Nyomtatott áramkör (PCB) szinte minden elektronikus eszközben megtalálható. Ha elektronikus alkatrészek vannak egy berendezésben, akkor azokat különböző méretű NYÁK -ba is beágyazzák. A különböző apró alkatrészek rögzítése mellett a NYÁK fő funkciója az elektromos összeköttetések biztosítása az alkatrészek között. Ahogy az elektronikus berendezések egyre összetettebbé válnak, egyre több alkatrészre van szükség, és a vezetékek és alkatrészek a PCB -n egyre sűrűbbé válnak. Egy szabványos NYÁK valahogy így néz ki. Bare Board (without parts on it) is also often referred to as “Printed Wiring Board (PWB).

A tábla aljzata szigetelt és hajlításálló anyagból készült. A felületen látható kis vonalanyag rézfólia. Eredetileg a rézfóliát az egész tábla borítja, és a középső részt a gyártási folyamat során maratják, a fennmaradó rész pedig kis vonalak hálózata lesz. Ezeket a vezetékeket vezetőknek vagy vezetőknek nevezik, és elektromos csatlakozást biztosítanak a NYÁK alkatrészeihez.

Az alkatrészek PCB -hez való rögzítéséhez a tűket közvetlenül a vezetékhez forrasztjuk. Egy alap NYÁK -on az alkatrészek az egyik oldalra koncentrálódnak, a vezetékek pedig a másikra. Tehát lyukakat kell készítenünk a táblába, hogy a csapok átmenjenek a táblán a másik oldalra, így az alkatrészek csapjai a másik oldalra vannak hegesztve. Emiatt a NYÁK elülső és hátsó oldalát komponens oldalnak, illetve forrasztóoldalnak nevezik.

Ha a NYÁK -on olyan alkatrészek találhatók, amelyeket a gyártás után el lehet távolítani vagy vissza lehet helyezni, akkor az aljzatot kell használni az alkatrészek beszereléséhez. Mivel az aljzat közvetlenül a táblához van hegesztve, az alkatrészek tetszőlegesen szétszerelhetők. A ZIF (Zero InserTIon Force) dugó lehetővé teszi az alkatrészek könnyű behelyezését és eltávolítását. Az aljzat melletti kar a helyére tudja helyezni az alkatrészeket.

Két PCBS egymáshoz való csatlakoztatásához általában élcsatlakozót használnak. Az arany ujj számos csupasz rézpárnát tartalmaz, amelyek valójában a NYÁK -huzalozás részét képezik. Általában a csatlakozáshoz az egyik NYÁK aranyujját behelyezzük a másik NYÁK megfelelő nyílásába (általában bővítőnyílásnak). In computers, display cards, sound cards, and similar interface cards are connected to the motherboard by means of a gold finger.

A NYÁK zöld vagy barna színe a forrasztómaszk színe. Ez a réteg szigetelő pajzs, amely védi a rézhuzalt, és megakadályozza az alkatrészek rossz helyre hegesztését. Egy másik selyemszitát nyomtatnak a forrasztási ellenálló rétegre. Általában szavakkal és szimbólumokkal nyomtatják (többnyire fehér), hogy jelezzék a táblán lévő részek helyzetét. Screen printing surface is also known as icon surface

Legenda).

Egyoldalas táblák

Mint már említettük, egy alap NYÁK -on az alkatrészek az egyik oldalra koncentrálódnak, a vezetékek pedig a másikra. Because the wire appears on only one side, we call this TYPE of PCB single-sided. Mivel az egyes paneleknek számos szigorú korlátozása volt az áramkör kialakítására vonatkozóan (mivel csak egy oldala volt, a vezetékek nem tudtak keresztezni, és külön utat kellett választaniuk), csak a korai áramkörök használtak ilyen lapokat.

Kétoldalas táblák

Az áramköri lap mindkét oldalán van vezeték. De mindkét vezeték használatához megfelelő elektromos csatlakozásoknak kell lenniük a két oldal között. Az áramkörök közötti „hidat” vezetőfuratnak (VIA) nevezik. A vezetőfuratok olyan kis lyukak a NYÁK -ban, amelyek fémekkel vannak töltve vagy bevonva, és mindkét oldalon vezetékekhez csatlakoztathatók. 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.

Többrétegű táblák

A huzalozható terület növelése érdekében több egy- vagy kétoldalas vezetéklapot használnak. A többrétegű tábla több kettős panelt használ, és minden panel közé szigetelő réteget helyeznek, és ragasztják (préselik). A lemez rétegeinek száma több független huzalozási réteget jelent, általában páros számú réteget, beleértve a legkülső két réteget is. Most motherboards are built with four to eight layers, but it is technically possible to build up to 100 layers of PCBS. A legtöbb nagy szuperszámítógép jó néhány réteg alaplapot használ, de ezek kiestek a használatból, mivel helyettesíthetők közönséges számítógépek fürtjeivel. 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.

