Printkort (PCB) findes i næsten alle slags elektroniske enheder. Hvis der er elektroniske komponenter i et udstyr, er de også indlejret i forskellige størrelser af printkort. Ud over at fastgøre forskellige små dele, er printets hovedfunktion at tilvejebringe elektriske forbindelser mellem komponenterne. Efterhånden som elektronisk udstyr bliver mere og mere komplekst, er der brug for flere og flere dele, og ledningerne og delene på printet bliver mere og mere tætte. Et standard printkort ser sådan ud. Bare Board (without parts on it) is also often referred to as “Printed Wiring Board (PWB).

Selve pladen er fremstillet af et materiale, der er isoleret og modstandsdygtigt over for bøjninger. Det lille linjemateriale, der kan ses på overfladen, er kobberfolie. Oprindeligt er kobberfolien dækket på hele brættet, og den midterste del er ætset væk i fremstillingsprocessen, og den resterende del bliver til et netværk af små linjer. Disse linjer kaldes ledere eller ledere og bruges til at tilvejebringe elektriske forbindelser til dele på printkortet.

For at fastgøre dele til printkortet lodder vi deres ben direkte til ledningerne. På et grundlæggende printkort er delene koncentreret på den ene side, og ledningerne er koncentreret på den anden. Så vi skal lave huller i brættet, så stifterne kan gå gennem brættet til den anden side, så stifterne på delene svejses til den anden side. På grund af dette kaldes forsiden og bagsiden af ​​et printkort henholdsvis komponentside og loddeside.

Hvis der er dele på printkortet, der kan fjernes eller sættes på igen efter fremstilling, bruges Socket til at installere delene. Fordi fatningen er svejset direkte til brættet, kan delene vilkårligt skilles ad. Et ZIF -stik (Zero InserTIon Force) gør det let at indsætte og fjerne dele. Håndtaget ved siden af ​​fatningen kan holde delene på plads, efter at du har indsat dem.

For at forbinde to PCBS til hinanden bruges et kantstik almindeligt. Guldfingeren indeholder et antal nøgne kobberpuder, der faktisk er en del af PCB -ledningerne. Normalt, for at forbinde, indsætter vi guldfingeren på det ene printkort i den relevante slot (almindeligvis kaldet ekspansionsplads) på det andet printkort. In computers, display cards, sound cards, and similar interface cards are connected to the motherboard by means of a gold finger.

Den grønne eller brune farve på printkortet er farven på loddemasken. Dette lag er et isolerende skjold, der beskytter kobbertråden og forhindrer dele i at blive svejset til det forkerte sted. En anden silketryk vil blive trykt på loddemodstandslaget. Det er normalt trykt med ord og symboler (for det meste hvide) for at angive placeringen af ​​delene på tavlen. Screen printing surface is also known as icon surface

Legende).

Ensidige plader

Som vi nævnte, på en grundlæggende PCB, er delene koncentreret på den ene side, og ledningerne er koncentreret på den anden. Because the wire appears on only one side, we call this TYPE of PCB single-sided. Fordi enkelte paneler havde mange strenge restriktioner for kredsløbets design (fordi der kun var en side, kunne ledningerne ikke krydse og skulle tage en separat vej), kun tidlige kredsløb brugte sådanne plader.

Dobbeltsidede brædder

Printkortet har ledninger på begge sider. Men for at bruge begge ledninger skal der være ordentlige elektriske forbindelser mellem de to sider. Denne “bro” mellem kredsløb kaldes et guidehul (VIA). Føringshuller er små huller i printkortet fyldt eller belagt med metal, der kan forbindes til ledninger på begge sider. Because a dual panel has twice the area of a single panel, and because the wiring can be interlaced (it can be wound around to the other side), it is better for more complex circuits than a single panel.

Flerlags plader

For at øge det areal, der kan forbindes, bruges flere enkelt- eller dobbeltsidede ledningsplader. Flerlagspladen anvender flere dobbeltpaneler, og et lag isolering placeres mellem hvert panel og limes (presses). Antallet af lag på tavlen repræsenterer flere uafhængige ledningslag, normalt et lige antal lag, inklusive de yderste to lag. Most motherboards are built with four to eight layers, but it is technically possible to build up to 100 layers of PCBS. De fleste store supercomputere bruger en del lag bundkort, men de er faldet ud af brug, da de kan erstattes af klynger af almindelige computere. Because the layers in a PCB are so tightly integrated, it’s not always easy to see the actual number, but if you look closely at the motherboard, you might be able to.

Styrehullet (VIA), vi lige har nævnt, skal, hvis det påføres et dobbelt panel, være gennem hele brættet

Men i et flerlag, hvis du kun vil forbinde nogle af linjerne, kan styrehullerne spilde noget af linierummet i de andre lag. Buried vias and Blind vias avoid this problem because they only penetrate a few layers. Blind holes connect several layers of internal PCBS to surface PCBS without penetrating the entire board. Nedgravede huller er kun forbundet med det interne printkort, så lys ikke er synligt fra overfladen.

I et flerlags printkort er hele laget direkte forbundet til jordledningen og strømforsyningen. Så vi klassificerer lagene som Signal, Power eller Ground. If the parts on the PCB require different power supplies, they usually have more than two power and wire layers.

Del emballage teknologi

Gennem hulteknologi

The technique of placing parts on one side of the board and welding the pins to the other side is called “Through Hole Technology (THT)” encapsulation. Denne del fylder meget, og der bores et hul for hver stift. Så deres samlinger fylder faktisk på begge sider, og loddeledene er relativt store. På den anden side er THT -dele bedre forbundet til PCB end Surface Mounted Technology (SMT) dele, som vi vil tale om senere. Stikkontakter som kabelforbundet stik og lignende grænseflader skal være tryk-tolerante, så det er normalt THT-pakker.

Overflademonteret teknologi

For overflademonteret teknologi (SMT) dele er stiften svejset på samme side med delene. This technique does not drill holes in the PCB for each pin.

Overfladeklæbende dele kan endda svejses på begge sider.

SMT har også mindre dele end THT. Compared to PCB with THT parts, PCB with SMT technology is much denser. SMT package parts are also less expensive than THT’s. Så det er ingen overraskelse, at de fleste af nutidens PCBS er SMT.

Fordi loddeled og stifter på dele er meget små, er det meget vanskeligt at svejse dem manuelt. However, given that current assembly is fully automated, this problem will only occur when repairing parts.

Designprocessen

I PCB -design er der faktisk meget lange trin at gå igennem, før formelle ledninger. Følgende er den vigtigste designproces:

The system specifications

Først og fremmest bør systemspecifikationerne for det elektroniske udstyr planlægges. It covers system functionality, cost constraints, size, operation and so on.

System function block diagram

Det næste trin er at oprette et funktionelt blokdiagram over systemet. Forholdet mellem firkanterne skal også markeres.

Divide the system into several PCBS

Opdeling af systemet i flere PCBS reducerer ikke kun størrelsen, men giver også systemet mulighed for at opgradere og bytte dele. The system function block diagram provides the basis for our segmentation. Computers, for example, can be divided into motherboards, display cards, sound cards, floppy disk drives, power supplies, and so on.

Bestem emballagemetoden, der skal bruges, og størrelsen på hver PCB

Once the technology and the number of circuits used for each PCB has been determined, the next step is to determine the size of the board. If the design is too large, then packaging technology will have to change, or re-split the action. Kredsløbsdiagrammets kvalitet og hastighed bør også tages i betragtning ved valg af teknologi.

Tegn skematiske kredsløbsdiagrammer over alle printkort

Detaljerne om sammenkoblinger mellem delene skal vises på skitsen. PCB i alle systemer skal beskrives, og de fleste af dem bruger CAD (Computer Aided Design) i øjeblikket. Here is an example of a CircuitMakerTM design.

Skematisk diagram af printkort

Preliminary design of simulation operation

To ensure that the designed circuit diagram works, it must first be simulated using computer software. Sådan software kan læse tegninger og vise, hvordan kredsløbet fungerer på mange måder. This is much more efficient than actually making a sample PCB and then measuring it manually.

Place the parts on the PCB

Måden, hvorpå dele placeres, afhænger af, hvordan de er forbundet med hinanden. De skal forbindes til stien på den mest effektive måde. Effektiv ledningsføring betyder den kortest mulige ledning og færre lag (hvilket også reducerer antallet af styrehuller), men vi vender tilbage til dette i de faktiske ledninger. Here is what the bus looks like on a PCB. Placement is important in order for each part to have perfect wiring.

Test ledningsmuligheder med korrekt drift ved høj hastighed

Nogle af nutidens computersoftware kan kontrollere, om placeringen af ​​hver komponent kan tilsluttes korrekt, eller kontrollere, om den kan fungere korrekt ved høj hastighed. Dette trin kaldes at arrangere dele, men vi vil ikke gå for langt ind i dette. Hvis der er et problem med kredsløbets design, kan dele også omarrangeres, før kredsløbet eksporteres i marken.

Eksportkredsløb på printkort

The connections in the sketch will now look like wiring in the field. Dette trin er normalt fuldautomatiseret, selvom manuelle ændringer normalt er påkrævet. Below is the wire template for 2 laminates. De røde og blå linjer repræsenterer henholdsvis PCB -delelaget og svejselaget. Den hvide tekst og firkanter repræsenterer markeringerne på skærmudskrivningsfladen. De røde prikker og cirkler repræsenterer bore- og styrehuller. Yderst til højre kan vi se guldfingeren på svejseoverfladen på printkortet. The final composition of this PCB is often referred to as the working Artwork.

Hvert design skal overholde et sæt regler, f.eks. Minimum reserverede huller mellem linjer, mindste linjebredder og andre lignende praktiske begrænsninger. Disse specifikationer varierer afhængigt af kredsløbets hastighed, styrken af ​​det signal, der skal transmitteres, kredsløbets følsomhed over for strømforbrug og støj og kvaliteten af ​​materialet og produktionsudstyret. If the strength of the current increases, the thickness of the wire must also increase. For at reducere PCB -omkostninger, samtidig med at antallet af lag reduceres, er det også nødvendigt at være opmærksom på, om disse regler stadig er opfyldt. Hvis der er brug for mere end 2 lag, bruges strømlaget og jordlaget normalt til at undgå, at transmissionssignalet på signallaget påvirkes og kan bruges som et skjold for signallaget.

Ledning efter kredsløbstest

For at være sikker på, at ledningen fungerer korrekt bag tråden, skal den bestå den sidste test. Denne test kontrollerer også forkerte forbindelser, og alle forbindelser følger det skematiske diagram.

Etabler og arkiver

Fordi der i øjeblikket er mange CAD -værktøjer til design af PCBS, skal producenter have en profil, der opfylder standarderne, før de kan fremstille plader. Der er flere standardspecifikationer, men den mest almindelige er Gerber Files -specifikationen. Et sæt Gerber -filer indeholder en plan for hvert signal, effekt- og jordlag, en plan for loddemodstandslaget og skærmudskrivningsoverfladen og specificerede filer til boring og forskydning.

Electromagnetic compatibility problem

Elektroniske enheder, der ikke er designet til EMC -specifikationer, udsender sandsynligvis elektromagnetisk energi og forstyrrer apparater i nærheden. EMC pålægger maksimumsgrænser for elektromagnetisk interferens (EMI), elektromagnetisk felt (EMF) og radiofrekvensinterferens (RFI). Denne regulering kan sikre, at apparatet og andre nærliggende apparater fungerer normalt. EMC sætter strenge grænser for mængden af ​​energi, der kan spredes eller overføres fra en enhed til en anden, og er designet til at reducere modtagelighed for ekstern EMF, EMI, RFI og så videre. Med andre ord er formålet med denne regulering at forhindre elektromagnetisk energi i at komme ind eller ud fra enheden. Dette er et meget vanskeligt problem at løse og løses normalt ved at bruge strøm- og jordingslag eller lægge PCBS i metalkasser. The power and ground layers protect the signal layer from interference, and the metal box works equally well. Vi vil ikke gå for langt ind i disse spørgsmål.

Kredsløbets maksimale hastighed afhænger af EMC -overholdelse. Intern EMI, såsom strømtab mellem ledere, stiger, når frekvensen stiger. Hvis den nuværende forskel mellem de to er for stor, skal du sørge for at forlænge afstanden mellem dem. This also tells us how to avoid high voltage and minimize the current consumption of the circuit. Forsinkelseshastigheden i ledninger er også vigtig, så jo kortere længde, jo bedre. Så et lille printkort med gode ledninger fungerer bedre ved høje hastigheder end et stort printkort.