PCB Art - Le guide ultime de l'amélioration des PCB

Dans une large mesure, la plupart des ingénieurs de PCB admettraient que les conceptions de PCB tracent les lignes des nouvelles compétitions de fabrication de PCB. En améliorant la conception artistique des circuits imprimés, vous pouvez minimiser vos coûts de production, donner à vos appareils électroniques un aspect de pointe et obtenir de meilleures fonctionnalités. La connaissance des arts PCB est cruciale pour tous les ingénieurs PCB.

Mais qu'est-ce que « l'art du PCB » ? Comment pouvez-vous l'appliquer à vos projets? Devriez-vous le faire au Gerber ou lors de l'assemblage du PCB ? Cette édition approfondira un peu le sujet pour découvrir les arts qui se vendent.

1. Qu'est-ce que PCB Art ?

En un mot, "PCB Art" est un terme générique qui définit une tentative de créer une impression artistique sur une carte de circuit imprimé (PCB). Une telle image peut être dessinée lors de la conception de Gerber ou découpée lors de la fabrication.

Prenons l'exemple du PCB d'une montre-bracelet. Je parie que nous connaissons tous les bons vieux circuits imprimés de montres de forme rectangulaire avec des dessins en forme d'écuyer strictement utilitaires reliant les circuits intégrés et d'autres composants électroniques. Maintenant, comparez cette conception ancienne simple avec l'ère moderne des planches compliquées avec une interconnexion complexe et artistiquement dessinée de pièces et de plusieurs couches.

En supposant que nous ayons finalement fabriqué les deux PCB (l'ancien PCB sans art et le nouveau PCB avec art) et que nous les ayons déployés sur le marché de la montre, les deux conceptions ne vous indiqueront-elles pas l'heure ? Bien sûr, ils le feraient. Alors pourquoi devriez-vous dépenser une fortune pour ajouter de l'art sur les PCB ? Cela en vaut-il la peine ?

Le design n'a pas beaucoup d'importance lorsque vous devez atteindre un objectif pratique, mais il importe lorsque vous devez vendre ou impressionner. En tant qu'individu, vous devrez peut-être examiner les conceptions qui sembleraient impressionnantes, celles qui fonctionneraient mieux et la technologie améliorée. Souvent, de telles considérations de conception influenceraient des ventes plus élevées sur le marché parmi plusieurs concurrents. L'art des PCB est couramment utilisé pour atteindre ces objectifs de fabrication de PCB.

Alors, comment abordez-vous le processus de création d'art PCB? Que devez-vous savoir sur les PCB en tant qu'œuvre d'art ? Dans le chapitre suivant, nous explorerons la théorie de la création d'illustrations de PCB et certaines des techniques que vous pourriez envisager d'adopter.

2. Les PCB comme une œuvre d'art

2.1  :la portée de la conception artistique de PCB

La compétence de la conception d'art PCB est née au sein des ingénieurs des fabricants électroniques technologiquement avancés. De nos jours, cette compétence a trouvé sa place dans le pack d'artisanat des fabricants de bricolage (Do-It-Yourself). Il est actuellement appliqué dans la production des productions de PCB les plus simples aux plus avancées. Les arts PCB sont partout. Vous les rencontrerez cachés dans le rasoir électrique pendant que vous prendrez une douche le matin, ou vous les mettrez comme montres connectées lorsque vous irez au travail.

Sur le marché actuel, les entreprises électroniques (en particulier les téléphones) et les concepteurs créatifs de circuits imprimés s'associent souvent pour concevoir et produire des circuits imprimés complexes de petite taille avec des fonctionnalités initialement inimaginables.

Outre le public de l'électronique grand public, les arts PCB se sont également étendus à des projets de bricolage tels que des bijoux auxiliaires et des cadeaux. Vers la fin de cette édition, nous explorerons plusieurs autres applications émergentes de l'art PCB dans l'industrie.

