PRINTED CIRCUIT խորհուրդը (PCB) հայտնաբերվում են գրեթե բոլոր տեսակի էլեկտրոնային սարքերում: Եթե ​​սարքավորման մեջ կան էլեկտրոնային բաղադրիչներ, դրանք նույնպես տեղադրված են տարբեր չափերի PCB- ներում: Բացի տարբեր փոքր մասերի ամրացումից, PCB- ի հիմնական գործառույթը բաղադրիչների միջև էլեկտրական միացում ապահովելն է: Քանի որ էլեկտրոնային սարքավորումները դառնում են ավելի ու ավելի բարդ, ավելի ու ավելի շատ մասեր են անհրաժեշտ, և PCB- ի լարերը և մասերը դառնում են ավելի ու ավելի խիտ: Ստանդարտ PCB- ն այսպիսի տեսք ունի: Bare Board (without parts on it) is also often referred to as “Printed Wiring Board (PWB).

Տախտակի հիմքն ինքնին պատրաստված է մեկուսացված և ճկման դիմացկուն նյութից: Փոքր գծի նյութը, որը երևում է մակերեսին, պղնձե փայլաթիթեղ է: Սկզբնապես պղնձե փայլաթիթեղը ծածկված էր ամբողջ տախտակի վրա, իսկ միջին մասը փորագրվում էր արտադրության գործընթացում, իսկ մնացած մասը դառնում էր փոքր գծերի ցանց: Այս գծերը կոչվում են հաղորդիչներ կամ հաղորդիչներ և օգտագործվում են PCB- ի մասերի էլեկտրական միացումներ ապահովելու համար:

PCB- ի մասերը ամրացնելու համար մենք ամրացնում ենք դրանց կապումներն անմիջապես էլեկտրագծերին: Հիմնական PCB- ի վրա մասերը կենտրոնացված են մի կողմից, իսկ լարերը `մյուս կողմից: Այսպիսով, մենք պետք է անցքեր անենք տախտակի վրա, որպեսզի կապումներն անցնեն տախտակի միջով մյուս կողմը, ուստի մասերի կապումներն եռակցվում են մյուս կողմում: Այդ իսկ պատճառով, PCB- ի առջևի և հետևի կողմերը կոչվում են համապատասխանաբար Component Side և Solder Side:

Եթե ​​PCB- ի վրա կան մասեր, որոնք կարելի է հանել կամ նորից դնել արտադրությունից հետո, Socket- ը կօգտագործվի մասերի տեղադրման համար: Քանի որ վարդակից ուղղակիորեն եռակցվում է տախտակին, մասերը կարող են կամայականորեն ապամոնտաժվել: ZIF (Zero InserTIon Force) խրոցը թույլ է տալիս հեշտությամբ տեղադրել և հեռացնել մասերը: Վարդակի կողքին գտնվող լծակը կարող է մասերը տեղադրելուց հետո դրանք պահել տեղում:

Երկու PCBS միմյանց միացնելու համար սովորաբար օգտագործվում է եզրային միակցիչ: Ոսկե մատը պարունակում է մի շարք մերկ պղնձե բարձիկներ, որոնք իրականում PCB- ի էլեկտրագծերի մի մասն են: Սովորաբար, միանալու համար մենք մեկ PCB- ի վրա ոսկե մատը տեղադրում ենք մյուս PCB- ի համապատասխան բնիկի մեջ (սովորաբար կոչվում է ընդլայնման անցք): In computers, display cards, sound cards, and similar interface cards are connected to the motherboard by means of a gold finger.

PCB- ի կանաչ կամ շագանակագույն գույնը զոդման դիմակի գույնն է: Այս շերտը մեկուսիչ վահան է, որը պաշտպանում է պղնձե մետաղալարը և կանխում մասերի եռակցումը սխալ տեղում: Anotherոդման դիմադրության շերտի վրա տպվելու է մեկ այլ մետաքսե էկրան: Սովորաբար այն տպագրվում է բառերով և խորհրդանիշներով (հիմնականում սպիտակ) `գրատախտակի վրա մասերի դիրքը նշելու համար: Screen printing surface is also known as icon surface

Լեգենդ):

Միակողմանի տախտակներ

Ինչպես նշեցինք, հիմնական PCB- ի վրա մասերը կենտրոնացած են մի կողմից, իսկ լարերը `մյուս կողմից: Because the wire appears on only one side, we call this TYPE of PCB single-sided. Քանի որ միայնակ վահանակները շատ խիստ սահմանափակումներ ունեին սխեմայի ձևավորման վրա (քանի որ կար միայն մի կողմ, էլեկտրագծերը չէին կարող անցնել և ստիպված էին առանձին ուղի բռնել), միայն վաղ սխեմաներն էին օգտագործում նման տախտակներ:

