PCB-Kunst – Der ultimative Leitfaden zur Verbesserung von PCBs

Die meisten PCB-Ingenieure würden weitgehend zugeben, dass PCB-Designs die Grenzen neuer Wettbewerbe in der PCB-Fertigung ziehen. Durch die Verbesserung des PCB-Kunstdesigns können Sie Ihre Produktionskosten minimieren, Ihrer Elektronik ein hochmodernes Aussehen verleihen und bessere Funktionalitäten erzielen. Das Wissen über PCB-Kunst ist für alle PCB-Ingenieure von entscheidender Bedeutung.

Aber was ist „PCB-Kunst“? Wie können Sie es auf Ihre Projekte anwenden? Sollten Sie dies im Gerber oder während der Leiterplattenbestückung tun? Diese Ausgabe wird sich etwas tiefer mit dem Thema befassen, um die Kunst zu entdecken, die sich verkauft.

1. Was ist PCB Art?

Kurz gesagt, „PCB Art“ ist ein Oberbegriff, der den Versuch definiert, auf einer Leiterplatte (PCB) einen künstlerischen Eindruck zu hinterlassen. Ein solches Bild kann während des Gerber-Entwurfs gezeichnet oder während der Herstellung durchgeschnitten werden.

Nehmen wir das Beispiel der Platine einer Armbanduhr. Ich wette, wir alle kennen die guten alten rechteckigen Uhrenplatinen mit streng zweckmäßigen, knappenförmigen Zeichnungen, die ICs und andere elektronische Komponenten verbinden. Vergleichen Sie nun dieses einfache alte Design mit dem modernen Zeitalter komplizierter Platinen mit komplizierten und kunstvoll gezeichneten Verbindungen von Teilen und mehreren Schichten.

Angenommen, wir haben die beiden Leiterplatten (die alte Leiterplatte ohne Grafik und die neue Leiterplatte mit Grafik) schließlich hergestellt und auf dem Uhrenmarkt eingesetzt, werden Ihnen dann nicht beide Designs die Zeit anzeigen? Natürlich würden sie. Warum sollten Sie dann ein Vermögen ausgeben, um Kunst auf PCBs hinzuzufügen? Lohnt es sich?

Das Design spielt keine große Rolle, wenn Sie ein praktisches Ziel erreichen müssen, aber es spielt eine Rolle, wenn Sie verkaufen oder beeindrucken möchten. Als Einzelperson müssen Sie möglicherweise die Designs untersuchen, die beeindruckend aussehen, die eine bessere Leistung erbringen und die Technologie verbessern. Oft würden solche Designüberlegungen höhere Marktverkäufe unter mehreren Konkurrenten beeinflussen. PCB-Kunst wird häufig verwendet, um diese Ziele der PCB-Fertigung zu erreichen.

Wie gehen Sie also bei der Erstellung von PCB-Kunst vor? Was müssen Sie über Leiterplatten als Kunstwerk wissen? Im nächsten Kapitel werden wir die Theorie zur Erstellung von PCB-Kunstwerken und einige der Techniken untersuchen, die Sie möglicherweise anwenden könnten.

2. Leiterplatten als Kunstwerk

2.1:Der Umfang des PCB-Kunstdesigns

Die Fähigkeiten des PCB-Kunstdesigns stammen von den Ingenieuren technologisch fortschrittlicher Elektronikhersteller. In der heutigen Zeit hat diese Fähigkeit ihren Weg in das Bastelpaket der Heimwerker (Do-It-Yourself)-Hobbyhersteller gefunden. Es wird derzeit in der Produktion von den einfachsten bis zu den fortschrittlichsten PCB-Produktionen angewendet. PCB-Kunst ist überall. Du triffst sie beim morgendlichen Duschen versteckt im Elektrorasierer oder ziehst sie als Smartwatches an, wenn du zur Arbeit gehst.

