De prototipaj cirkvitoj sur panaj tabuloj ĝis projektado de niaj propraj presita cirkvito (PCBS), it was like getting off the training wheels. There’s a lot to learn about this process, so let’s get started. PCB-projektado efektivigas en elektroteknika (EE) procezo. EE kreas la “cerbon” pri kiel funkcias aparatoj. 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). Produktaj dimensioj estas difinitaj dum la elektronika inĝeniera projektado. You can watch a video about it here. 2. PCB-tavoloj – Ju pli da tavoloj, des pli kompleksa estas la FABRIKADO de PCB. (Noto: Eĉ unutavola PCB povas esti kompleksa PCB, sed ĉi tie ni parolas pri la komplekseco de fabrikado de PCB. Ju pli multaj tavoloj havas PCB, des pli multekoste ĝi estas fabriki.)

Layer 2 is usually used for simple toy products

Iot rilataj produktoj kutime havas 4 tavolojn

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.

Informoj, kiujn vi devas doni al fabrikantoj de PCB:

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

Materialoj (FR-2 (fenola kotona papero), FR-3 (kotona papero kaj epoksio), FR-4 (vitrofibro kaj epoksio … Etc.)

Dikeco (0.5 mm, 1.0 mm … Etc.)

Color (red, black, green… Etc.)

Surfaca traktado (ENIG (kemia nikelo / ora mergado), DIG (rekta ora mergado), OSP (organikaj luteblaj konserviloj, ktp.)

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

Gerber-dosiero

PCB design process:

Cirkvita dezajno

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

Frekvenca aparato

KiCad

Cadence allegro

mato

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. La modelo-dosiero helpos vin desegni la skemon. 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. (Noto: la detaloj de la projektado dependos de la elektita ilo).

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. Krome la fabrikanto povas provi la aparaton per la testopunktoj en ĉi tiu dokumento.

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. Male al skemo, PCB-aranĝo asignas la realajn erojn al ĝustaj lokoj sur la PCB kaj montras la spurojn, kiuj konektas ĉiun eron inter la PCB-tavoloj. 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. Tiel vi povas mallongigi la kondukan spuron kaj redukti bruon kaj enmiksiĝon.

La uzantinterfaco (UI) ankaŭ devas esti memorata dum projektado de PCB. Komponentoj kiel sonfantoj, konektiloj, ledoj, ktp devas esti ĝustigitaj por atingi la plej bonan uzantan sperton.

Once the layout is designed, a Gerber file is generated. Via PCBA-fabrikanto uzos ĉi tiun dosieron. There are many companies that offer these services, and from HWTrek’s expert library we recommend Kingbrother, NexPCB, and HQPCB.

Sample Gerber files

La lokado de komponantoj sur la PCB estas tre grava. 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. Ĉi tio estos la bazo por plue konstrui la fundamenton por aldoni komponantojn al la PCB kaj fabriki la PCBA (presita cirkvita tabulo-aro).

Unassembled PCBS

PCBA (Assembly)

Materialpreparo

Je ĉi tiu punkto en via EE-projektado, vi devus elekti la erojn. You can ask the PCBA manufacturer to order the required components for you, or do it yourself if you choose a supplier. Aferoj bezonantaj atenton:

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. Se vi aĉetas malpli ol la minimumon, certigu, ke la elektitaj eroj estas en stoko. For small batches (up to 50), you can order online from DigiKey or Mouser. Por pli multaj kvantoj, bonvolu peti konsilon de via fabrikanto.

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 (surfaca monta teknologio) estas la plej vaste uzata metodo en amasproduktado. It is done by fast, accurate SMT machines that save you time, money and avoid human error.

Aferoj por memori:

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.

Refluu lutadon

Reflow soldering is the process of making components “stick” to the PCB. La PCBA varmigas la cirkvitplaton tra refluforno aŭ infraruĝa lampo ĝis la lutaĵo degelas, tiel permanente alkroĉante la komponenton al la cirkvitplato.

The trickiest part here is not to overheat or damage the components, because the thermal characteristics of each package are different. Fidinda PCBA-fabrikanto respondecos pri ĉi tiu procezo, kaj vi nur bezonas provizi al ili komponajn specifojn.

Reflua procezo.

Other welding methods:

Onda lutado estas ĉefe uzata por mane aldonitaj eroj per la trua trua metodo. En ĉi tiu kazo, via PCBA unue trairos la refluan veldan fornon, kaj poste permane aldonos aliajn erojn post kiam ĝi trairos la ondan lutilon.

Fera veldado povas esti uzata por specifaj situacioj, sed ne por amasproduktado.

Testado kaj kvalita inspektado

En ĉi tiu paŝo, PCBA-specimenoj estas provitaj por certigi kvaliton. Oftaj eraroj estas: fuŝkontaktoj en malkonektitaj komponentoj, misalignitaj komponentoj kaj partoj de la cirkvito kiuj ne devus esti ligitaj. La plej oftaj testoj:

ICT (Interreta provado). When designing a PCB, some test points are usually reserved for debugging, programming, and other purposes. La ICT-maŝino uzos ĉi tiujn testajn punktojn por malferma / kurta cirkvita testado kaj kontrolos, ke la valoroj de la pasivaj komponantoj (rezistiloj, induktiloj, kondensiloj) estas ene de la specifa gamo.

AOI (Aŭtomata optika inspektado). Manufacturers use a “gold sample” (reference PCBA) to compare with other samples. Por ĉi tiu testo, la aparataro-kreinto devos doni specifojn kaj toleremojn al la fabrikanto por agordi la parametrojn.

X-radio. The PCBA manufacturer will use X-rays to check the welding conditions of the BGA (ball Grid Array) components. Spektu la rentgenan teston en ĉi tiu filmeto.