Stap 7: De Surface Mount ontwerpproces
Dus terwijl ik niet ben bezig met het u niet zeggen wat om te ontwerpen, ben ik best bereid te bieden wat begeleiding op hoe te gaan over het draaien van uw ontwerp in een circuit bord. Natuurlijk zal ik ook de gedetailleerde instructies over het solderen van alle onderdelen op het voltooien. Zoals ik aan het begin, de meeste van deze is vrij goed uitgewerkt en de informatie beschikbaar is. Als het niet voor het feit dat ik zo veel vragen over hoe dit te doen en te zien zo veel zien duur, gecompliceerd of ronduit misleidend antwoorden, zou ik niet hinderen. Maar ik doe, dus ik ben.
Grote bronnen voor nieuwe ideeën en ontwerp begeleiding zijn van de fabrikant van de IC-websites. Bekijk vooral hun toepassing Notities voor de circuits dat u wilt ontwerpen. (Dat is waar ik heb het circuit voor de AC Control-gedeelte van het controlesysteem van de verwarmingsplaat.) Er is ook een ton van informatie beschikbaar via andere websites. Dus om goede ideeën te krijgen is geen probleem, maar u nog steeds mogelijk niet zeker dat uw bijzondere ontwerp zal werken. Unidirectioneel om te helpen gemak die je geest is om te simuleren van uw circuit, en de beste simulatie-instrument die ik ken is dit. Hoewel het was oorspronkelijk bedoeld om te helpen met switching power supply ontwerp, het is echt een vrij volledige implementatie van SPICE en voorziet in krachtige simulatie functies voor analoge schakelingen. Veel meer over SPICE met behulp van Google kunt u leren. Een mooie tutorial is hier.
Al dan niet u uw eigen ontwerpen circuit hebt gemaakt, moet u nog steeds tekenen van een schema te gebruiken om het begeleiden van uw lay-out van de printplaat. Als jij je circuit board, moet u rekening houden met waar zul je je werkelijke circuit boards gemaakt. Er zijn veel fabrikanten van de printplaat die tegemoet te aan de hobbiest komen, maar I 'm gonna bevelen slechts een gebaseerd op de combinatie van zeer redelijke prijzen en zeer solide ondersteuning. Dat is BatchPCB , dat is de service die SparkFun gebruikt en beveelt aan (eigenlijk kunt goud Phoenix fab de planken). Naast prijs en steun is er een andere belangrijke reden voor deze aanbeveling. De printplaat fabricage op BacthPCB is gebaseerd op de industriestandaard Gerber bestanden en is niet gebonden aan een eigen ontwerpsoftware. Hierdoor kunt u welke tools u willen ontwerpen uw planken en desgewenst naar een andere leverancier van de printplaat, u bent vrij om dat te doen zonder dat hoeft te ontwerpen van uw schakelingen. U gewoon dezelfde Gerber bestanden verzenden naar de nieuwe leverancier en je bent goed om te gaan. BatchPCB ook geeft u soldeer masker op beide zijden en stencil (labelen) op de bovenzijde van uw planken. Soldeer masker is essentieel voor succesvolle surface mount soldering - vooral met zeer kleine onderdelen. Ik noem deze dingen omdat niet alle circuit bord fabrikanten deze bij hobbiest prijzen bieden.
De keuze van de fabrikant van een Printplaat die gebruikmaakt van Gerber bestanden is belangrijk, omdat het betekent dat we moeten kiezen schema en bestuur ontwerpsoftware die ontwerp uitvoer in het Gerber-formaat produceert. Nogmaals, ik ga te bieden van een oplossing op basis van de prijs (gratis) en ondersteuning (uitstekend). De gratis versie van het pakket EAGLE zal voldoen aan de behoeften van bijna elke hobbiest. Er zijn veel uitstekende tutorials beschikbaar van SparkFun en ook als onderdeel van de EAGLE-pakket zelf. De software is volwassen en betrouwbaar met een grote gebruikersgroep. EAGLE biedt alle flexibiliteit we ontwerpen met inbegrip van de soldermask en stencil lagen die zijn moeten zo belangrijk voor succesvol oppervlak mount ontwerp maken. EAGLE heeft uitgebreid gedeelte Bibliotheken, waaronder een steeds zorgwekkender van SparkFun, om sneller uw printplaat ontwerp.
