PCBアート-PCBがどのように優れているかについての究極のガイド
ほとんどのPCBエンジニアは、PCB設計が新しいPCB製造競争の線を引くことを大いに認めるでしょう。 PCBアートの設計を改善することにより、製造コストを最小限に抑え、電子機器に最先端の外観を与え、より優れた機能を実現できます。 PCBアートの知識は、すべてのPCBエンジニアにとって非常に重要です。
しかし、「PCBアート」とは何ですか？それをプロジェクトにどのように適用できますか？ Gerberで行うべきですか、それともPCBアセンブリ中に行うべきですか？このエディションでは、トピックをもう少し深く掘り下げて、売れている芸術を発掘します。
1。 PCBアートとは何ですか？
一言で言えば、「PCBアート」は、プリント回路基板（PCB）に芸術的な印象を与える試みを定義する一般的な用語です。このような画像は、Gerberの設計中に描画されたり、製造中に切り取られたりする可能性があります。
腕時計のPCBの例を見てみましょう。 ICと他の電子部品をリンクする厳密に実用的なスクワイア型の図面を備えた古き良き長方形の時計PCBを私たちは皆知っているに違いありません。さて、そのシンプルな古代のデザインを、パーツと複数のレイヤーの複雑で芸術的に描かれた相互接続を備えた複雑なボードの現代と比較してください。
最終的に2つのPCB（アートのない古いPCBとアートのある新しいPCB）を製造し、時計市場に展開したとすると、どちらのデザインも時間を示しているのではないでしょうか。もちろん、彼らはそうするでしょう。では、なぜPCBにアートを追加するために大金を費やす必要があるのでしょうか？それだけの価値はありますか？
実用的な目標を達成する必要がある場合、デザインはそれほど重要ではありませんが、販売または印象付ける必要がある場合は重要です。個人として、印象的に見えるデザイン、パフォーマンスが向上するデザイン、およびテクノロジーが改善されたデザインを検討する必要があるかもしれません。多くの場合、このような設計上の考慮事項は、複数の競合他社の間でのより高い市場売上に影響を及ぼします。 PCBアートは、PCB製造のこれらの目標を達成するために一般的に使用されます。
では、PCBアートを作成するプロセスをどのように進めますか？芸術作品としてのPCBについて何を知る必要がありますか？次の章では、PCBアートワークを作成する理論と、採用を検討する可能性のあるいくつかの手法について説明します。
2。芸術作品としてのPCB
2.1：PCBアートデザインの範囲
PCBアートデザインのスキルは、技術的に進んだ電子メーカーのエンジニアから生まれました。現代では、このスキルはDIY（Do-It-Yourself）ホビーメーカーのクラフトパックに取り入れられています。現在、最も単純なものから最も高度なPCB生産に適用されています。PCBアートはいたるところにあります。朝のシャワーを浴びている間、電気かみそりに隠されている彼らに会うか、仕事に行くときにスマートウォッチとしてそれらを身に着けます。
今日の市場では、電子企業（特に電話）とクリエイティブなPCBアートデザイナーが協力して、当初は想像もできなかった機能を備えた複雑な小型PCBを設計および製造することがよくあります。
家庭用電化製品の聴衆に加えて、PCBアートは補助ジュエリーやギフトなどのDIYプロジェクトにも拡大しています。この版の終わりに向けて、業界におけるPCBアートの他のいくつかの新しいアプリケーションを探求します。
ただし、PCBアートワークを設計する実際のプロセスに入る前に、PCBのタイプに応じてさまざまなタイプのPCBアートワークを理解しましょう。
2.2：さまざまな種類のPCBアートワーク
これについて考えてみてください。フレキシブルデバイスは、電話のようなソリッドデバイスと同じPCB材料を持つことはできません。ボードの構成によって、ボードに実装できるアートの種類が決まることがよくあります。
PCBアプリケーションの範囲が広いため、さまざまな用途のためにさまざまなタイプのPCBボードが存在します。 PCBのこれらのバリエーションは次のとおりです。
片面PCB
これらは、市場で最も古い形態のPCBです。それらは、金属層で覆われた基板の単層を含みます。保護はんだマスクで囲まれた銅は、多くの場合、片面PCBの理想的な金属カバーです。
このようなPCBのPCB放火の形成は自然であり、他のPCBボードよりも安価であることがよくあります。ただし、このようなボードは、多層アートを製造する場合には役立ちません。
