elektronsko naČrtovanje in izdelava …...program: fizika in tehnika elektronsko naČrtovanje in...

UNIVERZA V LJUBLJANI PEDAGOŠKA FAKULTETA

FAKULTETA ZA MATEMATIKO IN FIZIKO Program: fizika in tehnika

ELEKTRONSKO NAČRTOVANJE IN IZDELAVA TISKANIH VEZIJ

DIPLOMSKO DELO

Mentor: Kandidat: izr. prof. dr. Slavko Kocijančič Jure Mele Somentor: David Rihtaršič

Ljubljana, september 2007

Zahvala

Za napotke in podporo pri nastajanju diplomskega dela se najlepše zahvaljujem

mentorju izr. prof. dr. Slavku Kocijančiču ter somentorju Davidu Rihtaršiču.

Zahvalil bi se rad tudi vsem ostalim, ki ste mi stali ob strani in pomagali pri zaključku

mojega študija.

Povzetek

Diplomsko delo je namenjeno učiteljem tehnike v osnovni šoli, amaterskim načrtovalcem

tiskanih vezij in ostalim, ki jih zanima načrtovanje in izdelava tiskanih vezij. Predstavlja

enega od načinov popestritve pouka elektronike in sicer od začetne ideje do izdelave

tiskanega vezja.

Prvi del diplomskega dela opisuje postopek načrtovanja preprostega tiskanega vezja po

posameznih delih. Ob primerih so razložene tudi druge možne izbire.

Predstavljen je programski paket Target3001! s svojimi najbolj pomembnimi funkcijami, s

katerimi narišemo osnovno električno shemo, tiskano vezje ter razporeditev elementov na

ploščici za dano vezje. Predstavitev temelji na primeru, ker je to eden od najučinkovitejših

načinov osvojitve osnovnih pravil in korakov pri načrtovanju. Navodila, ki jih program

posreduje preko menija Pomoč, so precej obsežna in zapletena ter zato neprimerna za učence

osnovnih šol.

Drugi del diplomskega dela opisuje izdelavo tiskanega vezja v domači delavnici ali v šolskem

okolju. Postopoma so razloženi koraki izdelave filmov, osvetljevanja foto folije, jedkanja,

vrtanja lukenj in obreza ter priprava na spajkanje komponent.

Tretji del diplomskega dela predstavlja postopek izdelave vezij v profesionalni delavnici.

Predstavljeni so različni materiali za uporabo, vrste tiskanih vezij, načini izdelave vezij ter

različni obdelovalni procesi in postopki.

V zadnjem delu so glede na zahteve proizvajalcev navedena nekatera najbolj pomembna

priporočila in nasveti za izdelovanje tiskanih vezij.

Ključne besede

• načrtovanje tiskanih vezij

• izdelava tiskanih vezij

• elektronika v šoli

• Target3001!

• PCB ploščica

Abstract

The diploma is designed to help teachers of technical science in primary schools, amateur

planners of printed circuit boards and others interested in planning and producing printed

circuit boards. For teachers, it presents one of the ways to make the topics of electronics more

interesting. The process of making a printed circuit board is described from general idea to the

final product.

The first part of my diploma describes the process of planning a simple printed circuit board –

individually for each part of the board. There are several options explained next to every

example.

It also includes the presentation of a programme package called Target3001! and its most

significant functions, which are used to draw a basic electrical outline, a printed circuit board

and a disposition of elements on the board. The presentation is based on examples, because

this is the most efficient way to learn the essential rules and actions during the process of

planning. The instructions that Target3001 contains in Help menu are complex and extensive

and therefore unsuitable for pupils in primary schools.

The second part of the diploma describes the process of producing printed circuit board at

home or in a classroom: making films, exposing sensitive photo folia to a proper light, etching

and drilling holes and the preparation to solder the components.

The third part presents a process of producing printed circuit boards in a professional

workshop. It presents the essential materials used in production, types of printed circuit

boards, ways of producing it and different treating procedures used in the process.

The last part of the diploma contains the most important references and some advice about

producing printed circuit boards according to producers’ demands.

Key words

• planning printed circuit boards

• producing printed circuit boards

• electronics in primary school

• Target 3001!

• PCB

Vsebina Uvod ...........................................................................................................................................1 1. Predstavitev programa Target3001 ................................................................................3

1.1. Target 3001 odlikujejo naslednje lastnosti .............................................................3 1.2. Obdelava podatkov in generiranje datotek za proizvodnjo..................................4 1.3. Oblikovanje in izdelava čelnih plošč .......................................................................5 1.4. Pravila pri načrtovanju PCB ploščice.....................................................................5

2. Risanje sheme....................................................................................................................6 2.1. Začetek novega projekta ..........................................................................................6 2.2. Vstavljanje mreže .....................................................................................................7 2.3. Vstavljanje elementov...............................................................................................9 2.4. Povezovanje elementov...........................................................................................20 2.5. Spreminjanje teksta in oznak simbolov ................................................................21

3. PCB pogled ......................................................................................................................24 3.1. Določanje zunanjega roba in dimenzij ploščice ...................................................24 3.2. Vstavljanje ustreznih paketov ...............................................................................27 3.3. Navidezne povezave ................................................................................................29 3.4. Montažni tisk...........................................................................................................35 3.5. 3D pogled .................................................................................................................38 3.6. Risanje komponent .................................................................................................41

3.6.1. Oblikovanje paketa.........................................................................................41 3.6.2. Oblikovanje simbola .......................................................................................54

3.7. Prenašanje shem v Office .......................................................................................58 3.8. Testiranje sheme in PCB ploščice..........................................................................59

4. Izdelava tiskanih vezij v šoli ..........................................................................................62 4.1. Izdelava filmov ........................................................................................................63 4.2. Osvetljevanje filma .................................................................................................66 4.3. Razvijanje filma ......................................................................................................68 4.4. Jedkanje...................................................................................................................70 4.5. Vrtanje lukenj in obrez ..........................................................................................72

5. Pregled tehnologij za izdelavo tiskanih vezij................................................................73 5.1. Osnovni materiali....................................................................................................73 5.2. Vrste tiskanih vezij .................................................................................................73 5.3. Tehnologija izdelave ...............................................................................................74 5.4. Sitotisk......................................................................................................................82 5.5. Foto postopek ..........................................................................................................83 5.6. Končna obdelava.....................................................................................................84 5.7. Testiranje plošč .......................................................................................................86 5.8. Posebna obdelava plošč ..........................................................................................87

5.8.1. Zlatenje ............................................................................................................87 5.8.2. Zaščitne prevleke ............................................................................................87

6. Konkretna priporočila za oblikovanje in načrtovanje tiskanih vezij ........................88 6.1. Dimenzije otočkov in linij, osnovni raster ............................................................88 6.2. Izvrtine.....................................................................................................................89 6.3. Montažni tisk (beli tisk)..........................................................................................89 6.4. Drsne priključne površine tiskanega vezja...........................................................90 6.5. Obrez in pozicijske oznake na TIV .......................................................................90 6.6. Število plasti in postopek izdelave ploščic.............................................................91

6.7. Dimenzije vezic in otočkov glede na postopek izdelave.......................................92 6.8. Premer lukenj..........................................................................................................92 6.9. Debelina vezi............................................................................................................92 6.10. Razporeditev elementov na ploščici ..................................................................93 6.11. Kontrola karakterističnih impedanc tiskanega vezja .....................................94

7. Zaključek .........................................................................................................................95 8. Literatura ........................................................................................................................96 9. Priloge ..............................................................................................................................97

Priloga 1: Podatki o DIP8 ..................................................................................................97 Priloga 2: Podatki o LT1170/LT1171/LT1172 .................................................................98 Priloga 3: Diagram LT1170/LT1171/LT1172 ..................................................................99

ELEKTRONSKO NAČRTOVANJE IN IZDELAVA TISKANIH VEZIJ Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, fizika tehnika, Ljubljana, 2007.

__________________________________________________________________________________________

Uvod Načrtovanje tiskanih vezij ima že nekajdesetletno zgodovino. Začelo se je z ročnim risanjem

na papir, z razvojem računalnika pa so se na trgu pojavili programi za elektronsko

načrtovanje. Začetne verzije so bile zapletene, omogočale so najosnovnejše funkcije risanja

brez podpore avtomatičnih orodij. Program se je na stroje v proizvodnji prenašal preko trakov

z luknjicami, kasneje magnetnih zapisov (kasete), disket. Programska oprema je bila zelo

draga in med amaterskimi uporabniki ni bila razširjena.

V zadnjem obdobju pa se na trgu pojavlja večje število programov za načrtovanje, v

cenovnem razponu od nekaj deset do nekaj tisoč evrov. Načrtovalci programov nam ponujajo

demo verzije, ki pa že omogočajo amaterskemu uporabniku in tudi osnovnim ter srednjim

šolam načrtovanje preprostejših vezij z uporabo različnih orodij [1]. Tako bi pri pouku

elektronike učitelj lahko izpeljal projekt načrtovanja in izdelave preprostih vezij, kot ga je

opisal Koren J. [2]. Na koncu bi dobili izdelek, ki bi ga učenci preizkusili.

Zato je cilj mojega diplomskega dela, da najdemo in predstavimo cenovno ugoden,

uporabniku prijazen in profesionalen program za risanje shem, izvajanje simulacij in izdelavo

PCB ploščic. Za izbrani program bomo izdelala navodila, ki bodo temeljila na konkretnih

primerih. Med množico programov smo ugotovili, da bi bil mogoče primeren program

Target3001! [1].

Target3001! je CAD-/CAE program za izdelavo PCB ploščic. Sestavljen je iz dela, kjer

rišemo sheme (schematic view), dela programa za simulacije vezij in pa okolja v katerem

rišemo same PCB ploščice (pcb view). Deloma ima tudi avtomatična orodja, ki jih lahko

uporabljamo pri risanju sheme, simulacijah in načrtovanju PCB ploščice, vključno z

elektromagnetno analizo oziroma elektromagnetno kompatibilnostjo. Program ima veliko

knjižnic z elementi, preostale elemente pa lahko enostavno poiščemo preko interneta ali pa jih

izdelamo sami. Komponente lahko vstavljamo ročno ali pa avtomatsko. Poljubno jih lahko

kasneje dodajamo, odstranjujemo in spreminjamo. Vezje si lahko pogledamo v prostoru, saj

ima tudi 3D pogled. [1,2].

J. Mele 1


__________________________________________________________________________________________

J. Mele 2


__________________________________________________________________________________________

1. Predstavitev programa Target3001

TARGET 3001 je program, ki združuje več različnih funkcij v procesu razvoja elektronike, a

ni sestavljen iz posebnih - samostojnih modulov. Ves proces načrtovanja teče v istem

programu [1]. V ceni programa so močna orodja, ki omogočajo:

• risanje električnih in elektronskih shem,

• električno simulacijo na narisanem vezju,

• načrtovanje tiskanih vezij in pripravo datotek za njihovo izdelavo,

• samodejno povezovanje elementov (autorouter),

• samodejno razvrščanje elementov (autoplacer),

• EMC-analizo,

• oblikovanje čelne plošče.

