在這三篇教學(xué)系列文章中，我們介紹了CadSoft的免費熱門軟件EAGLE印刷電路板設(shè)計套件的使用方式，透過設(shè)計基本的Arduino類AVR微控制器開發(fā)板（特別是Modern Device的保羅?巴德格設(shè)計的RBBB），我們將會慢慢抓到使用這個軟件的訣竅。在第一篇文章里，我們教導(dǎo)你如何繪制電路原理圖，并且使用EAGLE內(nèi)建的電路規(guī)則檢查（ERC）來確認原理圖的設(shè)計。第二篇文章則帶領(lǐng)你進行電路板上的布線、連結(jié)點的配置，并利用「設(shè)計規(guī)則檢查（Design Rule Check）」測試你的設(shè)計，第二篇文章的電路板設(shè)計圖將如下所示：

 

 

在這篇最后的教學(xué)文中，我們將教你如何加入絲印層（silkscreen layer）和建立最后會被稱為Gerber格式的CAM文件（Computer-aided manufacturing files，電腦輔助制造文件），它們將符合送去印刷電路板廠進行制造的需求。

 

1. 建立絲印層

假如你沒有改變?nèi)魏蔚脑O(shè)定，那么會有四個圖層「Dimension」、「tPlace」、「tNames」、「tValues」將直接被包含在絲印層里。為了一窺絲印層的樣貌，你需要在「圖層選單（Layers menu）」中取消除了上述四個圖層以外的所有圖層，并另外多選一個「tOrigins」圖層，這樣你就可以開始在這個部份進行操作了。

 

 

1.1.如果你尚未使用「分離工具（Smash Tool）」將所有的名稱和量值標簽從各自對應(yīng)的元件上分離，你將會發(fā)現(xiàn)你無法從元件上獨立地移動一個尚未進行分離的標簽（如左下圖所示），但是對于已經(jīng)執(zhí)行過分離的元件（如右下圖所示）來說，它們的標簽都可以獨立地操作。

 

 

1.2.將名稱和量值標簽移動并調(diào)整大小到你想要的地方，如果不需要它們的話，你也可以使用「刪除工具（Delete Tool）」刪除這些標簽。

 

 

注：如果你想要讓那些已經(jīng)被刪掉的分離名稱或量值標簽恢復(fù)原狀，只要選擇「顯示物件內(nèi)容（Show object properties）工具」點擊原本的元件，清除分離清單（Smashed checkbox）里面的內(nèi)容就可以了。

 

1.3.當(dāng)你在幫元件進行標簽時，記得這是一個人性化的操作界面。思考一下這個電路板套件是否需要明確且符合邏輯的標簽？還是它只是個不需要獨立標簽的測試板？如果有元件的定位非常重要，那么請確保它的標示明確，且當(dāng)元件安置完成后不會擋住指示符。

 

1.4.除了名稱和量值之外，你也可以使用圖形基元（graphics primitive）來畫一些線條和圖形，或者文字工具來增加額外的文字。不過在EAGLE的文字工具里，你的字型會受制于以下三種選擇。

 

 

注：在電路板上置入文字的時候，你需要將一些常用的準則放在心上。印刷電路板制造商會使用不同解析度的網(wǎng)格來進行絲印，一般來說，它們對絲印的精細度只求夠用，所以假如你的電路板設(shè)計上有一些特別精細的線條，那要將它們復(fù)制到板子上是有些困難的；一般的經(jīng)驗法則是，文字的最小尺寸應(yīng)在32密耳（mil）左右，而字形中最細的線寬則大約是5密耳。為了達到這個目標，你需要放大文字中最細的部分，并調(diào)整比例到適當(dāng)?shù)臋?quán)重，通常對于32密耳的大小來說，使用15%的線寬比是一個最小值的參考方向。

 

如果你想要完整掌握絲印出來的圖像（舉例來說，把你的商標放在電路板上），那你可以繪制一個點陣圖，并利用UDL script將圖像匯入EAGLE，我們會在下一節(jié)告訴你怎么進行。

 

