From prototype circuits on bread boards to designing our own gipatik nga circuit board (PCBS), it was like getting off the training wheels. Adunay daghang nahibal-an bahin sa kini nga proseso, busa magsugod na kita. PCB design is carried out in an electrical engineering (EE) process. Gihimo sa EE ang “utok” kung giunsa molihok ang mga aparato. Without electronics, you’re left with little more than a pile of metal and plastic.

Mga butang nga mahibal-an sa wala pa magsugod ang laraw sa PCB: 1. Kadako sa PCB – kini nagsalig sa kadako sa imong produkto (o kadak-an sa kaso). Ang mga sukat sa produkto gihubit sa panahon sa proseso sa paglaraw sa electronic engineering. Mahimo ka makatan-aw sa usa ka video bahin dinhi. 2. Mga layer sa PCB – Kung daghang mga sapaw, labi ka komplikado ang MANUFACTURE sa PCB. (Hinumdomi: Bisan ang us aka layer nga PCB mahimo nga usa ka komplikado nga PCB, apan dinhi gihisgutan namon ang pagkakumplikado sa paghimo sa usa ka PCB. Kung daghang mga sapaw sa PCB, labi ka mahal ang paggama niini.)

Kasagaran gigamit ang layer 2 alang sa yano nga mga produkto sa dulaan

Ang mga produkto nga adunay kalabotan sa Iot kasagaran adunay 4 nga sapaw

Kasagaran gigamit alang sa mga andana nga 6 hangtod 8 sa usa ka smartphone o smartwatch.

3. Mga kinahanglanon sa taghimo sa imong PCB. Be sure to read the guidelines for rhythm, trace size, power isolation, and file naming before you start designing.

Ang kasayuran nga kinahanglan nimo ihatag sa mga naghimo sa PCB:

Gidaghan nga sapaw (pananglitan 2, 4, 6, ug uban pa)

Mga Materyales (FR-2 (phenolic cotton paper), FR-3 (cotton paper ug epoxy), FR-4 (glass fiber ug epoxy… Ug uban pa)

Thickness (0.5 mm, 1.0 mm… Ug uban pa)

Color (red, black, green… Ug uban pa)

Pagtambal sa pang-ibabaw (ENIG (kemikal nga nikelado / bulawan nga pagsulud), DIG (direkta nga paglusbok sa bulawan), OSP (mga organikong solderable nga preserba, ug uban pa.)

Gibug-aton sa tumbaga (1 oz (35 microns), 2 oz (70 microns), 0.5 oz (18 microns)… Ug uban pa)

Gerber file

Proseso sa laraw sa PCB:

Gidisenyo sa circuit

For this step, you need to create the schematic. Kini usa ka dokumento, sama sa usa ka blueprint, nga naglarawan kung giunsa ang mga sangkap nga adunay kalabutan sa matag usa ug nagtinabangay. Aron mahimo ang eskematiko nga file, kinahanglan nimo usa ka tool sa software. Gusto namon ang Quadcept tungod kay kini gi-optimize alang sa pagdesinyo sa PCBS alang sa paggama (pananglitan, mahimo nimo nga i-export ang usa ka Bill of Material (BoM) nga direkta gikan sa gamit) ug cloud-based, mao nga dali kini magamit bisan diin. (Nagtanyag usab sila usa ka libre nga bersyon sa komunidad nga galamiton alang sa mga tiggama ug estudyante.)

Daghang uban pang mga kapilian nga mahimo nimo kapilian:

Altium

ExpressPCB

Lalang sa Frequency

KiCad

Cadence allegro

higdaanan

Computer aided design

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. Ang modelo nga file makatabang kanimo sa pagguhit sa eskematiko. Magamit kini nga sangkap sa database kung imong i-upload ang modelo sa tool sa software. Pagkahuman, ang kinahanglan nimong buhaton mao ang pagsunod sa manwal sa datos ug ikonekta ang wire sa matag pin sa sangkap. (Hinumdomi: ang mga detalye sa proseso sa paglaraw mag-agad sa pinili nga tool sa software).

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).