1.1. Target 3001 odlikujejo naslednje lastnosti

Program ni od včeraj, saj se razvija in nadgrajuje že od leta 1985. Je sodobno zasnovan in

ustvarjen s sodelovanjem programskih razvojnih timov iz Nemčije, Avstrije in Švice. Ima

skupen uporabniški vmesnik za vse prej naštete funkcije, poleg tega pa dela z eno samo

datoteko, ki hrani podatke za ves projekt, s čemer odpadejo nevšečnosti s pretvarjanjem več

različnih datotek in njihovim prenašanjem med različnimi orodji. Vsebuje nabor intuitivnih

ukazov, ki so enostavni za uporabo in različne samodejne funkcije, kot sta samodejno

razvrščanje komponent (autoplacer) in povezovanje (autorouter), med risanjem vezi pa se

nam lahko po želji in z nastavljenimi parametri poleg vezi samodejno in v realnem času

generira ozemljitvena mrežica. Uporabljamo vse Windows fonte, razen za izvoz v Gerber

datoteko, za prikaz pa uporablja resnično merilo - True scale – en inč na ekranu je enak

enemu inču na risbi. Izmenjava modulov med različnimi projekti poteka enostavno preko

Clipboarda, prav tako izvažanje slik v metafile formatu in seveda brez izgube resolucije.

Delovanje teh funkcij je neodvisno od video kartice in gonilnika za tiskalnik. Program lahko

generira podatke z vsemi potrebnimi podatki za izdelavo tiskanine, ima sposobnost uvažanja

datotek v drugih formatih in generiranja izhodnih datotek v najpogostejših formatih. Je

izredno prilagodljiv program in vse komponente lahko kadar koli spreminjamo, spremembe

med shemo in tiskanino pa se tudi takoj ažurirajo. Prednost pri simulaciji je, da teče direktno

iz narisane sheme z enim samim klikom, zato nam je prihranjen čas za risanje posebne sheme

J. Mele 3


__________________________________________________________________________________________

za uporabo v simulatorju. Zelo pomembna je tudi možnost sprotne EMC analize z nasveti, ki

nam pomagajo uspešno načrtovati elektromagnetno združljiva vezja.

Na voljo so, poleg „Discover”, ki je brezplačen, še naslednje različice programa:

• „Light” z omejitvami: 400 pinov, 2 plasti, simulacija 30 signalov,

• „Smart” z omejitvami: 400 pinov, 2 plasti, simulacija 50 signalov,

• „Economy” z omejitvami: 1000 pinov, 4 plasti, simulacija 75 signalov,

• „Professional” neomejeno število pinov, 100 plasti, simulacija 100 signalov,

• „Design station” neomejeno število pinov, 100 plasti, simulacija neomejeno število

signalov.

Vse programske funkcije so brez omejitev aktivirane v vseh različicah programa. Razlika je le

v število pinov, ki jih lahko uporabljamo, v številu plasti in številu signalov, ki jih lahko v

programu simuliramo [3].

1.2. Obdelava podatkov in generiranje datotek za proizvodnjo

Omogoča uvoz načrtov PCB iz programa Eagle ali izvoz datoteke v tem formatu, vključno s

shemo, PCB in knjižnicami, uvoz tabele povezav (netlist) iz Mentor in Orcad programov in

izvoz spiska komponent in tabele povezav v formatih za programe Protel, Orcad in Calay.

Mogoča sta formata Gerber in Xgerber – uvoz in izvoz, uvoz načrtov PCB iz programa

PROTEL, vključno s shemo, PCB in knjižnicami, DXF uvoz in izvoz, izvoz TARGET načrta

v ASCII formatu, Postscript izvoz, HPGL izvoz. Izdelati zna Excellon & Sieb Meyer vrtalne

datoteke in neposredno generira pot za rezkanje izolacijskega kanala v HPGL in ISEL NCP –

formatu. Ima vgrajeno podporo za načrtovanje ožičenja (avtomobilska industrija) in izdelavo

spiska materiala (BOM, bill of materials) z uporabniško določenimi polji, izdela pa tudi načrt

vrtanja s piktogrami. Sheme in načrti ploščic so preko formata WMF prenosljivi v vse

standardne urejevalnike besedil, izdela pa tudi slikovno datoteko izdelka v TIFF formatu ali v

3D (IDF-izvoz) [3].

J. Mele 4


__________________________________________________________________________________________

1.3. Oblikovanje in izdelava čelnih plošč

TARGET 3001! ponuja orodje za načrtovanje čelnih in zadnjih plošč, pri čemer nam prihrani

dvojno vnašanje koordinat. Pri tem lahko enostavno uporabljamo vse risalne funkcije, ki smo

jih v programu že vajeni, delo pa je podprto z ogromno knjižnico standardnih elementov za

rezkanje odprtin. Pri oblikovanju čelnih plošč imamo možnost izdelave vgravirane skale za

potenciometre, napisov, izvrtin, zarez in odprtin. Mogoče je celo površinsko rezkanje in

izračun cene izdelave te plošče [3].

Slika 1.1: Čelna plošča [1]

1.4. Pravila pri načrtovanju PCB ploščice.

Ko načrtujemo našo PCB ploščico, se moramo držati osnovnih pravil. Če tega ne upoštevamo,

izdelava ni mogoča ali pa cena izdelave naraste [4,5].

• Minimalna širina vezic in prav tako razmik med sosednjima vezicama mora biti večji

od 0,15mm. (manjši je možen, vendar je cena proizvodnje višja).

• Luknje naj ne bodo manjše od 0,3 mm. Vse dimenzije od 0,3 naprej so mogoče v

najmanjšem koraku 0,1 mm. Vse luknje bodo izvrtane 0,15mm večje, kot je razvidno

iz načrta vrtanja, da skompenzirajo nanos bakra v luknje po metalizaciji. Luknje, ki

niso metalizirane, so večje za 0,1mm.

• Razdalja med vezicami in robom pcb ploščice naj bo najmanj 0,5mm.

• Napisi na bakru naj bodo visoki najmanj 2mm.

J. Mele 5


__________________________________________________________________________________________

• Napisi v ostalih plasteh naj bodo visoki najmanj 2mm in široki najmanj 3 mm.

• Rob ploščice (outline) mora biti narisan v posebni plasti (privzeta plast 23).

2. Risanje sheme

Za Schematic je značilno hierarhično načrtovanje: Pretekle projekte lahko uporabimo kot

module v novih projektih, istočasno pa je lahko odprtih več različnih shem, med katerimi je

mogoče kopiranje in lepljenje (copy_paste) in risanje ogromne sheme na stotih možnih

straneh, vsaka od njih pa je lahko velika 1,2 krat 1,2 m. Na razpolago imamo razširljivo

knjižnico s preko 30.000 komponentami in brskalnik knjižnice, ki omogoča boljšo

preglednost, urejanje in upravljanje z njo. V Shematicu je možnost spreminjanja simbolov,

čeprav so trenutno v uporabi, in to neodvisno od knjižnice, zamenjava pinov in/ali vrat na

enem čipu. Sistem za upravljanje s komponentami omogoča direkten dostop preko interneta

do njim pripadajočih podatkovnih listov (datasheets) [6].

2.1. Začetek novega projekta

Zaženemo program Target3001. Odpre se nam okno in izberemo Create a New PCB with

Shematic.

Slika 2.1: Začetek novega projekta

Odpre se delovna površina, na katero rišemo naše vezje (Shematic View).

J. Mele 6


__________________________________________________________________________________________

2.2. Vstavljanje mreže

Na delovni površini želimo imeti mrežo. Na delovno površino jo lahko vstavimo na dva

načina.

1. V menijski vrstici odpremo meni View in nato izberemo Grid.

2. Na traku z ikonami poiščemo „Adjust View” in nato med dodatnimi ikonami

izberemo ikono za mrežo “Adjust background grid” .

Slika 2.2: Meni View

Odpre se nam okno z nastavitvami za mrežo „Window grid”.

V okencu Unit nastavimo enote za razmike med posameznimi mrežnimi točkami.

V okencu Grid nastavimo razmik med točkami mreže.

J. Mele 7


__________________________________________________________________________________________

Slika 2.3: Window grid

Nato izberemo, kako bomo prikazali mrežo na delovni površini. Možni so trije načini prikaza

mreže:

• s točkami,

• s črtami,

• mreža je nevidna

Izberemo Grid as points, ker želimo mrežo prikazati s točkami. Kliknemo OK in mreža je

izrisana.

J. Mele 8


__________________________________________________________________________________________

2.3. Vstavljanje elementov

Sledi vstavljanje elementov. Na traku z ikonami poiščemo Import component in jo

izberemo.

Slika 2.4: Import component

Odpre se naslednje okno.

Slika 2.5: Import component symbol

Na vrhu imamo tri zavihke, s katerimi lahko vstavljamo elemente na tri načine:

Component selection (komponente iščemo sami), Component search (komponento nam

poišče računalnik) ali pa Component libraries ( iščemo po knjižnicah).

J. Mele 9


__________________________________________________________________________________________

Za začetek je pametno narediti kaj enostavnega in uporabnega, na primer astabilini

multivibrator z Schmitovimi vrati Ne (74HC14), kot je narisan v študijskem gradivu [7,8].

Slika 2.6: Shema astabilnega multivibratorja

J. Mele 10


__________________________________________________________________________________________

Z miško kliknemo na Component search in poiščemo čip 74HC14.

Slika 2.7: Import component symbol 74HC14

Ko najdemo element, kliknemo na Import component. Nato elementu določimo mesto

postavitve in s klikom na miški potrdimo njegovo lego. Z desnim miškinim kazalcem pa ga

vrtimo za 90°. Isti element lahko dodajamo poljubno mnogokrat s klikom na levi miškin

gumb. Ko želimo dodati drugi element, kliknemo Esc, nato pa ponovno Import component.

Slika 2.8: 74HC14

J. Mele 11


__________________________________________________________________________________________

Sedaj vstavimo še upor. Na traku z ikonami poiščemo ikono “Import Component” in v

knjižnici poiščemo upor R. Za potrditev kliknemo na gumb Import component in nato z

levim miškinim gumbom potrdimo lego elementa na delovni ploskvi.

Slika 2.9: 74HC14 in upor

Vstaviti moramo še upor, za katerega želimo uporabiti naš predhodno izdelan element (comp-

pin). Kliknemo na gumb Import Component, nato zavihek Component libraries, izberemo

našo knjižnico eProDas.SYM3001 in izberemo COMPONENT-PIN

Slika 2.10: Import component symbol, component-pin

J. Mele 12


__________________________________________________________________________________________

Kliknemo na gumb Import Component in vstavimo dva enaka elementa.

Slika 2.11: Component pin

Levi comp-pin želimo zrcaliti po navpični osi. To storimo tako, da celega izberemo, v

zgornji menijski vrstici poiščemo na Edit, nato pa Mirror (flip) horizontally.

Drugi način: Element izberemo, nanj postavimo miškin kazalec in pritisnemo črko m.

Slika 2.12: Mirror (flip) horizontally

J. Mele 13


__________________________________________________________________________________________

Med oba component-pina bomo vstavili upor, zato napišemo črko R. V menijski vrstici

odpremo meni Elements in nato izberemo Insert Text.

Slika 2.13: Insert Text

Z miškinim kazalcem se postavimo na mesto, kjer želimo vstaviti tekst in pritisnemo levi

miškin gumb. Odpre se nam naslednje okno.

