PCB Art - O guia definitivo de como os PCBs são melhores

Em grande medida, a maioria dos engenheiros de PCB admitiria que os projetos de PCB traçam as linhas das novas competições de fabricação de PCB. Ao melhorar o design da arte do PCB, você pode minimizar seu custo de produção, dar aos seus eletrônicos uma aparência de ponta e obter melhores funcionalidades. O conhecimento das artes de PCB é crucial para todos os engenheiros de PCB.

Mas, o que é “arte PCB”? Como você pode aplicá-lo em seus projetos? Você deve fazer isso no Gerber ou durante a montagem do PCB? Esta edição vai se aprofundar um pouco mais no tópico para desenterrar as artes que vendem.

1. O que é arte PCB?

Em poucas palavras, “PCB Art” é um termo genérico que define uma tentativa de criar uma impressão artística em uma placa de circuito impresso (PCB). Tal imagem pode ser desenhada durante o projeto Gerber ou cortada durante a fabricação.

Vamos pegar o exemplo do PCB de um relógio de pulso. Aposto que todos nós conhecemos os bons e velhos PCBs de relógio em forma retangular com desenhos estritamente utilitários em forma de escudeiro ligando CIs e outros componentes eletrônicos. Agora, compare esse design antigo simples com a era moderna de placas complicadas com interconexão intrincada e artisticamente desenhada de peças e várias camadas.

Supondo que eventualmente fabricamos os dois PCBs (o PCB antigo sem arte e o novo PCB com arte) e os implantamos no mercado de relógios, os dois designs não mostrarão a hora? Claro, eles iriam. Então por que você deveria gastar uma fortuna para adicionar arte em PCBs? Vale a pena?

O design não importa muito quando você precisa atingir um objetivo prático, mas importa quando você precisa vender ou impressionar. Como indivíduo, você pode precisar examinar os designs que seriam impressionantes, os que teriam melhor desempenho e a tecnologia melhorada. Muitas vezes, essas considerações de design influenciariam as vendas de mercado mais altas entre vários concorrentes. A arte de PCB é comumente usada para atingir esses objetivos de fabricação de PCB.

Então, como você lida com o processo de criação de arte PCB? O que você precisa saber sobre PCBs como uma obra de arte? No próximo capítulo, exploraremos a teoria da criação de obras de arte de PCB e algumas das técnicas que você pode considerar.

2. PCBs como uma obra de arte

2.1:O escopo do design de arte de PCB

A habilidade de projetar arte de PCB originou-se de engenheiros de fabricantes eletrônicos tecnologicamente avançados. Nos dias modernos, essa habilidade chegou ao pacote de artesanato dos fabricantes de hobby DIY (Faça você mesmo). Atualmente é aplicado na produção das mais simples às mais avançadas produções de PCB. As artes de PCB estão por toda parte. Você os encontrará escondidos no barbeador elétrico enquanto toma um banho matinal ou os colocará como smartwatches quando for trabalhar.

No mercado de hoje, empresas de eletrônicos (especialmente telefones) e designers criativos de arte de PCB geralmente se unem para projetar e produzir PCBs complexos de pequeno porte com funcionalidades inicialmente inimagináveis.

Além do público de eletrônicos de consumo, as artes de PCB também se estenderam a projetos de bricolage, como joias auxiliares e presentes. No final desta edição, exploraremos várias outras aplicações emergentes da arte PCB na indústria.

Mas antes de nos aprofundarmos no processo real de projetar nossas obras de PCB, vamos primeiro entender os diferentes tipos de Obras de PCB, dependendo dos tipos de PCBs.

2.2:Diferentes tipos de Obras de PCB

Pense nisso:um dispositivo flexível não pode ter o mesmo material de PCB que um dispositivo sólido como um telefone. A composição do quadro geralmente define o tipo de arte que você pode implementar no quadro.

Devido ao amplo escopo de aplicações de PCB, existem diferentes tipos de placas de PCB para vários usos. Essas variações de PCBs incluem:

PCBs de um lado

Estas são as formas mais antigas de PCBs no mercado. Eles envolvem uma única camada de substrato que é coberta por uma camada de metal. O cobre fechado com uma máscara de solda protetora geralmente é a tampa de metal ideal para PCBs de um lado.

A formação de incêndios de PCB em tais PCBs é natural e muitas vezes mais barata do que outras placas de PCB. No entanto, essa placa não pode ser útil na fabricação de arte em várias camadas.