2.  自制絲印用點陣圖

首先，你需要取得電路板設(shè)計圖的PNG圖檔，才能在上面進行繪制。這件事做起來比用說的難上許多，而其中一種方法如下所示（我們會先假設(shè)你正在使用Inkscape向量繪圖工具）。這里面最重要的一個部分是，你取得的PNG圖檔要跟EAGLE中的尺寸相同：

 

    1.指定選取Pads、Vias、Dimension、tPlace四個圖層。

    2.選擇「檔案（File）」→「匯出（Export）」→「影像（Image）」。

    3.在解析度的地方填入每英吋920pixels，Inkscape的內(nèi)建設(shè)定是以解析度92dpi的標準匯入影像（我并不是很確定為什么不是解析度72dpi），我們打算將它的大小縮小到原本的10%，以得到一個漂亮清晰的圖像。

    4.打開向量繪圖軟件（這里的情況是打開Inkscape），并匯入電路板的PNG圖檔

    5.在Inkscape中，選擇「對象（Object）」→「轉(zhuǎn)變（Transform）」→「大?。⊿cale）」，并將匯入的PNG圖檔縮小至原始的10%。

 

 

2.1.既然你有一個以電路板為背景的清晰影像了，使用向量工具將要絲印的圖像畫在上面吧，下面有一個例子。

 

 

注：這個例子里的文字標簽對我來說是有一點太小了，即便它們的輪廓夠清晰到足以拿來印制。在設(shè)計上，有太多的例子沒有考慮到容納清晰好讀的文字所需要的空間，但是這個設(shè)計試圖在兩個因素中找到一個平衡點：平分地安裝電路板在面包板的中央凹槽上，并且提供足夠的空間給文字標簽。然而，使用表面黏著元件設(shè)計（Surface mount components）的電路板就小巧簡潔許多了，它們可以容許更多出色的標簽。

 

2.2.在Inkscape中，指定選取黑色向量物件（不是原始電路板的PNG圖檔），然后選擇匯出高解析度的PNG圖檔（我使用的解析度是1200dpi）。

 

 

2.3.下一步，將PNG檔轉(zhuǎn)成黑白的BMP圖檔。如果你是在Inkscape里面匯出，你會需要先合併圖像并除去它的透明背景。而在GIMP等點陣圖編輯軟件里，你需要打開檔案，并照下面步驟操作。

選擇「圖像（Image）」→「合併圖像（Flatten Image）」

選擇「圖像（Image）」→「模式（Mode）」→「索引（Indexed）」→「使用黑白（單位元）套色（Use black & white（1-bit）palette）」

選擇「檔案（File）」→「匯出（Export）」→「微軟BMP圖檔（Windows BMP image）」

 

2.4.下一步，回到EAGLE，打開匯入點陣圖到你的電路板設(shè)計圖上的ULP script，選擇「檔案（File）」→「執(zhí)行（Run）」→「匯入-bmp.ulp」。

 

 

指定你想要匯入的顏色（在此為黑色），選擇格式為DPI并在「每英寸的光點數(shù)（Dots Per Inch）」類別下鍵入1200，使用內(nèi)建設(shè)定的圖層200，雖然你可以匯入點陣圖到任何你想要的圖層，即使是最上層和最下層的銅線端或是遮罩終止層（Stop mask layer）。

 

 

2.5. ULP script會將點陣圖匯入到你指定的圖層上，并會將圖像轉(zhuǎn)譯成上百條水平的直線，你無法直接編輯它們，所以你必須以群組的方式移動所有的直線，會有一點麻煩，但是這邊將會敎你如何移動整個絲印的圖像：

    1.在「圖層選單（Layer menu）」中指定選取「200 bmp」這個圖層。

    2.使用「選擇工具（Selection tool）」來選取整個圖像。

    3.選擇「移動工具（Move tool）」。

    4.對圖像上其中一條直線點擊右鍵，并選擇「群組移動（Move Group）」。

    5.將其他圖層安排回現(xiàn)在所選的圖層上。

注：使用ULP script會改變你的柵格設(shè)定，所以你必須確保將它設(shè)定回正常的值。

 

在下一節(jié)你開始建立最后的Gerber格式時，請確保你已經(jīng)指定圖層200為CAM文件的絲印層。

 

