Çörək lövhələrindəki prototip sxemlərindən tutmuş öz dizaynımıza qədər çap devre (PCBS), it was like getting off the training wheels. There’s a lot to learn about this process, so let’s get started. PCB dizaynı elektrik mühəndisliyi (EE) prosesində həyata keçirilir. EE, cihazların necə işlədiyinin “beynini” yaradır. 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). Məhsul ölçüləri elektron mühəndislik dizaynı zamanı müəyyən edilir. You can watch a video about it here. 2. PCB təbəqələri – Daha çox təbəqə, PCB İMALATI daha mürəkkəbdir. (Qeyd: Bir qatlı PCB belə mürəkkəb bir PCB ola bilər, amma burada bir PCB hazırlamağın mürəkkəbliyindən bəhs edirik. Bir PCB nə qədər çox təbəqəyə sahibdirsə, istehsalı da bir o qədər bahadır.)

Layer 2 is usually used for simple toy products

Iot ilə əlaqəli məhsullar ümumiyyətlə 4 qatdan ibarətdir

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.

PCB istehsalçılarına verməli olduğunuz məlumatlar:

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

Materiallar (FR-2 (fenolik pambıq kağızı), FR-3 (pambıq kağızı və epoksi), FR-4 (şüşə lif və epoksi… Etc.)

Qalınlıq (0.5 mm, 1.0 mm… Etc.)

Color (red, black, green… Etc.)

Səth emalı (ENIG (kimyəvi nikel/qızıl daldırma), DIG (birbaşa qızıl daldırma), OSP (üzvi lehimlənən qoruyucu maddələr və s.)

Copper weight (1 oz (35 microns), 2 oz (70 microns), 0.5 oz (18 microns)… Etc.)

Gerber faylı

PCB design process:

Dövrə dizaynı

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. We like Quadcept because it is optimized for designing PCBS for manufacturing (for example, you can export a Bill of Material (BoM) directly from the tool) and is cloud-based, so it can be easily used anywhere. (They also offer a free community version of the tool for manufacturers and students.)

There are many other options you can choose from:

Altium

ExpressPCB

Tezlik cihazı

KiCad

Cadence allegro

Qida

Komputer vasitəsilə dizayn

DipTrace

After you install the selected tools, you need to obtain the component specifications for each selected component. They can often be found on the supplier’s website. Model faylı sxemi çəkməyə kömək edəcək. 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. (Qeyd: dizayn prosesinin detalları seçilmiş proqram vasitəsindən asılı olacaq).

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. Bundan əlavə, istehsalçı cihazı bu sənəddəki test nöqtələri vasitəsilə sınaya bilər.

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. Bir sxemdən fərqli olaraq, bir PCB düzeni, əsl komponentləri PCB üzərindəki dəqiq yerlərə təyin edir və hər bir komponenti PCB təbəqələri arasında birləşdirən parçaları göstərir. 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. Bu şəkildə, keçirici izi qısa saxlaya, səs -küy və müdaxiləni azalda bilərsiniz.

Bir PCB dizayn edərkən istifadəçi interfeysi (UI) də nəzərə alınmalıdır. Ən yaxşı istifadəçi təcrübəsini əldə etmək üçün audio jaklar, bağlayıcılar, ledlər və s. Kimi komponentlərin tənzimlənməsi lazımdır.

Once the layout is designed, a Gerber file is generated. PCBA istehsalçınız bu fayldan istifadə edəcək. There are many companies that offer these services, and from HWTrek’s expert library we recommend Kingbrother, NexPCB, and HQPCB.

Sample Gerber files

PCB üzərində komponentlərin yerləşdirilməsi çox vacibdir. Some components can interfere with each other and cause unexpected behavior. For example, if you have both Bluetooth and Wi-Fi modules, they have the same 2.4ghz bandwidth and can interfere with each other if incorrectly placed.

PCB production

When you send the Gerber file to the PCB manufacturer, they can print the board. Bu, PCB -yə komponentlərin əlavə edilməsi və PCBA -nın (çap dövrə lövhəsi montajı) istehsalı üçün daha çox zəmin yaratmaq üçün əsas olacaqdır.

Unassembled PCBS

PCBA (Assembly)

Material hazırlığı

EE dizaynınızda bu anda komponentləri seçməli idiniz. You can ask the PCBA manufacturer to order the required components for you, or do it yourself if you choose a supplier. Diqqəti tələb edən məsələlər:

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.

Minimum order quantity: Check the minimum order quantity of the component. Minimumdan aşağı alsanız, seçilmiş komponentlərin stokda olduğundan əmin olun. For small batches (up to 50), you can order online from DigiKey or Mouser. Daha çox miqdar üçün istehsalçınızdan məsləhət alın.

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 (səthə montaj texnologiyası) kütləvi istehsalda ən çox istifadə olunan üsuldur. It is done by fast, accurate SMT machines that save you time, money and avoid human error.

Xatırlamaq üçün:

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.

Yenidən lehimləmə

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.

Buradakı ən çətin şey, komponentlərin həddindən artıq istiləşməməsi və ya zədələnməməsidir, çünki hər bir paketin istilik xüsusiyyətləri fərqlidir. Etibarlı bir PCBA istehsalçısı bu prosesdən məsul olacaq və etməniz lazım olan şey onlara komponent xüsusiyyətlərini təqdim etməkdir.

Reflü prosesi.

Other welding methods:

Wave soldering is mainly used for manually added components by the through-hole method. In this case, your PCBA will first go through the reflow welding furnace, and then manually add other components after it will go through the wave soldering machine.

Dəmir qaynağı xüsusi hallar üçün istifadə edilə bilər, lakin kütləvi istehsal üçün deyil.

Test və keyfiyyət yoxlaması

Bu mərhələdə, keyfiyyət təmin etmək üçün PCBA nümunələri sınaqdan keçirilir. Ümumi səhvlər bunlardır: kəsilmiş komponentlərdə qısa dövrələr, yanlış hizalanmış komponentlər və bağlanmamalı olan dövrə hissələri. Ən çox yayılmış testlər:

İKT (onlayn test). When designing a PCB, some test points are usually reserved for debugging, programming, and other purposes. İKT maşını bu test nöqtələrini açıq/qısa qapanma testləri üçün istifadə edəcək və passiv komponentlərin (rezistorlar, induktorlar, kondansatörlər) dəyərlərinin spesifikasiya aralığında olub olmadığını yoxlayacaq.

AOI (Avtomatik optik yoxlama). Manufacturers use a “gold sample” (reference PCBA) to compare with other samples. Bu test üçün, hardware yaradıcısı parametrləri təyin etmək üçün istehsalçıya spesifikasiyalar və tolerantlıqlar təqdim etməlidir.

X -şüası. The PCBA manufacturer will use X-rays to check the welding conditions of the BGA (ball Grid Array) components. Bu videoda rentgen müayinəsinə baxın.