2.2.1:PCBs de dupla face

Os PCBs de dupla face são o tipo de PCBs mais popularmente usado no mercado atual. Eles apresentam um único substrato com dois de seus lados em camadas de metal. Ao conectar componentes em lados diferentes do substrato, são feitos furos para conectar elementos de um lado do substrato com detalhes do outro lado do substrato.

Criar arte em um PCB de dupla face é relativamente mais barato e mais confortável do que produzi-lo em um PCB de várias camadas. Então, novamente, é limitado apenas a uma única camada de arte.

2.2.2:PCBs multicamadas

A maioria dos PCBs modernos utiliza a abordagem de produção de PCBs de múltiplos substratos e camadas de metal. Nesta abordagem, várias camadas de metal com materiais isolantes (4, 6, 8 ou dez camadas) são empilhadas umas sobre as outras e as conexões são feitas entre as camadas ao fabricar uma única placa de circuito impresso. Frequentemente utilizamos esses tipos de equipamentos na produção de equipamentos médicos, computadores e outros dispositivos inteligentes.

A produção de arte em um PCB multicamada geralmente é cara e leva mais tempo para produzir quando comparado a PCBs de camada única. No entanto, essas placas acomodam várias camadas de arte.

2.2.3:PCBs flexíveis

Usamos plástico flexível como substrato ao produzir PCBs flexíveis. Esses PCBs são frequentemente aplicados na fabricação de aparelhos elétricos que exigem flexibilidade no design ou no uso, como telas dobráveis. Eles geralmente são caros para produzir, mas têm mais usos do que os PCBs rígidos.

A produção de arte no WellPCB oferece controladores de motores DC nos mercados doméstico e internacional. Temos PCBs flexíveis é complexo. Envolve estabelecer regras e diretrizes que um designer deve seguir ao produzir as obras de arte. Examinaremos algumas dessas diretrizes essenciais mais adiante nesta edição.

Bem, bem, vamos agora sujar as mãos com algumas ilustrações de PCB!

3. Como fazer uma arte PCB em design

3.1:As cinco principais ferramentas de aplicativos de software de design de arte de PCB

Projetar às vezes é uma tarefa desafiadora. Mas você não precisa começar da maneira errada; é por isso que você precisa de algumas ferramentas de design.

Ao projetar uma PCB, você precisará de um aplicativo de software adequado para criar o(s) arquivo(s) Gerber ou vetorial para sua PCB. Graças à internet, muitas vezes você encontrará centenas dessas ferramentas disponíveis para download. E essa variedade de escolha às vezes é uma “maldição abençoada”, pois você pode ter dificuldade em distinguir o melhor do resto. Esta seção explorará brevemente algumas ferramentas de design populares, especialmente os aplicativos “gratuitos para todos”, para ajudá-lo a começar. Vamos começar.

3.1.1:A ferramenta de design Eagle

Eagle é um produto de software de design de PCB de propriedade da Autodesk. Não é um aplicativo de código aberto. Então, novamente, é o software mais popular para projetar PCBs. Eagle tem as seguintes características marcantes:

Principais recursos

• Um editor de PCB esquemático multicolorido

• Várias bibliotecas disponíveis para reutilização

• Detetores de erros aprimorados

Destaca-se por sua vasta comunidade de apoio e amplos recursos de design. Então, novamente, esse software é caro para adquirir e manter. Devido ao seu custo, é recomendável para uso comercial.

3.1.2:KiCad EDA

KiCad EDA é um software de design de PCB de código aberto. Foi desenvolvido para se adequar a usos comerciais e de aprendizagem. Algumas de suas características marcantes incluem:

Principais recursos

• Suporta até 32 camadas de cobre

• Ele fornece avisos de erro no design que o alertam quando você está projetando

• Tem um editor de pegada fácil de usar

KiCad usa um visualizador 3D para fácil visualização de camadas e verificação de erros. É também uma ferramenta multiplataforma de uso gratuito. Tanto iniciantes quanto usuários profissionais provavelmente acharão útil.

3.1.3:EasyEDA

O EasyEDA cria um paradigma diferente para o design de PCB, tornando sua ferramenta uma ferramenta de design de PCB online. Eu (pessoalmente) acho intrigante criar designs que exijam esforços colaborativos; especialmente, ao projetar ou trabalhar com engenheiros fisicamente inacessíveis.

O EasyEDA é uma ferramenta melhor para projetos de bricolage porque é barato, exige menos recursos, mas realiza tarefas essenciais. É recomendado por seu amplo suporte a designs de outras ferramentas de design, facilidade de uso e natureza de código aberto. Além disso, você não precisa instalá-lo; você começará rapidamente se puder abri-lo em um navegador.

