ขั้นตอนการวาด Schematic

1. เข้าโปรแกรม Eagle คลิกเมนู File-->New-->Project

2. ตั้งชื่อของโปรเจคตามที่ต้องการ ในตัวอย่างตั้งชื่อว่า Blinky Board ในรูปที่ 1 (หรือ คลิกขวา และเลือก Rename)

3. คลิกขวาที่ชื่อของโปรเจค New-->Schematic

4. หลังจากเปิดหน้าต่างสำหรับเขียนลายวงจร Schematic แล้ว ต่อมาให้ดาวน์โหลดไลบรารี่สำหรับทำวงจรตามตัวอย่างได้ที่ https://github.com/adafruit/Adafruit-Eagle-Library

5. นำไฟล์ไลบรารี่ adafruit ไปวางใน Folder library ของโปรแกรม Eagle

6. เปิดหน้าต่าง Schematic คลิกเมนู Library-->Open library manager

7. คลิกเมนู InUse-->Browse-->adafruit เพื่ออัพเดทไลบรารี่ใหม่ลงในโปรแกรม Eagle

8. เปิดหน้าต่าง Schematic คลิกสัญลักษณ์ Add Part เพื่อเลือกอุปกรณ์ในการวาดลายวงจร Blinky Board โดยมีรายการอุปกรณ์ดังนี้ (รูปที่ 2)

   1. ตัวต้านทาน 4 ตัว มีขนาด smd 0805 (Library: adafruit, Device: R-US_R0805 (R-US_))

   2. ตัวเก็บประจุ 2 ตัว มีขนาด smd 0805 (Library: adafruit, Device: C-USC0805 (C-US))

   3. รางถ่านกระดุม CR1220 1 ตัว (Library: adafruit, Device: CR1220SMT (CR1220))

   4. ไอซี 555 1 ตัว (Library: adafruit, Device: LM555D (*555))

   5. LED สีเขียว 2 ตัว มีขนาด smd 0805 (Library: adafruit, Device: LEDCHIPLED_0805 (LED))

9. วางอุปกรณ์ในตำแหน่งที่เหมาะสมดังรูปที่ 2 จากนั้นคลิกที่ Net เพื่อทำการลากสายไฟเชื่อมต่ออุปกรณ์ทุกตัวเข้าด้วยกันเป็นวงจร Blinky Board ดังรูป

10. สามารถเปลี่ยนชื่อ และค่าของอุปกรณ์ได้ โดยการคลิกที่ Name/Value แล้วไปคลิกที่ตัวอุปกรณ์

11. คลิกที่ ERC (Electrical Rule Check) เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของวงจร ว่าเชื่อมต่อครบทุกขาหรือไม่ มีส่วนใดที่น่าจะต่อผิด โปรแกรมจะทำการแจ้งเตือนให้ผู้ออกแบบสามารถแก้ไขได้ จนกระทั้ง ERC ผ่านทั้งหมด

12. คลิกที่ Generate/switch to board เพื่อ generate หน้าต่าง layout ของวงจรดังแสดงในรูปที่ 3

ขั้นตอนการวาด Layout ของวงจร

13. ทำการจัดวางตำแหน่ง Footprint ของอุปกรณ์ ในหน้าต่าง layout ให้อยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสม คือ ลากสายสัญญาณ (Route airwire) เชื่อมต่อระหว่างขาของอุปกรณ์ได้ง่าย และมีตำแหน่งของอุปกรณ์ไม่ซ้อนทับกัน สามารถที่จะบัดกรีอุปกรณ์เมื่อประกอบวงจรได้ง่าย

14. คลิกเลือก Route airwire และลากสายสัญญาณเชื่อมต่ออุปกรณ์ระหว่างขาอุปกรณ์ทุกขา โดยโปรแกรมได้มีเส้น airwire (สีเหลือง) เป็นตัวช่วยในการสังเกตขาอุปกรณ์ในการเชื่อมต่อดังแสดงตัวอย่างการจัดวางและเชื่อมต่อสายสัญญาณของวงจร Blinky Board ในรูปที่ 4

15. สร้าง Polygon หรือการเทบริเวณบน PCB ให้เต็มไปด้วยทองแดง เสมือนการสร้าง ground plane เพื่อช่วยให้การกระจายกระแสไฟฟ้าดีขึ้น โดยคลิก Polygon

