas oficiais e aqueles que foram criados pelos usuários. Boas notícias, este software ganhou uma versão freeware (com limitações é claro, principalmente relacionadas ao tamanho da placa e ao número de camadas permitidas), também após ter sido comprado recentemente pela Autodesk, o Eagle também ganhou uma versão de estudante que inclui todos os recursos do programa.

- Altium -

- Programas online - existem muitos programas online destinados a desenhar PCB, de uma forma geral, são uma boa opção na hora de desenhar circuitos mais simples, principalmente quando está com pressa, ou se não quiser (não pode) passam muito tempo aprendendo a dinâmica de um programa. Desnecessário dizer que eles são realmente limitados a funcionalidades e possibilidades, alguns até estão vinculados a um serviço específico de prototipagem, ótima notícia eles são sempre gratuitos e de fácil acesso. o que é essencial em alguns casos.

Resumindo…

Você deve ter percebido que eu prefiro o Eagle, o que não significa que o outro software não valha a pena, é apenas minha opção pessoal, mas na verdade em geral as pessoas consideram o Eagle o pior quando se trata de usabilidade, embora Altium não seja. t tão fácil de usar também. Meu ponto principal sobre o Eagle é que ele oferece ferramentas incríveis, que infelizmente são um pouco difíceis de aprender a usar, na minha opinião quando você se acostuma com sua interface, vale muito a pena o esforço.

Não listei todos os softwares disponíveis no mercado, listei os que conheço, então recomendo que você também faça uma pesquisa mais aprofundada sobre o software de design de PCB, caso tenha realmente interesse no assunto.

Etapa 2: Prototipagem de PCB - Métodos

Depois de projetar a PCB, é hora de fazer a prototipagem, existem algumas maneiras de fazer a prototipagem da sua PCB, você pode fazer isso sozinho (que é a mais difícil, também a que requer mais prática), você pode pagar por um serviço de prototipagem, pode ser local (se estiver disponível em sua cidade) ou online (que provavelmente estará disponível para você) etc.

Se decidir pagar pelo serviço de prototipagem, após projetar a placa, será necessário gerar alguns arquivos no formato GERBER, o formato GERBER é uma espécie de arquivo que guarda toda a descrição da placa de circuito impresso sem a necessidade de qualquer arquivos externos, em geral o software de design de PCB oferece algumas ferramentas para ajudá-lo a gerar o arquivo GERBER do PCB, de forma que não é muito, também existem toneladas de tutoriais sobre como gerar um arquivo GERBER, então sempre você está em dúvida, basta google, desde que cada software leve um método específico para gerar um arquivo GERBER.

********** Antes de solicitar o serviço de prototipagem, é importante certificar-se de que tudo está perfeito em seu projeto de circuito, então verifique, verifique novamente o PCB …, caso contrário, você pode se arrepender mais tarde

Se você decidir fazer o protótipo do PCB sozinho, existem vários métodos que você pode usar, o foco estará em três métodos, talvez os mais comuns, que são o método de transferência de toner, o método de fotolitografia e o método "artístico".

- Método "Artístico" - se o seu PCB for simples, ou talvez você se for bom em desenhar, pode simplesmente desenhar as vias e trilhas manualmente, usando um marcador permanente, é claro respeitando as dimensões dos componentes, já fiz várias PCB's dessa forma, algumas acabaram sendo boas, mas eu não uso mais essa técnica, desde que as PCB's começaram a ficar mais complexas, então eu diria que é um método de entrada, e considerando a disponibilidade de vários outros métodos, não acho que vale a pena usar este método sempre que o PCB começa a ficar mais complexo.

- Método de transferência de toner - Acho que é o método mais comum entre os fabricantes, é meio simples e também não requer muitas ferramentas para ser executado, o que explicaria sua popularidade. Existem diferentes formas de transferir o toner para o cartão virgem, em geral os fabricantes utilizam a transferência de calor, em que o layout é impresso, por meio de uma impressora a laser é claro, em alguns tipos de papel específicos (como papel brilhante, filme de transparência etc) que permite a transferência "completa" do toner para a placa virgem, então o toner é transferido para a placa virgem normalmente pelo aquecimento do toner contra a placa de cobre usando um ferro de pano. Existem também outras formas de transferir o toner para a tanoeira, como as químicas, e também alguns fabricantes direcionam a impressão do toner no cobre, encaixando a impressora para suportar este recurso.

