Nyomtatott áramköri lapok tervezése                   www.elektrolight.hu                                                2006.12

1.  Nyomtatott áramkör: A huzalozás mint azt megtapasztaltad a próba- panel készítésnél, sok figyelmet igénylõ és eléggé fáradságos munka. Nem túl termelékeny, minden egyes darabnál minden egyes kötést számba kell venni, ami szellemileg is strapa. Az egyszerüsítés végett találták ki az áramköri  szerelõlemezt. ( elõször szegecsekkel, késõbb  rézfóliás csíkokkal kapcsolták össze az elemeket). A Nyomtatott áramkör mintázatát síkban nyomtathatóvá tették, így a nyomdatechnikához hasonló egyszerûséggel gyárthatók az összeköttetések.

A keresztezõdõ vezetékeket kezdetben huzalozással oldották meg. Késõbb ezeket a huzalokat
 egységesítették, merev elõrehajlított huzalátvezetõ hídakat gyártottak, amelyeket automatákkal 
helyeztek a lapokra. A gyártás fejlõdésével két ill. több réteget helyeztek a lapokon el, amelyek közét az
alaplap szigetelõ rétege tölt ki. Kezdetben bakelit , manapság már üvegszálas anyag adja
a szigetelõ réteget.

2.  Nyomtatott áramköri lap: Hobbi viszonylatban a kész , a felületen vékony  rézfóliával borított lapokat használunk.  A mintázatot festékkel fedjük le. Erre egyszerûbb esetben egy lakkfilc is megfelel.  A fedetlen felületen a fóliát lemaratjuk vaskloriddal, vag sósav és hidrogénperoxid keverékével. A lakkozott és kifúrt lemez alkalmas az áramkörök összeszerelésére. A kétoldalas áramkörilapoknál  még a furatba helyezett szegecsekkel , vagy galvanizálással összekötik villamosan a rétegeket a szükséges pontokon. A furatgalvanizálást házilag nehezebb jól kivitelezni, ezért forrasztásokat és  huzalátkötéseket használunk az összekötéshez.

A nyomtatott lap huzalozását meg kell tervezni. Ma már ritkán tervezünk kézzel, de érdemes elõször
megpróbálkozni a kézi tervezéssel egypár alkatrészes elhelyezésnél. Ez problémákat vet fel ugyan,
de a problémák megoldása egy gondolkodásmódot is ad a továbbiakhoz útravalónak. Ha kivesszük a 
kapcsolási rajzból gondolatban a keresztezõ átkötéseket, és az szimbólumokat behelyettesítjük az
alkatrészekkel, akkor már az elsõ vázlat elõ is állt. Próbáld meg lerajzolni az elképzelt képet egy papírlapra.
Más színnel pótold bele a keresztezõ kötések vonalait. Már kész is egy elõterv, amit a következõ 
rajzon tovább rendezgethetsz , csinosítgathatsz. Szerintem aki tud jól tervezni, az kézzel is tud! 
Vagyis fordítva gondolom! Aki kézzel ( rászánva az idõt és fáradságot ) jó elképzeléseket tud papírra
vetni, annak a kezét segíti, vezeti egy jó program, és az eredmény nem maradhat el!
A nyomtatott áramkör tervezõkkel az a helyzet, ki mit ismer, mit gyakorolt be, azzal tud csak igazán!
Ez hit kérdése, ki erre, ki arra esküszik!  De a tervzési szabályok azért megegyezõek, csak a stílusok
különbözõek. A jobb tervezõk stílusa , dolgozzon bármilyen programmal is feismerhetõ.
Válassz egy kézreálló programot és már kezdheted is.. Én az elõzõekben megismert kapcsolásirajz 
készítõ program párján keresztül mutatom be az alapokat. Ez szintén szabályok nélküli tervezõprogram. 
Gondolkodni neked kell, de cserébe azt csinálja amit szeretnél. Felrughatsz , vagy betarthatsz bármely 
tervezési szabályt. Nagy tervekhez a késõbbiekben azért nem ajánlom, mivel mindent fejben kell 
tartanod, igy fárasztó és hosszadalmas a használata. De hobbi célra pár icés áramkörhöz kiváló.