Auf dem heutigen Markt arbeiten Elektronikunternehmen (insbesondere Telefone) und kreative PCB-Kunstdesigner häufig zusammen, um komplexe kleine PCBs mit anfänglich unvorstellbaren Funktionalitäten zu entwerfen und herzustellen.

Neben dem Publikum der Unterhaltungselektronik hat sich die PCB-Kunst auch auf DIY-Projekte wie Hilfsschmuck und Geschenke ausgeweitet. Gegen Ende dieser Ausgabe werden wir mehrere andere neue Anwendungen von PCB-Kunst in der Industrie untersuchen.

Aber bevor wir uns eingehend mit dem eigentlichen Prozess des Entwerfens unserer PCB-Grafiken befassen, lassen Sie uns zunächst die verschiedenen Arten von PCB-Grafiken in Abhängigkeit von den Arten von PCBs verstehen.

2.2:Verschiedene Arten von PCB-Artworks

Denken Sie darüber nach:Ein flexibles Gerät kann nicht das gleiche PCB-Material haben wie ein solides Gerät wie ein Telefon. Die Zusammensetzung des Boards definiert oft die Art der Kunst, die Sie an Bord implementieren können.

Aufgrund des breiten Anwendungsspektrums von Leiterplatten gibt es verschiedene Arten von Leiterplatten für verschiedene Verwendungszwecke. Zu diesen Variationen von PCBs gehören:

Einseitige Leiterplatten

Dies sind die ältesten Formen von PCBs auf dem Markt. Sie beinhalten eine einzelne Substratschicht, die von einer Metallschicht bedeckt ist. Kupfer, das mit einer schützenden Lötmaske umschlossen ist, ist oft die ideale Metallabdeckung für einseitige Leiterplatten.

Die Bildung von PCB-Brandstiftungen bei solchen PCBs ist natürlich und oft billiger als bei anderen PCB-Platten. Bei der Herstellung von mehrschichtiger Kunst kann eine solche Platte jedoch nicht hilfreich sein.

2.2.1:Doppelseitige Leiterplatten

Doppelseitige Leiterplatten sind die am häufigsten verwendeten Leiterplattentypen auf dem aktuellen Markt. Sie bestehen aus einem einzigen Substrat, dessen zwei Seiten mit Metall beschichtet sind. Beim Verbinden von Komponenten auf verschiedenen Seiten des Substrats werden Löcher hergestellt, um Elemente von einer Seite des Substrats mit Details auf der anderen Seite des Substrats zu verbinden.

Das Erstellen von Kunst auf einer doppelseitigen Leiterplatte ist relativ billiger und komfortabler als die Herstellung auf einer mehrschichtigen Leiterplatte. Andererseits ist es nur auf eine einzige Kunstebene beschränkt.

2.2.2:Mehrschichtige Leiterplatten

Die meisten modernen Leiterplatten verwenden den Produktionsansatz für mehrere Substrate und Metallschichten. Bei diesem Ansatz werden verschiedene Metallschichten mit Isoliermaterialien (4, 6, 8 oder zehn Schichten) aufeinander gestapelt und Verbindungen zwischen den Schichten hergestellt, wenn eine einzelne Leiterplatte hergestellt wird. Wir verwenden solche Geräte häufig bei der Herstellung von medizinischen Geräten, Computern und anderen intelligenten Geräten.

Die Herstellung von Kunst in einer mehrschichtigen Leiterplatte ist oft kostspielig und nimmt im Vergleich zu einschichtigen Leiterplatten mehr Zeit in Anspruch. Diese Tafeln beherbergen jedoch mehrere Kunstebenen.

2.2.3:Flex-Leiterplatten

Bei der Herstellung von Flex-Leiterplatten verwenden wir flexiblen Kunststoff als Substrat. Diese Leiterplatten werden häufig bei der Herstellung von Elektrogeräten eingesetzt, die Flexibilität in Design oder Verwendung erfordern, wie z. B. faltbare Bildschirme. Sie sind oft teuer in der Herstellung, haben aber mehr Verwendungsmöglichkeiten als starre Leiterplatten.