16. เลือก Layer ที่ต้องการเทบริเวณ โดยในตัวอย่างให้เลือก Layer 1: Top layer (สีแดง) และเทบริเวณรอบที่ 2 ที่ Bottom layer (สีฟ้า)

17. ทำการลากบริเวณเป็นพื้นที่คลุมบริเวณที่ต้องการทั้งหมด ในรูปที่ 4 คือเส้นปะสีแดง (Top layer) และเส้นปะสีฟ้า (Bottom layer) สำหรับในเทบริเวณรอบที่ 2

18. เมื่อลากบริเวณเป็นพื้นที่ปิดในแต่ละ Layer โปรแกรมจะมี pop-up Signal ให้กรอก signal name ตัวอย่างให้ใส่ GND ในช่องว่าง เพื่อเชื่อมต่อพื้นที่ polygon กับขาอุปกรณ์ที่เป็น GND ทั้งหมด ดังแสดงในรูปที่ 5

19. คลิกที่ Ratsnest เพื่อให้ทำการเทบริเวณของ polygon ดังแสดงในรูปที่ 6

20. สำหรับฟังก์ชันอื่นๆที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบลายวงจรในโปรแกรม Eagle ได้แก่ Via คือการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างระหว่าง Pad ใน Layer ต่างๆ เป็นการเจาะทะลุแผ่นวงจรและชุบเคลือบผนังรูที่เจาะด้วยตัวนำไฟฟ้า, Hole คือการเจาะทะลุแผ่นวงจรโดยไม่มีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าใดๆ ซึ่งทั้ง Via และ Hole สามารถกำหนดขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางได้, Text คือ การใส่ตัวอักษรลงบนแผ่นวงจร ซึ่งสามารถกำหนดขนาด Font และ Layer ที่ต้องการใส่ตัวอักษรได้

21. หลังจากวาด layout ของวงจรเสร็จแล้ว ตรวจสอบความถูกต้องของวงจรที่วาดโดยใช้ฟังก์ชัน ERC (Electrical Rule Check), DRC (Design Rule Check) และ Errors ร่วมกัน โดย DRC คือ การตรวจสอบกฎการออกแบบ โดยสามารถกำหนดความหนาของ track หรือเส้นวงจร ขนาดของรูเจาะ ขนาดของ Pad ขนาดของ Via ตรวจสอบ font และยังสามารถตรวจสอบระยะห่างระหว่างเส้นวงจรหรือ clearance ได้ ซึ่งจะเป็นตัวช่วยในการตรวจสอบระยะห่างระหว่างจุดบัดกรีของขาอุปกรณ์ เป็นการลดความผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นในการออกแบบวงจร

22. สำหรับ Errors หรือความผิดพลาดที่เกิดขึ้นหลังจากที่ทำการตรวจสอบด้วย DRC และ ERC สามารถตรวจสอบการแจ้งเตือนได้โดยการ คลิก Errors (สัญลักษณ์ อัศเจรีย์ " ! ") แสดงดังในรูปที่ 7 โปรแกรมจะแสดงการแจ้งเตือนต่างๆ โดยเมื่อทำการคลิกที่ข้อความแจ้งเตือน โปรแกรมจะทำการ track ตำแหน่งที่เกิด error หรือความผิดพลาดให้ผู้ออกแบบเห็นได้ง่าย สำหรับในบางครั้งผู้ออกแบบตั้งใจออกแบบลายวงจรให้มีขนาดตามที่ต้องการ ถึงแม้จะมีการแจ้งเตือนข้อผิดพลาด แต่เป็นความผิดพลาดที่ผู้ออกแบบยอมรับได้ ผู้ออกแบบสามารถคลิกปุ่ม Clear all หรือ Approve เมื่อเห็นว่าการแจ้งเตือนนั้นไม่ส่งผลต่อวงจรที่ออกแบบ

ขั้นตอน Export Gerber files

(กรณีที่จะกัดแผ่นวงจรพิมพ์ด้วยเครื่อง LPKF หรือบริษัทภายนอก)