Երկկողմանի տախտակներ

Տախտակի վրա տեղադրված են էլեկտրագծեր երկու կողմից: Բայց երկու լարերն օգտագործելու համար երկու կողմերի միջև պետք է լինեն համապատասխան էլեկտրական միացումներ: Շղթաների միջև այս «կամուրջը» կոչվում է ուղեցույց անցք (VIA): Ուղղորդող անցքերը PCB- ի մեջ փոքր անցքեր են `լցված կամ պատված մետաղով, որոնք կարող են միացված լինել երկու կողմերի լարերին: 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.

Բազմաշերտ տախտակներ

Հաղորդալարով տարածքը մեծացնելու համար օգտագործվում են ավելի շատ միակողմանի կամ երկկողմանի վահանակներ: Բազմաշերտ խորհուրդը օգտագործում է մի քանի կրկնակի վահանակներ, և յուրաքանչյուր վահանակի միջև տեղադրվում է մեկուսացման շերտ և սոսնձված (սեղմված): Տախտակի շերտերի քանակը ներկայացնում է մի քանի անկախ էլեկտրագծերի շերտեր, սովորաբար նույնիսկ զույգ շերտեր, ներառյալ ծայրահեղ երկու շերտերը: Most motherboards are built with four to eight layers, but it is technically possible to build up to 100 layers of PCBS. Մեծ սուպերհամակարգիչներից շատերն օգտագործում են մայր պլատաների մի քանի շերտեր, սակայն դրանք դուրս են եկել օգտագործումից, քանի որ դրանք կարող են փոխարինվել սովորական համակարգիչների կլաստերներով: 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.

Մեր նշած ուղեցույցի անցքը (VIA), եթե կիրառվում է երկակի վահանակի վրա, պետք է անցնի ամբողջ տախտակի միջով

Բայց բազմաշերտ, եթե ցանկանում եք միացնել միայն որոշ գծեր, ուղեցույցի անցքերը կարող են վատնել գծերի տարածքի մի մասը մյուս շերտերում: 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. Թաղված անցքերը կապված են միայն ներքին PCB- ի հետ, ուստի լույսը մակերևույթից չի երևում:

Բազմաշերտ PCB- ում ամբողջ շերտը ուղղակիորեն միացված է գրունտի լարին և էլեկտրասնուցմանը: Այսպիսով, մենք շերտերը դասակարգում ենք որպես Ազդանշան, Հզորություն կամ Գրունտ: If the parts on the PCB require different power supplies, they usually have more than two power and wire layers.

Մասերի փաթեթավորման տեխնոլոգիա

Հորի տեխնոլոգիայի միջոցով

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. Այս հատվածը շատ տեղ է զբաղեցնում և յուրաքանչյուր քորոցի համար մեկ անցք է կատարվում: Այսպիսով, նրանց հոդերը իրականում զբաղեցնում են երկու կողմերի տարածքը, իսկ զոդման հոդերը համեմատաբար մեծ են: Մյուս կողմից, THT- ի մասերը ավելի լավ են միացված PCB- ին, քան Surface Mounted Technology (SMT) – ի մասերը, որոնց մասին կխոսենք ավելի ուշ: Հաղորդալարերի և նմանատիպ միջերեսների նման վարդակները պետք է ճնշմանը հանդուրժող լինեն, ուստի դրանք սովորաբար THT փաթեթներ են:

Մակերևույթի վրա տեղադրված տեխնոլոգիա

Մակերևութային տեղադրված տեխնոլոգիայի (SMT) մասերի համար քորոցը եռակցվում է մասերի հետ նույն կողմում: This technique does not drill holes in the PCB for each pin.

Մակերեւութային սոսինձ մասերը կարող են նույնիսկ եռակցվել երկու կողմից:

SMT- ն ունի նաև ավելի փոքր մասեր, քան THT- ն: Compared to PCB with THT parts, PCB with SMT technology is much denser. SMT package parts are also less expensive than THT’s. Այսպիսով, զարմանալի չէ, որ այսօրվա PCBS- ի մեծ մասը SMT են:

Քանի որ եռակցման հոդերը և մասերի քորոցները շատ փոքր են, շատ դժվար է դրանք ձեռքով զոդել: However, given that current assembly is fully automated, this problem will only occur when repairing parts.