3.1.4:Proteus

Assim como o Eagle, o Proteus é um aplicativo de software de design de PCB pronto para uso, desenvolvido e de propriedade da LabCenter Electronics. É uma ferramenta poderosa com mais de 800 opções de microcontroladores para escolher ao projetar seu circuito.

Então, novamente, Proteus é caro para adquirir. É uma excelente ferramenta para uso profissional. Mas se você estiver trabalhando com um orçamento apertado como hobby, sinta-se à vontade para pular.

3.1.5:TinyCAD

Agora o TinyCAD é a ferramenta de projeto de PCB “pura e simples”. Este produto do Sourceforge é de uso gratuito, mas seu design é altamente simplificado. Eu recomendo muito ao desenhar esquemas.

É uma excelente ferramenta para experimentação e uma ferramenta perfeita para projetos de bricolage amadores. No entanto, faltam as ferramentas de teste certas para uso profissional.

NOTA

As artes PCB exigem ideias artísticas. Depois de escolher uma ferramenta ideal, você precisará considerar cuidadosamente o conceito por trás da arte que você desenvolverá e se será fácil e acessível produzi-la. Depois de estabelecer sua ideia, o processo de projetá-la é simples. Geralmente segue os passos abaixo.

3.2:Etapas para projetar uma arte de PCB

Etapa 1:todos os designs de arte de PCB começam com esquemas

Antes de começar a desenvolver qualquer PCB Art, é recomendável fazer o layout do circuito esquemático da PCB que você pretende produzir. Um diagrama esquemático permitirá que você estabeleça o número de componentes necessários para um PCB com suas conexões. As ferramentas de projeto de PCB (descritas acima) podem importar todos os detalhes, fios e pegadas necessários para facilitar seu processo de projeto.

Ao desenhar diagramas esquemáticos, você precisa estar interessado e importar os componentes de forma independente e modificar seletivamente seus parâmetros (por exemplo, resistência, capacitância, etc.). Um erro cometido no esquema provavelmente custará o produto final de um PCB.

Dica

Neste ponto, você deve (não necessariamente) se esforçar para criar suas conexões e posicionamento de componentes para representar a arte que pretende fazer de forma vívida.

Etapa 2:Otimização do projeto de PCB

Aqui é onde você isolará os diferentes módulos de interação do seu projeto de PCB e como eles estão inter-relacionados. Você precisará eliminar quaisquer componentes desnecessários, interconexão injustificada e qualquer custo desnecessário.

Você precisará começar a alinhar seus componentes esquemáticos na arte desejada que pretende produzir nesta fase.

Dica

Uma importante diretriz de projeto de PCB a seguir ao otimizar e desenhar a arte da PCB nesta etapa é manter a fonte/unidade de alimentação da sua PCB o mais próximo possível dos módulos do circuito.

Etapa 3:Torne as Formas Conceituais Físicas

Depois de concluir o processo de criação do esquema, será necessário eventualmente esculpir a forma e o design reais da sua PCB. Aqui você só precisa saber as dimensões do seu projeto (a partir do esquema), então use um software de design de imagem para projetar a forma ou uma camada para o seu PCB.

Todas as artes autênticas em um PCB devem ser salvas no formato SVG para permitir o processamento seguro em outros aplicativos de processamento de imagem.

Pontas

Considere o uso de ferramentas especializadas de software de processamento de imagem como o Photoshop (se puder) e exporte-as para uso em sua ferramenta de design de PCB.

Faça furos e adicione adições de camadas artísticas de cobre para facilitar e tornar os designs atraentes. No entanto, esteja atento para não afetar as conexões físicas de um design.

Adicione uma máscara de solda nos efeitos artísticos de cobre adicionados ou escritos em cobre para isolar as conexões da arte.

3.3:Considerações sobre arte e design de PCB

Tamanho

Certifique-se de usar calibrações de tamanho universalmente aceitas como “in” ou “mm” ao projetar a forma.

Interface do usuário e locais periféricos

Portas periféricas como pinos de alimentação, conectores de áudio, indicadores LED ou botões de personalização devem ser cuidadosamente pensados ​​ao projetar para minimizar erros de produção. Para obter uma melhor experiência do usuário, você pode considerar comprometer alguma parte de sua arte para obter uma melhor experiência do usuário, especialmente para eletrônicos de consumo.