3.  Nyomtatott áramkör tevezõ: Nyissuk meg a tervezõ programot!  Ez az esetünkben az Sprintlayout.exe program. Kezdetben egy új rajzlapot ad a program.  Ha behívsz egy már létezõ rajzot, a képen láthatóhoz hasonló ábra kerülhet elõ.  A piros színnel a rézfóliák vonalvezetését mutatja. A fehér vonalak az alkatrészek körvonalai.  Mivel a piros feiratok tükrözött állásúak, az alsó forrasztási oldalt mutatják az alkatrész oldal felõl nézve. A fehér feliratok olvashatóak, tehát a lapot  az alkatrészek felõl, fölülnézetben láthatjuk, tervezhetjük . Jól érzékelhetõ, a fólia vezetékek között legalább a vastagságukkal megegyezõ szigetelõ térköz van. Az alsó R jelû alkatrészeknél nincs kiszedve a forrpontok közepe, ezek felületszerelt alkatrészek.  Ennyit talán gyakorlott szemmel elsõre a képrõl.

A progamban a menü sor alatt szintén ikon sor található. A leggyakrabban használt funkciók jeleit
 tartalmazza. A megszokottak mellett megtalálhatók még a csoport összekötés és a szétválasztás kis
lakatjai, valamint a rajz nagyítás, kicsinyítés ikonjai.  Új funkció az újra rajzolás,  és kép beillesztés. 
A Makró függvénytár gomb egy másik panelt nyit meg. Ez a panel hasonló az alkatrész 
szimbólumokéhoz, csak az alkatrészek tokozási rajzát tartalmazza. Ez a könyvtár is bõvíthetõ. A két
programnak, a kapcsolási és áramkörilap rajzolónak nincs közvetlen kapcsolata egymással. A rajzok
egyeztetését neked kell megtenni. Ez jó is, rossz is, de szellemileg bizonyosan nem lustít el. 



A bal oldal szimbólumai az áramkörök és a huzalozás rajzolási funkcióit mutatja. Mint a rajz alján látható
fül utal rá, több rajzlapot is megnyithatsz egy munkamenetben. A rács állítás segít a rajzelemek, vonalak 
pontos és rendezett elhelyezésében. Alatta a vonalak és forrszemek közvetlen méretállítására vonatkozó
parancsok láthatók. Ezek a parancsok sikeresen használhatók összekapcsolt csoportok esetén is. Az alsó
státusz sorban a leglényegesebb kapcsoló a rétegek radiogombja. Ezzel váltogathatsz a két fóliázott és a
két felirati réteg között. A betûkre kattintva ki és bekapcsolhatod a rétegek láthatóságát is. Sok rétegnél 
hasznos ez a funkció. Az 'Üres terület körbefolyatása' gombbal a fedetlen területek egyesíthetõk,
árnyékoló réteg hozható létre használatával. 
Ennyi az egész, kis gyakorlással már tudunk is tervezni!  Vagy mégse? Van egy jó kis mondás: Akinek
kalapácsa van mindent szegnek néz!   Nos! A gyors kis talpaló után azért lássuk a lényeget!
4.  Nyomtatott áramkör tevezés:
A nyomtatott áramkör tervezés, a hiedelmekkel ellentétben, nagyon precíz szabályok sokasága. Aki sokat 
nézeget áramköröket, esetleg javít, kialakíthat magában egy képet, mi a jó lap és a roszz lap. Aki gyárt
az egy másikat...  A közhiedelem szerint az a jó áramkör amelyik szélsõséges körülmények között is
jól mûködik. Lehet még ragozni a végletekig. Azért megpróbálok néhány ökörszabályt ismertetni, 
bizva abban, hogy haszonnal tudod kamatoztatni.