Mais avant d'approfondir le processus de conception de nos illustrations de PCB, comprenons d'abord les différents types d'illustrations de PCB en fonction des types de PCB.

2.2 :Différents types d'illustrations de PCB

Pensez-y :un appareil flexible ne peut pas avoir le même matériau PCB qu'un appareil solide comme un téléphone. La composition du tableau définit souvent le type d'art que vous pouvez mettre en œuvre à bord.

En raison du large éventail d'applications PCB, différents types de cartes PCB existent pour diverses utilisations. Ces variations de PCB incluent :

PCB simple face

Ce sont les plus anciennes formes de PCB sur le marché. Ils impliquent une seule couche de substrat qui est recouverte d'une couche métallique. Le cuivre entouré d'un masque de soudure protecteur est souvent le revêtement métallique idéal pour les PCB à simple face.

La formation d'incendies criminels de PCB tels que les PCB est naturelle et souvent moins chère que les autres cartes PCB. Cependant, un tel panneau ne peut pas être utile lors de la fabrication d'art multicouche.

2.2.1 :PCB double face

Les PCB double face sont le type de PCB le plus couramment utilisé sur le marché actuel. Ils comportent un seul substrat avec deux de ses côtés recouverts de métal. Lors de la connexion de composants sur différents côtés du substrat, des trous sont faits pour relier les éléments d'un côté du substrat avec des détails de l'autre côté du substrat.

Créer de l'art sur un PCB double face est relativement moins cher et plus confortable que de le produire sur un PCB multicouche. Là encore, il n'est limité qu'à une seule couche d'art.

2.2.2 :PCB multicouches

La plupart des PCB modernes utilisent l'approche de production de PCB à substrats multiples et à stratification métallique. Dans cette approche, diverses couches métalliques avec des matériaux isolants (4, 6, 8 ou dix couches) s'empilent les unes sur les autres, et des connexions sont établies entre les couches lors de la fabrication d'un seul PCB. Nous utilisons souvent ces types d'équipements dans la production d'équipements médicaux, d'ordinateurs et d'autres appareils intelligents.

La production d'art dans un PCB multicouche est souvent coûteuse et prend plus de temps à produire par rapport aux PCB à une seule couche. Cependant, ces panneaux acceptent plusieurs couches d'art.

2.2.3 :PCB flexibles

Nous utilisons du plastique flexible comme substrat lors de la production de PCB flexibles. Ces PCB sont souvent utilisés lors de la fabrication d'appareils électriques qui exigent une flexibilité de conception ou d'utilisation, comme les écrans pliables. Ils sont souvent coûteux à produire mais ont plus d'utilisations que les PCB rigides.

Produire de l'art sur WellPCB propose des contrôleurs de moteur à courant continu sur les marchés nationaux et internationaux. Nous avons des PCB flexibles, c'est complexe. Il s'agit d'établir des règles et des lignes directrices qu'un concepteur doit respecter lors de la production des œuvres d'art. Nous examinerons certaines de ces directives essentielles plus loin dans cette édition.

Eh bien, allons maintenant nous salir les mains avec des illustrations de PCB !

3. Comment faire un PCB Art dans la conception

3.1  :Les cinq meilleurs outils d'application logicielle pour la conception artistique de circuits imprimés

Concevoir est parfois une tâche difficile. Mais vous n'avez pas à le commencer dans le mauvais sens; c'est pourquoi vous avez besoin d'outils de conception.

Lors de la conception d'un PCB, vous aurez besoin d'une application logicielle appropriée pour créer le ou les fichiers Gerber ou vectoriels pour votre PCB. Grâce à Internet, vous trouverez souvent des centaines de ces outils disponibles en téléchargement. Et cette variété de choix est parfois une «malédiction bénie», car vous pourriez avoir du mal à distinguer le meilleur du reste. Cette section explorera brièvement certains outils de conception populaires, en particulier les applications "gratuites pour tous", pour vous aider à démarrer. Commençons par.