Az imént említett vezetőlyuknak (VIA), ha dupla panelre van felhelyezve, az egész táblán át kell esnie

De ha többrétegű, ha csak a vonalak egy részét szeretné csatlakoztatni, akkor a vezetőfuratok elpazarolhatják a többi réteg vonalterének egy részét. 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. Az eltemetett lyukak csak a belső PCB -hez vannak csatlakoztatva, így a fény nem látható a felületről.

Egy többrétegű NYÁK -ban a teljes réteg közvetlenül csatlakozik a földelő vezetékhez és a tápegységhez. Tehát a rétegeket Signal, Power vagy Ground kategóriába soroljuk. If the parts on the PCB require different power supplies, they usually have more than two power and wire layers.

Alkatrészcsomagolási technológia

A Hole Technology segítségével

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. Ez a rész sok helyet foglal el, és minden lyukhoz egy lyukat fúrnak. Tehát az ízületeik valójában mindkét oldalon helyet foglalnak el, és a forrasztási kötések viszonylag nagyok. Másrészt a THT alkatrészek jobban csatlakoznak a NYÁK -hoz, mint a Surface Mounted Technology (SMT) alkatrészek, amelyekről később beszélünk. Az aljzatoknak, például a vezetékes aljzatoknak és hasonló interfészeknek nyomásállónak kell lenniük, ezért általában THT csomagok.

Felületre szerelt technológia

A Surface Mounted Technology (SMT) alkatrészeknél a csapszeg az alkatrészekkel azonos oldalon van hegesztve. This technique does not drill holes in the PCB for each pin.

A felületi ragasztó részek akár hegeszthetők mindkét oldalon.

Az SMT -nek kisebb részei is vannak, mint a THT -nek. Compared to PCB with THT parts, PCB with SMT technology is much denser. SMT package parts are also less expensive than THT’s. Így nem meglepő, hogy a mai PCBS -ek többsége SMT.

Mivel az alkatrészek forrasztási kötései és csapjai nagyon kicsik, kézi hegesztés nagyon nehéz. However, given that current assembly is fully automated, this problem will only occur when repairing parts.

A tervezési folyamat

A NYÁK -tervezésben valójában nagyon hosszú lépéseken kell átmenni a hivatalos bekötés előtt. A fő tervezési folyamat a következő:

The system specifications

Először is meg kell tervezni az elektronikus berendezések rendszer specifikációit. It covers system functionality, cost constraints, size, operation and so on.

System function block diagram

A következő lépés a rendszer funkcionális blokkdiagramjának elkészítése. A négyzetek közötti kapcsolatot is meg kell jelölni.

Divide the system into several PCBS

A rendszer több PCBS -re történő felosztása nemcsak a méretet csökkenti, hanem lehetőséget ad a rendszer frissítésére és alkatrészcserére is. 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.

Határozza meg az alkalmazandó csomagolási módot és az egyes PCB -k méretét

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. A kapcsolási rajz minőségét és sebességét is figyelembe kell venni a technológia kiválasztásakor.

Rajzoljon sematikus kapcsolási rajzokat az összes NYÁK -ról

Az alkatrészek közötti összeköttetések részleteit fel kell tüntetni a vázlatban. A PCB -ket minden rendszerben le kell írni, és legtöbbjük jelenleg CAD -ot (Computer Aided Design) használ. Here is an example of a CircuitMakerTM design.

A PCB áramkör sematikus rajza

Preliminary design of simulation operation

To ensure that the designed circuit diagram works, it must first be simulated using computer software. Az ilyen szoftverek sokféleképpen olvashatják a tervrajzokat és megmutathatják, hogyan működik az áramkör. This is much more efficient than actually making a sample PCB and then measuring it manually.

Place the parts on the PCB

Az alkatrészek elhelyezésének módja attól függ, hogyan kapcsolódnak egymáshoz. Ezeket a leghatékonyabb módon kell összekapcsolni az útvonallal. A hatékony huzalozás a lehető legrövidebb huzalozást és kevesebb réteget jelent (ami csökkenti a vezetőfuratok számát is), de erre visszatérünk a tényleges huzalozásnál. Here is what the bus looks like on a PCB. Placement is important in order for each part to have perfect wiring.

