PCB 艺术 - PCB 如何变得更好的终极指南

在很大程度上，大多数 PCB 工程师都会承认，PCB 设计划定了新的 PCB 制造竞赛的路线。通过改进 PCB 艺术设计，您可以最大限度地降低生产成本，使您的电子产品具有尖端外观，并实现更好的功能。 PCB艺术知识对所有PCB工程师都至关重要。

但是，什么是“PCB艺术”？您如何将其应用到您的项目中？您应该在 Gerber 还是在 PCB 组装期间进行？本期将更深入地挖掘该主题，以发掘畅销的艺术品。

1.什么是 PCB 艺术？

简而言之，“PCB 艺术”是一个通用术语，定义了在印刷电路板 (PCB) 上创造艺术印象的尝试。这样的图像可能是在 Gerber 设计过程中绘制的，也可能是在制造过程中切割出来的。

让我们以手表的 PCB 为例。我敢打赌，我们都知道老式的长方形手表 PCB，上面有严格实用的乡绅形图纸，连接 IC 和其他电子元件。现在，将这种简单的古代设计与现代复杂的电路板进行比较，这些电路板具有复杂且艺术性地绘制的零件和多层互连。

假设我们最终制造了两块 PCB（没有艺术的旧 PCB 和有艺术的新 PCB）并将它们部署到手表市场，这两种设计不会显示时间吗？当然，他们会的。那你为什么要花大价钱在PCB上加艺术呢？值得吗？

当您需要实现实际目标时，设计并不重要，但当您需要销售或给人留下深刻印象时，它确实很重要。作为个人，您可能需要检查看起来令人印象深刻的设计、性能更好的设计以及改进的技术。通常，这样的设计考虑会影响几个竞争对手之间更高的市场销售额。 PCB艺术通常用于实现PCB制造的这些目标。

那么，您如何进行PCB艺术创作的过程呢？关于作为艺术品的 PCB，您需要了解哪些信息？在下一章中，我们将探讨创建 PCB 艺术品的理论以及您可能会考虑采用的一些技术。

2.多氯联苯作为艺术品

2.1：PCB艺术设计的范围

PCB艺术设计的技能源于技术先进的电子制造商的工程师。在现代，这项技能已经进入了 DIY（自己动手）爱好者制造商的工艺包中。它目前应用于最简单到最先进的PCB产品的生产。PCB艺术无处不在。你会在早上洗澡时将它们隐藏在电动剃须刀中遇到它们，或者你会在上班时将它们戴在智能手表上。

在当今市场上，电子公司（尤其是手机）和富有创意的 PCB 艺术设计师经常合作设计和生产具有最初难以想象的功能的复杂小尺寸 PCB。

除了消费电子观众，PCB艺术还延伸到辅助首饰和礼品等DIY项目。在本期结束时，我们将探讨 PCB 艺术在行业中的其他几个新兴应用。

但是在深入了解PCB艺术品设计的实际过程之前，让我们先了解一下PCB艺术品的不同类型，这取决于PCB的类型。

2.2：不同类型的PCB艺术品

想一想：柔性设备不能与手机具有与实体设备相同的 PCB 材料。板的组成通常定义了您可以在板上实现的艺术类型。

由于PCB应用范围广泛，因此存在用于各种用途的不同类型的PCB板。 PCB的这些变化包括：

单面 PCB

这些是市场上最古老的 PCB 形式。它们涉及由金属层覆盖的单层基板。带有保护性阻焊层的铜通常是单面 PCB 的理想金属覆盖层。

PCB纵火的形成这种PCB是自然的并且通常比其他PCB板便宜。但是，这样的板子在制作多层艺术品时无济于事。

2.2.1：双面 PCB

双面PCB是目前市场上使用最广泛的PCB类型。它们的特点是一个单一的基板，它的两个侧面都铺有金属。当连接基板不同侧面的元件时，会制作孔以将基板一侧的元件与基板另一侧的细节连接起来。

在双面 PCB 上创作艺术品比在多层 PCB 上制作艺术品更便宜、更舒适。话又说回来，只限于单层美术。

2.2.2：多层 PCB

大多数现代 PCB 采用多基板和金属分层 PCB 生产方法。在这种方法中，具有绝缘材料的各种金属层（4、6、8 或 10 层）相互堆叠，并在制造单个 PCB 时在各层之间建立连接。我们经常使用此类设备来生产医疗设备、计算机和其他智能设备。

与单层 PCB 相比，在多层 PCB 中制作艺术品通常成本高昂且需要更多时间。但是，这些板子可以容纳多层艺术。

2.2.3：柔性 PCB

我们在生产柔性 PCB 时使用柔性塑料作为基材。这些 PCB 通常用于制造要求设计或使用灵活性的电器，例如可折叠屏幕。它们的生产成本通常很高，但比刚性 PCB 有更多用途。