2.2.1：両面PCB
両面PCBは、現在の市場で最も一般的に使用されているタイプのPCBです。それらは、その側面の2つが金属で層状になっている単一の基板を特徴としています。基板の異なる側でコンポーネントを接続する場合、基板の一方の側の要素と基板のもう一方の側の詳細をリンクするための穴が開けられます。
両面PCBでアートを作成することは、多層PCBでアートを作成するよりも比較的安価で快適です。繰り返しになりますが、それは芸術の単一の層に限定されています。
2.2.2：多層PCB
最新のPCBのほとんどは、複数の基板と金属層のPCB製造アプローチを利用しています。このアプローチでは、絶縁材料を含むさまざまな金属層（4、6、8、または10層）が互いに積み重ねられ、単一のPCBを製造するときに層間に接続が行われます。私たちは、医療機器、コンピューター、その他のインテリジェントデバイスの製造にこのようなタイプの機器を利用することがよくあります。
多層PCBでのアートの制作は、単層PCBと比較した場合、多くの場合コストがかかり、制作に時間がかかります。ただし、これらのボードは複数のアートレイヤーに対応しています。
2.2.3：フレックスPCB
フレックスPCBを製造する際の基板としてフレキシブルプラスチックを使用します。これらのPCBは、折り畳み式スクリーンなど、設計や使用法の柔軟性を必要とする電化製品を製造するときによく使用されます。多くの場合、製造に費用がかかりますが、リジッドPCBよりも多くの用途があります。
WellPCBでアートを制作することで、国内市場と国際市場の両方でDCモーターコントローラーを提供しています。柔軟なPCBは複雑です。これには、アートワークを作成するときにデザイナーが従わなければならない設定されたルールとガイドラインが含まれます。これらの重要なガイドラインのいくつかについては、このエディションの後半で検討します。
さて、さて、PCBアートワークで手を汚しましょう！
3。デザインでPCBアートを行う方法
3.1：PCBアートデザインの上位5つのソフトウェアアプリケーションツール
設計は時々挑戦的な仕事です。ただし、間違った方法で開始する必要はありません。そのため、いくつかの設計ツールが必要です。
PCBを設計するときは、PCB用のGerberまたはベクターファイルを作成するための適切なソフトウェアアプリケーションが必要になります。インターネットのおかげで、ダウンロードできるそのようなツールが何百もあることがよくあります。そして、その多様な選択は、最良のものと他のものを区別するのに苦労するかもしれないので、「祝福された呪い」である場合があります。このセクションでは、いくつかの人気のある設計ツール、特に「すべて無料」のアプリケーションについて簡単に説明し、開始を支援します。始めましょう。
3.1.1：イーグルデザインツール
Eagleは、オートデスクが所有するPCB設計ソフトウェア製品です。オープンソースのアプリケーションではありません。繰り返しになりますが、これはPCBを設計するための最も人気のあるソフトウェアです。 Eagleには次の優れた機能があります。
主な機能
- マルチカラーの回路図PCBエディタ
- 再利用可能ないくつかのライブラリ
- 強化されたエラー検出器
それは、その広大な支援コミュニティとデザインの幅広い機能で際立っています。繰り返しになりますが、このソフトウェアの取得と保守にはコストがかかります。コストがかかるため、商用利用には賞賛に値します。
3.1.2：KiCad EDA
KiCad EDAは、オープンソースのPCB設計ソフトウェアです。これは、商用と学習の両方の用途に適合するように開発されました。その優れた機能のいくつかは次のとおりです。
主な機能
- 最大32の銅層をサポートします
- 設計中に警告を発する設計上のエラープロンプトが表示されます
- 使いやすいフットプリントエディタがあります
KiCadは3Dビューアを使用して、レイヤーの表示とエラーチェックを簡単に行います。また、無料で使用できるクロスプラットフォームツールでもあります。初心者とプロのユーザーの両方がそれが役立つと思うでしょう。
3.1.3：EasyEDA
EasyEDAは、そのツールをオンラインベースのPCB設計ツールにすることにより、PCB設計とは異なるパラダイムを作成します。私は（個人的に）共同作業を必要とするデザインを作成するときに興味をそそられます。特に、物理的に到達できないエンジニアを設計または操作する場合。