Slika 2.14: Text Options

J. Mele 14


__________________________________________________________________________________________

V polje Content napišemo črko R in določimo še barvo teksta. Kliknemo OK.

Slika 2.15: Vstavljanje besedila, upor

Na delovno podlago želimo vstaviti tudi kondenzator, to pa storimo tako, kot za upor.

Slika 2.16: Vstavljanje besedila, kondenzator

J. Mele 15


__________________________________________________________________________________________

Vstavimo še LED diodo. Import Component, Component search, LED_red_grid2,54,

Insert Component.

Slika 2.17: Vstavljanje diode

Dodamo še napajanje. Na traku z ikonami poiščemo Import component in kliknemo na

trikotnik desno od ikone.

Odpre se nam menijska vrstica, v kateri kliknemo na Import the remaining symbols of the

component.

Slika 2.18: Import the remaining symbols of the component

J. Mele 16


__________________________________________________________________________________________

Slika 2.19: Import remaining components

Odpre se okno Import remaining components. V polju Resting symbols of the component

kliknemo na U1p in nato na OK.

Slika 2.20: Vstavljanje U1p

S klikom na levi miškin gumb potrdimo lego elementa.

Pri napajanju bomo potrebovali še dva konektorja. Izberemo ikono Import component

Component libraries Standard.SYM3001 Import component.

J. Mele 17


__________________________________________________________________________________________

Dva konektorja vstavimo v shemo.

Slika 2.21: Vstavljanje konektorjev

Vstaviti je potrebno še GND. To storimo tako, da pritisnemo črko R. Odpre se nam novo

okno.

Slika 2.22: Import reference symbol

J. Mele 18


__________________________________________________________________________________________

Izberemo GND. Potrdimo z gumbom OK in GND vstavimo v shemo. Vstaviti moramo še

Vout in pa GND, ki smo ju narisali sami. Kliknemo na Import component, nato na

Component libraries in v okencu Library izberemo eProDas.SYM3001. V okencu

Component najdemo GND-PIN in VOUT-PIN.

Slika 2.23: Vstavljanje gnd-pin

Vstavimo ju v shemo.

J. Mele 19


__________________________________________________________________________________________

2.4. Povezovanje elementov

Sedaj moramo vse elemente med seboj povezati. To storimo tako, da na traku z ikonami

kliknemo na ikono „Place wire” in povežemo elemente.

Slika 2.24: Elementi, povezani v shemi

J. Mele 20


__________________________________________________________________________________________

2.5. Spreminjanje teksta in oznak simbolov

Primer: LED dioda.

Slika 2.25: LED dioda

Oznake simbolov lahko izbrišemo iz “shematic view” (kasneje jih lahko dodamo nazaj), lahko

pa spreminjamo njihovo velikost.

Z levim miškinim gumbom označimo napis in pritisnemo tipko [Del]

Slika 2.26: LED dioda, izbran tekst

Tekst se izbriše.

Slika 2.27: LED dioda, izbrisan tekst

J. Mele 21


__________________________________________________________________________________________

Če želimo dodati oznako nazaj, kliknemo na ikono Pen: Drawing functions .

Slika 2.28: Place Text

Odpre se nam naslednji meni. Z miško kliknemo na ikono Place Text , nato pa se s

kazalcem postavimo na mesto, kjer želimo izpisan tekst in kliknemo na levi miškin gumb.

Odpre se nam okno.

Slika 2.29: Text Options

J. Mele 22


__________________________________________________________________________________________

V polju Functions imamo na voljo različne funkcije našega teksta. V našem primeru je

funkcija našega teksta Component value. Izberemo in pritisnemo Ok.

Slika 2.30: LED dioda, dodan tekst

Na vrhu imamo oznako komponente D2. Če želimo spreminjati velikost oznake, dvokliknemo

nanjo z levim miškinim gumbom.

Odpre se okno

Slika 2.31: LED dioda, spreminjanje napisa

J. Mele 23


__________________________________________________________________________________________

V polju Font Height spreminjamo višino teksta, širino pa v Font Width. Kliknemo Ok.

Te funkcije bodo delovale, če ne bomo imeli v meniju Pointer mode aktiviranega

gumba Mouse click M1 on any element selects the complete symbol or package.

3. PCB pogled

Osnovno shemo smo narisali v “shematic view”, sedaj pa želimo vse skupaj narisati v

“layout view”. V zgornji menijski vrstici poiščemo ikono “Go to PCB View” ali pa

pritisnemo [F3].

Pred nami se odpre prazna delovna površina. Najbolje je, da najprej vstavimo mrežo. To

storimo tako kot v “shematic view”.

3.1. Določanje zunanjega roba in dimenzij ploščice

Določiti moramo dimenzije PCB ploščice. To storimo na dva načina. Prvi način uporabimo v

primeru, da že predhodno vemo, kolikšno ploščico želimo, drugi način pa, ko imamo vezje že

izrisano, rob oz. dimenzijo ploščice pa dodajamo ali spreminjamo naknadno. a) V menijski vrstici odpremo meni Actions in nato izberemo PCB Outline Wizard

Slika 3.1: Actions, PCB Outline Wizard

J. Mele 24


__________________________________________________________________________________________

Odpre se okno

Slika 3.2: PCB Outline Wizard

V polju Width vpišemo širino, v Height pa višino naše PCB. Kliknemo na Continue in nato

na gumb Save.

b) V zgornji menijski vrstici poiščemo ikono Configure layers in kliknemo

nanjo. Odpre se okno PCB-Layers.

Slika 3.3: PCB-Layers

J. Mele 25


__________________________________________________________________________________________

Na levi strani so označene tiste plasti, ki so vidne. Layer 23 (Outline) je že izbran, zato

kliknemo na ikono Close this dialog and open the layer toolbar permanetly .

Na desni strani se odpre okno Layers.

Slika 3.4:Okno Layers

V zgornji menijski vrstici kliknemo ikono Drawing functions . Odpre se okno.

Slika 3.5: Draw Open Rectangles

Izberemo Draw Open Rectangles. V tem trenutku Target3001 že sam izbere Layer 23. To

nam dokazuje majhen gumb v oknu Layers pred številko 23. Če temu ni tako, ga izberemo

sami.

J. Mele 26


__________________________________________________________________________________________

Z miško določimo rob ploščice.

Slika 3.6: Določanje roba ploščice

Zaradi enostavnejšega merjenja dimenzij postavimo desni rob ploščice v sredino križca, ki

označuje koordinatno izhodišče.

3.2. Vstavljanje ustreznih paketov

V zgornji menijski vrstici poiščemo ikono Import package in nanjo kliknemo.

Slika 3.7: Vstavljanje paketa

J. Mele 27


__________________________________________________________________________________________

Odpre se nam seznam paketov, ki ustrezajo narisanim simbolom v “shematic view”. Vsaka

komponenta je sestavljena iz simbola in iz paketa. Kliknemo na komponento IC1, 74HC14,

DIL14, odpre se okno Select Package.

Slika 3.8: Izbiranje paketa

V polju Package imamo na voljo različne pakete, ki ustrezajo predhodno narisanemu

simbolu. Izberemo DIL14 in nato OK. Z miško potrdimo lego komponente. To storimo za vse

komponente, ki so izpisane v oknu Import package for.

J. Mele 28


__________________________________________________________________________________________

3.3. Navidezne povezave Ko dodajamo komponente, se nam sproti izrisujejo navidezne povezave(Air Wires). Tako

lahko že na začetku poiščemo smiselno lego, pri kateri se čim manj povezav med seboj

prekriva. To nam olajša kasnejše risanje vezic med posameznimi pini. Povezave (Air Wires)

lahko tudi skrijemo. To storimo tako, da v meniju Actions izberemo Compute Air Wires.

Slika 3.9: Navidezne povezave

Odpre se okno Show air wires.

Slika 3.10: Show air wires

J. Mele 29


__________________________________________________________________________________________

Izberemo lahko povezave med vsemi ali pa samo med posameznimi signali.

Slika 3.11: Izrisane navidezne povezave

J. Mele 30


__________________________________________________________________________________________

Takemu vezju moramo izrisati še povezave na bakru. To lahko storimo na različne načine:

1. Komponente lahko povežemo ročno.

2. Lahko pa nam jih poveže program (Autorouter).

1. Ročno risanje vezi.

Pred risanjem vezi moramo najprej aktivirati Layer tool . V zgornji menijski vrstici poiščemo

ikono Configure layers in kliknemo nanjo. Odpre se okno PCB-Layers.

Slika 3.12: PCB-Layers

Kliknemo na All used Layers visible, nato pa Close this dialog and open the layer toolbar

permanetly .


J. Mele 31


__________________________________________________________________________________________

Slika 3.13: Navidezne povezave in okno Layers

Pred številko 2 izberemo majhen gumb in s tem “Bottom layer”, v katerem bomo risali vezi.

Na traku z ikonami poiščemo “Draw track” in kliknemo na trikotnik poleg ikone.

Slika 3.14: Risanje vezi

Kliknemo na .

Odpre se okno Track Options.

J. Mele 32


__________________________________________________________________________________________

Slika 3.15: Možnosti vezi

V polje Track width vpišemo širino vezic. V našem primeru 0,5mm.

V polje Track aura vpišemo najmanjši razmak med dvema vezicama.

V polju Layer pa izberemo, kje želimo imeti vezice. Mi jih želimo na spodnji strani PCB

ploščice, na bakru, zato izberemo layer 2.

Potrdimo z gumbom OK.

Sedaj se z miškinim kazalcem postavimo na mesto, kjer želimo narisati vez in pritisnemo levi

miškin gumb. Nato se pomaknemo do pina, ki ga želimo povezati, pritisnemo levi gumb in

povezava je narejena.

J. Mele 33


__________________________________________________________________________________________

Slika 3.16: Izrisane vse vezi v »Bottom layer«

Nekatere vezi se prekrivajo, zato moramo postaviti most (Bridge).

To storimo tako, da najprej povežemo eno vez preko druge, nato pa del, ki je v kratkem stiku,

izbrišemo.

Sedaj pa oba konca med seboj povežemo. To storimo tako, da v meniju Elements izberemo

Place a Bridge.

Slika 3.17: Place a bridge

J. Mele 34


__________________________________________________________________________________________

Povežemo oba konca.

Slika 3.18: Povezava z mostom

3.4. Montažni tisk

Na zadnji sliki vidimo vezi, luknje, elemente in napise v različnih barvah. Vsaka barva

predstavlja posamezen layer. S črno barvo je narisan oz. napisan montažni tisk. Če želimo na

naši delovni površini viden samo montažni tisk, v zgornji vrstici poiščemo View in nato

Layers. Na levi strani so označeni tisti layerji, ki so vidni. Pustimo samo Position top, vse

ostale pa izklopimo.

Slika 3.19: PCB -Layers

J. Mele 35


__________________________________________________________________________________________

Kliknemo na ikono Close this dialog and open the layer toolbar permanetly .


Pred številko 21 izberemo majhen gumb in s tem “layer Position

top”, ki ga sedaj lahko spreminjamo.

Napise in simbole lahko enostavno izberemo in jih z levim miškinim

kazalcem premikamo, izbrišemo jih s tipko Del.

