من الدوائر النموذجية على ألواح الخبز إلى تصميم الدوائر الخاصة بنا لوحة الدوائر المطبوعة (PCBS), it was like getting off the training wheels. There’s a lot to learn about this process, so let’s get started. يتم تنفيذ تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور في عملية هندسة كهربائية (EE). يخلق EE “العقل” لكيفية عمل الأجهزة. Without electronics, you’re left with little more than a pile of metal and plastic.

الأشياء التي يجب معرفتها قبل البدء في تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور: 1. حجم ثنائي الفينيل متعدد الكلور – هذا يعتمد على حجم منتجك (أو حجم العلبة). يتم تحديد أبعاد المنتج أثناء عملية تصميم الهندسة الإلكترونية. يمكنك مشاهدة فيديو حول هذا الموضوع هنا. 2. طبقات ثنائي الفينيل متعدد الكلور – كلما زادت الطبقات ، زادت تعقيد تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور. (ملاحظة: حتى ثنائي الفينيل متعدد الكلور أحادي الطبقة يمكن أن يكون ثنائي الفينيل متعدد الكلور معقدًا ، لكننا هنا نتحدث عن تعقيد صنع ثنائي الفينيل متعدد الكلور. كلما زاد عدد طبقات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، زادت تكلفة تصنيعه.)

تُستخدم الطبقة الثانية عادةً لمنتجات الألعاب البسيطة

عادةً ما تحتوي المنتجات ذات الصلة بـ Iot على 4 طبقات

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

3. متطلبات الشركة المصنعة لثنائي الفينيل متعدد الكلور. Be sure to read the guidelines for rhythm, trace size, power isolation, and file naming before you start designing.

المعلومات التي تحتاج إلى تقديمها إلى الشركات المصنعة لثنائي الفينيل متعدد الكلور:

عدد الطبقات (على سبيل المثال 2 ، 4 ، 6 ، إلخ.)

المواد (FR-2 (ورق قطن فينولي) ، FR-3 (ورق قطني وإيبوكسي) ، FR-4 (ألياف زجاجية وإيبوكسي … وما إلى ذلك)

سمك (0.5 مم ، 1.0 مم … وما إلى ذلك)

اللون (أحمر ، أسود ، أخضر … وما إلى ذلك)

المعالجة السطحية (ENIG (غمر نيكل كيميائي / ذهبي) ، DIG (غمر مباشر بالذهب) ، OSP (مواد حافظة عضوية قابلة للحام ، إلخ)

وزن النحاس (1 أونصة (35 ميكرون) ، 2 أونصة (70 ميكرون) ، 0.5 أونصة (18 ميكرون) … وما إلى ذلك)

ملف جيربر

عملية تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور:

تصميم الدوائر

For this step, you need to create the schematic. هذا مستند ، مثل مخطط ، يصف كيفية ارتباط المكونات ببعضها البعض والعمل معًا. لإنشاء الملف التخطيطي ، ستحتاج إلى أداة برمجية. نحن نحب Quadcept لأنها مُحسّنة لتصميم PCBS للتصنيع (على سبيل المثال ، يمكنك تصدير فاتورة المواد (BoM) مباشرةً من الأداة) وهي قائمة على السحابة ، بحيث يمكن استخدامها بسهولة في أي مكان. (كما أنها توفر إصدارًا مجانيًا للمجتمع من الأداة للمصنعين والطلاب.)

هناك العديد من الخيارات الأخرى التي يمكنك الاختيار من بينها:

ألتيوم

ExpressPCB

جهاز التردد

KiCad

Cadence allegro

حصيرة

التصميم بمساعدة الحاسوب

ديب تريس

بعد تثبيت الأدوات المحددة ، تحتاج إلى الحصول على مواصفات المكون لكل مكون محدد. They can often be found on the supplier’s website. سيساعدك ملف النموذج في رسم التخطيطي. يصبح هذا المكون متاحًا في قاعدة البيانات عند تحميل النموذج إلى أداة البرنامج. بعد ذلك ، كل ما عليك فعله هو اتباع دليل البيانات وتوصيل السلك بكل دبوس في المكون. (ملاحظة: ستعتمد تفاصيل عملية التصميم على الأداة البرمجية المختارة).

