Quali metodi di fabbricazione PCB per * prototipi * sono oggi utilizzati dai dipartimenti di ingegneria professionale?

Dieci anni fa, ho lavorato in un piccolo dipartimento di ingegneria di Philips Semiconductors che ha prototipato tutti i progetti prima di farli fabbricare professionalmente all'esterno. Il metodo era piuttosto standard:

• Stampa opere d'arte utilizzando una stampante laser economica su pellicola semitrasparente
• Fissare il disegno superiore su quello inferiore e allinearlo visivamente.
• Tagliare un PCB a dimensioni approssimative, praticare un foro sul bordo in cui è possibile inserire un filo per trattenere il PCB tra gli inserimenti di sostanze chimiche.
• Inserisci PCB tra le opere d'arte ed esporre utilizzando una scatola di luce UV fatta in casa.
• Agganciare il filo nel foro sul PCB e immergerlo in un serbatoio verticale contenente idrossido di sodio e attendere fino allo sviluppo
• Mettere nel serbatoio spray e spruzzare con acqua pulita.
• mettere in un serbatoio verticale contenente cloruro di cloruro ferrico e lasciarlo incidere.
• mettere nel serbatoio spray e spruzzare con acqua pulita
• mettere il dispositivo di rimozione dell'attacco fino a quando non viene rimosso
• Mettere nel serbatoio verticale di stagno per stagnare.

I risultati sono stati PCB dall'aspetto splendido, facili da saldare e dall'aspetto professionale, nonostante la mancanza di maschera e schermo per saldatura.

È questo il metodo standard utilizzato ancora oggi dai dipartimenti di ingegneria professionale quando si realizzano prototipi di PCB o ci sono altri metodi che offrono risultati simili?

Nessuno di cui io sia a conoscenza. Oltre 15 anni fa ho anche lavorato per una piccola società di ingegneria che ha fatto quello che hai descritto sopra. Oggi, nel mio seminterrato, posso layout schede madri per PC con software gratuito o a basso costo, generare un file Gerber, inviare per e-mail quei file a una casa di circuiti e avere schede realizzate per meno di $ 3 / sq con una qualità migliore che posso immaginare facendo. Maschera e serigrafia sono generalmente inclusi allo stesso prezzo. Il tempo di risposta è tra 5-15 giorni lavorativi a seconda di quanto si desidera pagare.

Non è più ragionevole creare da soli schede PC a meno che non sia necessario misurare i tempi di consegna in minuti. È così economico che se dai un valore ragionevole al tuo tempo, perdi denaro facendolo in loco.

Circa 15 anni fa ho assunto un EE direttamente dalla UC Santa Barbra. Durante la sua prima settimana di lavoro, mi chiese: "Come prototipi i PCB? Avvolgimento di filo, breadboard o cosa?" La mia risposta allora è altrettanto valida ora. Progettiamo un normale PCB, lo facciamo in modo professionale e, se funzionano, spediamo il prodotto. Se non funziona, lo ripariamo, ne costruiamo di nuovi e riproviamo.

Ci sono negozi di PCB e produttori a contratto specializzati nella produzione di prototipi di PCB scoperti.

La stragrande maggioranza delle aziende realizza i propri prototipi allo stesso modo. Ci sono eccezioni, ovviamente. Alcune aziende incidono sui propri PCB. Alcuni usano qualcosa come una fresatrice per PCB. Alcuni faranno avvolgimento del filo. E alcuni useranno breadboard o perf. tavola. Ma per qualsiasi cosa tranne la più semplice delle schede, probabilmente il 95+% delle aziende ottiene solo prototipi di PCB realizzati da un negozio di PCB professionale.

Mentre questo metodo sembra costare di più, alla fine è più economico. Dedichiamo meno tempo al debug, alla costruzione e al frugare con prototipi potenzialmente di bassa qualità e inaffidabili. Inoltre, siamo in grado di utilizzare PCB a 4+ strati con fori placcati, il che è ENORME. Negli ultimi 15 anni ho progettato forse QUATTRO schede a 2 strati e oltre 40 schede più complesse.

Sento che qualcuno dovrebbe menzionare la fresatura di PCB come metodo di prototipazione. Più veloce e meno disordinato di un processo chimico, e la stessa macchina che esegue la fresatura può anche praticare fori e deviare i bordi della scheda.