Pananglitan nga diagram

Ang usa ka maayong eskematiko hinungdanon gyud, tungod kay kini gamiton ingon usa ka reperensya nga dokumento sa panahon sa pag-debug ug usa ka maayong gamit sa komunikasyon sa ubang mga inhenyero. Ingon kadugangan, mahimong sulayan sa manggagama ang aparato pinaagi sa mga puntos sa pagsulay sa kini nga dokumento.

Layout sa PCB + Gerber file

To design the PCB layout and create Gerber files, you can use the same software tools we mentioned in circuit design. Dili sama sa usa ka eskematiko, ang usa ka layout sa PCB naghatag sa tinuud nga mga sangkap sa eksaktong lokasyon sa PCB ug gipakita ang mga track nga nagkonektar sa matag sangkap sa taliwala sa mga sapaw sa PCB. Sama sa gihisgutan sa pagsugod sa kini nga artikulo, daghang mga sapaw, labi ka komplikado ang kinahanglan sa paggama, ug labi ka taas ang gasto.

Divide the PCB into logical parts based on functions (e.g. power supply, audio output, etc.). Pagkahuman, siguruha nga maipangkat ang mga sangkap sa matag seksyon sa parehas nga lugar. Sa kini nga paagi, mapadayon nimo ang conductive trace nga mubu ug maminusan ang kasaba ug pagkaguba.

Ang interface sa gumagamit (UI) kinahanglan usab nga hinumduman sa pagdesenyo sa usa ka PCB. Ang mga sangkap sama sa audio jacks, konektor, leds, ug uban pa kinahanglan nga ayohon aron maangkon ang labing kaayo nga kasinatian sa gumagamit.

Sa higayon nga ang laraw gilaraw, ang usa ka Gerber file gihimo. Gigamit sa imong taghimo sa PCBA kini nga file. Daghang mga kompanya ang nagtanyag sa kini nga mga serbisyo, ug gikan sa eksperto nga librarya sa HWTrek girekomenda namon ang Kingbrother, NexPCB, ug HQPCB.

Mga sample nga file sa Gerber

Ang pagbutang mga sangkap sa PCB hinungdanon kaayo. Ang pipila nga mga sangkap mahimong makabalda sa matag usa ug hinungdan sa wala damha nga pamatasan. Pananglitan, kung adunay ka parehas nga mga module sa Bluetooth ug Wi-Fi, parehas sila og 2.4ghz bandwidth ug mahimong makabalda sa matag usa kung sayup nga gibutang.

PCB production

Kung ipadala nimo ang Gerber file sa taghimo sa PCB, mahimo nila maiimprinta ang board. Kini ang basihan aron labi nga matukod ang pundasyon alang sa pagdugang mga sangkap sa PCB ug paggama sa PCBA (giimprinta nga circuit board Assembly).

Wala gitapok nga PCBS

PCBA (Assembly)

Pagpangandam sa materyal

Niini nga punto sa imong laraw sa EE, kinahanglan nimo nga mapili ang mga sangkap. Mahimo nimo hangyoon ang taghimo sa PCBA nga mag-order sa mga kinahanglan nga sangkap alang kanimo, o buhata kini sa imong kaugalingon kung gipili nimo ang usa ka tagahatag. Mga butang nga nanginahanglan og pagtagad:

Lead time: As these components come from different suppliers, keep the lead time in mind. Alang sa pipila nga mga sangkap, mahimo’g moabot sa 8-16 ka semana.

Pag-pack: Ang mga sangkap sa pag-order gikan sa mga rolyo nga awtomatiko nga gipunit sa mga SMT machine imbis nga kini usa-usa nga putos.

Minimum nga gidaghanon sa order: Susihon ang minimum nga gidaghanon sa order sa sangkap. Kung mopalit ka nga mas mubu sa minimum, siguruha nga ang mga napili nga sangkap naa sa stock. For small batches (up to 50), you can order online from DigiKey or Mouser. Alang sa dugang nga gidaghanon, palihug pangayo tambag gikan sa imong naghimo.