3.1.1 :L'outil de conception d'Eagle

Eagle est un produit logiciel de conception de circuits imprimés appartenant à Autodesk. Ce n'est pas une application open source. Là encore, c'est le logiciel le plus populaire pour la conception de PCB. Eagle possède les caractéristiques exceptionnelles suivantes :

Caractéristiques principales

• Un éditeur de PCB schématique multicolore

• Plusieurs bibliothèques disponibles pour réutilisation

• Détecteurs d'erreurs améliorés

Il se distingue par sa vaste communauté de soutien et ses larges caractéristiques de conception. Là encore, ce logiciel est coûteux à acquérir et à entretenir. En raison de son coût, il est louable pour un usage commercial.

3.1.2 :KiCad EDA

KiCad EDA est un logiciel de conception de circuits imprimés Open Source. Il a été développé pour convenir à la fois à des utilisations commerciales et pédagogiques. Certaines de ses fonctionnalités exceptionnelles incluent :

Caractéristiques principales

• Il prend en charge jusqu'à 32 couches de cuivre

• Il affiche des invites d'erreur de conception qui vous alertent lorsque vous concevez

• Dispose d'un éditeur d'empreinte facile à utiliser

KiCad utilise une visionneuse 3D pour une visualisation facile des calques et la vérification des erreurs. C'est également un outil multiplateforme gratuit. Les utilisateurs débutants et professionnels le trouveront probablement utile.

3.1.3 :EasyEDA

EasyEDA crée un paradigme différent de la conception de PCB en faisant de son outil un outil de conception de PCB en ligne. Je trouve (personnellement) cela intrigant lors de la création de conceptions qui exigent des efforts de collaboration ; en particulier, lors de la conception ou de la collaboration avec des ingénieurs physiquement inaccessibles.

EasyEDA est un meilleur outil pour les projets de bricolage car il est bon marché, demande moins de ressources, mais effectue des tâches essentielles. Il est recommandé pour sa vaste prise en charge des conceptions d'autres outils de conception, sa facilité d'utilisation et sa nature open source. De plus, vous n'avez pas à l'installer; vous démarrerez rapidement si vous pouvez l'ouvrir sur un navigateur.

3.1.4 :Protée

Tout comme Eagle, Proteus est une application logicielle de conception de PCB prête à l'emploi développée et détenue par LabCenter Electronics. C'est un outil puissant avec plus de 800 options de microcontrôleur parmi lesquelles choisir lors de la conception de votre circuit.

Là encore, Proteus est coûteux à acquérir. C'est un excellent outil pour un usage professionnel. Mais si vous travaillez avec un budget serré en tant qu'amateur, n'hésitez pas à l'ignorer.

3.1.5 :TinyCAD

Désormais, TinyCAD est l'outil de conception de PCB "pur et simple". Ce produit de Sourceforge est gratuit, mais sa conception est très simplifiée. Je le recommande vivement pour dessiner des schémas.

C'est un excellent outil d'expérimentation et un outil parfait pour les projets de bricolage amateurs. Néanmoins, il manque les bons outils de test pour un usage professionnel.

REMARQUE

Les arts PCB exigent des idées artistiques. Après avoir choisi un outil idéal, vous devrez examiner attentivement le concept derrière l'art que vous développerez et s'il sera facile et abordable de le produire. Une fois que vous avez établi votre idée, le processus de conception est simple. Il suit souvent les étapes ci-dessous.

3.2 : Étapes de conception d'une illustration de circuit imprimé

Étape 1 :Toutes les conceptions d'illustrations de PCB commencent par des schémas

Avant de commencer à développer un PCB Art, il est recommandé de mettre en page le schéma de circuit du PCB que vous avez l'intention de produire. Un schéma de principe vous permettra d'établir le nombre de composants dont vous avez besoin pour un PCB avec leurs connexions. Les outils de conception de PCB (décrits ci-dessus) peuvent ensuite importer tous les détails, fils et empreintes nécessaires pour faciliter votre processus de conception.