Tesztelje a bekötési lehetőségeket helyes működéssel, nagy sebességgel

A mai számítógépes szoftverek némelyike ​​képes ellenőrizni, hogy az egyes alkatrészek elhelyezése helyesen csatlakoztatható -e, vagy azt, hogy megfelelően működnek -e nagy sebességgel. Ezt a lépést alkatrészek elrendezésének hívják, de ebbe nem megyünk túl messzire. Ha probléma merül fel az áramkör kialakításával, akkor az alkatrészeket is át lehet rendezni, mielőtt az áramkört a terepen exportálják.

Export áramkör PCB -n

The connections in the sketch will now look like wiring in the field. Ez a lépés általában teljesen automatizált, bár általában manuális változtatásokra van szükség. Below is the wire template for 2 laminates. A piros és a kék vonal a PCB alkatrészek rétegét és a hegesztési réteget jelöli. A fehér szöveg és négyzetek a szitanyomás felületén lévő jelöléseket jelölik. A piros pontok és körök fúró és vezető lyukakat jelentenek. A jobb oldalon láthatjuk az arany ujját a NYÁK hegesztési felületén. The final composition of this PCB is often referred to as the working Artwork.

Minden tervnek meg kell felelnie egy sor szabálynak, például a sorok közötti minimális fenntartott réseknek, a minimális vonalszélességeknek és más hasonló gyakorlati korlátozásoknak. Ezek a specifikációk az áramkör sebességétől, a továbbítandó jel erősségétől, az áramkör áramfogyasztásra és zajra való érzékenységétől, valamint az anyag és a gyártóberendezés minőségétől függően változnak. If the strength of the current increases, the thickness of the wire must also increase. A NYÁK -költségek csökkentése és a rétegek számának csökkentése mellett figyelni kell arra is, hogy ezek az előírások továbbra is teljesülnek -e. Ha több mint 2 rétegre van szükség, akkor általában a tápfeszültségi réteget és a földréteget használják, hogy elkerüljék a jelrétegen lévő átviteli jelet, és a jelréteg árnyékolásaként is használhatók.

Huzal az áramkör tesztje után

Annak érdekében, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a vezeték megfelelően működik a vezeték mögött, át kell esnie a végső teszten. Ez a teszt a hibás csatlakozásokat is ellenőrzi, és minden csatlakozás követi a sematikus ábrát.

Létrehozás és fájl

Mivel jelenleg sok CAD eszköz létezik a PCBS tervezéséhez, a gyártóknak rendelkezniük kell a szabványoknak megfelelő profillal, mielőtt lapokat gyárthatnak. Számos szabvány specifikáció létezik, de a leggyakoribb a Gerber Files specifikáció. A Gerber -fájlok készlete tartalmazza az egyes jel-, táp- és földrétegek tervét, a forrasztási ellenállási réteg és a szitanyomási felület tervét, valamint a fúrás és elmozdítás meghatározott fájljait.

Electromagnetic compatibility problem

Az elektronikus készülékek, amelyeket nem az EMC előírásoknak megfelelően terveztek, valószínűleg elektromágneses energiát bocsátanak ki, és zavarják a közeli készülékeket. Az EMC maximális korlátokat ír elő az elektromágneses interferenciára (EMI), az elektromágneses mezőre (EMF) és a rádiófrekvenciás interferenciára (RFI). Ez a szabályozás biztosítja a készülék és más közeli készülékek normál működését. Az EMC szigorú korlátokat ír elő az egyik eszközről a másikra szórható vagy továbbítható energiamennyiségre, és célja, hogy csökkentse a külső EMF, EMI, RFI, stb. Más szóval, ennek a szabályozásnak az a célja, hogy megakadályozza az elektromágneses energia bejutását vagy kibocsátását a készülékbe. Ezt nagyon nehéz megoldani, és általában úgy oldják meg, hogy tápfeszültséget és földelő rétegeket használnak, vagy PCBS -t tesznek fémdobozokba. The power and ground layers protect the signal layer from interference, and the metal box works equally well. Nem megyünk túl messzire ezekben a kérdésekben.

Az áramkör maximális sebessége az EMC megfelelőségétől függ. A belső EMI, mint például a vezetékek közötti áramveszteség, a frekvencia növekedésével nő. Ha a kettő közötti áramkülönbség túl nagy, győződjön meg arról, hogy meghosszabbítja a köztük lévő távolságot. This also tells us how to avoid high voltage and minimize the current consumption of the circuit. A huzalozás késleltetési üteme is fontos, ezért minél rövidebb, annál jobb. Tehát egy kis, jó huzalozású NYÁK jobban fog működni nagy sebességnél, mint egy nagy NYÁK.