Slika 3.20: Plast 23 in okno Layers

Lahko vstavimo tudi svoje besedilo. V menijski vrstici v meniju Elements kliknemo na

Insert text… ali pa v poiščemo ikono “Pen: Drawing functions” in nato

“Place Text” .

Odpre se okno.

J. Mele 36


__________________________________________________________________________________________

Slika 3.21: Možnosti besedila

V okencu Content vpišemo besedilo:

V naslednjem okencu določimo pisavo:

Določimo višino pisave:

Širino pisave:

Debelino pisave:

J. Mele 37


__________________________________________________________________________________________

Zasuk pisave:

V okencu izberemo Layer 21 oz. Position top.

Funkcijo besedila v našem primeru Normal text.

Barvo besedila:

Potrdimo z gumbom OK.

3.5. 3D pogled

Naše vezje zgleda tako:

Slika 3.22: Končana PCB ploščica

J. Mele 38


__________________________________________________________________________________________

Sedaj bi radi pogledali, kakšna bo naša PCB ploščica. Odpremo meni View in nato izberemo

3D view.

Slika 3.23: Meni View

Odpre se okno 3D model.

Slika 3.24: 3D pogled

J. Mele 39


__________________________________________________________________________________________

Z levim in desnim miškinim kazalcem lahko ploščico obračam in si jo ogledamo z obeh

strani. Dvojni klik na levi miškin gumb požene neprekinjeno rotacijo. Na levi strani s

kljukicami izbiramo elemente, ki jih želimo imeti prikazane v 3D pogledu.

Slika 3.25: 3D pogled – bottom

Slika 3.26: 3D pogled - top

J. Mele 40


__________________________________________________________________________________________

3.6. Risanje komponent

Program nam omogoča tudi risanje svojih komponent in dodajanje v svojo ali že obstoječo

knjižnico. Vsaka komponenta je sestavljena iz paketa in simbola. Paket uporabimo pri risanju

PCB-ja, simbol pa pri risanju sheme. Pri risanju svoje komponente najprej začnemo z

risanjem paketa.

Primer paketa.

Slika 3.27: Paket

Primer simbola.

Slika 3.28: Simbol

3.6.1. Oblikovanje paketa

Začnemo s tem, da odpremo nov dokument in kliknemo na “Go to PCB View” .

Nato v zgornji vrstici poiščemo ikono “Pen: Drawing functions” in nato ”Draw

open Rectangles”.

J. Mele 41


__________________________________________________________________________________________

Slika 3.29: Draw Open Rectangles

Nastavimo na Layer 21 in nato narišemo pravokotnik.

Slika 3.30: Začetek risanja paketa

Sedaj moramo vsaki izmed stranic posebej določiti dolžino. Najprej dvokliknemo na zgornjo

stranico in odpre se okno Change Lines.

Layer 21

J. Mele 42


__________________________________________________________________________________________

Slika 3.31: Spreminjanje črt

V okencu Position definiramo x in y koordinati začetka in konca črte.

Določimo debelino črte.

Slika 3.32: Prirejena zgornja stranica

J. Mele 43


__________________________________________________________________________________________

Dvokliknemo na levo stranico pravokotnika in določimo koordinati.

Slika 3.33: Prirejena leva stranica

Dvokliknemo na spodnjo stranico pravokotnika in določimo koordinati.

Slika 3.34: Prirejena spodnja stranica

J. Mele 44


__________________________________________________________________________________________

Dvokliknemo desno stranico pravokotnika in določimo koordinati.

Slika 3.35: Prirejena desna stranica

Sedaj imamo natančne mere našega paketa. V naslednjem koraku moramo vstaviti še otočke

(pads). V zgornji vrstici poiščemo ikono “Pen: Drawing functions” in nato

“Place pads for a New Package”.

Slika 3.36: Vstavljanje otočkov

Kliknemo na tipko O (Options) in odpre se okno Pad Options.

J. Mele 45


__________________________________________________________________________________________

Slika 3.37: Spreminjanje otočkov

V okencu Pin number napišemo številko pina.

Določimo višino bakra.

Določimo širino bakra.

Obliko bakra.

Premer izvrtine.

Kliknemo OK.

J. Mele 46


__________________________________________________________________________________________

Sedaj moramo otočke postaviti na pravilno mesto. V vrstici z orodji poiščemo Adjust View

in nato Adjust background grid.

Slika 3.38: Prilagajanje mreže

Odpre se okno Window Grid.

Slika 3.39: Okno mreže

V polju Grid določimo razmik med točkami mreže.

J. Mele 47


__________________________________________________________________________________________

V polju Offset X določimo začetno koordinato mreže po abscisni osi.

V polju Offset Y določimo začetno koordinato mreže po ordinatni osi.

Kliknemo OK.

Pri postavljanju elementov potrebujemo pomoč, zato na tipkovnici pritisnemo F8. Na delovni

površini se pokaže križec, ki se premika po točkah mreže. (Izklopimo ga, če dvakrat

pritisnemo tipko F8.)

Slika 3.40: Vstavljanje otočkov

Postavimo se na želeno mesto in kliknemo na levi miškin gumb. To storimo za vseh 8

elementov.

J. Mele 48


__________________________________________________________________________________________

Slika 3.41: Vstavljeni vsi otočki

Baker okoli luknje št. 1 želimo v obliki kvadrata, zato dvokliknemo nanj. Odpre se okno

Change Pads. V polju Form izberemo rectangle.

Slika 3.42: Spreminjanje otočka

Nato OK. Baker okoli luknje dobi obliko kvadrata.

J. Mele 49


__________________________________________________________________________________________

Slika 3.43: Kvadraten otoček

V naslednjem koraku moramo oblikovati levo stranico. Z levim miškinim gumbom kliknemo

levo stranico, nato pa z desnim zgornji levi kot.

Slika 3.44: Oblikovanje desne stranice

V meniju izberemo Insert corner, s tem smo levo stranico razpolovili na dva dela.

Ponovimo še za zgornji del in nato za spodnji del. Srednja dva združimo z Delete corner.

Slika 3.45: Združena srednja dela stranice

J. Mele 50


__________________________________________________________________________________________

V vrstici z orodji poiščemo Settings for the Pointer Mode, nato Dragging with[Ctrl]+ M1h

on the Center of a Segment Creates an Arc. Nato se postavimo na sredino označenega

dela, pritisnemo Ctrl+levi miškin gumb ter izrišemo polkrog.

Slika 3.46: Dragging with[Ctrl]+ M1h on the Center of a Segment Creates an Arc

Slika 3.47: Končana leva stranica paketa

Določiti moramo še spremenljivke za »Component name« in »Value«.

Če želimo dodati oznako, kliknemo na ikono Drawing functions .

J. Mele 51


__________________________________________________________________________________________

Slika 3.48: Drawing functions


kazalcem postavimo na mesto, kjer želimo izpisan tekst, in kliknemo na levi miškin gumb.

Odpre se nam okno.

Slika 3.49: Možnosti teksta

J. Mele 52


__________________________________________________________________________________________


funkcija našega teksta Component name. Izberemo in pritisnemo Ok.

Slika 3.50: Vstavljanje »component«

Z miško kliknemo na ikono Place Text , nato pa se s kazalcem postavimo pod paket,

kjer želimo izpisan tekst in kliknemo na levi miškin gumb. V polju Functions izberemo

Value. Nato OK.

Slika 3.51: Končan paket

Paket je končan, moramo ga samo še shraniti in mu določiti ime. To storimo tako, da ga

izberemo z levim miškinim gumbom in pritisnemo tipko X. Odpre se naslednji meni.

J. Mele 53


__________________________________________________________________________________________

Slika 3.52: Izvažanje paketa

V polju Packages določimo ime, nato OK.

3.6.2. Oblikovanje simbola

Ko imamo oblikovan paket, začnemo z oblikovanjem simbola. Najprej izberemo »shematic

view«, nato pritisnemo tipko F5 (izberemo običajen razmik med točkami mreže).

V zgornji vrstici poiščemo ikono “Pen: Drawing functions” in izberemo Draw Open

Rectangles. V sredino mreže narišemo pravokotnik.

Slika 3.53: Začetek risanja simbola

Dodati moramo še pine, to storimo tako, da v meniju “Pen: Drawing functions”

izberemo Place pins for a New symbol. . Dodamo 8 pinov.

J. Mele 54


__________________________________________________________________________________________

Slika 3.54: Simbol z dodanimi pini

Določiti moramo še funkcijo posameznih pinov . Dvokliknemo na križec Pin1 in odpre se

nam okno Change Pins.

Slika 3.55: Spreminjanje pinov

V polju Functions izberemo Power pin (power input). Določiti moramo še ime pina, to

storimo tako, da kliknemo na Edit pin name.

V polje Content vpišemo ime pina

To storimo za vseh 8 pinov.

J. Mele 55


__________________________________________________________________________________________

Slika 3.56: Spreminjanje funkcije pimov

Določiti moramo še spremenljivke za »Component name« in »Value«.

Če želimo dodati oznako, kliknemo na ikono Drawing functions .

Slika 3.57: Meni možnosti risanja


kazalcem postavimo na mesto, kjer želimo izpisan tekst in kliknemo na levi miškin gumb.

Odpre se nam okno.

J. Mele 56


__________________________________________________________________________________________

Slika 3.58: Možnosti teksta


funkcija našega teksta Component name. Izberemo in pritisnemo OK. Vstavimo nad simbol.

Z miško kliknemo na ikono Place Text , nato pa se s kazalcem postavimo pod simbol,

kjer želimo izpisan tekst in kliknemo na levi miškin gumb. V polju Functions izberemo

Component Value. Nato OK.

Slika 3.59: Končana komponenta

Komponenta je končana, moramo jo samo še shraniti.

J. Mele 57


__________________________________________________________________________________________

3.7. Prenašanje shem v Office Slike lahko v Word in druge Officeove programe prenašamo na različne načine. Če želimo

prenesti shemo, odpremo Schematic View . Nato z miškinim kazalcem izberemo

celotno shemo in v vrstici z orodji poiščemo ikono Copy the selected items to the clipboard

, nanjo kliknemo. Sedaj imamo shemo shranjeno v odložišču. Želimo jo prenesti v Word,

zato ga zaženemo in v menijski vrstici poiščemo Urejanje in nato Posebno lepljenje.

Slika 3.60: Meni urejanje

Odpre se okno.

Slika 3.61: Posebno lepljenje

V okencu Kot: izberemo Slika (izboljšana datoteka) in nato Vredu.

J. Mele 58


__________________________________________________________________________________________

3.8. Testiranje sheme in PCB ploščice Električni test in test načrtovanja najdemo v meniju Actions in nato Check Project.

Slika 3.62: Meni actions

Odpre se okno.

Slika 3.63: Testiranje projekta

J. Mele 59


__________________________________________________________________________________________

Testiranje projekta (Check project) nam ponuja veliko možnosti. Lahko testiramo samo

shemo ali samo PCB, lahko pa oboje.

Ko izberemo parametre za testiraje, pritisnemo OK in odpre se okno Project checked.

Slika 3.64: Okno Project cheked

V primeru, da imamo na izbranih parametrih napake, nam program napiše koordinate in vrsto

napake.