يحتاج كل رمز تخطيطي إلى مساحة مرتبطة به ثنائي الفينيل متعدد الكلور لتحديد الأبعاد المادية للمكون وموقع الفتحات الموجودة على لوحة اللحام أو ثنائي الفينيل متعدد الكلور. You should have selected the components (or are now selecting them), and we describe this process in the EE Design Process video (see video).

مثال على الرسم التخطيطي

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. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للشركة المصنعة اختبار الجهاز من خلال نقاط الاختبار الموجودة في هذا المستند.

تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور + ملف جربر

To design the PCB layout and create Gerber files, you can use the same software tools we mentioned in circuit design. على عكس التخطيطي ، يقوم تخطيط PCB بتعيين المكونات الفعلية للمواقع الدقيقة على PCB ويعرض المسارات التي تربط كل مكون معًا بين طبقات PCB. كما ذكرنا في بداية هذه المقالة ، فكلما زادت الطبقات ، زاد تعقيد التصنيع المطلوب ، وارتفعت التكلفة.

Divide the PCB into logical parts based on functions (e.g. power supply, audio output, etc.). بعد ذلك ، تأكد من تجميع مكونات كل قسم في نفس المنطقة. بهذه الطريقة ، يمكنك إبقاء أثر الموصل قصيرًا وتقليل الضوضاء والتداخل.

يجب أيضًا مراعاة واجهة المستخدم (UI) عند تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور. يجب تعديل المكونات مثل مقابس الصوت والموصلات والمصابيح وما إلى ذلك لتحقيق أفضل تجربة للمستخدم.

بمجرد تصميم المخطط ، يتم إنشاء ملف جربر. ستستخدم الشركة المصنعة لـ PCBA هذا الملف. هناك العديد من الشركات التي تقدم هذه الخدمات ، ومن مكتبة خبراء HWTrek نوصي Kingbrother و NexPCB و HQPCB.

Sample Gerber files

يعد وضع المكونات على ثنائي الفينيل متعدد الكلور أمرًا مهمًا للغاية. يمكن أن تتداخل بعض المكونات مع بعضها البعض وتتسبب في سلوك غير متوقع. على سبيل المثال ، إذا كان لديك كل من وحدتي Bluetooth و Wi-Fi ، فإنهما لهما نفس النطاق الترددي 2.4 جيجا هرتز ويمكنهما التداخل مع بعضهما البعض إذا تم وضعها بشكل غير صحيح.

إنتاج ثنائي الفينيل متعدد الكلور

عند إرسال ملف Gerber إلى الشركة المصنعة لـ PCB ، يمكنهم طباعة اللوحة. سيكون هذا هو الأساس لمزيد من بناء الأساس لإضافة مكونات إلى PCB وتصنيع PCBA (تجميع لوحة الدوائر المطبوعة).

الجهاز المركزي للإحصاء الفلسطيني المفكك

PCBA (تجميع)

الإعداد المادي

في هذه المرحلة من تصميم كفاءة الطاقة الخاصة بك ، يجب أن تكون قد حددت المكونات. يمكنك أن تطلب من الشركة المصنعة لـ PCBA طلب المكونات المطلوبة لك ، أو القيام بذلك بنفسك إذا اخترت موردًا. المسائل التي تحتاج إلى عناية:

المهلة الزمنية: نظرًا لأن هذه المكونات تأتي من موردين مختلفين ، ضع في اعتبارك المهلة الزمنية. بالنسبة لبعض المكونات ، قد يستغرق الأمر ما يصل إلى 8-16 أسبوعًا.

التعبئة والتغليف: اطلب المكونات من البكرات التي تلتقطها آلات SMT تلقائيًا بدلاً من تعبئتها بشكل فردي.

الحد الأدنى لكمية الطلب: تحقق من الحد الأدنى لكمية الطلب الخاصة بالمكون. إذا قمت بشراء أقل من الحد الأدنى ، فتأكد من أن المكونات المحددة متوفرة في المخزون. بالنسبة للدفعات الصغيرة (حتى 50) ، يمكنك الطلب عبر الإنترنت من DigiKey أو Mouser. لمزيد من الكميات ، يرجى طلب المشورة من الشركة المصنعة الخاصة بك.