Das Produzieren von Kunst auf WellPCB bietet DC-Motorsteuerungen sowohl auf dem nationalen als auch auf dem internationalen Markt. Wir haben flexible PCBs ist komplex. Es handelt sich um festgelegte Regeln und Richtlinien, die ein Designer bei der Erstellung der Kunstwerke einhalten muss. Wir werden einige dieser wesentlichen Richtlinien später in dieser Ausgabe untersuchen.

Gut, gut, lasst uns jetzt unsere Hände mit einigen PCB-Kunstwerken schmutzig machen!

3. Wie man eine PCB-Kunst im Design macht

3.1:Die fünf wichtigsten Software-Anwendungstools für das PCB-Kunstdesign

Design ist manchmal eine herausfordernde Aufgabe. Aber Sie müssen es nicht falsch anfangen; Deshalb brauchen Sie einige Design-Tools.

Beim Entwerfen einer Leiterplatte benötigen Sie eine geeignete Softwareanwendung zum Erstellen der Gerber- oder Vektordatei(en) für Ihre Leiterplatte. Dank des Internets stehen Ihnen oft Hunderte solcher Tools zum Download zur Verfügung. Und diese große Auswahl ist manchmal ein „gesegneter Fluch“, da es Ihnen möglicherweise schwer fällt, die Besten von den anderen zu unterscheiden. In diesem Abschnitt werden einige gängige Design-Tools kurz erläutert, insbesondere die „Free-to-All“-Anwendungen, um Ihnen den Einstieg zu erleichtern. Beginnen wir mit.

3.1.1:Das Eagle-Design-Tool

Eagle ist ein PCB-Design-Softwareprodukt von Autodesk. Es ist keine Open-Source-Anwendung. Andererseits ist es die beliebteste Software zum Entwerfen von Leiterplatten. Eagle hat die folgenden herausragenden Eigenschaften:

Hauptfunktionen

• Ein mehrfarbiger Schaltplan-PCB-Editor

• Mehrere Bibliotheken zur Wiederverwendung verfügbar

• Verbesserte Fehlererkennung

Es zeichnet sich durch seine große unterstützende Community und die breiten Merkmale des Designs aus. Andererseits ist diese Software kostspielig in der Anschaffung und Wartung. Aufgrund seiner Kosten ist es für die kommerzielle Nutzung empfehlenswert.

3.1.2:KiCad-EDA

KiCad EDA ist eine Open-Source-PCB-Designsoftware. Es wurde entwickelt, um sowohl für kommerzielle als auch für Lernzwecke geeignet zu sein. Zu den herausragenden Merkmalen gehören:

Hauptfunktionen

• Es unterstützt bis zu 32 Kupferschichten

• Es gibt On-Design-Fehlermeldungen, die Sie beim Entwerfen warnen

• Hat einen benutzerfreundlichen Footprint-Editor

KiCad verwendet einen 3D-Viewer zur einfachen Anzeige von Ebenen und zur Fehlerprüfung. Es ist auch ein kostenloses plattformübergreifendes Tool. Sowohl Anfänger als auch professionelle Benutzer werden es wahrscheinlich hilfreich finden.

3.1.3:EasyEDA

EasyEDA schafft ein anderes Paradigma zum PCB-Design, indem es sein Tool zu einem online-basierten PCB-Design-Tool macht. Ich (persönlich) finde es faszinierend, Designs zu erstellen, die gemeinsame Anstrengungen erfordern; insbesondere beim Entwerfen oder Arbeiten mit physisch unerreichbaren Ingenieuren.

EasyEDA ist ein besseres Tool für DIY-Projekte, weil es billig ist, weniger Ressourcen erfordert, aber wesentliche Aufgaben erfüllt. Es wird wegen seiner umfassenden Unterstützung von Designs aus anderen Design-Tools, seiner Benutzerfreundlichkeit und seiner Open-Source-Natur empfohlen. Außerdem müssen Sie es nicht installieren; Sie werden schnell loslegen, wenn Sie es in einem Browser öffnen können.