EasyEDAは、安価で、必要なリソースが少なくて済みますが、重要なタスクを実行するため、DIYプロジェクトに適したツールです。他の設計ツールからの設計の広範なサポート、使いやすさ、およびオープンソースの性質のために推奨されます。また、インストールする必要はありません。ブラウザで開くことができれば、すぐに始められます。
3.1.4：プロテウス
イーグルと同様に、プロテウスは、LabCenterElectronicsによって開発および所有されている既製のPCB設計ソフトウェアアプリケーションです。これは、回路を設計するときに選択できる800を超えるマイクロコントローラーオプションを備えた強力なツールです。
繰り返しになりますが、プロテウスは取得するのに費用がかかります。それはプロの使用のための優れたツールです。ただし、趣味で予算が限られている場合は、スキップしてかまいません。
3.1.5：TinyCAD
現在、TinyCADは「プレーンでシンプルな」PCB設計ツールです。 Sourceforgeのこの製品は無料で使用できますが、その設計は非常に単純化されています。回路図面を描くときは強くお勧めします。
実験に最適なツールであり、趣味のDIYプロジェクトに最適なツールです。それにもかかわらず、プロが使用するための適切なテストツールが不足しています。
注
PCBアートはアートのアイデアを要求します。理想的なツールを選択した後、開発するアートの背後にあるコンセプトと、それを簡単かつ手頃な価格で作成できるかどうかを慎重に検討する必要があります。アイデアを確立したら、それを設計するプロセスは簡単です。多くの場合、以下の手順に従います。
3.2：PCBアートワークを設計する手順
ステップ1：すべてのPCBアートワークデザインは回路図から始まります
PCBアートの開発に着手する前に、作成するPCBの回路図をレイアウトすることをお勧めします。概略図を使用すると、PCBに必要なコンポーネントの数とそれらの接続を確立できます。 PCB設計ツール（上記）は、必要なすべての詳細、配線、およびフットプリントをインポートして、設計プロセスを容易にすることができます。
回路図を描くときは、コンポーネントを個別にインポートし、それらのパラメータ（抵抗、静電容量など）を選択的に変更することに熱心である必要があります。回路図に誤りがあると、PCBの最終製品にコストがかかる可能性があります。
ヒント
この時点で、（必ずしもそうとは限りませんが）接続とコンポーネントの配置を作成して、作成しようとしているアートを鮮やかに表現するように努める必要があります。
ステップ2：PCB設計の最適化
ここで、PCBプロジェクトのさまざまな相互作用モジュールを分離し、それらがどのように相互に関連しているかを示します。不要なコンポーネント、不当な相互接続、および不要なコストを取り除く必要があります。
回路図面コンポーネントを、このフェーズで作成する予定の目的のアートに合わせ始める必要があります。
ヒント
このステップでPCBアートを最適化および描画する際に従うべき重要なPCB設計ガイドラインは、PCBの電源/ユニットを回路のモジュールにできるだけ近づけることです。
ステップ3：概念的な形状を物理的にする
回路図面の作成プロセスが完了したら、最終的にPCBの実際の形状と設計を作成する必要があります。ここでは、（回路図から）設計の寸法を知ってから、画像設計ソフトウェアを使用してPCBの形状または層を設計するだけで済みます。
他の画像処理アプリケーションで安全に処理できるように、PCB上のすべての本物のアートをSVG形式で保存する必要があります。
ヒント
Photoshopなどの特殊な画像処理ソフトウェアツールを使用することを検討してください（可能な場合）。次に、それらをPCB設計ツールにエクスポートして使用します。
穴を開け、銅の芸術的なレイヤリングを追加して、デザインを簡単にし、魅力的にします。ただし、デザインの物理的な接続に影響を与えないように注意してください。
追加された銅の芸術的効果または銅の書き込みにはんだマスクを追加して、接続を芸術から絶縁します。
3.3：PCBアートとPCB設計に関する考慮事項
サイズ
形状を設計するときは、「in」や「mm」など、広く受け入れられているサイズキャリブレーションを使用してください。
ユーザーインターフェースと周辺機器の場所
電源ピン、オーディオジャック、LEDインジケータ、カスタマイズボタンなどの周辺機器ポートは、製造エラーを最小限に抑えるように設計する際に慎重に検討する必要があります。より良いユーザーエクスペリエンスを実現するために、特に家電製品の場合、より優れたユーザーエクスペリエンスを実現するために、アートの一部を妥協することを検討することをお勧めします。