Een mogelijk alternatief voor EAGLE is KiCAD. Terwijl dit pakket lijkt te zijn zeer geschikt en een groeiende gebruikersgroep heeft, heeft het nergens in de buurt de steun die EAGLE heeft. Het belangrijkste voordeel voor KiCAD is dat er geen beperking aan boord van grootte of aantal lagen is. Er is een onafhankelijke evaluatie van KiCAD hier en eentutorial hier (met dank aan Scott Driscoll). Tenzij u wordt beperkt door EAGLE's beperking tot slechts twee lagen van het signaal, stel ik vasthouden aan EAGLE. Meerlaagse planken zijn aanzienlijk duurder.
De tutorial van SparkFun verwijst naar deze Gerber-viewer. Gebruik de Gerber viewer voor het weergeven van elk van onze Gerber-bestanden is zeer belangrijk omdat we wat onze printplaat verkoper zullen gebruiken zien zullen om onze boards. Fouten kunnen worden gemakkelijk over het hoofd gezien wanneer we onze circuits ontwerpt en een Gerber Viewer kan helpen ervoor vangen we zoveel mogelijk.
De grootte en vorm van de koperen pads dat oppervlakte bevestiging apparaten worden gesoldeerd aan de overeenkomstige openingen in het soldeer masker, en de openingen in het soldeer stencil plakken worden gezamenlijk aangeduid als de voetafdrukken. Ontwerpen voetafdrukken voor surface mount delen gebruikt om zijn vrij eenvoudig. Er zijn bijvoorbeeld standaard vuistregels EAGLE ingebouwd waarmee meestal bevredigend voetafdrukken gebaseerd slechts op de koperen pad afmetingen en deze werken prima voor de meeste oppervlakte bevestiging apparaten. Met behulp van deze voetafdrukken maken wordt besproken in de SparkFun tutorials. Echter, wanneer we willen gebruiken echt kleine apparaten, zoals QFN, DFN en MLF, het ontwerp van de voetafdruk gecompliceerder. Gelukkig is de informatie die u nodig zal beschikbaar. Elke IC-fabrikant lijkt te hebben een toepassingen Let op de details voor hun onderdelen uit te leggen. U moet deze voor de onderdelen die u gebruikt. Als u een voor de specifieke onderdelen die u niet kunt vinden, dan Raad ik deze van Intersil. Het lijkt een zeer complete set van ontwerprichtlijnen samen met gedetailleerde voetafdrukken voor vele standaard delen bevatten. Deze van Atmel heeft enkele foto's van stencils die manieren tonen om te doen wat Intersil aanbeveelt. Let op de combinatie van pasta type, grootte van de opening, vias in pads, en de dikte van het stencil. Deze alle interactie - dat is waarom u moet experimenteren. BTW, moet u gebruik maken van de EAGLE tutorials om te leren hoe de soldeer masker maken en plakken voetafdrukken soldeer aangezien de tutorials van SparkFun niet echt in deze gegevens krijgen. Er zijn vele andere bronnen van informatie over goede voetafdrukken en solderen techniek van Atmel, Op Semien Freescale.