3.1.4:Proteus

Genau wie Eagle ist Proteus eine handelsübliche PCB-Design-Softwareanwendung, die von LabCenter Electronics entwickelt und besessen wird. Es ist ein leistungsstarkes Tool mit über 800 Mikrocontroller-Optionen, aus denen Sie beim Entwerfen Ihrer Schaltung auswählen können.

Andererseits ist Proteus teuer in der Anschaffung. Es ist ein hervorragendes Werkzeug für den professionellen Einsatz. Aber wenn Sie als Bastler mit einem knappen Budget arbeiten, können Sie es gerne überspringen.

3.1.5:TinyCAD

Jetzt ist TinyCAD das „schlichte und einfache“ PCB-Designtool. Dieses Produkt von Sourceforge ist kostenlos zu verwenden, aber sein Design ist stark vereinfacht. Ich empfehle es sehr beim Zeichnen von Schaltplänen.

Es ist ein hervorragendes Werkzeug zum Experimentieren und ein perfektes Werkzeug für Bastler-Heimwerkerprojekte. Trotzdem fehlen die richtigen Testwerkzeuge für den professionellen Einsatz.

HINWEIS

PCB-Künste verlangen künstlerische Ideen. Nachdem Sie sich für ein ideales Werkzeug entschieden haben, müssen Sie das Konzept hinter der Kunst, die Sie entwickeln, sorgfältig prüfen und prüfen, ob es einfach und erschwinglich ist, es herzustellen. Sobald Sie Ihre Idee festgelegt haben, ist der Prozess des Entwerfens einfach. Es folgt häufig den folgenden Schritten.

3.2:Schritte zum Entwerfen eines PCB-Designs

Schritt 1:Alle PCB-Grafikdesigns beginnen mit Schaltplänen

Bevor Sie mit der Entwicklung von PCB-Design beginnen, empfiehlt es sich, den Schaltplan der zu produzierenden PCB zu erstellen. Anhand eines schematischen Diagramms können Sie die Anzahl der für eine Leiterplatte benötigten Komponenten mit ihren Anschlüssen ermitteln. Die (oben beschriebenen) PCB-Designtools können dann alle erforderlichen Details, Drähte und Footprints importieren, um Ihren Designprozess zu vereinfachen.

Beim Zeichnen von schematischen Diagrammen müssen Sie die Komponenten unabhängig importieren und ihre Parameter (z. B. Widerstand, Kapazität usw.) gezielt ändern. Ein im Schaltplan gemachter Fehler kostet wahrscheinlich das Endprodukt einer Leiterplatte.

Tipp

An diesem Punkt sollten Sie (nicht unbedingt) danach streben, Ihre Verbindungen und die Platzierung der Komponenten so zu gestalten, dass sie die Kunst, die Sie machen möchten, anschaulich darstellen.

Schritt 2:Optimierung des PCB-Designs

Hier isolieren Sie die verschiedenen interagierenden Module Ihres PCB-Projekts und wie sie miteinander in Beziehung stehen. Sie müssen alle unnötigen Komponenten, ungerechtfertigte Verbindungen und unnötige Kosten entfernen.

In dieser Phase müssen Sie damit beginnen, Ihre Schaltplankomponenten an der gewünschten Grafik auszurichten, die Sie produzieren möchten.

Tipp

Eine wichtige Richtlinie für das PCB-Design, die Sie beim Optimieren und Zeichnen der PCB-Grafik in diesem Schritt befolgen sollten, besteht darin, die Stromquelle/Einheit Ihrer PCB so nah wie möglich an den Modulen Ihrer Schaltung zu halten.