J. Mele 60


__________________________________________________________________________________________

3.9. Izvoz Gerber datotek Najprej shranimo datoteko na disk, nato pa v meniju File kliknemo na Input/Output

Formats Production/(X-)Gerber and drill output PCBout…

Slika 3.65: Izvažanje Gerber datotek

Odpre se okno Create TARGET 3001! CAM-Data

Slika 3.66: Okno Create Target3001! CAM-Data

V polju Contents of project: izberemo plasti, ki jih želimo izvoziti v Gerber datoteke, spodaj

pa določimo mesto shranitve datotek na disku.

Kliknemo tipko Start. Datoteke samo še pošljemo do izdelovalca tiskanih vezij.

J. Mele 61


__________________________________________________________________________________________

4. Izdelava tiskanih vezij v šoli

Tako kvalitetnih vezij, kot jih naredijo v profesionalnih podjetjih za izdelavo tiskanih vezij, ne

bomo mogli izdelati, pa če se še tako potrudimo. Profesionalna vezja imajo galvansko

zaščitene vezice, metalizirane luknje, stop lak in montažni tisk, vsega tega na enostaven način

brez potrebnega orodja ne moremo narediti. Lahko pa izdelamo enostavnejša vezja, ki

dovoljujejo enostransko tiskanino (lahko z nekaj mostički), in dovolj široke ter med seboj

dovolj oddaljene vezice [9,10].

Pripomočki:

• prosojnice za laserski tiskalnik,

• obojestransko laminirane enostranske plošče primerne dimenzije,

• UV svetilka,

• 5% raztopina NaOH,

• posoda za razvijanje filma in jedkanje bakra (z grelnikom in termometrom),

• solna kislina (klorovodikova kislina, HCl),

• vodikov peroksid (H2O2).

Slika 4.1: Posoda za jedkanje in razvijanje

J. Mele 62


__________________________________________________________________________________________

4.1. Izdelava filmov

Za izdelavo našega vezja potrebujemo dve plasti (Layers) in sicer Layer 2: Cooper Bottom

in Layer 30 v katerem smo narisali zgornjo plast ploščice. V plasti 2 imamo izrisane

povezave na bakru, v plasti 30 pa napise na zgornji strani. Ta stran ploščice ne sme biti

prevlečena z bakrom, zato vezje izdelamo na enostranskem materialu.

Slika 4.2: Layer 2 (Cooper bottom)

Slika 4.3: Layer 30 (zgornja stran)

J. Mele 63


__________________________________________________________________________________________

To pomeni, da potrebujemo tudi dva filma, ki ju natisnemo s pomočjo laserskega tiskalnika na

prosojnice. Najprej izdelamo film za Layer 2:

V meniju Edit izberemo Layers, nato v oknu kliknemo na ikono “Close this dialog and

open the layer tool permanently” .

Slika 4.4: Layer 2 in Layer 23

Na desni strani izberemo Layer 2 in Layer 23, ki definira rob ploščice.V meniju File izberemo Print. Odpre se okno Printer preview.

Slika 4.5: Predogled tiskanja

J. Mele 64


__________________________________________________________________________________________

Na desni strani izberemo inverted in center drils only, nato Print.

Slika 4.6: Prosojnica 1 (Layer 2 - bottom)

Slika 4.7: Prosojnica 2 (Layer 30 - top)

J. Mele 65


__________________________________________________________________________________________

4.2. Osvetljevanje filma

Ploščice, ki že imajo predhodno nalepljeni foto občutljivi film, smo naročili pri proizvajalcu

tiskanih vezij. Film se nanaša s pomočjo laminatorja, le-ta s tesno vpetimi valji s temperaturo

okrog 150 stopinj Celzija zlepi skupaj ploščico in film. Ta postopek ni mogoč brez potrebne

opreme, zato ga ne moremo narediti v šoli.

Oba filma s pomočjo roba ploščice poravnamo in ju zlepimo po zgornjem robu. Na levem in

desnem robu izrežemo odprtini, ki ju nato prelepimo z lepilnim trakom.

Slika 4.8: Pripravljena filma

Med oba filma vstavimo zlaminirano ploščico. Oba zavihka, ki ju prekriva lepilni trak, skrbita

za to, da se ploščica in film med seboj ne premikata.

Zlaminirana ploščica, ki smo jo dobili od našega proizvajalca tiskanih vezij, še ni osvetljena.

To pomeni, da jo dobimo zapakirano v foliji, ki ni prepustna za svetlobo. Celoten postopek

osvetljevanja in nameščanja filma moramo delati v temnici ob čim manjši osvetljenost.

Film namestimo, kar se da hitro [11].

J. Mele 66


__________________________________________________________________________________________

Slika 4.9: Filma, prilepljena na ploščico

Sedaj vstavimo vse skupaj v našo pripravo za osvetljevanje.

Slika 4.10: Ploščica, pripravljena za osvetljevanje

Čas osvetljevanja določimo z večkratnim poizkušanjem, v našem primeru 20 sekund.

Ploščico vstavimo v napravo in vključimo za 20 sekund, nato ploščico s filmom obrnemo in

osvetlimo še za 20 sekund. Tako smo osvetlili obe strani. Sedaj previdno odlepimo film in

odstranimo zaščitno folijo, ki je na ploščici ostala že od laminiranja..

J. Mele 67


__________________________________________________________________________________________

4.3. Razvijanje filma

Ploščico vstavimo v našo napravo za razvijanje filmov. Tudi razvijamo v temnici oz. ob čim

šibkejši svetlobi. Kot razvijalec uporabimo 5% raztopino natrijevega hidroksida [2]. Bela

zrnca te snovi kupimo v trgovini s kemikalijami. V posodo nalijemo vodo in NaOH v zrnu, v

razmerju 5%. Nato vključimo črpalko z mehurčki in grelnik, nastavljen na približno 350C.

Počakamo nekaj minut, da se zrnca raztopijo in da raztopina doseže nastavljeno temperaturo.

Nato s pomočjo nastavka vstavimo osvetljeno ploščico v kopel. Opazimo, da se film na

neosvetljenih mestih raztaplja (Priloga CD, Diplomsko delo\filmi\razvijanje filma). Po

približno dveh minutah, oz. ko se odstrani ves film iz neosvetljenih delov ploščice, razvijanje

končamo. Vezje vzamemo iz posode in ga operemo pod tekočo vodo. Dobro ga obrišemo in

posušimo na zraku. Nato ga s pripravo za osvetljevanje osvetlimo po obeh straneh (vsako

okoli 100 sekund) in s tem utrdimo preostali film. Ploščica je pripravljena na jedkanje.

Slika 4.11: Ploščica med razvijanjem

J. Mele 68


__________________________________________________________________________________________

Slika 4.12: Razvita ploščica spodaj (Layer 2 – bottom)

Slika 4.13: Razvita ploščica zgoraj (Layer 30 – top)

J. Mele 69


__________________________________________________________________________________________

4.4. Jedkanje

Opozorilo:

• Jedkamo vedno v dobro prezračenih prostorih ali na prostem, pri tem pa uporabljamo

zaščitna očala, rokavice in plinsko masko za zaščito pred plini in hlapi. V šoli proces

priprave kemikalij in jedkanje izvajamo v digestoriju.

• Razredčeno kislino si lahko pripravimo s previdnim dodajanjem koncentrirane kisline

vodi (nikoli obratno, ker se pri tem sprošča veliko toplote in bi lahko zato prišlo do

brizganja kisline in poškodb). Z vodo se meša v vseh razmerjih.

• Po končanem jedkanju zmes vode, klorovodikove kisline in vodikovega peroksida

hranimo na prostem v odprti posodi!

Posodo, ki smo jo uporabili za razvijanje, uporabimo tudi za jedkanje. Kopel pripravimo iz

1/3 vode, 1/3 solne kisline (HCl) in 1/3 vodikovega peroksida (H2O2). Grelnika ne

potrebujemo zato ga lahko vzamemo iz posode. Pomembno pa je, da imamo mehurčke, ki

zagotavljajo enakomerno jedkanje po celotni površini [9,10]. S pomočjo nastavka vstavimo

osvetljeno ploščico v kopel za jedkanje. Po približno 30 sekundah (odvisno od

koncentracije) začne vidno izginjati baker s ploščice (Priloga CD, Diplomsko

delo\filmi\jedkanje). Takoj ko se jedka ves nezaščiteni baker, ploščico vzamemo iz kopeli in

jo operemo pod tekočo vodo. V primeru, da jo pustimo v kopeli predolgo, lahko vezi na

ploščici odstopijo. Po končanem jedkanju moramo odstraniti še preostali film. To storimo

tako, da na ploščico položimo papirnato brisačo in jo prepojimo z razredčilom . Po nekaj

minutah film odstopi. Ploščico speremo pod tekočo vodo in posušimo. Z razredčilom delamo

previdno, ker želimo film odstraniti samo na eni strani. Napisi na drugi strani (top) morajo

ostati na plošči.

J. Mele 70


__________________________________________________________________________________________

Slika 4.14: Jedkanje

Slika 4.15: Zjedkana ploščica

J. Mele 71


__________________________________________________________________________________________

4.5. Vrtanje lukenj in obrez

Ko je jedkanje ploščice končano, sledi samo še vrtanje lukenj in obrezovanje odvečne

površine. Vrtamo z vrtalnim strojem, pri obrezovanju pa lahko uporabimo žago za železo,

škarje za železo in brusilne stroje.

Slika 4.16: Končana ploščica (top)

J. Mele 72


__________________________________________________________________________________________

5. Pregled tehnologij za izdelavo tiskanih vezij Osnovo za vsako elektronsko vezje predstavlja tiskano vezje, ki nosi in povezuje elektronske

komponente. Predstaviti želim vrste tiskanih vezij, osnovne materiale, tehnologijo izdelovanja

ter način oblikovanja in načrtovanja TIV [10,12].

5.1. Osnovni materiali

Za izdelovanje tiskanih vezij obstaja množica osnovnih materialov. To so izolacijski materiali

različnih lastnosti in cenovnih razredov. Vsak zahteva in/ali dovoljuje posebne postopke –

tehnologije izdelave tiskanega vezja .

V glavnem dandanes srečujemo znani material, ki mu v žargonu rečemo vitoplast, nosi pa

strokovno ime FR4. Ta material je izdelan na osnovi epoksidnih smol, prešan pod pritiskom

in v posebnih temperaturnih območjih. Material je zelo žilav, saj je armiran s steklenimi

vlakni. Ta material ima zelo dobre električne lastnosti, zato se v glavnem uporablja za vse

vrste elektronskih vezij, od enostranskih do večplastnih tiskanih vezjih. Prepoznate ga lahko

po prosojnosti in zelenkasti barvi. Material se težje obdeluje in ni primeren za izbijanje.

Seveda pa se v tem krogu nahajajo nekateri profesionalni materiali, tu nastopajo keramika in

teflon, lahko pa tudi epoksidna osnova, stisnjena na aluminijasto pločevino zaradi dobrega

odvajanja toplote. Teflon je dobra osnova za VF vezja, keramika pa se dobro obnese pri

hibridnih vezjih. Tu je zelo mehansko obstojna in tako dobra osnova za izvedbo lasersko

nastavljivih elementov na hibridnih vezjih.