WellPCB上的生产艺术在国内和国际市场上提供直流电机控制器。我们的柔性 PCB 很复杂。它涉及设计师在制作艺术品时必须遵守的既定规则和准则。我们将在本版的后面部分研究其中一些基本准则。

好吧，好吧，现在让我们动手做一些 PCB 艺术品吧！

3.如何在设计中做 PCB 艺术

3.1：PCB美术设计的五款软件应用工具

设计有时是一项具有挑战性的任务。但是您不必以错误的方式开始它；这就是为什么你需要一些设计工具。

在设计 PCB 时，您需要一个合适的软件应用程序来为您的 PCB 创建 Gerber 或矢量文件。多亏了互联网，您经常会发现数百种此类工具可供下载。而且这种选择有时是一种“有福的诅咒”，因为你可能很难区分最好的和其他的。本节将简要探讨一些流行的设计工具，尤其是“免费”应用程序，以帮助您入门。让我们开始吧。

3.1.1：Eagle 设计工具

Eagle 是 Autodesk 旗下的一款 PCB 设计软件产品。它不是一个开源应用程序。再说一次，它是最流行的 PCB 设计软件。 Eagle具有以下突出特点：

主要特点

• 多色原理图 PCB 编辑器

• 多个库可供重用

• 增强的错误检测器

它以其庞大的支持社区和广泛的设计功能而著称。再说一次，这个软件的获取和维护成本很高。由于其成本，它的商业用途值得称道。

3.1.2:KiCad EDA

KiCad EDA 是一款开源 PCB 设计软件。它的开发既适合商业用途，也适合学习用途。它的一些突出特点包括：

主要特点

• 最多支持 32 个铜层

• 它提供设计错误提示，在您设计时提醒您

• 有一个易于使用的足迹编辑器

KiCad 使用 3D 查看器来轻松查看图层和检查错误。它也是一个免费使用的跨平台工具。初学者和专业用户都可能会觉得它很有帮助。

3.1.3:EasyEDA

EasyEDA 通过使其工具成为基于在线的 PCB 设计工具，创建了与 PCB 设计不同的范例。我（个人）在创建需要协作的设计时发现它很有趣；尤其是在设计或与物理上无法到达的工程师一起工作时。

EasyEDA 是 DIY 项目的更好工具，因为它价格便宜，需要的资源较少，但可以执行基本任务。推荐它，因为它对来自其他设计工具的设计的广泛支持、易用性和开源性质。此外，您不必安装它；如果你能在浏览器上打开它，你会很快上手。

3.1.4:变形虫

与 Eagle 一样，Proteus 是由 LabCenter Electronics 开发和拥有的现成 PCB 设计软件应用程序。它是一款功能强大的工具，在设计电路时有 800 多种微控制器可供选择。

再说一次，Proteus 的购买成本很高。它是专业使用的绝佳工具。但是，如果您作为业余爱好者的预算紧张，欢迎跳过它。

3.1.5:TinyCAD

现在 TinyCAD 是“简单明了”的 PCB 设计工具。 Sourceforge 的这个产品是免费使用的，但它的设计是高度简化的。绘制原理图时强烈推荐。

它是一款出色的实验工具，也是业余爱好者 DIY 项目的完美工具。然而，它缺乏适合专业用途的测试工具。

注意

PCB艺术需要艺术创意。选择理想的工具后，您需要仔细考虑您将开发的艺术背后的概念，以及制作它是否容易且经济实惠。一旦你建立了你的想法，设计它的过程就很简单。它通常遵循以下步骤。

3.2：设计 PCB 艺术品的步骤

第 1 步：所有 PCB 图稿设计都从原理图开始

在您着手开发任何 PCB 艺术之前，建议您布局您打算生产的 PCB 的电路原理图。示意图将使您能够确定 PCB 及其连接所需的组件数量。然后，PCB 设计工具（如上所述）可以导入所有必要的细节、电线和封装，以简化您的设计过程。

在绘制原理图时，您需要敏锐地独立导入组件并选择性地修改其参数（例如，电阻、电容等）。原理图中的错误可能会导致 PCB 最终产品的成本下降。

提示

此时，您应该（不一定）努力创建连接和组件放置，以生动地表现您打算制作的艺术。

第 2 步：PCB 设计优化

在这里，您将隔离 PCB 项目的不同交互模块以及它们如何相互关联。您将需要修剪任何不必要的组件、无根据的互连以及任何不必要的成本。

您需要开始将原理图组件与您打算在此阶段制作的所需艺术品对齐。

提示

在此步骤中优化和绘制 PCB 图时要遵循的重要 PCB 设计指南是使 PCB 的电源/单元尽可能靠近电路的模块。

第 3 步：使概念形状物理化

一旦您完成了原理图的创建过程，就需要最终确定 PCB 的实际形状和设计。在这里，您只需要知道设计的尺寸（从原理图），然后使用图像设计软件为您的 PCB 设计形状或层。