Schritt 3:Gestalten Sie die konzeptionelle(n) Form(en) physisch

Sobald Sie den Prozess der Erstellung des Schaltplans abgeschlossen haben, müssen Sie schließlich die tatsächliche Form und das Design Ihrer Leiterplatte ausarbeiten. Hier müssen Sie nur die Abmessungen Ihres Designs (aus dem Schaltplan) kennen und dann eine Bilddesign-Software verwenden, um die Form oder eine Schicht für Ihre Leiterplatte zu entwerfen.

Alle authentischen Grafiken auf einer Leiterplatte sollten im SVG-Format gespeichert werden, um eine sichere Verarbeitung in anderen Bildverarbeitungsanwendungen zu ermöglichen.

Tipps

Erwägen Sie die Verwendung spezialisierter Bildverarbeitungssoftware-Tools wie Photoshop (falls möglich) und exportieren Sie sie dann zur Verwendung in Ihrem PCB-Design-Tool.

Bohren Sie Löcher und fügen Sie künstlerische Kupferschichten hinzu, um Designs zu vereinfachen und ansprechender zu gestalten. Achten Sie jedoch darauf, die physischen Verbindungen eines Designs nicht zu beeinträchtigen.

Fügen Sie eine Lötmaske auf den hinzugefügten künstlerischen Kupfereffekten oder Kupferschriften hinzu, um die Verbindungen von der Kunst zu isolieren.

3.3:PCB-Kunst und Überlegungen zum PCB-Design

Größe

Stellen Sie sicher, dass Sie beim Entwerfen der Form allgemein anerkannte Größenkalibrierungen wie „in“ oder „mm“ verwenden.

Benutzeroberfläche und Peripheriestandorte

Peripherieanschlüsse wie Stromanschlüsse, Audiobuchsen, LED-Anzeigen oder Anpassungstasten sollten beim Entwerfen sorgfältig berücksichtigt werden, um Produktionsfehler zu minimieren. Um eine bessere Benutzererfahrung zu erreichen, könnten Sie erwägen, einen Teil Ihrer Kunst zu kompromittieren, um eine bessere Benutzererfahrung zu erreichen, insbesondere für Unterhaltungselektronik.

Leiterplattenschichten

Die Dicke einer Schicht bestimmt die Strommenge, die durch eine Schicht fließen kann, ohne die Beschichtung zu beschädigen. Die Standardschichtdicke wird in Unzen (oz.) gemessen. Dickere Schichten haben einen geringeren spezifischen Widerstand und können mehr Strom bewegen als dünnere Schichten.

Leiterplattenspuren

Bei den meisten professionell gestalteten Leiterplatten werden Kanten oder Biegungen von Verbindungen mit 45 Grad statt 90 Grad ausgeführt. Der Hauptgrund für dieses Phänomen ist, dass bei 45 Grad weniger Signale reflektiert werden als bei einer Reflexion von Signalen bei 90 Grad.

Routing der Verbindungen

Wenn Sie mit dem Entwerfen fertig sind, können Sie das Routing entweder manuell oder automatisch implementieren. Im Fall einer einfachen Schaltung könnte ein automatisches Routing am besten ausreichen. Wenn die Verbindung jedoch groß und kompliziert ist, ziehen Sie in Betracht, das Routing manuell auszurichten.

Testen und „Design Rule Checking“

Ein „Design Rule Check“ ist ein beliebtes Zubehör, das in die meisten PCB-Designtools integriert ist, um bei der Überprüfung von Designfehlern zu helfen. Mit diesem Tool können Sie bestimmte Anforderungen (z. B. Schichtdicke) festlegen, die für Ihre gesamte Leiterplatte gelten sollen, und die Designsoftware überprüft das Design als Ganzes und hebt dann die Teile hervor, die nicht übereinstimmen.

Nun, ja, es gibt Designfälle, die spezielle Designfähigkeiten erfordern. … und gibt es andere bessere Designfälle, die sich unterscheiden können? Betrachten wir unten die Möglichkeit einer 4-Lagen-PCB-Kunst.