Az ábrán az elõzõekben már megismert kapcsolási rajz ( ütemadó ) egyik nyomtatási rajza látható.
A nyomtatási rajzban az a jó hogy több változatot is készíthetünk akár kisebb nagyobb lapra, keskenyebb
és szélesebb változatban. De az, hogy a rajz nem csak mûködõ, hanem jó is csak a használatban,
vagy a javításnál derül  ki. Erre mindig gondolj a tervezésnél. Ha lehagysz egy pozíciószámot
kérdéses helyzetbe kerülhet aki esetleg javítani akarja az áramkörödet. A legszörnyûbb, hogy évek
távlatában te is elfelejted már mit is gondoltál a tervezéskor, és csak bambulsz a hiányos rajzaid felett.
Ezeket nem részletezem tovább, ugyis megtanulod majd saját károdon. 
A fenti rajzon látható lényeges dolgok: A tervnek viszonylag arányosnak kell lennie! Nem árt ha a
rendezettség látszatát kelti!  Kerüld a feleslegesen vékony vonalakat! A tûéles vezetékek egy kis hajlítás 
következtében könnyen megpattanhatnak, és forrasztáskor  a túlzó hõhatások könnyen leégethetik a
fóliát felületrõl.  A forraszpöttyök átmérõje ajánlott, hogy minimum a furatok átmérõjének legalább 1,5
szerese legyen. Ugyan a sûrû alkatrészelhelyezés miatt nincs rá mód, de érvényes, hogy minél nagyobb,
annál jobb. Ha csak egyirányba van hely használj ovál pöttyöket, ezzel is nõ a felület, és stabilabb a 
forrszem forrasztáskor. A szigetelési távolságokat se spórold el. Alaphelyzetben ( álatalánosan ) minimum 
akkora szigetelési távot használj mint amekkora vonalvastagságot. Ezt 50V felett legalább 1mm re növelni
kell, a kúszóáramútak kialakulása végett! Ha az áramköri lapot szigetelõlakkal ( lötstopp ) kéred gyártani,
a kúszóáramút csökken, csökkentheted a szigetelési távolságokat is. Az alkatrészeket a helyére kell tudni
rakni, ezért ne tervezz szorosan összeérõ mintázatot, inkább hagyj egy kis helyet közöttük. Kerüld a
vonalak éles hirtelen vonalvezetését, vagy vastagság állítását. 
( Ja ÉS ha autóruter van, kezdetben NE használd!  NEM ÉRI MEG ! ) 
A  következõekben bemutatok egy képzeletbeli tervet a fentiek szemléltetésére:

 Helytelen:   1. Túl közeli vonalak,  2. Forrszemhez közeli vonal, 3. Feleslegesen vékony 
vonalvezetés,  4. Aránytalan vonalvezetés,  5. Hegyes vonal,  6. Pontatlan vonal bekötés.
Helyes :        1. Arányos vonalvezetés, 2. Kivágást jelölõ határvonalak,  3. Kellõ szigetelési
     távolság,   4. Jó bekötés, a sûrû vonalvezetésû keresztezési  helyeken átkötés használata. 
                     5.  A rétegek feliratozása onnan, ahonnan nézni kell. 6. Átkötések jelölése.
                     7.  Markerek (réteg illesztési jelek) elhelyezése. 8. Kivágási méret feltüntetése.

Elsõre talán csak ennyit. A többi remélem majd a gyakorlatban kialakul. 
Akkor most lássuk egy konkrét áramkör részleteit:

5.  Egyoldalas hagyományos áramkörilap: A tervezéskor a képernyõn a mixelt képet láthatod a tervezés folyamata alatt. A különbözõ rétegeket layereknek nevezzük. Kinyomtathatod ezt a képet is a dokumentációhoz, de a gyártáshoz ez kevés. Ehhez a layerek feketére állított képét szükséges kinyomtatni, vagy tárolni képi formátumban.  Az egyoldalas hagyományos rétegek:  BOTT alsó rézfólia rajza, forrasztási oldalnak is nevezik SILK   felsõ felirati réteg, alkatrész oldalnak is nevezik LOTS  Forrasztási védõlakk réteg

BOTT  :  bottom , alsó réz          TOPSILK  silkscreen, felsõ felirat   BOTTLOTS  lötstopp, alsó forrlakk.

A rétegek a gyártáskor filmre kerülnek, és a mellékelt ábra szerint vetítõdnek rá az alaplemezre.  A felirati réteg felülrõl, a másik kettõ alulról. Ez indokolja  hogy a felülnézetben tervezett áramköri lapok BOTT és LOTS rétegére tükrözött irással kell ráírni a feliratokat. Kék színû a rézfólia rétege, amely az alkatrészek összeköttetését adja. A sárga réteg az alkatrészek beültetését  és a javítást segíti. A zöld forrasztásvédõ réteg védi a nyomtatott vezetékeket a környezeti hatásoktól.