- Método de fotolitografia - na minha opinião este é o método mais difícil, e também o mais caro, mas se você executá-lo corretamente, os resultados serão simplesmente impressionantes (na verdade, este é o método mais usado em PCB's profissionais). Neste método, a tinta fotossensível é aplicada uniformemente na placa virgem, após a pintura ser exposta à luz ultravioleta, com exceção dos pads, vias e trilhas que são cobertos por uma fotomáscara (que correspondem ao layout do circuito), por fim a tinta é revelada, ficando apenas nas áreas que não foram expostas à radiação UV, que são os pads, vias e trilhas.

Depois de obter as vias, pads e trilhas transferidas para a placa de cobre, seja qual for o método que você usou, é hora de gravura, também existem várias formas de gravura, mas basicamente consistem em erodir o cobre exposto da placa usando uma solução química. A solução mais comum utilizada é o Cloreto Férrico, mas também existem outras opções, que também têm prós e contras, como Cloreto Cúprico, Peróxido de Hidrogênio - Ácido Sulfúrico etc. De qualquer forma, não importa a substância que decida escolher, basta fazer certifique-se de seguir os protocolos de segurança necessários para usá-los, contanto que em alguns casos você possa lidar com alguns ácidos poderosos.

********** Novamente, existem mais maneiras possíveis de prototipar PCBs, então se você estiver interessado em algum método é realmente recomendado fazer uma pesquisa mais aprofundada sobre ele, há um monte de tutoriais por aí e até em instructables, portanto, fique à vontade para acessá-los.

Etapa 3: Prototipagem de PCB - Materiais / Camadas

Depois de conhecer alguns procedimentos de como fazer o protótipo de placas de circuito impresso, algumas perguntas podem surgir, como quantas camadas devo usar? Quando vale a pena usar um PCB de 2 camadas?

Eu acho que não há uma resposta definitiva para essas perguntas, mas ao prototipar PCBs usando métodos DIY, acho sempre melhor executar a partir de PCBs de 2 camadas, contanto que sejam mais difíceis de fazer e exijam muito esforço extra, mesmo que há situações em que não há opções, talvez pela complexidade do circuito ou talvez porque o circuito tem componentes que são obrigatórios na camada inferior e também componentes que são obrigatórios na camada superior, portanto não há saída, mas sempre que possível considero sempre melhor ir para 1 camada de PCB.

Por outro lado, ao pagar uma empresa para fazer o protótipo do seu PCB, eu sempre pediria um PCB de 2 camadas, desde que o custo médio de PCB de 1 camada e PCB de 2 camadas sejam realmente semelhantes, senão iguais, também facilita os PCB de 2 camadas muito o processo de roteamento do circuito.

PCBs com mais de 2 camadas também são possíveis, mas são bastante diferentes para os fabricantes precisarem deles, contanto que apenas circuitos altamente complexos tenham esses tipos de PCBs, eles também são muito caros de produzir, o que os classifica como não muito opção acessível.

Além disso, ao fazer o protótipo você pode escolher o tipo de placa virgem a ser usada, existem várias opções, mas as mais comuns são as placas de fibra de vidro e as placas de fibra fenólica. A de fibra fenólica é um pouco mais barata que a de fibra de vidro, mas não muito, em geral a placa de fibra de vidro tem melhores características mecânicas e também fica melhor quando acabada. Mas, em geral, essas características não são muito importantes ao fazer o protótipo de alguns tipos de circuitos, mas na verdade é bom saber as opções disponíveis.

Etapa 4: Prototipagem de PCB - Ferramentas

Existem várias ferramentas que podem ajudar durante a prototipagem de seu PCB, mas as básicas são:

- Ferro de solda

- Alicate eletrônico

- Solda de estanho eletrônica

- Furadeira manual PCB

- um marcador permanente (no caso de você estar contando com o método artístico para fazer um protótipo, ou talvez para corrigir possíveis falhas nas transferências de toner)

Essas são as ferramentas mínimas que você deve ter para criar um protótipo de PCB, mas existem toneladas de ferramentas avançadas que também podem ajudá-lo a fazer o protótipo, como furadeiras elétricas, estações de solda, etc.

Etapa 5: Resumindo …

Hoje em dia o acesso a serviços de prototipagem pagos aumentou muito, eles se tornaram mais acessíveis e fáceis de usar, então sempre que você precisar de um protótipo com aparência profissional, vá em frente, desde que muito mais recursos estejam disponíveis ao projetar seu PCB, o que significa menos limitações, por outro lado se você está procurando um protótipo fast forward, você pode fazer sozinho de uma forma muito mais rápida, mas com mais limitações e talvez um resultado que não seja tão bom quanto o pago, mas que irá atender às suas necessidades.

Considerando o cenário atual é uma escolha meio pessoal também, considerando que os serviços de prototipagem pagos tornaram-se altamente acessíveis.