በዳቦ ሰሌዳዎች ላይ ከፕሮቶታይፕ ወረዳዎች እስከ የራሳችን ዲዛይን የታተመ የወረዳ ሰሌዳ (PCBS), it was like getting off the training wheels. There’s a lot to learn about this process, so let’s get started. የፒሲቢ ዲዛይን በኤሌክትሪክ ምህንድስና (ኢኢኢ) ሂደት ውስጥ ይካሄዳል። EE መሣሪያዎች እንዴት እንደሚሠሩ “አንጎል” ይፈጥራል። Without electronics, you’re left with little more than a pile of metal and plastic.

Things to know before starting PCB design: 1. PCB size – this depends on your product size (or case size). በኤሌክትሮኒክ የምህንድስና ዲዛይን ሂደት ውስጥ የምርት ልኬቶች ተለይተዋል። You can watch a video about it here. 2. የ PCB ንብርብሮች – ብዙ ንብርብሮች ፣ የፒ.ቢ. (ማስታወሻ-አንድ-ንብርብር ፒሲቢ እንኳን ውስብስብ ፒሲቢ ሊሆን ይችላል ፣ ግን እዚህ እኛ ፒሲቢ ስለማድረግ ውስብስብነት እያወራን ነው። ፒሲቢ ብዙ ንብርብሮች ሲኖሩት ለማምረት በጣም ውድ ነው።)

Layer 2 is usually used for simple toy products

ከአይጥ ጋር የተዛመዱ ምርቶች ብዙውን ጊዜ 4 ንብርብሮች አሏቸው

Typically used for floors 6 to 8 of a smartphone or smartwatch.

3. Your PCB manufacturer’s requirements. Be sure to read the guidelines for rhythm, trace size, power isolation, and file naming before you start designing.

ለ PCB አምራቾች መስጠት ያለብዎት መረጃ-

Number of layers (e.g. 2, 4, 6, etc.)

ቁሳቁሶች (FR-2 (የፔኖሊክ ጥጥ ወረቀት) ፣ FR-3 (የጥጥ ወረቀት እና epoxy) ፣ FR-4 (የመስታወት ፋይበር እና epoxy… ወዘተ)

ውፍረት (0.5 ሚሜ ፣ 1.0 ሚሜ… ወዘተ)

Color (red, black, green… ወዘተ)

የወለል ሕክምና (ENIG (ኬሚካል ኒኬል/ወርቅ መጥለቅ) ፣ ዲግ (ቀጥታ ወርቅ መጥለቅ) ፣ OSP (ኦርጋኒክ በቀላሉ ሊሟሟ የሚችል ተጠባቂዎች ፣ ወዘተ)

የመዳብ ክብደት (1 አውንስ (35 ማይክሮን) ፣ 2 አውንስ (70 ማይክሮን) ፣ 0.5 አውንስ (18 ማይክሮን)… ወዘተ)

ገርበር ፋይል

PCB design process:

የወረዳ ንድፍ

For this step, you need to create the schematic. This is a document, like a blueprint, that describes how components relate to each other and work together. To create the schematic file, you will need a software tool. እኛ ለማምረቻ ፒሲቢኤስን ዲዛይን ለማድረግ የተመቻቸ ስለሆነ (ለምሳሌ ፣ የቁሳቁስ ቢል (ቦኤም) በቀጥታ ከመሣሪያው ወደ ውጭ መላክ ይችላሉ) እና በደመና ላይ የተመሠረተ ስለሆነ በማንኛውም ቦታ በቀላሉ ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል። (They also offer a free community version of the tool for manufacturers and students.)

There are many other options you can choose from:

አልቲየም

ኤስ.ፒ.ሲ.ሲ.ቢ.

