DIY USB 电流表(3):PCB 免费打样详解

在前两篇文章中,我们已经完成了 DIY USB 电流表的元件选型、原理图绘制和 PCB 布局布线,完成这些后,就可以将 PCB 文件导出给到板厂进行生产啦,很快就可以拥有一块自己设计的 PCB 了。

如果还没有完成 PCB 设计,可以参考前两篇文章:

PS. 我也还是一个初学者,如果文章中有一些错误或不足,还请多多指教。

PCB 免费打样

得意于 PCB 板厂间的竞争,现在有不少板厂提供了免费打样服务,例如嘉立创、捷配等。有了这些提供免费打样服务的 PCB 板厂,作为电子 DIY 爱好者也可以低成本的拥有一块正经生产出来的 PCB 来完成一些产品了,而不是只能使用万用板和飞线来制作。

我现在用过两家板厂的免费打样服务,分别是嘉立创和捷配,目前两家的规则差不多,都是一个月内有两次免费打样机会。

嘉立创

嘉立创是我用过最多的免费打样服务板厂了,他的免费打样服务范围相当广,FR-4 2、4、6 层板,FPC 柔性电路板,铝基板等都可以进行免费打样,结合立创 EDA,整体下单流程很顺畅。

另外嘉立创 PCB 阻焊油墨除绿色外的颜色也是可以免费使用的,PCB 生产时间相比绿色会多一两天,但是可以拥有红色、蓝色、紫色、黑色 PCB,还是相当值得的。

嘉立创免费打样一般都是给 5 片 PCB。

嘉立创要使用免费打样,需要先在下单后台的优惠券中心领取优惠券,可以在需要打样时再领取,优惠券的有效期是按领取时间来算的,比如在 10 号领取的优惠券,可以在下个月 10 号前使用,一般直接领取 1-4 层喷锡专用券就可以了,如果有 FPC 或者 6 层板需求,需要领取对应类型的优惠券。

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捷配

捷配在之前也实施过一段时间的免费打样,不过是需要消费后次月才可以获得免费券,然后 2023 年又重新改了规则,可以每月免费领取 2 张免费打样券,现在看规则,也是 2-6 层板都可以免费打样了。

相比嘉立创,捷配可选的板材稍微少一点,另外 2 层板只给 3 片 PCB,可以作为嘉立创的后备方案。

捷配目前也是领取优惠券的方式来实现免费打样,在上面的打样规则说明页面就可以完成领取。捷配的优惠券有效期是领取当月,因此要在月底前用掉。

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打样前准备工作

在将 PCB 设计文件给到板厂进行制造之前,还有一些准备工作需要做,例如在 PCB 设计中使用的工艺是否符合板厂的条件等。

板厂工艺

每个板厂的生产工艺都会有一些差别,例如最小钻孔直径、最小线宽线距等,在将 PCB 文件交给板厂免费打样之前,最好先检查一下 PCB 设计中使用的这些工艺是否符合板厂免费打样的要求。这个可以借助于 EDA 的 DRC 功能来实现。

以嘉立创为例,虽然它的工艺说明中,多层板可以最小可以使用 0.15mm 的内径,但是如果需要免费打样,则只能选择 0.3mm 的内径,因此在导出 Gerber 文件之前,需要将过孔改成符合规则的大小。

嘉立创工艺参数: https://www.jlc.com/portal/vtechnology.html

最小过孔/焊盘

单双面板:0.3mm(内径)/0.5mm(外径)
多层板:0.15mm(内径)/0.25mm(外径)
① 外径必须比内径大0.1mm,推荐大0.15mm以上
② 最小孔推荐0.2mm以上
③ 双面板过孔塞孔的,最小孔0.15mm(同多层板)

以下是我使用过程中两家板厂需要注意的点:

  • 嘉立创
    • 过孔内径 0.3mm 外径 0.45 mm,一般可以用 12mil/20mil
    • 线宽线隙最小 4mil
  • 捷配
    • 过孔内径最小 0.3mm,可以用 12mil/20mil
    • 线宽线隙最小 6mil

可以看到捷配的线宽线隙要求会大一点,如果在做单双面板时,需要额外注意一下 EDA 里面的参数是否设置正确。

DRC 设计规则检查

为了防止下单时才出现错误,可以在一开始进行 PCB 布线时就在 EDA 软件中设置好对应的规则,这样在布线过程中,EDA 会帮我们规范过孔和布线时的线宽线隙等参数。

例如在立创 EDA 中,就可以在 PCB 设计面板中,通过菜单 设计》设计规则... 来打开设计规则配置面板,然后针对要使用板厂的免费打样规则来定制这里的参数。

线隙规则

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过孔规则

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DRC 检查结果

例如这里我放置了一个内径为 10mil 的过孔,在进行 DRC 检查时,就会提示有过孔尺寸错误。

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在解释中就可以看到对应的说明:

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在修正完所有 DRC 错误之后,就可以准备导出 Gerber 给到板厂生产啦。