Նախագծման գործընթացը

PCB- ի նախագծման մեջ իրականում շատ երկար քայլեր կան, որոնք պետք է անցնել մինչև պաշտոնական էլեկտրագծերի տեղադրումը: Հետևյալը նախագծման հիմնական գործընթացն է.

The system specifications

Առաջին հերթին պետք է պլանավորվեն էլեկտրոնային սարքավորումների համակարգի բնութագրերը: It covers system functionality, cost constraints, size, operation and so on.

System function block diagram

Հաջորդ քայլը համակարգի ֆունկցիոնալ բլոկ -դիագրամ ստեղծելն է: Քառակուսիների միջև հարաբերությունները նույնպես պետք է նշվեն:

Divide the system into several PCBS

Համակարգը մի քանի PCBS- ի բաժանելը ոչ միայն նվազեցնում է չափը, այլև համակարգին տալիս է մասերի արդիականացման և փոխանակման հնարավորություն: 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.

Որոշեք օգտագործվող փաթեթավորման մեթոդը և յուրաքանչյուր PCB- ի չափը

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. Տեխնոլոգիան ընտրելիս պետք է հաշվի առնել նաև սխեմայի որակը և արագությունը:

Բոլոր PCB- ների սխեմատիկ սխեմաներ գծեք

Մասերի միջև փոխկապակցման մանրամասները պետք է ցուցադրվեն ուրվագծում: PCB- ն բոլոր համակարգերում պետք է նկարագրված լինի, և ներկայումս դրանցից շատերն օգտագործում են CAD (Computer Aided Design): Here is an example of a CircuitMakerTM design.

PCB սխեմայի սխեմատիկ դիագրամ

Preliminary design of simulation operation

To ensure that the designed circuit diagram works, it must first be simulated using computer software. Նման ծրագրաշարը կարող է կարդալ սխեմաներ և ցույց տալ, թե ինչպես է միացումն աշխատում բազմաթիվ եղանակներով: This is much more efficient than actually making a sample PCB and then measuring it manually.

Place the parts on the PCB

Մասերի տեղադրման եղանակը կախված է նրանից, թե ինչպես են դրանք կապված միմյանց հետ: Նրանք պետք է ամենաարդյունավետ կերպով միացված լինեն ճանապարհին: Արդյունավետ էլեկտրագծերը նշանակում են հնարավորինս կարճ միացում և ավելի քիչ շերտեր (ինչը նաև նվազեցնում է ուղեցույցների քանակը), բայց մենք դրան կանդրադառնանք իրական էլեկտրագծերում: Here is what the bus looks like on a PCB. Placement is important in order for each part to have perfect wiring.

Փորձեք միացման հնարավորությունները բարձր արագությամբ ճիշտ աշխատանքի միջոցով

Այսօրվա համակարգչային ծրագրերից ոմանք կարող են ստուգել, ​​թե արդյոք յուրաքանչյուր բաղադրիչի տեղադրումը կարող է ճիշտ միացված լինել, կամ ստուգել, ​​արդյոք այն կարող է ճիշտ աշխատել բարձր արագությամբ: Այս քայլը կոչվում է մասերի դասավորություն, բայց մենք դրան շատ հեռու չենք գնա: Եթե ​​սխեմայի նախագծման հետ կապված խնդիր կա, մասերը կարող են նաև վերադասավորվել, նախքան սխեման արտահանվելը դաշտում:

Արտահանեք միացում PCB- ով

The connections in the sketch will now look like wiring in the field. Այս քայլը սովորաբար լիովին ավտոմատացված է, չնայած սովորաբար ձեռքով փոփոխություններ են պահանջվում: Below is the wire template for 2 laminates. Կարմիր և կապույտ գծերը համապատասխանաբար ներկայացնում են PCB մասերի շերտը և եռակցման շերտը: Սպիտակ տեքստը և քառակուսիները ներկայացնում են էկրանի տպագրության մակերևույթի գծանշումները: Կարմիր կետերն ու շրջանակները ներկայացնում են հորատման և ուղղորդման անցքեր: Theայրահեղ աջ կողմում մենք կարող ենք տեսնել PCB- ի եռակցման մակերեսի ոսկե մատը: The final composition of this PCB is often referred to as the working Artwork.