Osnovni materiali imajo tudi v postopku naprešano kovinsko folijo ali osnovni baker. Tukaj

lahko omenim nekaj standardnih debelin:17, 35, 75 in 100 mikronov. Odvisno od tipa se

uporablja 17 mikronske osnove za zahtevna vezja z visoko gostoto in za SMD, 35 mikronske

za manjšo gostoto in SMD, 75 in 100 mikronska za manj zahtevna močnostna vezja [10,11].

5.2. Vrste tiskanih vezij

Pri normalni uporabi in načrtovanju tiskanih vezij se ponavadi odločamo med enostranskimi

in dvostranskimi tiskanimi vezji (z metaliziranimi izvrtinami) [10,11]. Uveljavljajo pa se tudi

večplastna s prihodom SMD (Surface Mounting Devices – površinska montaža elementov).

J. Mele 73


__________________________________________________________________________________________

V posebnih mehanskih razmerah pa imamo lahko tudi enostranska vezja z metaliziranimi

izvrtinami, vendar jih proizvajalci uvrščajo med dvostranska, kar pravzaprav so, čeprav je

vezje samo na spodnji strani. Taka vezja zahtevajo isti proizvodni postopek kot dvostranska.

Večplastna tiskana vezja so v uporabi pri visoki integraciji, saj imajo SMD elementi zelo

veliko gostoto priključkov na majhni površini. Pri takih vezjih je težko pravilno načrtovati

napajanje in tudi zmanjka prostora za množico digitalnih povezav, zato se primerna

večplastna vezja s posebnimi napajalnimi plastmi.

Posebna tiskana vezja so hibridna, ki pa se izdelujejo na popolnoma drugačen način. Na

keramično osnovo se vezi nanašajo, medtem ko se pri standardnih tiskanih vezjih metalizacija

odstrani, kjer je potrebna izolacija. Sintranje bakra s keramiko ni možno. Teflonska vezja se

obdelujejo na isti način kot ostala.

5.3. Tehnologija izdelave

Opisal bom standardni postopek izdelave tiskanega vezja, ki bo kasneje v pomoč pri razlagi

problemov in težav pri oblikovanju tiskanih vezij. Ker pri enostranskih tiskanih vezjih ni tako

veliko težav kot pri dvostranskih, bom opisal subtraktivni postopek za izdelavo dvostranskega

vezja.

Glavno orodje, ki prihaja s strani naročnika je film in vrtalni program. Filmi se kontrolirajo,

retuširajo in pravilno obračajo glede na foto emulzijo. Za izdelavo dvostranskih tiskanih vezij

se primerni prosojni filmi saj se plošče predhodno vrtajo in je pozicioniranje filma lažje.

Vrtalni programi se prenesejo na vrtalni stroj.

Osnovni material se postavlja na podstavek stroja in je rezan na kose – panele. Paneli so

predhodno rezani na posebnem stroju in na drugem stroju vrtani za sornike za pozicioniranje,

ki je poleg vrtanja potrebno tudi pri obrezu na koncu postopka. Tako pripravljeni paneli se na

računalniško krmiljenemu stroju vrtajo. Glede na osnovni material se pri določanju orodij

(svedrov) upošteva debelina izvrtine in določi pomik ter obodna hitrost svedra. Svedri se

nahajajo v posebnih saržerjih. V tej fazi se vrtajo izvrtine, ki bodo metalizirane, pri končnem

obrezu pa se vrtajo nemetalizirane izvrtine [13].

J. Mele 74


__________________________________________________________________________________________

Slika 5.1: Vrtalni stroj (CNC)

Slika 5.2: Izvrtana ploščica

Plošče z gotovimi izvrtinami gredo nato v poliranje in kemično čiščenje. Naslednja faza je

kemijsko nanašanje grafita v izvrtine in na osnovne ploskve (prva metalizacija)

J. Mele 75


__________________________________________________________________________________________

Slika 5.3: Prva metalizacija

Po končani metalizaciji se plošče laminirajo oziroma prekrijejo s fotoobčutljivim zaščitnim

materialom. Ta bo preprečil dodatni nanos bakra ter nanos mešanice kositra in svinca, SnPb

ali niklja in zlata kot zaščite pri jedkanju.

Slika 5.4: Laminiranje

J. Mele 76


__________________________________________________________________________________________

Prej pripravljeni prosojni delovni filmi se na svetli mizi nameščanje na centre izvrtin, nato pa

v posebni UV osvetljevalki osvetlijo.

Slika 5.5: Nameščanje filma

Slika 5.6: UV osvetljevalka

J. Mele 77


__________________________________________________________________________________________

Za razvijanje osvetljenih plošč je potreben poseben stroj, ki zagotavlja pravilen postopek

razvijanja, kot ga predpisuje proizvajalec laminarja.

Slika 5.7: Razvijanje filma

Po osvetlitvi in razvijanju ostane zaščita tam, kjer je osvetljena površina, zato uporabljajo

pozitivne filme.

Slika 5.8: Lamnirana razvita plošča

J. Mele 78


__________________________________________________________________________________________

Razvite plošče morajo v kontrolo na pregled.

Laminirane razvite plošče se nato metalizira v galvani. Tu se v izvrtine in na vezi nanese

končna količina bakra. Po nanešeni zaščiti za jedkanje je potrebno odstraniti laminar, saj bo

proces jedkanja odstranil baker s površin, ki jih je pred odstranitvijo ščitil laminar.

Slika 5.9: Avtomatsko vodena galvana

Slika 5.10 Ploščica pred jedkanjem

J. Mele 79


__________________________________________________________________________________________

Tako zaščitena plošča gre v jedkanje ali kemijsko odstranjevanje bakra. Normalni postopek je

amonijakalno jedkanje in ne kislinsko, ki smo ga navajeni pri amaterski proizvodnji.

Slika 5.11: Jedkalna linija

Plošči, ki je po jedkanju zaščitena z zaščitno plastjo kositra, moramo kemijsko odstraniti

zaščito iz kositra, tako da ostane gola bakrena plošča.

Slika 5.12: Jedkana ploščica zaščitena s kositrom

J. Mele 80


__________________________________________________________________________________________

Slika 5.13: Gola bakrena ploščica po odstranitvi kositra

Nato jo zaščitimo s stop-lakom.

Slika 5.14: Ploščica po nanosu stop - laka

J. Mele 81


__________________________________________________________________________________________

S posebnim Hasl strojem pospajkamo spajkalne površine. Prednost tega postopka je, da vezi

in velike površine bakra pod stop-lakom niso prevlečene s SnPb.

Slika 5.15: Hasl

5.4. Sitotisk

Zaščitni lak se nanaša skozi vnaprej pripravljena sita. Sito je prevlečeno s foto občutljivo

emulzijo. S pozitivnim filmom (črno na filmu pomeni področje, kjer lak ostane) osvetlijo tako

sito in po razvijanju ostanejo odprti deli sita tam, kjer mora biti lak.

Tudi tu sta dva načina in sicer zaščita z emulzijo, nato sušenje in osvetljevanje ter razvijanje,

ali pa laminirano sito s foto folijo, kot je opisal Kranjc A. [9].

Drugi način daje čistejše oblike nanešenega laka, zato se uporablja za bolj zahtevna vezja. Pri

drugem načinu ostane na strani tiska na situ na zaščitenih delih folija, zato se stopničke ne

občutijo toliko, vendar pa zahteva večjo pazljivost pri tisku in večkratno čiščenje spodnjega

dela sita.

Praktično je mogoče uporabljati sitotisk postopek pri vezjih, ki ne zahtevajo manjše

natančnosti od 0,3 mm. Pri oblikovanju tiskanega vezja je potrebno že vnaprej predvideti za ta

postopek večjo razdaljo med spajkalno zaščito in spajkalno površino.

Pri sitotisku moramo predvideti tudi rahlo raztezanje sita pri nanašanju laka, saj se s pritiskom

in vlečenjem sita v eni smeri rahlo razteza in deformira. Če bi bila razdalja, oziroma odprtost

J. Mele 82


__________________________________________________________________________________________

spajkalni površin zelo majhna, bi na nekaterih mestih lak zaradi raztezanja sita lahko pokril

tudi spajkalne površine (to je odvisno od zadostne napetosti sita in seveda tudi dimenzij

plošče). Ta odstopanja določajo standardi.

Slika 5.16: Sitotisk

5.5. Foto postopek

Za zelo zahtevna vezja (razdalja in debeline manjše od 0,3 mm) in SMD je foto postopek

nanosa zaščite nujen. Pri tem lahko praktično dosežemo razdaljo med spajkalno površino in

zaščitnim lakom 0,5 do 0,15 mm, kar pomeni, da lahko zaščitimo tudi vezice, ki prehajajo

med SMD spajkalnimi površinami ali celo zelo zahtevne SMD komponente, kar je

pomembno pri avtomatskem strojnem spajkanju.

Pri tem načinu se najprej na celotno površino nanese plast zaščitnega foto občutljivega laka.

Nanaša se lahko na dva načina, s polivanjem ali s sitotiskom. Prvi je primeren za avtomatsko

proizvodnjo, drugi pa pri ročnem nanašanju.

J. Mele 83


__________________________________________________________________________________________

Slika 5.17: Polivalka za stop-lak

Tako nanešeni lak se posuši v peči, nato se osvetljuje preko negativnega filma (črne površine

filma se kasneje pri razvijanju odstranijo). Po razvijanu se lak še dodatno zapeče pri višji

temperaturi v peči in tako tudi doseže svoje mehanske, temperaturne in električne lastnosti.

5.6. Končna obdelava

V tem delu se faza proizvodnje s postopkom Hasl in pretaljeni SnPb zopet združi. Za končno

obdelavo je na zahtevo potrebno na ploščo nanesti montažni tisk, ki predstavlja pozicije

elementov in njihove oznake ter oznake za identifikacijo tiskanega vezja (kode, imena...)

Montažni tisk se nanaša s sitotiskom. V uporabi so različne barve montažnega tiska, običajno

je bel ali rumen pa tudi črn.

J. Mele 84


__________________________________________________________________________________________

Slika 5.18: Tiskalnik za montažni tisk

Slika 5.19: Ploščica z montažnim tiskom

Po tem gredo plošče na mehansko obdelavo, obrez in vrtanje nemetaliziranih lukenj. Rezka

se na istem CNC stroju. Plošče se v tej fazi očistijo, testirajo, pregledajo zaradi estetskih

napak in embalirajo.

J. Mele 85


__________________________________________________________________________________________

5.7. Testiranje plošč

Na željo naročnika je potrebno plošče pred embaliranjem tudi elektronsko testirati proti

napakam v proizvodnji. Električne kratke stike in prekinitve vezic je potrebno odkriti,

popraviti ali plošče izločiti. Napake odkrivamo s pomočjo elektrotesterja, ki deluje na osnovi

podatkov za film (Gerber).

Slika 5.20: Elektrotester

J. Mele 86


__________________________________________________________________________________________

5.8. Posebna obdelava plošč

Posebne obdelave vezij so mehanske in kemične. Mehanske se razlikujejo po tem, ali so

podane zahteve po metaliziranih robovih ali ne. Če ni te zahteve, se plošče lahko obdelajo pri

končnem vrtanju ali rezkanju. Metalizirane odprtine je potrebno izdelati ob vrtanju izvrtin

pred prvo metalizacijo. Med posebne kemične obdelave lahko štejemo zlatenje ali razne

zaščitne prevleke, prevleke spajkalnih ali konektorskih površin.

