Elektroniikkakerho Elko

Transkriptio

1 Elektroniikkakerho Elko Eagle / Piirilevysuunnittelukurssi Perttu Piironen, perttu.piironen@iki.fi Kurssin sisältö 1 Yleisesti piirilevysuunnittelusta 1.1 Piirilevysuunnittelun päävaiheet 1.2 Piirilevysuunnittelu Ääriviiva Piirtokerrokset Komponenttisijoittelu Piirilevyn merkinnät Tarkistukset ja postprosessointi 1

2 Kurssin sisältö 2. Eagle 2.1 Library 2.2 Schematic 2.3 Layout 2.4 CAM Processor 1 Yleisesti piirilevynsuunnittelusta 1.1 Piirilevysuunnittelun päävaiheet 1. Piirilevygeometrian ja kiinnitysreikien ym. mekaniikan määrittely 2. Komponenttisijoittelu 3. Reititys 4. Dokumentointimerkinnät 5. Postprosessointi ( = tulostus) 6. Arkistointi 2

3 1.2 Piirilevysuunnittelu Piirilevygeometria - Ääriviiva Ääriviivalla osoitetaan se osa työalueesta, jonka sisällä komponentit ovat Ohjelmistot käyttävät ääriviivaa mm. Sijoittelurutiineissa ja pinta-alan laskemiseksi raportteihin Suurin merkitys sillä on kuitenkin piirilevyvalmistajalle, joka tekee jyrsinreitin piirilevyn irroittamiseksi paneelista Käytännössä irroitus tehdään useimmiten 2mm terällä viivan keskilinjaa pitkin Jos sisäkulmia, niihin jää 1mm pyöristyssäde, joka kannattaa piirtää ääriviivaan, jollei nimenomaan tarvitse vaikeasti tehtäviä teräviä sisäkulmia. 1.2 Piirilevysuunnittelu Komponenttisijoittelu 1. Ensin ne joiden sijainti on määrätty: Liittimet, kiinnitysreiät, painikkeet, näytöt, yms. 2. Edellisiin välittömästi liittyvät komponentit, suurijännitteiset osat, suurivirtaiset osat 3. Loput komponentit toiminnallisina ryhminä Järjestä komponentit toiminnallisiin ryhmiin ja mieti niiden keskinäinen paras sijoittelu Ne ryhmät vierekkäin joiden välillä kulkee paljon signaaleja 3

4 1.2 Piirilevysuunnittelu Komponenttisijoittelu Kevennykset (Thermal Relief) Kuparikerrosten määrän vaikutus suunnitteluu Yksi/kaksikerroksinen vai monikerroksinen Monikerroksisessa käyttöjännitetasot Yksi/kaksikerroksisessa käyttösähkötkin vedoin IC:iden suotokondensaattorit (Bypass Capacitor) Mahdollisimman lähelle käyttöjännitepinnejä Tarjotaan suuritaajuuksisille häiriöille ohituskaista piirin ohi 1.2 Piirilevysuunnittelu Reititys 1. Suurivirtaiset ja -jännitteiset 2. Apujännitteet 3. Signaalit Toiminnallisten ryhmien väliset vedot samassa nipussa Paluujohtimet/virran paluureitti! Suurinopeuksiset signaalit kulkevat sieltä missä on pienin induktanssi Dokumentointimerkinnät Yleensä komponenttien tunnisteet ja asennustiedot, ei arvoja tai tyyppejä Pois pädeiltä 4

5 1.2 Piirilevysuunnittelu Postprosessointi Riippuen tuotantotavasta Maskin tulostus syövytys kerholla Gerberien teko jyrsintää tai kaupallista tuotantoa varten Arkistointi Versionhallinta Varmuuskopiointi 2 EAGLE = Easily Applicable Graphical Layout Editor Ei-kaupalliseen käyttöön rajoitettu ilmaisversio 100x80mm piirilevykoko Vain yksi piirikaaviosivu käytettävissä Schematic piirikaavion suunnittelumoduuli Layout piirilevyn layoutsuunnittelumoduuli Library komponenttikirjastot (Autorouter) 5