PCB 上的所有真实艺术品都应以 SVG 格式保存，以便在其他图像处理应用程序上进行安全处理。

小贴士

考虑使用专门的图像处理软件工具，如 Photoshop（如果可以的话），然后将它们导出到您的 PCB 设计工具中使用。

钻孔并添加铜艺术分层添加物，以简化设计并使设计更具吸引力。但是，请注意不要影响设计的物理连接。

在添加的铜艺术效果或铜文字上添加阻焊层，以将连接与艺术隔离。

3.3：PCB 美术和 PCB 设计注意事项

尺寸

确保在设计形状时使用普遍接受的尺寸校准，例如“in”或“mm”。

用户界面和外围位置

在设计时应仔细考虑电源引脚、音频插孔、LED 指示灯或自定义按钮等外围端口，以最大限度地减少生产错误。为了获得更好的用户体验，您可能会考虑牺牲部分艺术以实现更好的用户体验，尤其是对于消费电子产品。

PCB 层

一层的厚度决定了可以通过一层而不损坏涂层的电流量。标准层厚度以盎司 (oz.) 为单位。较厚的层具有较小的电阻率，并且可以比较薄的层移动更多的电流。

PCB 走线

对于大多数专业设计的 PCB，连接的边缘或弯曲是 45 度而不是 90 度。造成这种现象的主要原因是在 45 度时，反射的信号比在 90 度时反射的信号少。

连接路由

完成设计后，您可以手动或自动实现路由。在简单电路的情况下，自动路由可能会做得最好。但是，如果连接庞大且复杂，请考虑手动对齐路由。

测试和“设计规则检查”

“设计规则检查”是大多数 PCB 设计工具中包含的一种流行附件，可帮助检查设计错误。该工具允许您设置适用于整个 PCB 的特定要求（例如层厚），并且设计软件会检查整个设计，然后突出显示不符合要求的部分。

嗯，是的，有些设计案例可能需要特殊的设计技能……还有其他更好的设计案例可能会有所不同吗？下面我们来考虑一下4层PCB艺术的可能性。

使用 4 层板设计 PCB 艺术时

随着层数的增加，PCB 艺术设计变得更加有趣。这样的艺术更令人赏心悦目，因为您可以获得更广阔的视角，使用更多的图层来投入更多的“背景”图纸。在本节中，我们将简要探讨在 4 层 PCB 上绘图的主要注意事项。

4.1：两个关键考虑

4.1.1：层基板：

根据您的艺术目的/意图，您可能需要使用白色基板并使用带有绝缘层的铜来绘制艺术品。白色半透明基板使您可以查看隐藏在图层中的连接和艺术。

值得注意的是，下层图形会比上层图形显得苍白。

4.1.2：艺术精度和尺寸：

层的测量应该是相等的，图形的设计应该是连贯的。为了获得更好的图片，请确保对长度和厚度使用相似的量化单位。

在结束我们的版本之前，我们现在将为您提供一些现成的想法，您可以将这些想法添加到您的 PCB 中以使其更具吸引力。

5.三大简单但美丽的 PCB 艺术创意

想法 1：“亚当的诞生”接触垫

这些类似手指的接触垫设计简单，但看起来很漂亮。您可以在设计任何通用 PCB 时使用它们。

创意 2：圣诞树艺术

圣诞节通常是送礼物的季节。在现代，大多数人认为电子产品是圣诞节等节日的礼物。那么，如果您正在考虑生产可以作为礼物出售的电子产品，为什么不能添加圣诞树艺术呢？不一定要让它值得，而只是因为你可以。

想法 3：“聪明”的 PCB 艺术

在设计消费电子产品时，您可能会考虑为微处理器设置不同的设计。更好的想法是利用“大脑”艺术将处理器与其他组件区分开来。它看起来更有吸引力，并且更容易排除故障。

结论

PCB艺术品赋予了毫无生气的PCB艺术生命。通过对 PCB 艺术设计进行更好的投资，您可以提高 PCB 的质量并提高其性能。作为回报，您将获得更高的市场销售额并在您的客户群中保持真实性。

您可能已经注意到，好的 PCB 艺术品是一种资产。设计不佳的产品可能会成为最重要的责任。这就是为什么您在 PCB 的设计和制造方面需要专业指导。与 WellPCB 一样，我们在印刷艺术中以精确的方式生产优质 PCB 已经建立了我们的声誉。请考虑索取您的 PCB 报价（含艺术品），我们将引导您完成实现它们的几个步骤。