Lorsque vous dessinez des diagrammes schématiques, vous devez être vif et importer les composants indépendamment et modifier sélectivement leurs paramètres (par exemple, la résistance, la capacité, etc.). Une erreur commise dans le schéma est susceptible de coûter le produit final d'un PCB.

Astuce

À ce stade, vous devez (pas nécessairement) vous efforcer de créer vos connexions et le placement des composants pour représenter de manière vivante l'art que vous avez l'intention de créer.

Étape 2 :Optimisation de la conception des PCB

C'est ici que vous allez isoler les différents modules interactifs de votre projet PCB et comment ils sont interdépendants. Vous devrez éliminer tous les composants inutiles, toute interconnexion injustifiée et tout coût inutile.

Vous devrez commencer à aligner vos composants schématiques dans l'art souhaité que vous avez l'intention de produire à ce stade.

Astuce

Une importante directive de conception de PCB à suivre lors de l'optimisation et du dessin de l'art du PCB à cette étape est de garder la source d'alimentation/l'unité de votre PCB aussi près que possible des modules de votre circuit.

Étape 3 :Rendre la(les) forme(s) conceptuelle(s) physique(s)

Une fois que vous avez terminé le processus de création du schéma, il sera éventuellement nécessaire de découper la forme et la conception réelles de votre PCB. Ici, vous n'aurez qu'à connaître les dimensions de votre conception (à partir du schéma), puis utiliser un logiciel de conception d'images pour concevoir une forme ou une couche pour votre PCB.

Tous les arts authentiques sur un PCB doivent être enregistrés au format SVG pour permettre un traitement sécurisé sur d'autres applications de traitement d'image.

Conseils

Envisagez d'utiliser des outils logiciels de traitement d'image spécialisés comme Photoshop (si vous le pouvez), puis exportez-les pour les utiliser dans votre outil de conception de circuits imprimés.

Percez des trous et ajoutez des couches artistiques en cuivre pour faciliter et rendre les conceptions attrayantes. Cependant, veillez à ne pas affecter les connexions physiques d'une conception.

Ajoutez un masque de soudure sur les effets artistiques en cuivre ajoutés ou les écrits en cuivre pour isoler les connexions de l'art.

3.3 :Considérations sur l'art du circuit imprimé et la conception du circuit imprimé

Taille

Assurez-vous d'utiliser des calibrages de taille universellement acceptés comme "in" ou "mm" lors de la conception de la forme.

Interface utilisateur et emplacements périphériques

Les ports périphériques tels que les broches d'alimentation, les prises audio, les indicateurs LED ou les boutons de personnalisation doivent être soigneusement pensés lors de la conception afin de minimiser les erreurs de production. Pour obtenir une meilleure expérience utilisateur, vous pourriez envisager de compromettre une partie de votre art pour obtenir une meilleure expérience utilisateur, en particulier pour l'électronique grand public.

Couches PCB

L'épaisseur d'une couche détermine la quantité de courant qui peut traverser une couche sans endommager le revêtement. L'épaisseur de couche standard est mesurée en onces (oz). Les couches plus épaisses ont une résistivité moindre et peuvent déplacer plus de courant que les couches plus minces.

Traces de PCB

Pour la plupart des PCB conçus par des professionnels, les bords ou les coudes des connexions sont effectués à 45 degrés plutôt qu'à 90 degrés. La raison principale de ce phénomène est qu'à 45 degrés, moins de signaux sont réfléchis par opposition à une réflexion des signaux à 90 degrés.

Routage des connexions

Lorsque vous avez terminé la conception, vous pouvez implémenter le routage manuellement ou automatiquement. Dans le cas d'un circuit simple, un routage automatique pourrait faire l'affaire. Cependant, si la connexion est vaste et compliquée, envisagez d'aligner le routage manuellement.