Camadas de PCB

A espessura de uma camada determina a quantidade de corrente que pode passar por uma camada sem danificar o revestimento. A espessura da camada padrão é medida em onças (oz.). Camadas mais espessas têm menor resistividade e podem mover mais corrente do que camadas mais finas.

Traçados de PCB

Para a maioria dos PCBs projetados profissionalmente, as bordas ou curvas das conexões são feitas a 45 graus em vez de 90 graus. A principal razão para este fenômeno é que a 45 graus, menos sinais são refletidos em oposição a uma reflexão de sinais a 90 graus.

Roteamento de conexões

Ao terminar de projetar, você pode implementar o roteamento manualmente ou automaticamente. No caso de um circuito simples, um roteamento automático poderia funcionar melhor. No entanto, se a conexão for vasta e complicada, considere alinhar o roteamento manualmente.

Teste e "Verificação de regras de design"

Uma “Verificação de Regras de Projeto” é um acessório popular incorporado na maioria das ferramentas de projeto de PCB para auxiliar na verificação de erros de projeto. Essa ferramenta permite definir requisitos específicos (por exemplo, espessura da camada) que devem ser aplicados a toda a sua PCB, e o software de projeto verifica o projeto como um todo e destaca as partes que não estão em conformidade.

Bem, sim, existem casos de design que podem precisar de habilidades especiais de design... e existem outros casos de design melhores que podem ser diferentes? Vamos considerar a possibilidade de arte PCB de 4 camadas abaixo.

Ao projetar uma arte PCB com uma placa de 4 camadas

PCB Art Designing torna-se mais interessante à medida que as camadas se acumulam. Essas artes são mais agradáveis ​​de se ver porque você obtém uma perspectiva mais ampla de usar mais camadas para lançar mais desenhos de “fundo”. Nesta seção, exploraremos brevemente as principais considerações de desenho em um PCB de 4 camadas.

4.1:Duas considerações principais

4.1.1:Substrato de camada:

Dependendo da finalidade/intenção da sua arte, pode ser necessário usar um substrato branco e desenhar a arte usando cobre mascarado com uma camada isolante. Um substrato branco translúcido permite que você visualize conexões e arte escondidas nas camadas.

Notavelmente, os gráficos da camada inferior parecerão mais claros do que os gráficos da camada superior.

4.1.2:Precisão e medidas da arte:

As medidas das camadas devem ser iguais e o design dos gráficos deve ser coerente. Para obter imagens melhores, certifique-se de usar unidades de quantização semelhantes para comprimento e espessura.

Antes de encerrarmos nossa edição, agora oferecemos algumas ideias prontas que você pode adicionar aos seus PCBs para torná-los atraentes.

5. Três ideias simples, mas bonitas, de arte para PCB

Ideia 1:Blocos de contato "Nascimento de Adão"

Essas almofadas de contato que se assemelham a dedos são simples de projetar, mas bonitas de se ver. Você pode utilizá-los ao projetar qualquer PCB genérico.

Ideia 2:A Arte da Árvore de Natal

O Natal é muitas vezes uma época de envio de presentes. Nos tempos modernos, a maioria das pessoas considera os eletrônicos como presentes para épocas festivas como o Natal. Então, se você está pensando em produzir eletrônicos que podem ser vendidos como presentes, por que você não pode adicionar uma arte de árvore de Natal? Não necessariamente para fazer valer a pena, mas apenas porque você pode.

Ideia 3:A arte PCB “inteligente”

Ao projetar eletrônicos de consumo, você pode considerar a configuração de um design diferente para o microprocessador. Uma ideia melhor será utilizar uma arte do “cérebro” para diferenciar o processador de outros componentes. Pareceria mais atraente e se tornaria mais fácil de solucionar.

Conclusão

Obras de PCB dão uma vida artística a um PCB sem vida. Com um melhor investimento em designs artísticos de PCB, você pode melhorar a qualidade de seus PCBs e aumentar seu desempenho. Em troca, você obterá maiores vendas no mercado e manterá a autenticidade entre sua base de clientes.

Como você deve ter notado, uma boa arte de PCB é um trunfo; um mal projetado pode se tornar o passivo mais significativo. É por isso que você precisa de orientação profissional no projeto e fabricação de seus PCBs. Como WellPCB, construímos nossa reputação na produção de PCBs de qualidade com precisão na arte da impressão. Considere solicitar uma cotação de seus PCBs (com arte), e nós o guiaremos pelas poucas etapas para atualizá-los.