3.建立Gerber格式

交給印刷電路板制造商的檔案應(yīng)為Gerber格式，這是給印刷電路板制造商的標準CAM文件格式，Gerber格式是經(jīng)由檔案選單（File mebu）中的「CAM處理器（CAM processor ）」建立的，你也會需要建立一個Excellon格式的drill CAM文件，你會需要至少以下所示的Gerber格式，它們不是被指名為「元件端（Component-side，上層）」就是「銅線端（Copper-side，下層）」：

圖層　　　　　　　　　　　副檔名

Component-side copper　　.cmp

Excellon Drill CAM file　　 　.drd

Component-side silkscreen  .plc

Solder-side copper　　　 　 .sol

Component-side stop mask  .stc

Solder-side Stop mask　　   .sts

注：有很多服務(wù)是允許絲印在電路板的上下兩層，為了把絲印的設(shè)計加在下面那層，你會需要建立一個Gerber格式的CAM檔，其副檔名為「pls」。

 

3.1.為了建立CAM文件，你需要打開檔案選單中的「CAM處理器」，要注意的是，這個工具不管是在原理圖或是電路板界面對于處理的內(nèi)容都是非常敏感的，所以請確保現(xiàn)在是在電路板的界面中。打開「excellon.cam」的工作項目并建立drill文件（副檔名為「.dri」和「.drd」），之后你只會用到「.drd」的文件檔；「.dri」的文件只是解釋用資料（所謂后設(shè)資料）而已。

 

 

3.2.下一步，打開「gerb274x.cam」工作項目并建立Gerber格式，在這邊你唯一需要再次確認的部份是絲印標簽列；假如你有匯入點陣圖圖層（抑或是有某個圖層是你不想要它們出現(xiàn)在絲印上的），請再次確認標簽列下面被指定的圖層都是正確無誤的。

 

 

3.3.為了預(yù)覽你的Gerber格式，你會需要一個瀏覽工具。如果你是使用Unix型的作業(yè)系統(tǒng)，那Gerbv是一個很不錯的開放原始碼軟件選項，或者你也可以使用Windows作業(yè)系統(tǒng)上的ViewMate。假如是你是在Mac上使用Gerbv，那在程式的安裝和執(zhí)行上會有一點麻煩，你會需要利用像是MacPorts等套件管理器來進行安裝。預(yù)覽Gerber格式中最簡單的方式是使用來自Circuit People的免費線上工具。

 

 

3.4.將圖層匯入你的Gerber預(yù)覽工具內(nèi)（下圖為Gerbv），我通常會從上到下重新排列它們的順序，好讓我比較好校對：

.drd

.plc

.stc

.cmp

.sts

.sol

 

將各圖層分別開啟來做檢測。假如你有稍微改變你的設(shè)計，請重新執(zhí)行CAM處理器。

 

注：如果你有移動某個部份，記得也要重新進行Excellon drill的工作建立，否則孔洞無法符合你板子上的位子！

 

3.5.將這些檔案統(tǒng)整在一起之后寄送出去。對于小批量生產(chǎn)需求來說，深圳宏力捷它們的界面設(shè)計得非常好、服務(wù)迅速且品質(zhì)穩(wěn)定，而且是免運費的服務(wù)。你的電路板會和其他數(shù)十片電路板排列在一起同時生產(chǎn)，并在制造完成時漆上獨特的紫色防焊膜（Solder mask）。假如你的電路板需求高于十來片，那可能找其他的服務(wù)商來生產(chǎn)會比較經(jīng)濟實惠。

 

注：深圳宏力捷和一些其他的印刷電路板服務(wù)商會要求一個并非由內(nèi)建工作項目「gerb274x.cam」建立的額外Gerber格式。你會需要增加一個「電路板概要」的區(qū)塊來描述電路板的形貌，在「CAM處理器」中開啟工作項目，選擇「新增（Add）」，并限定選擇「Dimension」這個圖層，將檔案名稱改成「%N.gko」就可以了。

 

如果你有什么建議想要提供給我們，或是一些可以讓這篇文章更好的方法，麻煩請來信告訴我們，祝大家布線愉快！