5.8.1. Zlatenje

Zlatenje se uporablja za zaščito mehansko obremenjenih dinamičnih kontaktov pred

oksidacijo. Taki kontakti so kontaktna mesta za namestitev LCD prikazovalnikov s prevodno

gumijastimi kontakti, robni konektorji, preklopniki, realizirani na tiskanem vezju, razne drsne

kontaktne površine

5.8.2. Zaščitne prevleke

Zaščitne prevleke nanašamo na spajkalne ali zlatene kontaktne površine. Kadar je vezje

izdelano v cenejši izvedbi in nima spajkalnih površin, prevlečenih s SnPb, Sn ali zlatom, se te

zaščitijo s posebno emulzijo za spajkanje proti oksidaciji. Nanaša se s sitotiskom ali pa z

namakanjem. Zaščitne prevleke se uporabljajo tudi zaradi skladiščenja vezij z zlatenimi

kontaktnimi površinami ali pri postopku HASl, pa tudi proti umazaniji pred namestitvijo

kontaktov (LCD ali gumijaste tipkovnice). Za to se uporabljajo posebni lepilni trakovi ali pa

posebni laki, ki se po uporabi odtrgajo z vezja kot silikonska guma.

J. Mele 87


__________________________________________________________________________________________

6. Konkretna priporočila za oblikovanje in načrtovanje tiskanih

vezij

6.1. Dimenzije otočkov in linij, osnovni raster

Večino današnjih vezjih boste lahko oblikovali v dveh standardnih rastrih 50 in 25 mil.

V 50 mil rastru lahko uporabljate vezi debeline 25 mil. Taka vezja uporabljajte te za analogne

aplikacije, kjer je pomembna majhna upornost povezav. Pri tej debelini vezi ne morete

povleči med dvema otočkoma 100 mil standardnega DIL integriranega vezja. Otočki v tem

rastru lahko merijo 70 do 80 mil in so primerni za oblikovanje enostranskih TIV. Pri teh TIV

je priporočeno, da kontroliramo belino kolobarja (kovinski obroč otočka z izvrtino)

minimalno 18 mil, ta je potreben zaradi mehanske obstojnosti otočka, ki nosi komponento.

V rastru 25 mil oblikujemo zahtevnejša vezja. Vezi so debeline 12 mil, kar pomeni da lahko

izvedemo povezavo tudi med dvema 64 otočkoma 100 mil DIL. Otočki bodo dimenzionirani

tako, da ostane kovinski kolobar otočka min. 12 mil. Priporočeno je, da oblikujete razmerja

dimenzij po tabeli 1.

Tabela 6.1: Razmerja dimenzij [10] Otoček[MIL] Izvrtina[mm] DRC[mm] Uporaba

35 0,5 8 Prehodni kontakti

40 0,6 10 Prehodni kontakti

46 0,7 10 Tranzistorji

50 0,8 10 IC, Upori 1/4 W…

60 0,9 10 Konektorji, IC, Upori 1/4 W(manj

proporočljivo)

64 0,9 10 Konektorji, IC, Upori 1/4 W(bolj

proporočljivo)

70 1,1 10 IC, večji upori, konektorji

80 1,4 10 Konektorji, transformatorji

90 1,6 10 Močnostni konektorji, žične sponke, sponke

100 1,8 10 Specialna uporaba

J. Mele 88


__________________________________________________________________________________________

Podatki v tabeli ne omenijo standarda, vendar pa izhajajo iz dolgoletnih izkušenj dela na tem

področju. Prva dimenzija otočka se uporablja za zahtevnejša vezja z rastrom 8,33. Pri TIV so

debeline vezi 8mil. Ta dimenzijska razmerja dovolijo prehod med dvema 60 mil otočkoma

100 mil DIL. Pri tem so razdalje v mejah 8 mil.

Vendar, kadar ni potrebno, ne velja izzivati usode ter povečati zahtevnost TIV in s tem tudi

ceno. Pri takih vezjih ni moč uporabljati 0,35μm zaradi podjedkanja vezic, ampak 17μm. Pri

rastrih 50 mil lahko predvidite 70, 100μm ali debelejše osnovne materiale, pri 25 mil rastru pa

35 μm.

6.2. Izvrtine

Kar se tiče izvrtin, lahko oblikujemo večino TIV z dimenzijami: 0,6, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,3,

1,5, 2,0 in 3,1 mm. Manjše izvrtine od 0,6 mm načeloma ne predstavljajo problem

proizvajalcu, lahko pa podražijo TIV.

Velja omeniti tudi kompliciranje z metaliziranimi in nemetaliziranimi pritrdilnimi izvrtinami.

Izvrtine se namreč vrtajo kot prva faza obdelave TIV. Vse izvrtine, ki so vrtane v tej fazi bodo

metalizirane.

Za izdelavo nemetaliziranih izvrtin je potrebno pri končni obdelavi (obrezu) dodatno izvrtati

nemetalizirane izvrtine. Priporočljivo se je izogibati oblikovanju pritrdilnim izvrtinam ter jih

izolirali od napajalnih ali drugih povezav.

6.3. Montažni tisk(beli tisk)

TIV je ponavadi opremljeno tudi s posebnim montažnim tiskom za lažje postavljanje

elementov. Pri tekstu veljajo nekatere omejitve, ki izhajajo iz sito postopka. Priporočljivo je,

da za tisk ne dimenzioniramo tanjših linij od 7 mil, saj jih sito zapre (izginejo ali pa so

nekateri deli stopničasti in polni madežev). Tudi velikost teksta je omejena na 40 mil navzdol,

saj je po izkušnjah pri tej velikosti še čitljiv in jasen.

Lak za montažni tisk je navadno topljiv s spajko, vendar ovira spajklivost izvrtin, zato se

izogibajte oblikovanja teksta in linij montažnega tiska čez izvrtine [10].

J. Mele 89


__________________________________________________________________________________________

6.4. Drsne priključne površine tiskanega vezja

Kadar predvidimo na TIV robni konektor, ki ga je potrebno zlatiti, zahteva nekaj pozornosti

in oblikovanja. Klasična napaka je, da oblikovalci pozabijo konektor ali ostale stične površine

odpreti v stopmaski. Navadno se površine, kreirane kot otočki, avtomatsko odprejo, poligoni

pa ne. Ko oblikujemo stični poligon, ga moramo oblikovati tudi v plasti stopmaske.

Pri galvanskem nanosu zlata na stične površine moramo pri tem ločiti dva postopka zlatenja:

običajni (navadno robni konektorji) in selektivni (stične površine drsnih preklopnikov,

izvedene kar na TIV ali LCD modulih). Prvi način je cenejši, zahteva pa, da pri oblikovanju

robnih konektorjev izvedemo vse kontaktne izven področja TIV in jih vežemo v poligon.

Tako priskrbimo potrebni kontakt vseh stičnih površin za galvansko obdelavo. Za selektivno

zlatenje morate po končanju TIV oblikovati še film, ki bo omogočal zaščito tistih delov TIV,

ki se ne zlatijo (črno področje na filmu, ki se selektivno zlati).

Slika 6.1: Robni konektor s povezovalnim poligonom [10]

6.5. Obrez in pozicijske oznake na TIV

Ko končamo TIV, ga moramo opremiti tudi s posebnimi oznakami za pozicioniranje – paserji

ali tarčami. Tu lahko uporabite tudi sistem označevanja s kvadratki. Vse te oznake pomagajo

poleg naziva TIV, identificirati plasti in vrstni red zlaganja filmov. Po končanem oblikovanju

dodamo tiskanemu vezju v vsaki plasti paserje v obliki kropmark, v datoteke za filme pa ne

izrišemo originalnega okvirja ali pa ga izrišemo z minimalno debelino tako, da ob jedkanju

izgine. Če izdelate mehanski načrt obreza, ne pozabite označiti pozicije načrta glede na TIV,

J. Mele 90


__________________________________________________________________________________________

ki jo bo proizvajalec našel. Pri obrezu lokov ali krogov moramo podati začetno in končno

koordinato ter središče kroga, včasih tudi loka, če je majhen. Pri izsekih ne smemo pozabiti,

da rezkar ni pravokoten, zato ne more rezkati oglatih izsekov. To rešimo s podaljševanjem

reza v kotu za polovico debeline rezkarja, da se radij umakne v kot. Temu moramo prilagajati

tudi obliko in položaj bližnjih otočkov in vezi. Kadar predvidimo strojno postavljanje

elementov, moramo obvezno proizvajalcu posredovati natančno risbo panela in pozicijo

tehnoloških izvrtin za pozicioniranje. Ko načrtujemo multiplikacijo, se moramo posvetovati s

proizvajalcem, mu poslati kontrolne risbe tiskanega vezja, da določi končno obdelavo. Od

obdelave je tudi odvisna pozicija plošč v multiplikaciji. Ker vemo, da se plošče med seboj

stikajo, moramo predvideti mostiče. To pomeni, da mora biti med ploščami dovolj

tehnološkega roba, da je montaža mehansko stabilna. Cilj multiplikacije je opremljanje plošč

skupaj z elementi na panelu , ki mora biti stabilen, še posebej ob postavitvi SMD.

Posebej je potrebno še opozorilo o izdelavi tiskanega vezja na materialu, ki se ob končni

izdelavi izsekuje. Robovi take plošče so močno poškodovani v strukturi, zato se mu moramo

nujno izogniti in zagotoviti vsaj 1,5 mm razdaljo med robom in vezmi ter spajkalnimi

površinami. Če smo torej upoštevali nasvet o izogibanju roba z vezmi in spajkalnimi

površinami, je potrebno celotno plast stopmaske obrobiti po robu tiskanega vezja tako, da bo

stopmaska prekinjena tam, kjer potuje rezkar. S tem preprečimo krhanje ali odstopanje pri

rezkanju, pa tudi izgled takšnega vezja je bolj profesionalen, Če je takšno tiskano vezje

namenjeno v vodila, se lahko zgodi, da ob prevelikih tolerancah osnovnega materiala težko

drsi po vodilu.

6.6. Število plasti in postopek izdelave ploščic

Preden začnemo z načrtovanjem tiskanega vezja, moramo predvideti, koliko plastno vezje naj

bo. Pri tej odločitvi moramo upoštevati zahtevnost vezja, gostoto elementov in vezi ter ceno

izdelave vezja. Večkrat se odločimo za enostranska vezja, kljub uporabi prevezi, zaradi cene

seveda. Poleg tega pa je potrebno vedeti, kdo nam bo tiskano vezje izdelal in po kakšnem

postopku. To je predvsem pomembno zaradi dimenzioniranja otočkov.

J. Mele 91


__________________________________________________________________________________________

6.7. Dimenzije vezic in otočkov glede na postopek izdelave

Za tiskana vezja, ki so izdelana s sitotiskom, so najprimernejši otočki minimalno 60 MIL za

elemente in 50 MIL za prehodne luknje. Najprimernejše vezi naj bi bile minimalno 12 MIL,

prav tako razdalja med njimi. Otočki za zaščitni lak naj bodo nekaj MIL-ov večji, da pri

tiskanju ne pride do prekrivanja spajkalnih površin z zaščitnim lakom. To je pomembno pri

robnih konektorjih. Takšnega konektorja na kontaktnem delu ne zaščitimo z lakom, temveč ga

pozlatimo. Če želimo tiskanino zlatiti, jo moramo zgraditi na sledeč način: baker mora biti

načrtovan izven roba izvrtine, vsi kontakti pa povezani med sabo.