Terwijl ik zorgvuldig ontwerp van voetafdrukken voor de koperen pads, het soldeer masker en het soldeer plakken stencil aanbevelen, zal ik ook uit te gaan op een ledemaat hier een beetje en zeggen dat alles hoeft niet perfect te zijn. Één bijzonder gebied die ik heb afgedwaald is in het soldeer plakken masker. De meeste aanbevelingen zijn een metalen stencil met geëtste openingen met een helling van de voorgeschreven kant naar het. Als u dit doet, vindt u dat stencil kost zo veel als of meer dan uw planken en uw onderdelen allemaal samen! Een veel goedkoper alternatief is om uw stencil van Pololu. Het stencil zal worden gemaakt van 3 mil dikke mylar met laser gesneden openingen. Voor kleine openingen (zoals op QFN apparaten) garandeert Pololu alleen dat u sommige plakken op elk pad krijgt. In mijn ervaring dit werkt prima en maakt stenciling op soldeer plakken een volledig aanvaardbaar proces voor de hobbiest. Pololu moet enkel een Gerber-bestand van uw soldeer stencil ontwerp. Aangezien EAGLE die industrie standaard formaat uitgangen, is het geen probleem!
Hebt u er vrijwel zeker om uw soldeer plakken omdat er niet lijkt te zijn van de lokale bronnen voor het - zelfs in vrij grote steden. Stencils onbeperkt lijkt te zijn zeer redelijk geprijsd voor soldeer plakken. Ze hebben het direct aan u bezorgd van hun leverancier. Zoveel soldeer plakken zelf adviseer ik gebruikend loodvrij, geen schone flux. Kunt u dit in een spuit en dat moet over zo veel als je nodig voor verschillende kleine boards hebt. Hou het verzegeld in twee zip-lock zakjes in de koelkast. Waarom niet de reguliere lood soldeer vragen je. Nou, afgezien van de giftige dampen vindt u de verzendkosten veel duurder en het leven van de koelkast veel diasorteerderweergave. Aangezien onze hete plaat solderen systeem veel warmte steekt, gebruik gewoon loodvrij. (BTW, Stencils onbeperkt levert ook prototype stencils. U vindt dit veel duurder is dan die van Pololu, maar ik weet zeker dat ze zijn erg leuk en werkt groot als u wilt het geld besteden.)
De Intersil apps notitie bovengenoemde ook bespreekt het soldeer proces en beschrijft temperatuurprofielen. Terwijl de documentatie voor de exacte soldeer plakken die u hebt gekozen zal meer details geven, de Intersil uitleg is zeer grondig en zal u vertellen wat u moet weten. De Hot Plate soldeer systeem die u hebt gebouwd kunt heel dicht bij de gewenste profielen komen. Zeker, het gaat niet dicht genoeg bij het produceren van zeer bevredigende resultaten gebaseerd op mijn ervaring. We zullen ingaan op soldeer profielen in een moment.
Hier zijn een paar extra tips die niet lijken te passen ergens anders:
Koop uw componenten eerst en hebben van handig hen ontwerpen van de Raad van bestuur. Controleer of de voetafdrukken u gebruiken of maken overeenkomen met uw onderdelen.
Het Raadsontwerp uitprinten en plaats van webonderdelen om er zeker van te zijn dat alles past, dat verklaringen voldoende zijn, enz. Doe dit voordat u eigenlijk de Raad van bestuur bestelt.
Leer de beperkingen en restricties van de fabrikant van uw printplaat. Deze staan bekend als de regels voor het ontwerp en u moet weten en observeren. Degene voor BatchPCB zijn hier. SparkFun biedt een diepgaande set en een grote discussie van hen hier.
Professional PCB ontwerpers gebruiken controlelijsten om te controleren of dat ze geen stappen niet missen. U vindt het nuttig zijn om uw eigen maken als je verder gaat.
Lees zoveel als je kunt - niet alleen gebruik van één info bron. (Zelfs niet een grote stap als dit Instructable. ;)}
Succesvolle surface mount ontwerp vereist enige tijd en moeite om te leren. Begin klein, geduldig, en de praktijk. Maar het is geen rocket science. Is het complexe? Ja. Is het moeilijk? Nee, niet echt. Is het dan een vindingrijk hobbiest? Helemaal niet!