Beim Entwerfen einer PCB-Grafik mit einer 4-Lagen-Platine

PCB Art Design wird interessanter, wenn sich Schichten anhäufen. Solche Künste sind angenehmer anzusehen, weil Sie eine breitere Perspektive erhalten, mehr Ebenen zu verwenden, um mehr „Hintergrund“ -Zeichnungen einzufügen. In diesem Abschnitt werden wir kurz die wichtigsten Überlegungen zum Zeichnen auf einer 4-lagigen Leiterplatte untersuchen.

4.1:Zwei wichtige Überlegungen

4.1.1:Schichtsubstrat:

Je nach Zweck/Absicht Ihrer Kunst müssen Sie möglicherweise ein weißes Substrat verwenden und die Kunst mit Kupfer zeichnen, das mit einer Isolierschicht maskiert ist. Ein weißes, durchscheinendes Substrat ermöglicht es Ihnen, Verbindungen und Kunst zu sehen, die in den Schichten verborgen sind.

Insbesondere werden Grafiken der unteren Ebene blasser erscheinen als Grafiken der oberen Ebene.

4.1.2:Art Präzision und Messungen:

Die Maße der Schichten sollten gleich sein, und das Design von Grafiken sollte kohärent sein. Um bessere Bilder zu erhalten, stellen Sie sicher, dass Sie ähnliche Quantisierungseinheiten für Länge und Dicke verwenden.

Bevor wir unsere Ausgabe abschließen, bieten wir Ihnen jetzt einige gebrauchsfertige Ideen, die Sie Ihren Leiterplatten hinzufügen können, um sie attraktiver zu machen.

5. Die drei besten einfachen, aber schönen PCB-Kunstideen

Idee 1:„Geburt von Adam“-Kontaktpads

Diese Kontaktpads, die Fingern ähneln, sind einfach im Design, aber schön anzusehen. Sie können sie beim Entwerfen beliebiger generischer PCBs verwenden.

Idee 2:Die Weihnachtsbaumkunst

Weihnachten ist oft eine Jahreszeit, in der Geschenke verschickt werden. In der heutigen Zeit betrachten die meisten Menschen Elektronik als Geschenk für festliche Jahreszeiten wie Weihnachten. Wenn Sie also daran denken, Elektronik zu produzieren, die als Geschenk verkauft werden kann, warum können Sie dann keine Weihnachtsbaumkunst hinzufügen? Nicht unbedingt, damit es sich lohnt, sondern einfach, weil du es kannst.

Idee 3:Die „kluge“ PCB-Kunst

Beim Entwerfen von Unterhaltungselektronik sollten Sie erwägen, ein anderes Design für den Mikroprozessor festzulegen. Eine bessere Idee wird sein, eine „Gehirn“-Kunst zu verwenden, um den Prozessor von anderen Komponenten zu unterscheiden. Es würde ansprechender aussehen und die Fehlerbehebung wäre einfacher.

Schlussfolgerung

PCB Artworks verleihen einer leblosen Leiterplatte ein künstlerisches Leben. Durch bessere Investitionen in PCB-Kunstdesigns können Sie die Qualität Ihrer PCBs verbessern und ihre Leistung steigern. Im Gegenzug erzielen Sie höhere Marktumsätze und bewahren die Authentizität bei Ihrem Kundenstamm.

Wie Sie vielleicht bemerkt haben, ist eine gute PCB-Grafik von Vorteil; ein schlecht gestaltetes kann zur größten Belastung werden. Aus diesem Grund benötigen Sie professionelle Beratung bei der Entwicklung und Herstellung Ihrer Leiterplatten. Als WellPCB haben wir uns einen Namen gemacht, indem wir hochwertige Leiterplatten mit Präzision in der Druckkunst herstellen. Erwägen Sie, ein Angebot Ihrer PCBs (mit Grafik) anzufordern, und wir führen Sie durch die wenigen Schritte zur Realisierung.