პურის დაფებზე პროტოტიპული სქემებიდან დაწყებული, საკუთარი დიზაინის დამუშავებამდე PRINTED CIRCUIT ფორუმში (PCBS), it was like getting off the training wheels. There’s a lot to learn about this process, so let’s get started. PCB დიზაინი ხორციელდება ელექტროტექნიკის (EE) პროცესში. EE ქმნის “ტვინს”, თუ როგორ მუშაობს მოწყობილობები. Without electronics, you’re left with little more than a pile of metal and plastic.

რა უნდა იცოდეთ PCB დიზაინის დაწყებამდე: 1. PCB ზომა – ეს დამოკიდებულია თქვენი პროდუქტის ზომაზე (ან საქმის ზომაზე). პროდუქტის ზომები განისაზღვრება ელექტრონული საინჟინრო დიზაინის პროცესში. You can watch a video about it here. 2. PCB ფენები – რაც მეტი ფენაა, მით უფრო რთულია PCB- ის წარმოება. (შენიშვნა: თუნდაც ერთი ფენის PCB შეიძლება იყოს რთული PCB, მაგრამ აქ ჩვენ ვსაუბრობთ PCB– ის დამზადების სირთულეზე. რაც უფრო მეტი ფენა აქვს PCB- ს, მით უფრო ძვირი ღირს მისი წარმოება.)

ფენა 2 ჩვეულებრივ გამოიყენება მარტივი სათამაშოების პროდუქტებისთვის

იოთთან დაკავშირებულ პროდუქტებს ჩვეულებრივ აქვთ 4 ფენა

Typically used for floors 6 to 8 of a smartphone or smartwatch.

3. თქვენი PCB მწარმოებლის მოთხოვნები. Be sure to read the guidelines for rhythm, trace size, power isolation, and file naming before you start designing.

ინფორმაცია, რომელიც თქვენ უნდა მიაწოდოთ PCB მწარმოებლებს:

ფენების რაოდენობა (მაგ. 2, 4, 6 და ა.შ.)

მასალები (FR-2 (ფენოლური ბამბის ქაღალდი), FR-3 (ბამბის ქაღალდი და ეპოქსია), FR-4 (მინის ბოჭკოვანი და ეპოქსიდური… Etc.)

სისქე (0.5 მმ, 1.0 მმ… Etc.)

ფერი (წითელი, შავი, მწვანე… Etc.)

ზედაპირული დამუშავება (ENIG (ქიმიური ნიკელის/ოქროს ჩაძირვა), DIG (პირდაპირი ოქროს ჩაღრმავება), OSP (ორგანული გასაყიდი კონსერვანტები და ა.

სპილენძის წონა (1 oz (35 მიკრონი), 2 oz (70 მიკრონი), 0.5 oz (18 მიკრონი)… Etc.)

გერბერის ფაილი

PCB დიზაინის პროცესი:

სქემის დიზაინი

For this step, you need to create the schematic. ეს არის დოკუმენტი, გეგმის მსგავსად, რომელიც აღწერს, თუ როგორ უკავშირდება კომპონენტები ერთმანეთს და ერთად მუშაობენ. სქემატური ფაილის შესაქმნელად დაგჭირდებათ პროგრამული უზრუნველყოფის ინსტრუმენტი. ჩვენ მოგვწონს Quadcept, რადგან ის ოპტიმიზირებულია წარმოებისათვის PCBS- ის შესაქმნელად (მაგალითად, თქვენ შეგიძლიათ აწარმოოთ მასალების დოკუმენტი (BoM) უშუალოდ ხელსაწყოდან) და არის ღრუბელზე დაფუძნებული, ასე რომ მისი მარტივად გამოყენება შესაძლებელია ყველგან. (ისინი ასევე გვთავაზობენ ინსტრუმენტის უფასო საზოგადოებრივ ვერსიას მწარმოებლებისა და სტუდენტებისთვის.)

არსებობს მრავალი სხვა ვარიანტი, რომელთაგან შეგიძლიათ აირჩიოთ:

ალტიუმი

ExpressPCB

სიხშირის მოწყობილობა

კიჩი

კადენსი ალეგრო

სურსათის

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. მოდელის ფაილი დაგეხმარებათ სქემის დახატვაში. ეს კომპონენტი ხელმისაწვდომი ხდება მონაცემთა ბაზაში, როდესაც მოდელს ატვირთავთ პროგრამულ ინსტრუმენტზე. შემდეგ, ყველაფერი რაც თქვენ უნდა გააკეთოთ არის დაიცვას მონაცემთა სახელმძღვანელო და დააკავშიროთ მავთული კომპონენტის თითოეულ პინს. (შენიშვნა: დიზაინის პროცესის დეტალები დამოკიდებული იქნება არჩეულ პროგრამულ ინსტრუმენტზე).

თითოეულ სქემატურ სიმბოლოს უნდა ჰქონდეს PCB- ს შესაბამისი ფართობი, რათა განსაზღვროს კომპონენტის ფიზიკური ზომები და ხვრელების მდებარეობა შედუღების ბალიშზე ან PCB- ზე. You should have selected the components (or are now selecting them), and we describe this process in the EE Design Process video (see video).