6.Egyoldalas felületszerelt SMD áramkörilap: A tervezéskor a képernyõn a mixelt képet láthatod a tervezés folyamata alatt. A különbözõ rétegeket layereknek nevezzük. Kinyomtathatod ezt a képet is a dokumentációhoz, de a gyártáshoz ez kevés. Ehhez a layerek feketére állított képét szükséges kitányomtatni, vagy tárolni kép formátumban.  Az egyoldalas SMD rétegek:  TOP felsõ rézfólia rajza, felsõ SMD oldalnak is nevezik SILK   felsõ felirati réteg, alkatrész oldalnak is nevezik TOPLOTS  Felsõ Forrasztási védõlakk réteg

TOP  :  toplayer , felsõ réz            TOPSILK  silkscreen, felsõ feirat    TOPLOTS  lötstopp, felsõ forrlakk

A rétegek a gyártáskor filmre kerülnek, és a mellékelt ábra szerint vetítõdnek rá az alaplemezre.  A SMD alkatrészek esetén mindhárom réteg egy oldalról vetítõdik az alaplemezre. Az összes felsõ rétegre olvashatóan egyenes állásban kell ráirni a feliratokat.  7.  Kétoldalas  árakörilap: A kétoldalas áromkörilap az ábrán jelölttõl csak annyiban tér el hogy a nyáklemez minkét (alsó,felsõ) oldalán van a három , három réteg, csak az alsó sorrendje fordított. Értelemszerûen a két rézfóliás réteg van legközelebb az alaplemezhez. Az alsó rétegeket  tükrözött feirattal kell ellátni !

8.  Rétegek összejelölése:
A pontos gyártáshoz érdemes összejelölõ jeleket is elhelyezni a fóliákon. A következõ ábrán a
szokásos jelölõ jeleket ismertetem. Természetesen a kétoldalas áromkörökön 6 jelölö jelet kell
alkalmazni, hogy minden réteget helyesen illeszteni lehessen.A illesztettséget is nyomon
követheted az ábra jobb oldalán.

8.  Rétegek nyomtatása:
A tervezés sikeres befejezése után érdemes elõször tartalék adathordozóra arhíválni, és
kinyomtatni a terveket. Ezzel a késõbbi felhasználást megkönnyítheted. Az arányokat is
könnyebben tudod ellenõrizni a nyomaton, mint a monitoron. A nyomtatás után a rétegeket 
tedd ki képfilébe  ( TIFF, JPG, vagy esetleg BMP formátumban)  600DPI-ben!
Ezt a nyomtatás menüpontban teheted meg:


A mérettorzítást lehetõleg hagyd meg 1:1 ben! A tükrözésre sincs szükséged, ha a feliratokat helyesen
írtad rá a rajzra. A 'Határvonalat' lehetõleg mindig kapcsold be. Felül bal oldalon a rétegeket
egyesével ki és be kapcsolhatod. A színeket állítsd az összes layer mellett feketére. A drillt, a furatozást, 
nekem nem szükséges megküldened, mert minden furatot 0,6 mmel furunk elõ. Az illesztés a nyomtatóra
vonatkozik. Ezt sem érdemes piszkálni, ha alapból jó, mert elmegy a méret. A saját dokumentációkra a
fejlécet is ráteheted. A rendeléskor inkább a rajz mellé a körvonalon kívül írd be a szükséges
információkat, vagy a mellékelt megrendelõ levélbe is beteheted.  
Layerek csatolása email-hez:  
A layereket a 'Vágolapra' gombbal a vágólapra másolhatod. Egy másik hagyományos rajzoló programmal,
pl:  GIMP vagy PHOTOSHOP, tovább viheted. A rajzolóprogramban nyiss egy 600 DPI-s megfelelõ 
méretû új oldalt, és 'Paste' menüponttal illeszd be a rajzot. Vágd a körvonal méretre és tárold le kép
formátumba! Egy nézegetõ programmal ellenõrizd le, hogy az látható e a képen, amit szeretnél! Esetleg
hiányzik e valami apróság róla? Azt még elküldés elõtt pótolhatod.  Ezután a levelezõben begépelt levél
mellé csatold a képeket és a küldés gombbal mehet a gyártónak! Már csak izgatottan várni kell az
eredményt! Sok sikert hozzá!

Nyomtatott áramköri lapok tervezése                   www.elektrolight.hu                                                2006.12