Pagkawala: Pag-order 10% pa aron matabunan ang pagkawala (dili alang sa mga mahalon nga sangkap)

Pag-install mga sangkap sa PCB

Adunay duha ka punoan nga paagi aron mabutang ang mga sangkap sa PCB nga nawong:

Through-holes (through-holes) are manual methods of assembling assemblies with wires into holes on the surface of a PCB. Kini kasagarang nailhan nga DIP o dual in-line nga proseso sa pagputos. (Tan-awa ang SMT nga nagpadayon sa kini nga video)

Ang SMT (ibabaw nga teknolohiya sa bukid) mao ang labi ka daghang gigamit nga pamaagi sa paghimo sa kadaghanan. Gihimo kini sa dali, ensakto nga mga SMT machine nga makatipig sa imong oras, salapi ug paglikay sa sayup sa tawo.

Mga butang nga pagahinumduman:

Ang numero sa tipo sa imong sangkap kinahanglan dili molapas sa gidaghanon sa mga rolyo nga mahimo suportahan sa taghimo sa SMT machine.

Pag-optimize ug panaghiusa sa imong mga sangkap aron usa ra ang modagan sa SMT.

Susihon ang gisuportahan sa tiggama mga gidak-on sa footprint pad. Kung dili, ang SMT machine dili ma-install nga tama ang mga sangkap.

Ang pila nga labi ka daghan nga mga sangkap dili ma-install pinaagi sa makina ug nagkinahanglan pa og manwal pinaagi sa lungag nga trabaho. Busa, ang parehas nga mga teknolohiya mahimong magamit sa parehas nga pisara.

Ang bisan unsang mga sangkap nga kinahanglan nimo aron madugangan pinaagi sa paagi nga pinaagi sa lungag nga idugang sa gasto sa paggama.

Pag-solder sa reflow

Ang Reflow soldering mao ang proseso sa paghimo nga mga sangkap nga “stick” sa PCB. Gipainit sa PCBA ang circuit board pinaagi sa usa ka reflow furnace o usa ka infrared lampara hangtod natunaw ang solder, nga tungod niini permanente nga gilakip ang sangkap sa circuit board.

Ang labing lisud nga bahin dinhi dili ang sobra nga pag-init o pagdaot sa mga sangkap, tungod kay ang mga kinaiya nga kainit sa matag pakete lahi. Ang usa ka kasaligan nga taghimo sa PCBA ang responsable sa kini nga proseso, ug ang kinahanglan nimo buhaton mao ang paghatag kanila sa mga paghingalan sa sangkap.

Proseso sa Reflux.

Uban pang mga pamaagi sa welding

Ang pag-solder sa Wave panguna nga gigamit alang sa kamut nga gidugang nga mga sangkap pinaagi sa through-hole nga pamaagi. Sa kini nga kaso, ang imong PCBA una nga moagi sa reflow welding furnace, ug pagkahuman nga manu-mano nga idugang ang uban pang mga sangkap pagkahuman kini moagi sa wave soldering machine.

Ang iron welding mahimong gamiton alang sa piho nga mga sitwasyon, apan dili alang sa mass production.

Pagsulay ug kalidad nga pagsusi

Sa kini nga lakang, gisulayan ang mga sampol sa PCBA aron masiguro ang kalidad. Kasagaran nga mga sayup mao ang: mga mubu nga sirkito sa mga dili nakakonektang mga sangkap, dili magkaparehas nga mga sangkap ug mga bahin sa circuit nga dili kinahanglan nga magkonektar. Ang labing kasagarang mga pagsulay:

ICT (Online nga pagsulay). When designing a PCB, some test points are usually reserved for debugging, programming, and other purposes. Gigamit sa makina sa ICT kini nga mga punto sa pagsulay alang sa bukas / mubo nga pagsulay sa sirkito ug susihon nga ang mga kantidad sa mga passive nga sangkap (resistors, inductors, capacitors) naa sa sulud sa range sa detalye.

AOI (Awtomatikong pagsusi sa optikal). Manufacturers use a “gold sample” (reference PCBA) to compare with other samples. Alang sa kini nga pagsulay, ang taghimo sa hardware kinahanglan nga mohatag mga detalye ug pagtugot sa taghimo aron itakda ang mga parameter.

X ray. Ang naghimo sa PCBA mogamit X-ray aron masusi ang mga kondisyon sa welding sa mga sangkap sa BGA (ball Grid Array). Tan-awa ang X-ray test sa kini nga video.