የድግግሞሽ መሣሪያ

KiCad

Cadence allegro

ሰሌን

በኮምፒተር የታገዘ ንድፍ

ዲፕራይት

After you install the selected tools, you need to obtain the component specifications for each selected component. ብዙውን ጊዜ በአቅራቢው ድር ጣቢያ ላይ ሊገኙ ይችላሉ። የሞዴል ፋይል መርሃግብሩን ለመሳል ይረዳዎታል። This component becomes available in the database when you upload the model to the software tool. Then, all you have to do is follow the data manual and connect the wire to each pin in the component. (ማስታወሻ -የዲዛይን ሂደቱ ዝርዝሮች በተመረጠው የሶፍትዌር መሣሪያ ላይ ይወሰናሉ)።

Each schematic symbol needs to have an associated PCB space area to define the physical dimensions of the component and the location of the through holes on the brazing pad or PCB. You should have selected the components (or are now selecting them), and we describe this process in the EE Design Process video (see video).

Example diagram

A good schematic is really important, as it will be used as a reference document during debugging and is a good communication tool with other engineers. በተጨማሪም አምራቹ በዚህ ሰነድ ላይ ባለው የሙከራ ነጥቦች በኩል መሣሪያውን መሞከር ይችላል።

PCB layout + Gerber file

To design the PCB layout and create Gerber files, you can use the same software tools we mentioned in circuit design. ከፕሮግራም በተቃራኒ ፣ የፒሲቢ አቀማመጥ በፒሲቢ ላይ ትክክለኛ ቦታዎችን ለትክክለኛ ሥፍራዎች ይመድባል እና እያንዳንዱን አካል በፒሲቢ ንብርብሮች መካከል የሚያገናኙትን ዱካዎች ያሳያል። As mentioned at the beginning of this article, the more layers, the more complex the manufacturing required, and the higher the cost.

Divide the PCB into logical parts based on functions (e.g. power supply, audio output, etc.). Then, be sure to group the components of each section into the same area. በዚህ መንገድ ፣ የሚመራውን ዱካ አጭር በማድረግ ጫጫታ እና ጣልቃ ገብነትን መቀነስ ይችላሉ።

The user interface (UI) also needs to be kept in mind when designing a PCB. ምርጡን የተጠቃሚ ተሞክሮ ለማሳካት እንደ የድምጽ መሰኪያ ፣ ማያያዣዎች ፣ ሊድስ ፣ ወዘተ የመሳሰሉት አካላት መስተካከል አለባቸው።

Once the layout is designed, a Gerber file is generated. የእርስዎ PCBA አምራች ይህንን ፋይል ይጠቀማል። There are many companies that offer these services, and from HWTrek’s expert library we recommend Kingbrother, NexPCB, and HQPCB.

Sample Gerber files

በፒሲቢ ላይ የአካል ክፍሎች አቀማመጥ በጣም አስፈላጊ ነው። Some components can interfere with each other and cause unexpected behavior. ለምሳሌ ፣ ሁለቱም ብሉቱዝ እና የ Wi-Fi ሞጁሎች ካሉዎት ተመሳሳይ 2.4 ጊኸ የመተላለፊያ ይዘት አላቸው እና በስህተት ከተቀመጡ እርስ በእርስ ጣልቃ ሊገቡ ይችላሉ።

PCB ምርት

When you send the Gerber file to the PCB manufacturer, they can print the board. በፒሲቢ ውስጥ አካላትን ለመጨመር እና PCBA (የታተመ የወረዳ ቦርድ ስብሰባ) ለማምረት መሠረቱን የበለጠ ለመገንባት መሠረት ይሆናል።

Unassembled PCBS

PCBA (Assembly)

የቁስ ዝግጅት

በእርስዎ የ EE ንድፍ ውስጥ በዚህ ጊዜ ፣ ​​ክፍሎቹን መምረጥ አለብዎት። You can ask the PCBA manufacturer to order the required components for you, or do it yourself if you choose a supplier. ትኩረት የሚሹ ጉዳዮች

Lead time: As these components come from different suppliers, keep the lead time in mind. For some components, it can take up to 8-16 weeks.

Packaging: Order components from reels that are automatically picked up by SMT machines instead of packaging them individually.