6 2 EAGLE Piirtokerrokset Eaglessa Kuparikerrokset Top & Bottom (free) Pädit Pads: läpijuotettavien komponenttien pädit Läpiviennit Vias Porauskerrokset Drills & Holes (plated/non-plated) Merkintäkerrokset xvalues, xnames, xplace: arvot, nimet, paikat Juotteenestopinnoitteen avaukset xstop Tinapastakerrokset xcream Lisäksi mm. Asennusohjekerros, viimeistelykerros, yms. 2.1 EAGLE - Schematic Info Display Move Mirror Group Cut Delete Pinswap Name Työkalut Show Mark Kopiointi Kääntö Muutos Liimaa Lisää komponentti Gateswap Value 6

7 2.1 EAGLE - Schematic Työkalut Smash Split Line Circle Rectangle Bus Junction ERC Miter Invoke Text Arc Polygon Net Label 2.2 EAGLE - Layout Info Display Move Mirror Group Cut Delete Pinswap Name Smash Työkalut Show Mark Copy Rotate Change Paste Add Replace Value Miter 7

8 2.2 EAGLE - Layout Työkalut Split Route Line Circle Rectangle Via Hole Ratsnest ERC Errors Optimize Ripup Text Arc Polygon Signal Autorouter DRC 2.3 Eagle - Oman komponentin luonti 1. Symbol Piirikaaviossa näkyvä komponenttia kuvaava symboli Käytä valmiita kopioimalla tai piirrä käyttäen standardinmukaisia merkintöjä (IEC 617 / ANSI Y32) 2. Package (Footprint) Mikäli olemassa valmiiksi, kopioi kyseinen footprintti kirjastoosi Muussa tapauksessa piirrä itse valmistajan datan perusteella 3. Device Yhdistää symbolin ja footprintin Lisää symboli ja footprint, linkitä footprintin pädit symbolin pinneihin Tarvittaessa määrää komponentin nimen prefiksi Kirjoita lyhyt kuvaus komponentista helppoa tunnistamista varten Linkki datalehteen on hyvä lisä kuvaukseen 8

9 Jatko? Piirilevyprotojen valmistus kerholla Valotusmaskin tulostus > Valotus > Kehitys > Syövytys Apua aloittelijoille kerhoilloissa älkää missään nimessä kokeilko ensimmäistä kertaa yksin! Elektroniikan Suunnittelukeskuksen tarjoamat palvelut Piirilevyjen suunnittelu/valmistus syövyttämällä tai jyrsimällä Komponenttien juottaminen/irrotus Kerholla tehtyjen piirilevyjen kemiallinen tinaus, yms., jne. Helpot kysymykset voi kysyä allekirjoittaneelta Varmat vastaukset saa ESK:n johtajalta, Tony Vesteriseltä H.6329 Jatko? Tilaus Olimexiltä: - 320x200mm 2-puoleinen paneeli 132$ - Kerho maksaa kulut, yksittäisen piirilevyn hinta pinta-alan mukaan - hintaesimerkki: 50x50mm piirilevy ~6$ Suunnitteluohjeita * - Aja elko_olimex.drc Design Rule Check testi ja korjaa virheet tarvittaessa - Siirrä tnames merkinnät pois komponenttien pädeiltä (Smash) - Aja silkscreen.ulp skripti joka leventää ss-kerroksen viivat sopiviksi - Tallenna.brd ja.sch, lähetä sähköpostitse perttu.piironen@lut.fi Tietoja Olimexin levyistä: - 1,5mm FR-4 laminaatti, 35μm kupari, immersiokultapinnoite - metalloidut läpiviennit, pienentää reikien kokoa 0,1mm - 2-puoleinen juotteenestopinnoite, komponenttipuolella valkoinen silkscreen - Porakoot 0.7, 0.9, 1.0, 1.1, 1.3, 1.5, 2.1 ja 3.3mm, muut koot +1,3$/koko 9

10 Lähteet 1. PADS Piirilevynsuunnitteluopas II, Hannu Tikkanen, DS-Design Systems Oy, ISBN , Gummerus, Jyväskylä EAGLE 4.1 Manual, Cadsoft Computer Inc.,