Test et "Vérification des règles de conception"

Un "contrôle des règles de conception" est un accessoire populaire intégré à la plupart des outils de conception de circuits imprimés pour faciliter la vérification des erreurs de conception. Cet outil vous permet de définir des exigences spécifiques (par exemple, l'épaisseur de la couche) qui doivent s'appliquer à l'ensemble de votre PCB, et le logiciel de conception vérifie la conception dans son ensemble, puis met en évidence les pièces qui ne sont pas conformes.

Eh bien, oui, il y a des cas de conception qui peuvent nécessiter des compétences de conception particulières… et y a-t-il d'autres meilleurs cas de conception qui peuvent différer ? Considérons la possibilité d'un art PCB à 4 couches ci-dessous.

Lors de la conception d'un circuit imprimé avec une carte à 4 couches

PCB Art Designing devient plus intéressant à mesure que les couches s'empilent. De tels arts sont plus agréables à voir car vous obtenez une perspective plus large d'utiliser plus de calques pour ajouter plus de dessins "d'arrière-plan". Dans cette section, nous allons brièvement explorer les considérations principales du dessin sur un circuit imprimé à 4 couches.

4.1 : Deux considérations clés

4.1.1 : Substrat de couche :

Selon le but/l'intention de votre art, vous devrez peut-être utiliser un substrat blanc et dessiner l'art en utilisant du cuivre masqué avec une couche isolante. Un substrat blanc translucide vous permet de voir les connexions et l'art cachés dans les couches.

Notamment, les graphiques de la couche inférieure apparaîtront plus pâles que les graphiques de la couche supérieure.

4.1.2 :Précision et mesures artistiques :

Les mesures des calques doivent être égales et la conception des graphiques doit être cohérente. Pour obtenir de meilleures images, assurez-vous d'utiliser des unités de quantification similaires pour la longueur et l'épaisseur.

Avant de conclure notre édition, nous allons maintenant vous proposer quelques idées prêtes à l'emploi que vous pouvez ajouter à vos PCB pour les rendre attrayants.

5. Top 3 des idées d'art PCB simples mais belles

Idée 1 :Plaquettes de contact "Naissance d'Adam"

Ces pastilles de contact qui ressemblent à des doigts sont simples à concevoir mais belles à voir. Vous pouvez les utiliser lors de la conception de n'importe quel PCB générique.

Idée 2 :L'art du sapin de Noël

Noël est souvent une saison d'envoi de cadeaux. À l'époque moderne, la plupart des gens considèrent l'électronique comme des cadeaux pour les fêtes comme Noël. Donc, si vous envisagez de produire des appareils électroniques pouvant être vendus comme cadeaux, pourquoi ne pouvez-vous pas ajouter un art d'arbre de Noël ? Pas nécessairement pour que cela en vaille la peine, mais simplement parce que vous le pouvez.

Idée 3 :L'art PCB "intelligent"

Lors de la conception de l'électronique grand public, vous pouvez envisager de définir une conception différente pour le microprocesseur. Une meilleure idée serait d'utiliser un art « cérébral » pour différencier le processeur des autres composants. Cela aurait l'air plus attrayant et deviendrait plus facile à dépanner.

Conclusion

PCB Artworks donne une vie artistique à un PCB sans vie. Avec un meilleur investissement dans les conceptions d'art PCB, vous pouvez améliorer la qualité de vos PCB et augmenter leurs performances. En retour, vous réaliserez des ventes plus élevées sur le marché et conserverez l'authenticité de votre clientèle.

Comme vous l'avez peut-être remarqué, un bon PCB art est un atout; un mal conçu peut devenir la responsabilité la plus importante. C'est pourquoi vous avez besoin de conseils professionnels pour la conception et la fabrication de vos circuits imprimés. En tant que WellPCB, nous avons bâti notre réputation sur la production de PCB de qualité avec précision dans l'art de l'impression. Pensez à demander un devis de vos PCB (avec illustration), et nous vous guiderons à travers les quelques étapes de leur actualisation.