PCBレイヤー
層の厚さは、コーティングに損傷を与えることなく層を通過できる電流の量を決定します。標準の層の厚さはオンス（オンス）で測定されます。厚い層は抵抗率が低く、薄い層よりも多くの電流を流すことができます。
PCBトレース
ほとんどの専門的に設計されたPCBの場合、接続のエッジまたはベンドは90度ではなく45度で行われます。この現象の主な理由は、45度では、90度での信号の反射とは対照的に、反射される信号が少ないことです。
接続ルーティング
設計が完了したら、ルーティングを手動または自動で実装できます。単純な回路の場合、自動ルーティングが最適です。ただし、接続が広大で複雑な場合は、ルーティングを手動で調整することを検討してください。
テストと「デザインルールチェック」
「デザインルールチェック」は、デザインエラーチェックを支援するためにほとんどのPCBデザインツールに組み込まれている人気のあるアクセサリです。このツールを使用すると、PCB全体に適用する特定の要件（層の厚さなど）を設定できます。設計ソフトウェアは、全体として設計をチェックし、適合していない部分を強調表示します。
ええ、そうです、特別な設計スキルを必要とするかもしれない設計ケースがあります…そして異なるかもしれない他のより良い設計ケースがありますか？以下の4層PCBアートの可能性を考えてみましょう。
4層ボードを使用してPCBアートを設計する場合
PCBアートデザインは、レイヤーが積み重なるにつれてより興味深いものになります。このようなアートは、より多くのレイヤーを使用してより多くの「背景」の描画を投入するというより広い視点を得ることができるため、より喜ばれます。このセクションでは、4層PCBでの描画に関する主な考慮事項について簡単に説明します。
4.1：2つの重要な考慮事項
4.1.1：レイヤー基板：
アートの目的/意図によっては、白い基板を使用し、絶縁層でマスクされた銅を使用してアートを描く必要がある場合があります。白い半透明の素材を使用すると、レイヤー内に隠された接続やアートを表示できます。
特に、下層のグラフィックは上層のグラフィックよりも薄く表示されます。
4.1.2：アートの精度と測定値：
レイヤーの測定値は等しく、グラフィックのデザインは一貫している必要があります。より良い画像を得るには、長さと厚さについて同様の量子化単位を使用するようにしてください。
エディションをまとめる前に、PCBに追加して魅力的なものにするための既製のアイデアをいくつか紹介します。
5。シンプルだが美しいPCBアートのアイデアトップ3
アイデア1：「アダムの創造」コンタクトパッド
指に似たこれらのコンタクトパッドは、デザインは簡単ですが、見た目は美しいです。一般的なPCBを設計するときにそれらを利用できます。
アイデア2：クリスマスツリーアート
クリスマスはしばしば贈り物を送る季節です。現代では、ほとんどの人が電子機器をクリスマスのようなお祭りシーズンへの贈り物と見なしています。では、ギフトとして販売できる電子機器の製造を考えているのなら、なぜクリスマスツリーアートを追加できないのでしょうか。必ずしも価値があるとは限りませんが、できるからです。
アイデア3：「ブレイン」PCBアート
家庭用電化製品を設計するときは、マイクロプロセッサに別の設計を設定することを検討してください。より良いアイデアは、プロセッサを他のコンポーネントから区別するために「頭脳」技術を利用することです。見た目がより魅力的になり、トラブルシューティングが容易になります。
結論
PCB Artworksは、生命のないPCBに芸術的な生命を与えます。 PCBアートデザインへの投資を増やすことで、PCBの品質を向上させ、パフォーマンスを向上させることができます。その見返りとして、より高い市場売上を達成し、顧客ベースの信頼性を維持します。
お気づきかもしれませんが、優れたPCBアートは資産です。設計が不十分なものは、最も重大な責任になる可能性があります。そのため、PCBの設計と製造について専門家の指導が必要です。 WellPCBとして、私たちは印刷技術において高品質のPCBを高精度で製造することで評判を築いてきました。 PCBの見積もりを（アート付きで）リクエストすることを検討してください。PCBを実現するためのいくつかの手順をご案内します。
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