მაგალითი დიაგრამა

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. გარდა ამისა, მწარმოებელს შეუძლია მოწყობილობის გამოცდა ამ დოკუმენტზე არსებული საცდელი წერტილების საშუალებით.

PCB განლაგება + გერბერის ფაილი

To design the PCB layout and create Gerber files, you can use the same software tools we mentioned in circuit design. სქემატურისგან განსხვავებით, PCB განლაგება ანიჭებს ფაქტობრივ კომპონენტებს PCB– ის ზუსტ ადგილებს და აჩვენებს კვალს, რომელიც თითოეულ კომპონენტს ერთმანეთთან აკავშირებს PCB ფენებს შორის. როგორც ამ სტატიის დასაწყისში აღინიშნა, რაც უფრო მეტი ფენაა, მით უფრო რთული წარმოებაა საჭირო და უფრო მაღალი ღირებულება.

Divide the PCB into logical parts based on functions (e.g. power supply, audio output, etc.). შემდეგ, დარწმუნდით, რომ თითოეული მონაკვეთის კომპონენტები ერთსა და იმავე უბანზეა დაჯგუფებული. ამ გზით თქვენ შეგიძლიათ მოკლედ შეინარჩუნოთ გამტარობის კვალი და შეამციროთ ხმაური და ჩარევა.

PCB- ის დიზაინის შექმნისას უნდა გავითვალისწინოთ მომხმარებლის ინტერფეისი (UI). ისეთი კომპონენტები, როგორიცაა აუდიო ბუდეები, კონექტორები, ლედ და ა.შ., უნდა იყოს მორგებული საუკეთესო მომხმარებლის გამოცდილების მისაღწევად.

განლაგების შემუშავების შემდეგ წარმოიქმნება გერბერის ფაილი. თქვენი PCBA მწარმოებელი გამოიყენებს ამ ფაილს. ბევრი კომპანია გვთავაზობს ამ მომსახურებას და HWTrek– ის საექსპერტო ბიბლიოთეკიდან ჩვენ გირჩევთ Kingbrother, NexPCB და HQPCB.

გერბერის ფაილების ნიმუში

PCB– ზე კომპონენტების განთავსება ძალიან მნიშვნელოვანია. ზოგიერთ კომპონენტს შეუძლია ხელი შეუშალოს ერთმანეთს და გამოიწვიოს მოულოდნელი ქცევა. მაგალითად, თუ თქვენ გაქვთ როგორც Bluetooth, ასევე Wi-Fi მოდულები, მათ აქვთ იგივე 2.4 გჰც გამტარობა და არასწორად მოთავსების შემთხვევაში შეიძლება ხელი შეუშალონ ერთმანეთს.

PCB წარმოება

როდესაც გერბერის ფაილს აგზავნით PCB მწარმოებელს, მათ შეუძლიათ დაფის დაბეჭდვა. ეს იქნება საფუძველი შემდგომში საფუძვლის შესაქმნელად PCB კომპონენტების დამატებისა და PCBA (დაბეჭდილი მიკროსქემის დაფის ასამბლეის) წარმოებისთვის.

შეუსაბამო PCBS

PCBA (ასამბლეა)

მასალის მომზადება

თქვენი EE დიზაინის ამ ეტაპზე თქვენ უნდა შეარჩიოთ კომპონენტები. თქვენ შეგიძლიათ სთხოვოთ PCBA მწარმოებელს შეუკვეთოს თქვენთვის საჭირო კომპონენტები, ან თავად გააკეთეთ ეს, თუ აირჩევთ მიმწოდებელს. ყურადღებას საჭიროებს საგნები:

Lead time: As these components come from different suppliers, keep the lead time in mind. ზოგიერთი კომპონენტისთვის ამას შეიძლება 8-16 კვირა დასჭირდეს.

შეფუთვა: შეუკვეთეთ კომპონენტები ბორბლებიდან, რომლებიც ავტომატურად იკრიბებიან SMT მანქანებით, ნაცვლად იმისა, რომ ინდივიდუალურად შეფუთოთ.

შეკვეთის მინიმალური რაოდენობა: შეამოწმეთ კომპონენტის შეკვეთის მინიმალური რაოდენობა. თუ ყიდულობთ მინიმალურზე ნაკლებს, დარწმუნდით, რომ შერჩეული კომპონენტები საწყობშია. For small batches (up to 50), you can order online from DigiKey or Mouser. მეტი რაოდენობისთვის გთხოვთ, მიიღოთ რჩევა თქვენი მწარმოებლისგან.

