Welche Leiterplattenherstellungsmethoden für * Prototypen * werden heutzutage von professionellen Entwicklungsabteilungen verwendet?

Vor zehn Jahren arbeitete ich in einer kleinen technischen Abteilung bei Philips Semiconductors, die alle Entwürfe als Prototyp erstellte, bevor sie im Außenbereich professionell hergestellt wurden. Die Methode war ziemlich Standard:

• Drucken Sie Druckvorlagen mit einem billigen Laserdrucker auf halbtransparente Folien
• Kleben Sie das obere Bildmaterial auf das untere Bildmaterial und richten Sie es visuell aus.
• Schneiden Sie eine Leiterplatte auf eine ungefähre Größe und bohren Sie ein Loch an der Kante, in das ein Draht eingeführt werden kann, um die Leiterplatte zwischen den Einsätzen in Chemikalien zu halten.
• Legen Sie die Leiterplatte zwischen die Kunstwerke und belichten Sie sie mit einer hausgemachten UV-Lichtbox.
• Haken Sie den Draht in ein Loch auf der Leiterplatte ein und tauchen Sie ihn in einen vertikalen Tank mit Natriumhydroxid und warten Sie, bis er sich entwickelt hat
• Sprühtank einfüllen und mit klarem Wasser besprühen.
• In einen vertikalen Tank mit Eisenchlorid-Ätzlösung geben und bis zum Ätzen stehen lassen.
• Sprühtank einfüllen und mit klarem Wasser besprühen
• Ätzentferner einbringen, bis die Ätzung entfernt ist
• Zum Verzinnen senkrechten Zinntank einsetzen.

Das Ergebnis waren schön aussehende Leiterplatten, die trotz fehlender Lötmaske und Bildschirm sehr einfach zu löten waren und professionell aussahen.

Ist dies die Standardmethode, die heute noch von professionellen Entwicklungsabteilungen bei der Herstellung von Leiterplatten-Prototypen verwendet wird, oder gibt es andere Methoden, die ähnlich gute Ergebnisse liefern?

Keine die ich kenne. Vor über 15 Jahren habe ich auch für ein kleines Ingenieurbüro gearbeitet, das das getan hat, was Sie oben beschrieben haben. Heute kann ich in meinem Keller PC-Boards mit kostenloser oder kostengünstiger Software auslegen, eine Gerber-Datei generieren, diese Dateien per E-Mail an ein Leiterplattenhaus senden und Boards für weniger als 3 US-Dollar pro Quadratmeter in besserer Qualität herstellen, von der ich träumen kann tun. Maske und Siebdruck sind in der Regel zum gleichen Preis enthalten. Die Bearbeitungszeit beträgt zwischen 5 und 15 Werktagen, je nachdem, wie viel Sie bezahlen möchten.

Es ist nicht mehr sinnvoll, PC-Boards selbst herzustellen, es sei denn, Sie benötigen eine in Minuten gemessene Durchlaufzeit. Es ist so billig, dass Sie vor Ort Geld verlieren, wenn Sie einen angemessenen Wert auf Ihre Zeit legen.

Vor ungefähr 15 Jahren habe ich einen EE direkt von der UC Santa Barbra angeheuert. In seiner ersten Arbeitswoche fragte er mich: "Wie erstellen Sie Prototypen für Leiterplatten? Wire Wrap, Steckbretter oder was?" Meine Antwort ist dann genauso gültig wie jetzt. Wir entwerfen eine normale Leiterplatte, lassen sie professionell herstellen und wenn sie funktioniert, versenden wir das Produkt. Wenn es nicht funktioniert, beheben wir es, bauen neue und versuchen es erneut.

Es gibt PCB-Läden und Auftragshersteller, die sich auf die Herstellung von Prototyp-Mengen von unbestückten PCBs spezialisiert haben.

Die überwiegende Mehrheit der Unternehmen stellt ihre Prototypen auf die gleiche Weise her. Es gibt natürlich Ausnahmen. Einige Unternehmen ätzen ihre eigenen Leiterplatten. Manche verwenden so etwas wie eine Fräsmaschine für Leiterplatten. Einige machen Wire Wrap. Und einige verwenden Steckbretter oder perf. Tafel. Aber für alles andere als die einfachsten Boards erhalten wahrscheinlich 95+% der Unternehmen nur Prototyp-Leiterplatten, die in einem professionellen PCB-Fab-Shop hergestellt wurden.

Während diese Methode mehr zu kosten scheint, ist sie am Ende billiger. Wir verbringen weniger Zeit mit dem Debuggen, Erstellen und Durchstöbern von möglicherweise minderwertigen und unzuverlässigen Prototypen. Außerdem sind wir in der Lage, mehrschichtige Leiterplatten mit plattierten Löchern zu verwenden - das ist RIESIG. In den letzten 15 Jahren habe ich vielleicht VIER 2-Lagen-Boards und über 40 komplexere Boards entworfen.

Ich bin der Meinung, dass jemand das PCB-Fräsen als Prototyping-Methode erwähnen sollte . Schneller und weniger chaotisch als ein chemischer Prozess. Dieselbe Maschine, die das Fräsen ausführt, kann auch Löcher bohren und die Plattenkanten fräsen.

