Schöne und bizarre Bretter

Seit Kurzem bin ich neugierig auf interessante Leiterplattenformen. In der Vergangenheit habe ich immer einfache Polygone verwendet und die Ecken vielleicht abgerundet, um das Design etwas ästhetischer zu gestalten. Das Brett rechts war meine Einführung in die Möglichkeiten seltsam geformter Bretter. Es ist für die Kopplung mit einem Piezo-Summer (der als Aktuator verwendet wird) konzipiert. Ich hatte geplant, es aus FPC (Flexible Printed Circuits) herstellen zu lassen, aber da die Herstellung so billig war, schickte ich es an OSHPark, um zu sehen, was sie daraus machen würden. OSHPark hat keine strengen Spezifikationen für das interne Routing, aber meiner Erfahrung nach sind sie bereit, alles auszuprobieren (und die Qualität ist immer großartig). Die Breite der Zinken auf der gezeigten Platine beträgt 5 mm. Ich ging davon aus, dass es ein Risiko darstellte und dass der FR4 wahrscheinlich kaputt gehen könnte, aber er kam großartig zurück!

Dies hat mich zu der Erkenntnis geführt, dass meine Platinen viel aufregender aussehen könnten als derzeit und dass unser hochoptimierter moderner PCB-Fertigungsprozess viel Raum für Experimente bietet. In diesem Artikel werden einige der verfügbaren Optionen bei der Erstellung nicht-traditioneller Leiterplatten erläutert.

Die Platine links ist für eine einfache Solarlaterne. Die LEDs sitzen am Ende der gewellten Schienen, wobei der Treiber-IC in der Mitte sitzt. Ich habe es entworfen, um zu versuchen, den Prozess voranzutreiben und zu sehen, ob eine Leiterplatte etwas weniger steril und eher wie ein handwerkliches Objekt aussehen könnte. Die Spuren zu den LEDs wurden unmaskiert gelassen, damit sie mit ENIG in Gold erscheinen. Ich denke, die gefertigte Platine sieht in Ordnung aus, aber für die nächste Überarbeitung werde ich mehr Maske beibehalten, damit die Leiterbahnen hervorstechen. Erfreulicherweise habe ich jetzt eine noch bessere Vorstellung davon, mit welchen seltsamen Brettformen OSHPark zurechtkommt (und werde versuchen, den Prozess noch weiter voranzutreiben).

Die meisten Layout-Tools, einschließlich KiCad, sind nicht auf die Herstellung komplexer Kanten oder Komponenten ausgelegt. Obwohl die Kanten im obigen Verbindungsstück in KiCad erstellt wurden, war dies ein unangenehmer Prozess. Deshalb habe ich mich für die Solarlaterne für externes Werkzeug entschieden.

Zuerst habe ich den blumenförmigen Kantenschnitt in Inkscape entworfen. In neueren Versionen von KiCad ist es ziemlich einfach, die Kantenschnitte zu importieren. Erstellen Sie zunächst Ihre Kanten in Inkscape, stellen Sie sicher, dass das Design eine einfache Strichzeichnung ist, und speichern Sie es als DXF-Datei. Wählen Sie dann einfach „Datei->Importieren->DXF“ in KiCad und importieren Sie die DXF-Datei in die Kantenebene.

Das Erstellen wackeliger Spuren in KiCad ist schwieriger, tatsächlich nicht möglich. Bei KiCad gibt es kein Konzept für nicht gerade Leiterbahnen und begrenzte Pad-Geometrien.

KiCad enthält ein Tool namens „Bitmap2Component“, obwohl viele dieses mit gutem Erfolg zum Hinzufügen von Logos zu ihren Boards genutzt haben. Es ist jedoch nicht ideal für die Arbeit mit Vektorbilddaten und verfügt über eingeschränkte Funktionalität. Um dieses Manko zu beheben, setzen wir auf svg2mod. Mit diesem Tool können Sie mithilfe eines einfachen Befehlszeilentools eine SVG-Datei in einen KiCad-Footprint konvertieren. Unter Linux können Sie es wie folgt verwenden:

Da KiCad nur gerade Linien verwendet, werden die Kurven in Ihrer ursprünglichen SVG-Datei in gerade Liniensegmente zerlegt. Der Parameter „-p“ bestimmt, in wie viele Segmente eine Kurve unterteilt ist, und erfordert möglicherweise etwas Experimentieren. svg2mod funktioniert mit geschichteten SVG-Dateien. Sie können in Ihrer SVG-Datei separate Ebenen für Kupfer, Maske und Seide erstellen und so komplexe Komponenten-Footprints erstellen. Für die Leiterplatte oben habe ich dies verwendet, um die Maske von allen wackeligen Spuren zu entfernen. Eagle-Benutzer sollten sich vielleicht svg2poly ansehen, das offenbar eine ähnliche Funktionalität bietet.

Dies ist mein erster Versuch, ästhetisch ansprechendere Leiterplatten zu erstellen, aber Saar bei Boldport stellt seit Jahren großartig aussehende Leiterplatten her.

Einige seiner Entwürfe (wie das rechts abgebildete). Sind kaum als FR4-Platte zu erkennen. Marie Claire hat dieses und ähnliche Boards für ein Fotoshooting mit dem Titel „Haute Circuits“ in Auftrag gegeben, bei dem die Boards als Hintergrund für Luxusschmuckstücke dienten.

Boldports Designs sind immer einzigartig und schön. Bezeichnenderweise ist nie eine gerade Spur zu finden. Solche Designs in einem herkömmlichen Layoutpaket zu erstellen, wäre nahezu unmöglich.

Aus diesem Grund wagte Saar den mutigen Schritt, eine eigene Layout-Software von Grund auf zu entwickeln. Das Tool heißt PCBMode und ist kostenlos und Open Source. Es ist stark auf den einzigartigen Arbeitsablauf von Saar zugeschnitten und erfordert etwas Eingewöhnung, ist aber einen Versuch wert.

Anstatt über eine eigene Schnittstelle zu verfügen, werden PCBMode-Schaltpläne in einer Reihe von JSON-Dateien dargestellt. Diese werden dann in eine SVG-Datei verarbeitet, die in Inkscape bearbeitet werden kann, um ein ästhetisch ansprechendes Design zu erzeugen. Die SVG-Datei wird dann schließlich verarbeitet, um fertigungsbereite Gerberdateien zu erstellen.

PCBMode produziert schöne Platinen, erfordert jedoch einen erheblichen Zeitaufwand, um sich daran zu gewöhnen. Wenn Ihnen die schönen Platinen von PCBMode gefallen, sollten Sie sich vielleicht die schönen Bausätze von Saar ansehen, die er ab März im Abonnement anbietet. Alles liebevoll im PCBMode gestaltet.

Es gibt noch eine altehrwürdige Tradition, die wir erwähnen sollten, wenn auch mit einem modernen Touch. Vor dem Aufkommen computergestützter Layout-Tools war es natürlich üblich, Boards manuell zu gestalten.

Diese alten Bretter mit ihren stark unregelmäßigen (meist maskenlosen) Spuren haben immer noch einen gewissen optischen Reiz. Für Hacker, die zu Hause ätzen, ist dies natürlich leicht nachzubilden. Sie können eine ähnliche Ästhetik aber auch mit einer kommerziellen Fabrik und einem Tool zum direkten Konvertieren von SVG-Dateien in Gerber-Dateien erzielen.

Für diesen Zweck eignet sich Cenon gut. Sie müssen für jede Ebene und jede Kante separat SVGs erstellen und konvertieren. Sie stehen außerdem vor dem Problem, Ihre eigene Bohrdatei zu erstellen. Von den Prozessen, die ich bisher untersucht habe, funktioniert für mich svg2mod mit KiCad am besten, da Sie in Inkscape problemlos komplexe, mehrschichtige Vektorkomponenten-Footprints erstellen können, die in KiCad importiert und mit traditionelleren Schaltkreiselementen kombiniert werden können. Das Erstellen und Importieren von Footprints und Kanten funktioniert gut, auch wenn es ein etwas umständlicher Prozess ist.

Ich würde gerne etwas über Ihre bevorzugten innovativen PCB-Layouts und alle Tools erfahren, die Sie bei der Entwicklung neuartiger PCBs unterstützen. Bitte kommentieren Sie unten!