ზარალი: შეუკვეთე 10% -ით მეტი ზარალის დასაფარად (არა ძვირადღირებული კომპონენტებისთვის)

დააინსტალირეთ კომპონენტები PCB– ზე

PCB ზედაპირზე კომპონენტების განთავსების ორი ძირითადი გზა არსებობს:

Through-holes (through-holes) are manual methods of assembling assemblies with wires into holes on the surface of a PCB. ის ასევე საყოველთაოდ ცნობილია როგორც DIP ან ორმაგი ხაზოვანი შეფუთვის პროცესი. (იხილეთ SMT მიმდინარე ვიდეოში)

SMT (ზედაპირზე დამონტაჟების ტექნოლოგია) მასობრივი წარმოების ყველაზე ფართოდ გავრცელებული მეთოდია. ეს კეთდება სწრაფი, ზუსტი SMT მანქანებით, რომლებიც დაზოგავთ თქვენს დროს, ფულს და თავიდან აიცილებთ ადამიანურ შეცდომებს.

რამ უნდა გვახსოვდეს:

თქვენი კომპონენტის ტიპის ნომერი არ უნდა აღემატებოდეს რგოლების რაოდენობას, რომელთა მხარდაჭერა შეუძლია მწარმოებლის SMT მანქანას.

თქვენი კომპონენტების ოპტიმიზაცია და კონსოლიდაცია ისე, რომ მხოლოდ ერთი SMT მუშაობს.

შეამოწმეთ მწარმოებლის მიერ მხარდაჭერილი ნაკვალევის ბალიშების ზომები. წინააღმდეგ შემთხვევაში, SMT მანქანა არ დააინსტალირებს კომპონენტებს სწორად.

ზოგიერთი უფრო დიდი კომპონენტი არ შეიძლება დაინსტალირდეს მანქანით და მაინც მოითხოვს ხელით ხვრელების მუშაობას. აქედან გამომდინარე, ორივე ტექნოლოგია შეიძლება გამოყენებულ იქნას ერთ დაფაზე.

ნებისმიერი კომპონენტი, რომელიც ხელით უნდა დაამატოთ ხვრელის მეთოდით, დაამატეთ წარმოების ღირებულებას.

დააბრუნეთ შედუღება

Reflow soldering არის პროცესი მიღების კომპონენტები “გამყარებაში” PCB. PCBA ათბობს მიკროსქემის დაფას გამობრუნების ღუმელის ან ინფრაწითელი ნათურის მეშვეობით, სანამ შედუღება არ დნება, რითაც სამუდამოდ აამაგრებს კომპონენტს მიკროსქემის დაფაზე.

ყველაზე რთული ნაწილი აქ არ არის კომპონენტების გადახურება ან დაზიანება, რადგან თითოეული პაკეტის თერმული მახასიათებლები განსხვავებულია. PCBA– ს საიმედო მწარმოებელი იქნება პასუხისმგებელი ამ პროცესზე და ყველაფერი რაც თქვენ გჭირდებათ რომ გააკეთოთ არის უზრუნველყოთ მათი კომპონენტის სპეციფიკაციები.

რეფლუქსის პროცესი.

შედუღების სხვა მეთოდები:

ტალღის შედუღება ძირითადად გამოიყენება ხელით დამატებული კომპონენტებისათვის ხვრელის მეთოდით. ამ შემთხვევაში, თქვენი PCBA ჯერ გაივლის შედუღების ღუმელს, შემდეგ კი ხელით დაამატებთ სხვა კომპონენტებს მას შემდეგ, რაც ის გაივლის ტალღის შედუღების მანქანას.

რკინის შედუღება შეიძლება გამოყენებულ იქნას კონკრეტული სიტუაციებისთვის, მაგრამ არა მასობრივი წარმოებისთვის.

ტესტირება და ხარისხის შემოწმება

ამ ეტაპზე, PCBA ნიმუშები შემოწმებულია ხარისხის უზრუნველსაყოფად. გავრცელებული შეცდომებია: მოკლე ჩართვა გათიშულ კომპონენტებში, არასწორი კომპონენტები და წრიულის ნაწილები, რომლებიც არ უნდა იყოს დაკავშირებული. ყველაზე გავრცელებული ტესტები:

ICT (ონლაინ ტესტირება). When designing a PCB, some test points are usually reserved for debugging, programming, and other purposes. ICT მანქანა გამოიყენებს ამ სატესტო წერტილებს ღია/მოკლე ჩართვის შესამოწმებლად და შეამოწმებს, რომ პასიური კომპონენტების (რეზისტორები, ინდუქტორები, კონდენსატორები) ღირებულებები სპეციფიკაციის ფარგლებშია.

AOI (ავტომატური ოპტიკური შემოწმება). Manufacturers use a “gold sample” (reference PCBA) to compare with other samples. ამ ტესტისთვის, ტექნიკის შემქმნელს უნდა მიაწოდოს მწარმოებლის სპეციფიკაციები და ტოლერანტობა პარამეტრების დასადგენად.

რენტგენი. PCBA მწარმოებელი გამოიყენებს რენტგენის სხივებს BGA (ბურთულიანი ქსელის მასივი) კომპონენტების შედუღების პირობების შესამოწმებლად. ნახეთ რენტგენის ტესტი ამ ვიდეოში.