Pri vezjih, izdelanih po foto postopku, so spajkalni otočki lahko nekoliko manjši, vezi pa

tanjše. Otočki pri tem postopku naj ne bodo manjši od 45 MIL za elemente in 40 MIL za

prehodne luknje, vezi ne smejo biti tanjše od 8MIL, prav tako ne uporabimo presledkov,

manjših od 8 MIL [10]

6.8. Premer lukenj

Tu imajo pomembno vlogo prehodne luknje. Te se vrtajo od 0,6 mm do 0,8mm. Priporočljivo

je vrtanje lukenj 0,7 mm. Če so luknje manjše, se podraži izdelava tiskanega vezja. Če je

potrebno, se uporabi elipsaste otočke. Kjer se vleče dve vezi med pinoma, se uporabi otočke

60 MIL, vezi 8 MIL in presledke 8 MIL. Pri proizvodnji se tudi pokaže nezaželenost majhnih

otočkov. Še zlasti nastanejo težave pri servisiranju, ko je potrebno elemente nekajkrat

odspajkati in prispajkati nazaj. Dogaja se, da otočki odstopajo od osnove, vezi ob otočkih se

pretrgajo.

6.9. Debelina vezi

Pri tako tankih plasteh moramo posebej paziti, na kakšni osnovi deluje tiskano vezje. To je

pomembno zato, ker se med postopkom izdelave vezi zožijo. Najbolje je, da proizvajalec

pove način izdelave vezja, da mi lahko pripravimo ustrezno dokumentacijo o vezju. Ni

vseeno, kakšna je galvanska obdelava, ali se vezje pretali itd. Kjer je potrebna večja debelina

prevodne osnove in večja površina zaradi velikih tokov, je potrebo izvesti spajkalne otočke

tako, da velika površina bakra preveč ne ohladi spajkalnega mesta.

J. Mele 92


__________________________________________________________________________________________

6.10. Razporeditev elementov na ploščici

Pri načrtovanju moramo tudi paziti na razpored elementov na ploščici. Osnovno pravilo je

orientiranje elementov v največ dveh smereh. Pri tako načrtovanih vezjih je v proizvodnji

veliko manj napak pri vlaganju elementov, servisiranje pa je lažje in hitrejše.

Postopek postavljanja je sledeč:

• Najprej se na tiskano vezje postavi posamezne podsklope. Ko so sklopi optimizirani, jih

postavimo na vezje tako, da so med njimi vezi čim krajše in čim manj zapletene. Paziti

moramo, da se posklopi postavijo tako, da ne vplivajo med sabo (motnje, gretje,

mehanske ovire,…) Zelo pomembno pri načrtovanju je, da ima tiskanina na ustreznih

mestih pritrdilne luknje. To velja za mesta, kjer je tiskano vezje mehansko obremenjeno

(tipke, stikala, potenciometri, konektorji…).

• Ko načrtujemo napajanja, moramo vedeti, za kolikšen tok moramo dimenzionirati vezi.

Vedno nimamo prostora za široke vezi na tiskanem vezju. Pomagamo si lahko tudi tako,

da vzamemo laminat z večjo debelino bakra (35 ali 70 mikronov). Če tudi to ne zadostuje,

moramo naročiti proizvajalcu tiskanih vezij debelejši galvanski nanos. Pri tem pa je

potrebno paziti, da ne pride po taki galvanski obdelavi do kratkih stikov med vezicami in

otočki.

• Vezi morajo iti po najkrajši poti do elementa. Pri servisiranju nam je v veliko pomoč, da

napajanja označimo na tiskanem vezju. Enako lahko označimo tudi važnejše signale ali

bus-e (vodila). Dobro je, da napajanje ni izvedeno pod elementi, zlasti pri prototipnih

vezjih. Blokirni kondenzatorji naj bodo čim bližje elementu. Vez iz kondenzatorja naj gre

direktno na napajalni pin elementa. Če imamo na vezju več različnih napajanj, jih ločimo

tako, da ne morejo vplivati med sabo. Največkrat je potrebno ločiti mase. Najprimerneje

je, da jih peljemo po najkrajši poti do napajalnika, kjer jih združimo.

• Vpliv motenj se zmanjša tudi tako, da celotno površino tiskanega vezja zapolnimo z maso.

Paziti moramo, da tam, ker je možnost parazitnih tokov, naredimo maso mrežasto. Signale

tudi večkrat oklopimo z maso (oscilatorji, avdio vhodi…).

J. Mele 93


__________________________________________________________________________________________

• Posebno pozornost je potrebno posvetiti zaščiti pred dotikom visoke napetosti. Na

tiskanem vezju naj bodo taka mesta jasno označena. Vezi, ki povezujejo elemente,

priključene na visoko napetost, naj bodo izdelane tako, da ni možen dotik, ko je naprava

pod napetostjo. To je pomembno zaradi pridobitve ustreznih atestov. Visokonapetostne

vezi naj bodo odmaknjene od roba tiskanine. Na robu naj bodo ozemljitveni vodniki ali

mase, če je možno, vendar ne na samem robu. Če je baker na robu tiskanega vezja, se

zaščitni lak po obrezu kruši. Velikokrat povzroči kratek stik na tiskanem vezju bakreni

rob, zato velikost TIV določimo le z vogali.

6.11. Kontrola karakterističnih impedanc tiskanega vezja

Na žalost tudi pri izdelavi tiskanega vezja ne gre vedno tako, kot bi želeli. Že pri sami izdelavi

ploščic prihaja do napak, ki jih tudi pri končni kontroli ne odkrijemo, povzročajo pa velik

izpad tiskanih vezij v proizvodnji. Veliko napak je takšnih, ki se pokažejo šele takrat, ko so na

ploščici že elektronske komponente in vezje noče in noče pravilno delovati.

Vse to je vzrok za velik izmet vezij iz proizvodnje, zato je vsako pravočasno odkritje napak

dobrodošlo. Če ne moremo napak popolnoma odpraviti, jih lahko vsaj zmanjšamo, zato

uporabljamo posebej v ta namen skonstruirane instrumente.

Seveda je najbolje odpravljati napake takoj na začetku, torej v času oblikovanja in

načrtovanja tiskanih vezij. Vezja morajo v današnjem času zagotoviti izredno hiter prenos

podatkov, zato je predvsem napačna prilagoditev karakterističnih impedanc samih vezic tista,

ki bremeni celotno delovanje vezja.

Ta problematika se predvsem pokaže pri načrtovanju zahtevnejših vezij, dvostranskih ploščic

z veliko elementi in vezicami, zato v našem primeru ta ni tako pomembna. Dobro je opisana v

članku Tadeja Omerzela [13,14].

J. Mele 94


__________________________________________________________________________________________

7. Zaključek

Target3001! je program, s katerim lahko načrtujemo tako enostavna vezja za amatersko

oziroma šolsko izdelavo kot tudi zapletenejša vezja za izdelavo v profesionalnih delavnicah.

Izvoz najrazličnejših gerber datotek omogoča, da se prilagajamo proizvajalcu. Praktično so

med funkcijami izvažanja zajete vse standarde oblike. Enostavna je tudi izdelava filmov pri

amaterski izdelavi, saj podpira neposredno tiskanje na prosojnice, potrebna je samo pozornost

glede prepuščanja svetlobe skozi barvo tiskalnika. Težavam se v večini primerov izognemo,

če tiskamo z laserskim tiskalnikom. Primeren je tudi za risanje tehniških shem vezij, ki jih

lahko enostavno kopiramo tudi v druge programe.

Demo verzija programa, ki jo najdemo na spletu, je omejena samo s 400 pini, vse ostale

funkcije pa delujejo normalno. To pomeni, da je že demo verzija dovolj za večino amaterskih

načrtovalcev, tudi učencev višjih razredov osnovnih in srednjih šol. Namestitev na osebni

računalnik je preprosta. Velikost programa je od 20 do 30 megabytov. Free-ware verzija ni

časovno omejena, ima prost dostop do serverja s knjižnicami, vsebuje pa tudi že vse

standardne knjižnice. Lahko pa tudi kupimo licenco, ki je cenovno zelo ugodna, za 15

računalnikov stane manj kot 100 EUR.

Ker je program dostopen praktično vsakemu, bi bilo dobro nekje na spletu objaviti načrte že

izdelanih vezij, ki bi služili v pomoč pri načrtovanju. Uporabniki bi v bazo nalagali tudi svoja

vezja. Zbirka bi bila dostopna vsem, tako bi učenci osnovnih ter srednjih šol pri pouku in

doma lahko risali sheme in izdelovali tiskana vezja.

J. Mele 95


__________________________________________________________________________________________

8. Literatura

[1] PCB Software, PCB CAD, PCB design, Target 3001! Shematic and PCB Layout CAD

Design Software, http://www.ibfriedrich.com (obiskano 18.09.2007)

[2] Koren J., Tiskano vezje iz domače delavnice, Svet elektronike, Ax elektronika,

oktober 1995, str.: 69-71

[3] Kovač B., Orodje za načrtovanje tiskanih vezij, Svet elektronike, Ax elektronika,

februar 2007, str.:45-49

[4] Vartesian, J., Fabricating printed circuit boards, Elsevier Science (USA), Voburn,

2002

[5] Fröhlich H., Izdelava tiskanih vezij, Življenje in tehnika, Tehniška založba Slovenije,

februar 2001, str.:38-41

[6] IBF Wiki, http://ibfriedrich.dyndns.org/wiki/ibfwikien/index.php?title=Main_Page

(obiskano 18.9.07)

[7] Kocijančič S., Elektronika 1, Študijsko gradivo, Ljubljana 2006

[8] Kocijančič S., Elektronika 2, Študijsko gradivo, Ljubljana 2005

[9] Kranjc A., Tehnologije izdelave tiskanih vezij, Svet elektronike, Ax elektronika,

november 1994, str.:66-69


februar 1995, str.: 63-64


oktober 1994, str.:66-68

[12] Gindiciosi, F., Načrtovanje tiskanih vezij, Svet elektronike, Ax elektronika, junij

1996, str.: 43-45

[13] Montrose, I. M., Printerd circuit boards and Design Thechniqes for EMC Compilance,

IEEE press, New York, 1996

[14] Omerzel T., Kontrola karakterističnih impedanc vezic tiskanega vezja, Svet

elektronike, Ax elektronika, maj 1995, str.:18-21

J. Mele 96

http://www.ibfriedrich.com/

http://ibfriedrich.dyndns.org/wiki/ibfwikien/index.php?title=Main_Page


__________________________________________________________________________________________

9. Priloge

Priloga 1: Podatki o DIP8

J. Mele 97


__________________________________________________________________________________________

Priloga 2: Podatki o LT1170/LT1171/LT1172

J. Mele 98


__________________________________________________________________________________________

Priloga 3: Diagram LT1170/LT1171/LT1172

J. Mele 99

elektronsko naČrtovanje in izdelava …...program: fizika in tehnika elektronsko naČrtovanje in...

Documents