الخسارة: اطلب 10٪ أكثر لتغطية الخسارة (ليس للمكونات باهظة الثمن)

تثبيت المكونات على ثنائي الفينيل متعدد الكلور

هناك طريقتان رئيسيتان لوضع المكونات على سطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور:

Through-holes (through-holes) are manual methods of assembling assemblies with wires into holes on the surface of a PCB. ومن المعروف أيضًا باسم DIP أو عملية التغليف المزدوجة في الخط. (شاهد SMT قيد التقدم في هذا الفيديو)

SMT (تقنية تثبيت السطح) هي الطريقة الأكثر استخدامًا في الإنتاج الضخم. يتم ذلك عن طريق آلات SMT سريعة ودقيقة توفر لك الوقت والمال وتتجنب الخطأ البشري.

أشياء للذكرى:

يجب ألا يتجاوز رقم نوع المكون الخاص بك عدد البكرات التي يمكن أن يدعمها جهاز SMT الخاص بالشركة المصنعة.

قم بتحسين المكونات الخاصة بك ودمجها بحيث يتم تشغيل SMT واحد فقط.

تحقق من أحجام وسادة البصمة المدعومة من الشركة المصنعة. خلاف ذلك ، لن يقوم جهاز SMT بتثبيت المكونات بشكل صحيح.

لا يمكن تثبيت بعض المكونات الأكبر حجمًا بواسطة الماكينة ولا تزال تتطلب عملًا يدويًا من خلال الفتحة. لذلك ، يمكن استخدام كلتا التقنيتين على نفس اللوحة.

أي مكونات تحتاج إلى إضافتها يدويًا عبر طريقة الثقب تضيف إلى تكلفة التصنيع.

إنحسر لحام

إن عملية اللحام بالسيولة هي عملية جعل المكونات “تلتصق” بثنائي الفينيل متعدد الكلور. يقوم PCBA بتسخين لوحة الدائرة من خلال فرن إعادة التدفق أو مصباح الأشعة تحت الحمراء حتى يذوب اللحام ، وبالتالي يتم توصيل المكون بشكل دائم بلوحة الدائرة.

الجزء الأصعب هنا هو عدم ارتفاع درجة حرارة المكونات أو إتلافها ، لأن الخصائص الحرارية لكل عبوة مختلفة. ستكون الشركة المصنعة الموثوقة لـ PCBA مسؤولة عن هذه العملية ، وكل ما عليك القيام به هو تزويدهم بمواصفات المكون.

عملية الجزر.

طرق اللحام الأخرى:

يستخدم لحام الموجة بشكل أساسي للمكونات المضافة يدويًا بطريقة الفتحة. في هذه الحالة ، ستمر PCBA أولاً عبر فرن اللحام بإعادة التدفق ، ثم تضيف المكونات الأخرى يدويًا بعد أن تمر عبر آلة اللحام الموجي.

يمكن استخدام اللحام بالحديد في مواقف محددة ، ولكن ليس للإنتاج بالجملة.

الاختبار وفحص الجودة

في هذه الخطوة ، يتم اختبار عينات PCBA لضمان الجودة. الأخطاء الشائعة هي: قصر الدوائر في المكونات المنفصلة ، والمكونات غير المحاذية وأجزاء الدائرة التي لا ينبغي توصيلها. الاختبارات الأكثر شيوعًا:

تكنولوجيا المعلومات والاتصالات (الاختبار عبر الإنترنت). عند تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، عادةً ما يتم حجز بعض نقاط الاختبار لتصحيح الأخطاء والبرمجة ولأغراض أخرى. ستستخدم آلة تكنولوجيا المعلومات والاتصالات نقاط الاختبار هذه لاختبار الدائرة المفتوحة / القصيرة والتحقق من أن قيم المكونات السلبية (المقاومات ، المحاثات ، المكثفات) تقع ضمن نطاق المواصفات.

AOI (الفحص البصري التلقائي). Manufacturers use a “gold sample” (reference PCBA) to compare with other samples. بالنسبة لهذا الاختبار ، سيحتاج مُنشئ الأجهزة إلى توفير المواصفات والتفاوتات إلى الشركة المصنعة لتعيين المعلمات.

الأشعة السينية. ستستخدم الشركة المصنعة لـ PCBA الأشعة السينية للتحقق من ظروف اللحام لمكونات BGA (مصفوفة الشبكة الكروية). شاهد اختبار الأشعة السينية في هذا الفيديو.