23. คลิก CAM Processor ในรูปที่ 4 เพื่อเปิดหน้าต่าง CAM Processor

24. ในช่วงแรกของการใช้งาน CAM Processor โปรแกรมจะยังไม่มี job file format สำหรับทำการ generate gerber file ดังนั้นผู้ออกแบบจะต้องทำการเลือก Job CAM file ที่ต้องการใช้งานก่อน โดยสามารถเลือก Job CAM file โดยคลิกที่ Load job file หรือ File » Open » Job (สำหรับ Eagle version เก่า) จากนั้นเลือกไฟล์ gerb274x.cam (สามารถดาวน์โหลดได้จาก sfe-gerb274x.cam - SparkFun Electronics) และคลิก Open

25. หลังจากนั้นหน้าต่าง CAM Process จะมี tabs เพิ่มเข้ามา สำหรับแสดงรายละเอียดในการ Generate ไฟล์ Gerber ของแต่ละ Layer ซึ่งผู้ออกแบบสามารถกำหนดคุณสมบัติและแสดงผลให้เห็นก่อนที่จะ generate ไฟล์ Gerber จริง

26. คลิก Process Job โปรแกรมจะทำการ Generate ไฟล์ Gerber ให้ดังแสดงในรูปที่ 9

สำหรับ format ของไฟล์ Gerber: gerb274x มีดังนี้

Extension Layer

• • pcbname.GTL Top Copper

  • pcbname.GTS Top Soldermask

  • pcbname.GTO Top Silkscreen

  • pcbname.GBL Bottom copper

  • pcbname.GBS Bottom Soldermask:

  • pcbname.GBO Bottom Silkscreen:

  • pcbname.TXT Drills

  • pcbname.GML/GKO *Board Outline:

27. ผู้ออกแบบสามารถตรวจสอบความถูกต้องของไฟล์ Gerber ตามลิงค์นี้ https://www.pcbgogo.com/GerberViewer.html โดยการอัพโหลดไฟล์ Gerber และไฟล์ Drill ทั้งหมดที่ผ่านการทำ Zip file

Note: สำหรับรายละเอียดเชิงลึกเกี่ยวกับการ Generate ไฟล์ Gerber ในแบบต่างๆ สามารถศึกษาเพิ่มเติมได้ตามลิงค์นี้ https://www.autodesk.com/products/eagle/blog/gerber-nc-drill-pcb-manufacturing-basics-1/

ขั้นตอน Export PDF files

(กรณีที่จะกัดแผ่นวงจรพิมพ์ด้วยตนเองผ่านกระดาษลอกลาย (โฟโต้) และกระบวนการทางเคมี)

28. สำหรับการ export ไฟล์วงจรพิมพ์เป็นไฟล์ PDF นั้น จะแตกต่างจากการทำไฟล์ Gerber เนื่องจากไฟล์ PDF จะต้องทำการ generate ครั้งละ 1 layer โดย layer ที่ต้องใช้ในตัวอย่างนี้คือ Top layer และ Bottom layer ดังแสดงการเลือก layer ในรูปที่ 10 โดยคลิกที่ Layer settings จากนั้นหน้าต่าง Visible Layers จะปรากฎขึ้น

29. คลิก Hide Layers และคลิกเลือก 1 Top layer โปรแกรมจะแสดงเฉพาะ Top layer ที่มีสีแดงออกมา

30. ทำการ generate ไฟล์ PDF โดยคลิก File >> Print จากนั้นเลือก Printer: Print to File (PDF) และคลิกเลือก Mirror, Black และเลือกขนาดของ Scale factor คือ 1 ดังแสดงในรูปที่ 11

31. คลิก OK โปรแกรม Eagle จะทำการ generate Top layer เป็นไฟล์ PDF ตามที่ต้องการ ดังแสดงในรูปที่ 12

32. สำหรับการ generate layer อื่นๆจะทำตามขั้นตอน 29-31 เช่นเดียวกัน

ขั้นตอนการกัดแผ่นวงจรพิมพ์ด้วยตนเองผ่านกระดาษลอกลาย (โฟโต้) และกระบวนการทางเคมี

• สามารถศึกษาเพิ่มเติมได้ตามลิงค์นี้: https://www.youtube.com/watch?v=Dyfh5bI_9NU หรือ https://www.youtube.com/watch?v=qUTqcueiSUE

IPC recommended track width for 1 oz copper PCB and 10C temperature rise