Յուրաքանչյուր դիզայն պետք է համապատասխանի մի շարք կանոնների, ինչպիսիք են գծերի միջև նվազագույն վերապահված բացերը, գծերի նվազագույն լայնությունները և նման այլ գործնական սահմանափակումներ: Այս բնութագրերը տարբերվում են ըստ սխեմայի արագության, փոխանցվող ազդանշանի ուժի, էներգիայի սպառման և աղմուկի նկատմամբ շրջանի զգայունության և նյութի և արտադրական սարքավորումների որակի: If the strength of the current increases, the thickness of the wire must also increase. PCB- ի ծախսերը նվազեցնելու համար, միաժամանակ նվազեցնելով շերտերի քանակը, անհրաժեշտ է նաև ուշադրություն դարձնել, թե արդյոք այս կանոնակարգերը դեռ պահպանվում են: Եթե ​​անհրաժեշտ է ավելի քան 2 շերտ, էներգիայի շերտը և ստորգետնյա շերտը սովորաբար օգտագործվում են ազդանշանի շերտի վրա փոխանցման ազդանշանից խուսափելու համար և կարող են օգտագործվել որպես ազդանշանային շերտի վահան:

Շղթայի փորձարկումից հետո մետաղալարեր

Համոզված լինելու համար, որ գիծը պատշաճ կերպով աշխատում է լարերի հետևում, այն պետք է անցնի վերջնական փորձարկումը: Այս թեստը նաև ստուգում է սխալ կապերը, և բոլոր կապերը հետևում են սխեմատիկ գծապատկերին:

Ստեղծել և ներկայացնել

Քանի որ ներկայումս PCBS- ի նախագծման համար կան բազմաթիվ CAD գործիքներ, արտադրողները պետք է ունենան տախտակներ արտադրելուց առաջ ստանդարտներին համապատասխանող պրոֆիլ: Կան մի քանի ստանդարտ բնութագրեր, բայց ամենատարածվածը Gerber Files- ի բնութագիրն է: Gerber ֆայլերի հավաքածուն ներառում է յուրաքանչյուր ազդանշանի, հզորության և ստորերկրյա շերտի հատակագիծը, զոդման դիմադրության շերտի և էկրանի տպագրության մակերևույթի պլանը և հորատման և տեղահանման նշված ֆայլերը:

Electromagnetic compatibility problem

Էլեկտրոնային սարքերը, որոնք նախագծված չեն EMC- ի բնութագրերին համապատասխան, ամենայն հավանականությամբ էլեկտրամագնիսական էներգիա կթողնեն և կխոչընդոտեն մոտակա սարքերին: EMC- ն առավելագույն սահմանափակումներ է սահմանում էլեկտրամագնիսական միջամտության (EMI), էլեկտրամագնիսական դաշտի (EMF) և ռադիոհաճախականության միջամտության (RFI) վրա: Այս կանոնակարգը կարող է ապահովել սարքի և մոտակա այլ սարքերի բնականոն աշխատանքը: EMC- ն խիստ սահմանափակումներ է դնում էներգիայի քանակի վրա, որը կարող է ցրվել կամ փոխանցվել մեկ սարքից մյուսը և նախատեսված է արտաքին EMF- ի, EMI- ի, RFI- ի և այլնի նկատմամբ զգայունությունը նվազեցնելու համար: Այլ կերպ ասած, այս կանոնակարգի նպատակն է կանխել էլեկտրամագնիսական էներգիայի մուտքը կամ բխող սարքից: Սա շատ դժվար լուծելի խնդիր է և սովորաբար լուծվում է հոսանքի և հիմնավորման շերտերի օգտագործմամբ կամ PCBS- ն մետաղական արկղերի մեջ դնելով: The power and ground layers protect the signal layer from interference, and the metal box works equally well. Այս հարցերում մենք շատ հեռու չենք գնա:

Շղթայի առավելագույն արագությունը կախված է EMC- ի համապատասխանությունից: Ներքին EMI- ն, ինչպես, օրինակ, հաղորդիչների միջև ընթացիկ կորուստը, մեծանում է հաճախականության բարձրացման հետ: Եթե ​​երկուսի միջև առկա տարբերությունը չափազանց մեծ է, համոզվեք, որ երկարացնեք նրանց միջև եղած հեռավորությունը: This also tells us how to avoid high voltage and minimize the current consumption of the circuit. Էլեկտրագծերի հետաձգման արագությունը նույնպես կարևոր է, ուստի որքան կարճ է երկարությունը, այնքան լավ: Այսպիսով, լավ լարերով փոքր PCB- ն ավելի լավ կաշխատի բարձր արագությամբ, քան մեծ PCB- ն: