A prototípus áramköröktől a kenyértáblákon a saját tervezésig nyomtatott áramkör (PCBS), it was like getting off the training wheels. There’s a lot to learn about this process, so let’s get started. PCB design is carried out in an electrical engineering (EE) process. Az EE létrehozza az eszközök működésének „agyát”. 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). A termék méreteit az elektronikai tervezési folyamat során határozzák meg. You can watch a video about it here. 2. NYÁK rétegek – Minél több réteg, annál összetettebb a NYÁK GYÁRTÁSA. (Megjegyzés: Még az egyrétegű NYÁK is összetett NYÁK lehet, de itt a NYÁK készítésének összetettségéről beszélünk. Minél több rétege van egy NYÁK -nak, annál drágább a gyártása.)

Layer 2 is usually used for simple toy products

Az Iot -hoz kapcsolódó termékek általában 4 rétegűek

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.

A NYÁK -gyártóknak nyújtandó információk:

Rétegek száma (pl. 2, 4, 6 stb.)

Anyagok (FR-2 (fenolos pamut papír), FR-3 (pamut papír és epoxi), FR-4 (üvegszál és epoxi… stb)

Vastagság (0.5 mm, 1.0 mm… stb)

Color (red, black, green… stb)

Felületkezelés (ENIG (kémiai nikkel/arany merítés), DIG (közvetlen aranymerítés), OSP (szerves forrasztható tartósítószerek stb.)

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

Gerber reszelő

PCB design process:

Áramkör tervezés

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

Frekvencia eszköz

KiCad

Cadence allegro

lábtörlő

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. A modellfájl segít rajzolni a vázlatot. 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. (Megjegyzés: a tervezési folyamat részletei a választott szoftver eszköztől függenek).

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. Kiválasztania kellett volna az összetevőket (vagy most választja ki őket), és ezt a folyamatot az EE tervezési folyamatának videójában írjuk le (lásd a videót).

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. Ezenkívül a gyártó a dokumentum tesztelési pontjain keresztül tesztelheti az eszközt.

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. Ellentétben a vázlattal, a NYÁK -elrendezés a tényleges komponenseket a NYÁK -on található pontos helyekhez rendeli, és megmutatja azokat a sávokat, amelyek az egyes összetevőket összekapcsolják a NYÁK -rétegek között. 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. Ily módon rövidre teheti a vezetőképes nyomokat, és csökkentheti a zajt és az interferenciát.

A PCB tervezésekor a felhasználói felületet (UI) is szem előtt kell tartani. Az olyan alkatrészeket, mint az audiocsatlakozók, csatlakozók, LED -ek stb., Be kell állítani a legjobb felhasználói élmény elérése érdekében.

Once the layout is designed, a Gerber file is generated. A PCBA gyártója fogja használni ezt a fájlt. There are many companies that offer these services, and from HWTrek’s expert library we recommend Kingbrother, NexPCB, and HQPCB.

Sample Gerber files

Nagyon fontos az alkatrészek elhelyezése a NYÁK -on. 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. Ez lesz az alapja annak, hogy tovább építsük az alapot az alkatrészek PCB -hez való hozzáadásához és a PCBA (nyomtatott áramköri egység) gyártásához.

Unassembled PCBS

PCBA (Assembly)

Anyag előkészítés

Az EE kialakításának ezen a pontján ki kellett választania az alkatrészeket. You can ask the PCBA manufacturer to order the required components for you, or do it yourself if you choose a supplier. Figyelemre méltó kérdések:

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. Ha a minimálisnál kevesebbet vásárol, győződjön meg arról, hogy a kiválasztott alkatrészek raktáron vannak. For small batches (up to 50), you can order online from DigiKey or Mouser. További mennyiségekért kérje a gyártó tanácsát.

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)

Az SMT (felületre szerelhető technológia) a legelterjedtebb módszer a tömegtermelésben. It is done by fast, accurate SMT machines that save you time, money and avoid human error.

Emlékeztető dolgok:

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.

Reflow soldering

Reflow soldering is the process of making components “stick” to the PCB. A PCBA addig melegíti az áramköri lapot egy visszafolyó kemencén vagy infravörös lámpán keresztül, amíg a forrasztás el nem olvad, és ezáltal tartósan rögzíti az alkatrészt az áramköri laphoz.

The trickiest part here is not to overheat or damage the components, because the thermal characteristics of each package are different. Egy megbízható PCBA gyártó lesz felelős ezért a folyamatért, és mindössze annyit kell tennie, hogy megadja nekik az alkatrész specifikációit.

Reflux folyamat.

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.

A vashegesztés speciális helyzetekben használható, de nem tömegtermelésre.

Tesztelés és minőségellenőrzés

Ebben a lépésben a PCBA mintákat tesztelik a minőség biztosítása érdekében. Gyakori hibák: rövidzárlat a leválasztott alkatrészekben, rosszul illeszkedő alkatrészek és az áramkör olyan részei, amelyeket nem szabad csatlakoztatni. A leggyakoribb tesztek:

ICT (online tesztelés). When designing a PCB, some test points are usually reserved for debugging, programming, and other purposes. Az IKT -gép ezeket a tesztpontokat használja a nyitott/rövidzárlat teszteléséhez, és ellenőrzi, hogy a passzív komponensek (ellenállások, induktivitások, kondenzátorok) értékei a specifikációs tartományon belül vannak -e.

AOI (automatikus optikai ellenőrzés). Manufacturers use a “gold sample” (reference PCBA) to compare with other samples. Ehhez a teszthez a hardver készítőjének specifikációkat és tűréseket kell megadnia a gyártónak a paraméterek beállításához.

Röntgen. The PCBA manufacturer will use X-rays to check the welding conditions of the BGA (ball Grid Array) components. Nézze meg a röntgenvizsgálatot ebben a videóban.