导出 Gerber

在完成 PCB 设计的 DRC 之后,就可以导出 Gerber 来给板厂生产了。

Gerber文件格式是印刷电路板(PCB)设计数据传输的实际标准格式,被称为电子制造业的骨干。 所有PCB设计软件都能输出Gerber文件,所有PCB制造软件也都可以处理它们,使PCB专业人员能够安全有效地交换PCB的设计数据。 Gerber文件包含线路层,阻焊层,文字以及钻孔和成型的数据。

在立创 EDA 中,可以通过 导出 菜单完成 Gerber 文件的导出:

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这里定义一下输出的 Gerber 文件名,一般直接使用 一键导出 即可,然后点击 导出 Gerber 就可以将 Gerber 保存到本地,后续在嘉立创或捷配下单时就可以上传这个文件了。

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当然如果是使用嘉立创免费打样服务的话,可以直接使用这里的 PCB 下单 功能,它会直接将 Gerber 文件上传到嘉立创下单平台,并且可以自动解析 Gerber 文件中的内容,在下单可以自动填写一些字段,例如 PCB 尺寸和层数等。

PS. 嘉立创现在有彩色丝印服务,如果需要的话,一定要在这里勾选 生成彩色丝印制造文件,要不然在嘉立创下单平台没办法选中彩色丝印服务。

下单参数详解

这里以嘉立创下单平台为样例说明一下 PCB 下单过程常见参数的用途和如何选择。

基本信息

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  • 板材类型:一般都是直接选择 FR-4 就可以了,如果是知道自己要制作 FPC 软板或者铝基板可以特别选择一下。
    • 另外需要注意,铝基板比较特殊,建立在使用之前咨询一下客服,例如像过孔等是不是可以正常使用。
  • 板子尺寸:就是 PCB 的大小,在 EDA 中板框的最大宽和高。
  • 板子数量:免费打样就是 5 片。
  • 板子层数:对于我们这个电流表来说,就是 2 层板。
  • 产品类型:不用关注,我都选工业电子产品。
  • 确认生产稿:对于我们这样的电子 DIY 来说,一般也不需要,毕竟量少也免费,没必要额外花钱。

PCB 工艺

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  • 拼板款数:就用默认 1,免费打样不允许拼板。
  • 出货方式:单片,因为我们没有用拼板,就不用管这个了。
  • 板子厚度:一般用默认的 1.6mm,也可以根据实际用途选择 1.0mm 或 1.2mm,1.0mm 以下和 2.0mm 都要额外收费,不能享受免费打样了。
  • 板材选项:默认的就可以。
  • 外层铜厚:1oz,免费打样只能这个厚度。
  • 阻焊颜色:嘉立创现在阻焊油墨颜色都免费了,可以根据自己的喜好选择一个,例如这里选择了红色。
  • 字符颜色:默认白色。
  • 阻焊覆盖 :一般用默认的过孔盖油即可。
  • 焊盘喷镀:免费打样只能使用有铅喷锡。
  • 最小孔径/外径:选择免费的 0.3mm。
  • 金(锡)手指斜边:不需要。
  • 线路测试:默认 AOI 全测+飞针全测。

个性化服务

这里的选项,大部分保持默认就可以了,只有几个选项会影响最终效果需要注意一下。

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  • 包装要求:我比较喜欢空白盒子,嘉立创的盒子大小比较统一,可以拿来装元器件,空白盒子方便写标签 🙈。
  • 是否需要磨边:免费打样就选不需要。
  • 板上加标志:加嘉立创客编。
  • 标志位置:无要求或者指定位置添加都可以,指定位置时,就是将客户编号印刷在 PCB 设计中那个 JLCJLCJLCJLC 丝印的位置。

交期和 SMT

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这里交期一般都选默认的就可以了,如果是绿色油墨的话,使用嘉立创小助手下单,可以选择 24-48 小时免费加急,网页下单就没有了。

另外 SMT 贴片和开钢网都可以不需要,自己玩 DIY 用 SMT 成本还是有点高,钢网的话可以上淘宝找卖家做,打样尺寸的钢网要便宜很多,或者也可以参考我用激光雕刻机做钢网:将节省进行到底,使用激光雕刻机和牛皮纸 DIY SMT 钢网

坐等发货

完成下单界面的一堆选项之后,就可以提交订单啦,在板厂审核通过之后,就会开始生产,根据工艺参数不一样,一般坐等 3-5 天就可以收到板厂寄来的 PCB 了。

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小结

生产力的发展让电子 DIY 爱好者也能享受科技的进步,虽然还不能和最前沿的 PCB 生产工艺相提并论,但是和以前使用万用板和飞线来说,已经是一个巨大的进步了,这里还是要感谢各家提供了 PCB 免费打样的厂家,让玩家也能享受到高质量的 PCB 生产服务。

USB 电流表开源地址

这个 USB 电流表已经在立创开源平台开源,访问以下地址即可查看相关文件:

https://oshwhub.com/wandaeda/ji-yu-ch32v003-de-usb-dian-liu-biao

DIY USB 电流表系列

参考资料

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