አነስተኛ የትዕዛዝ ብዛት -የክፍሉን ዝቅተኛ የትእዛዝ ብዛት ይመልከቱ። ከዝቅተኛው በታች ከገዙ የተመረጡት አካላት በክምችት ውስጥ መሆናቸውን ያረጋግጡ። For small batches (up to 50), you can order online from DigiKey or Mouser. ለተጨማሪ መጠኖች ፣ እባክዎን ከአምራችዎ ምክር ይጠይቁ።

Loss: Order 10% more to cover loss (not for expensive components)

Install components on the PCB

There are two main ways to place components on a PCB surface:

Through-holes (through-holes) are manual methods of assembling assemblies with wires into holes on the surface of a PCB. It is also commonly known as DIP or dual in-line packaging process. (See SMT in progress in this video)

SMT (የወለል ተራራ ቴክኖሎጂ) በጅምላ ምርት ውስጥ በሰፊው ጥቅም ላይ የዋለ ዘዴ ነው። It is done by fast, accurate SMT machines that save you time, money and avoid human error.

ማስታወስ ያለባቸው ነገሮች:

Your component type number must not exceed the number of reels that the manufacturer’s SMT machine can support.

Optimize and consolidate your components so that only one SMT runs.

Check manufacturer supported footprint pad sizes. Otherwise, the SMT machine will not install components correctly.

Some larger components cannot be installed by machine and still require manual through-hole work. Therefore, both technologies can be used on the same board.

Any components you need to manually add via the through-hole method add to the manufacturing cost.

ተመላሽ ማድረግ

Reflow soldering is the process of making components “stick” to the PCB. The PCBA heats the circuit board through a reflow furnace or an infrared lamp until the solder melts, thereby permanently attaching the component to the circuit board.

The trickiest part here is not to overheat or damage the components, because the thermal characteristics of each package are different. አስተማማኝ የፒ.ሲ.ቢ. አምራች ለዚህ ሂደት ተጠያቂ ይሆናል ፣ እና ማድረግ ያለብዎት የአካል ክፍሎችን ዝርዝር መግለጫ መስጠት ነው።

Reflux ሂደት።

ሌሎች የመገጣጠሚያ ዘዴዎች;

Wave soldering is mainly used for manually added components by the through-hole method. በዚህ ሁኔታ ፣ የእርስዎ ፒሲቢኤ በመጀመሪያ በማደፊያው ብየዳ ምድጃ ውስጥ ያልፋል ፣ ከዚያም በማዕበል ብየዳ ማሽን ውስጥ ከሄደ በኋላ ሌሎች አካላትን በእጅ ያክላል።

የብረት ብየዳ ለተወሰኑ ሁኔታዎች ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል ፣ ግን ለጅምላ ምርት አይደለም።

የሙከራ እና የጥራት ምርመራ

በዚህ ደረጃ ፣ የ PCBA ናሙናዎች ጥራትን ለማረጋገጥ ተፈትነዋል። የተለመዱ ስህተቶች -በተቆራረጡ ክፍሎች ውስጥ አጭር ወረዳዎች ፣ ያልተዛመዱ ክፍሎች እና የወረዳው ክፍሎች መገናኘት የሌለባቸው ናቸው። በጣም የተለመዱ ፈተናዎች:

ICT (የመስመር ላይ ሙከራ)። When designing a PCB, some test points are usually reserved for debugging, programming, and other purposes. የአይሲቲ ማሽኑ እነዚህን የሙከራ ነጥቦችን ለክፍት/ለአጭር የወረዳ ፍተሻ ይጠቀማል እና ተገብሮ አካላት (ተቃዋሚዎች ፣ ኢንደክተሮች ፣ capacitors) እሴቶች በተጠቀሰው ዝርዝር ክልል ውስጥ መሆናቸውን ይፈትሻል።

AOI (ራስ -ሰር የኦፕቲካል ምርመራ)። Manufacturers use a “gold sample” (reference PCBA) to compare with other samples. ለዚህ ሙከራ ፣ የሃርድዌር ፈጣሪው ግቤቶችን ለማቀናበር ዝርዝር መግለጫዎችን እና መቻቻልን ለአምራቹ ማቅረብ አለበት።

ኤክስሬይ። The PCBA manufacturer will use X-rays to check the welding conditions of the BGA (ball Grid Array) components. በዚህ ቪዲዮ ውስጥ የራጅ ምርመራን ይመልከቱ።