Le schede a due facciate vengono realizzate praticando alcuni fori di registrazione nella scheda che cadono sui perni della fresatrice. Fresare un lato, capovolgere, fresare l'altro lato.

Probabilmente non è ancora molto comune in ambienti professionali poiché le corse di prototipi sono così economiche, ma per i tempi in cui è necessario un turnaround più veloce di una corsa di prototipi, la fresatura è piuttosto grande.

Il tempo è decisamente passato da quei giorni e approvo ciò che dicono le altre risposte / implicano il costo per ottenere PCB multistrato adeguati realizzati esternamente, ma aggiungerò qualcos'altro.

Nella mia esperienza, l'uso degli strumenti di simulazione dei circuiti significa che è possibile ridurre il numero di iterazioni dei PCB per ottenere una progettazione corretta. Aggiungilo al costo quasi insignificante delle schede multistrato e non è più necessario prototipare internamente.

Lavoro in un piccolo laboratorio di Colege. Qui devi creare un file gerber (di solito usando Altium) e quindi inviarlo alla persona responsabile della prototipazione (me), che utilizzerà una LPKF S42 per creare la scheda. Purtroppo sembra abbastanza fatto in casa.

Ho allegato questa foto da uno dei nostri prototipi. Quello di sinistra (verde multilivello) è realizzato in alcune Board House; quello giusto (tipo di marrone) che ho realizzato da solo.

Quindi questo è ciò che seguiamo nel nostro laboratorio. Solo per una scheda a due strati. Più di due schede di livello finiscono per andare al fornitore.

1. Prendi una stampa dall'immagine della lavagna (dimensione originale) e assicurati che sull'immagine siano presenti solo il fondo, i trapani, i cuscinetti, i livelli via e dimensione. Usiamo Eagle per questo. Utilizzare pagine fotografiche di GSM meno di 140.

2. Strappare opportunamente la pagina per posizionarla su un PCB di determinate dimensioni e stirare (sì usando un ferro da stiro elettrico) la scheda mantenendo il lato stampato sul rame. Fallo per almeno 15 minuti fino a quando non sei sicuro che le tracce si sarebbero trasferite sul tabellone.

3. Metti la scheda in acqua e rimuovi la carta in eccesso e incidi la scheda usando Ferric Chloride come hai detto. Una volta inciso, guarda il design originale e usando una bussola fai dei buchi in tutti i punti in cui è necessario eseguire i trapani. Utilizzare le punte appropriate per la perforazione (a seconda della dimensione del componente che si desidera montare). Inoltre, perfora tutte le vie e aggiungi i ponticelli sullo strato superiore (se applicabile).

Quindi, questo è il risultato finale. :)

Modifica: alcune parti, che pensavo fossero autoesplicative, ora aggiunte.

Non sono sicuro di quanto professionale conteremmo, dato che siamo una piccola casa di design piuttosto che un'enorme società multinazionale di elettronica ...

Generalmente, i prototipi di base sono fatti con un bisturi e una scheda rivestita di rame, se necessario, o se più complessi, li inviamo a Seeedstudio / Iteadstudio per $ 20, è un gioco da ragazzi. Se abbiamo bisogno di fare qualcosa in fretta, paghiamo una PCB house più "locale" locale per fare una tantum o molto breve. Costa, ma sono affari.

In genere, inviamo le nostre cose per essere stampate per noi, anche per i prototipi. A volte questo può diventare costoso - 10 revisioni del nostro lavoro e ci sono oltre $ 10k. Ma per un investimento iniziale di $ 7k, puoi acquistare un mulino a controllo numerico che taglierà molto bene i PCB a doppio strato. Questo non è male per la prototipazione, ma non è la risposta migliore per la produzione di massa. Tendiamo ad allontanarci dall'incisione chimica perché ha una tendenza ad incidere in modo non uniforme e quando il tuo PCB ha oltre una libbra di rame su una piccola scheda (alimentatori) puoi creare hotspot. Per i progetti LV, l'attacco chimico non è poi così male.

Non abbiamo quasi bisogno di ancora un altro aggiramento di questa domanda, ma poiché è qui, per completezza il metodo di trasferimento del toner laser per carta da stiro e posta indesiderata è un'alternativa utile e più rapida al metodo di incisione della foto per quelli una volta in giornata esperimenti.