Beidseitige Bretter werden durch Bohren einiger Passlöcher in die Bretter hergestellt, die auf die Stifte der Fräsmaschine fallen. Eine Seite fräsen, umdrehen, andere Seite fräsen.

In professionellen Umgebungen wahrscheinlich noch nicht sehr verbreitet, da Prototypen so günstig sind, aber in Zeiten, in denen eine schnellere Abwicklung erforderlich ist, als dies mit einem Prototypen möglich ist, ist das Fräsen ziemlich gut.

Die Zeit ist definitiv von jenen Tagen weitergegangen und ich unterstütze, was die anderen Antworten über die Kosten für die Herstellung geeigneter Multilayer-Leiterplatten von außen aussagen / implizieren, aber ich werde noch etwas hinzufügen.

Nach meiner Erfahrung bedeutet der Einsatz von Schaltungssimulationstools, dass Sie die Anzahl der PCB-Iterationen reduzieren können, um ein korrektes Design zu erhalten. Fügen Sie dies zu den fast unbedeutenden Kosten für Multilayer-Platinen hinzu, und es besteht kein wirklicher Bedarf mehr an firmeninternem Prototyping.

Ich arbeite in einem kleinen Labor bei Colege. Hier müssen Sie eine Gerber-Datei erstellen (normalerweise mit Altium) und diese an die Person senden, die für das Prototyping verantwortlich ist (ich), die eine LPKF S42 für die Herstellung des Boards verwendet. Leider sieht es ziemlich hausgemacht aus.

Ich habe dieses Bild von einem unserer Prototypen angehängt. Das linke (mehrstufiges Grün) wird in einem Board House hergestellt; das richtige (irgendwie braun) habe ich selbst gemacht.

Dies ist also, was wir in unserem Labor verfolgen. Nur für eine zweilagige Platte. Mehr als zwei Schichtbretter landen beim Verkäufer.

1. Nehmen Sie einen Ausdruck vom Tafelbild (Originalgröße) und vergewissern Sie sich, dass sich nur der Boden, die Bohrer, die Pads, die Durchkontaktierungen und die Bemaßungsebenen auf dem Bild befinden. Wir benutzen Eagle dafür. Verwenden Sie fotografische Seiten von GSM weniger als 140.

2. Zerreißen Sie die Seite in geeigneter Weise, um die Platine über eine Platine bestimmter Größe zu legen und zu bügeln (ja, mit einem elektrischen Bügeleisen), wobei die gedruckte Seite auf dem Kupfer verbleibt. Tun Sie dies für mindestens 15 Minuten, bis Sie sicher sind, dass die Spuren auf das Brett übertragen worden wären.

3. Legen Sie die Platine in Wasser, entfernen Sie das überschüssige Papier und ätzen Sie die Platine mit Eisenchlorid, wie Sie es erwähnt haben. Nach dem Ätzen sehen Sie das Originaldesign und machen Sie mit einem Kompass Löcher an allen Stellen, an denen Bohrungen durchgeführt werden müssen. Verwenden Sie zum Bohren geeignete Bohrer (abhängig von der Größe des zu montierenden Bauteils). Bohren Sie auch alle Durchkontaktierungen und fügen Sie (falls zutreffend) Jumper auf der obersten Ebene hinzu.

Das ist also das Endergebnis. :)

Edit: Einige Teile, die ich für selbsterklärend hielt, wurden jetzt hinzugefügt.

Ich bin mir nicht sicher, wie professionell wir sein würden, da wir eher ein kleines Designhaus als ein riesiges multinationales Elektronikunternehmen sind ...

Im Allgemeinen werden sehr einfache Prototypen bei Bedarf mit einem Skalpell und einer kupferbeschichteten Platine erstellt, oder wenn sie komplexer sind, senden wir sie für 20 USD direkt an Seeedstudio / Iteadstudio. Wenn wir etwas schnell erledigen müssen, zahlen wir ein "richtigeres" Leiterplattenhaus vor Ort, um eine einmalige oder sehr kurzfristige Aufgabe zu erledigen. Es kostet, aber das ist Geschäft.

In der Regel senden wir unser Material zum Drucken an uns, auch für Prototypen. Manchmal kann das teuer werden - 10 Revisionen unserer Arbeit und mehr als 10.000 US-Dollar. Für eine Anfangsinvestition von 7.000 USD können Sie jedoch eine CNC-Fräse kaufen, die Dual-Layer-Leiterplatten sehr gut herausschneidet. Dies ist nicht schlecht für das Prototyping, aber nicht die beste Antwort für die Massenproduktion. Wir neigen dazu, chemisches Ätzen zu meiden, da es dazu neigt, ungleichmäßig zu ätzen. Wenn Ihre Leiterplatte über ein Pfund Kupfer auf einer kleinen Platine (Netzteilen) verfügt, können Sie Hotspots erstellen. Für LV-Projekte ist chemisches Ätzen nicht schlecht.

Wir brauchen kaum noch eine Umgehung dieser Frage, aber da dies der Vollständigkeit halber der Fall ist, ist das Lasertonerübertragungsverfahren für Bügeleisen und Altpapier eine nützliche und schnellere Alternative zum Fotoätzverfahren für diejenigen, die am selben Tag einmalig sind Experimente.