ნაბეჭდი მიკროსქემის ფორუმში (PCB) გვხვდება თითქმის ყველა სახის ელექტრონულ მოწყობილობაში. If there are electronic components in a piece of equipment, they are also embedded in various sizes of PCB. In addition to fixing various small parts, the main function of the PCB is to provide electrical connections between the components. As electronic equipment becomes more and more complex, more and more parts are needed, and the wiring and parts on the PCB become more and more dense. A standard PCB looks something like this. Bare Board (without parts on it) is also often referred to as “Printed Wiring Board (PWB).

The substrate of the board itself is made of a material that is insulated and resistant to bending. The small line material that can be seen on the surface is copper foil. Originally, the copper foil is covered on the whole board, and the middle part is etched away in the manufacturing process, and the remaining part becomes a network of small lines. These lines are called conductors or conductors and are used to provide electrical connections to parts on the PCB.

To secure parts to the PCB, we solder their pins directly to the wiring. ძირითად PCB– ზე ნაწილები კონცენტრირებულია ერთ მხარეს, ხოლო მავთულები კონცენტრირებულია მეორეზე. So we need to make holes in the board so that the pins can go through the board to the other side, so the pins of the parts are welded to the other side. Because of this, the front and back sides of a PCB are called Component Side and Solder Side respectively.

თუ PCB– ზე არის ნაწილები, რომელთა ამოღება ან ჩადება შესაძლებელია წარმოების შემდეგ, Socket გამოყენებული იქნება ნაწილების დასაყენებლად. Because the socket is directly welded to the board, the parts can be arbitrarily disassembled. A ZIF (Zero InserTIon Force) plug allows parts to be inserted and removed easily. The lever next to the socket can hold the parts in place after you insert them.

To connect two PCBS to each other, an edge connector is commonly used. ოქროს თითი შეიცავს უამრავ შიშველ სპილენძის ბალიშს, რომლებიც რეალურად PCB გაყვანილობის ნაწილია. ჩვეულებრივ, დასაკავშირებლად, ჩვენ ვდებთ ოქროს თითს ერთ PCB- ზე შესაბამის სლოტში (ჩვეულებრივ უწოდებენ გაფართოების სლოტს) მეორე PCB- ზე. In computers, display cards, sound cards, and similar interface cards are connected to the motherboard by means of a gold finger.

მწვანე ან ყავისფერი ფერი PCB არის ფერი solder ნიღაბი. This layer is an insulating shield that protects the copper wire and prevents parts from being welded to the wrong place. კიდევ ერთი აბრეშუმის ეკრანი დაიბეჭდება შედუღების წინააღმდეგობის ფენაზე. It is usually printed with words and symbols (mostly white) to indicate the position of the parts on the board. Screen printing surface is also known as icon surface

ლეგენდა).

ცალმხრივი დაფები

როგორც აღვნიშნეთ, ძირითად PCB- ზე ნაწილები კონცენტრირებულია ერთ მხარეს და მავთულები კონცენტრირებულია მეორეზე. Because the wire appears on only one side, we call this TYPE of PCB single-sided. იმის გამო, რომ ერთ პანელს ჰქონდა ბევრი მკაცრი შეზღუდვა სქემის დიზაინზე (რადგან იყო მხოლოდ ერთი მხარე, გაყვანილობა ვერ გადადიოდა და ცალკე გზის გავლა უწევდა), მხოლოდ ადრეულ სქემებში გამოიყენებოდა ასეთი დაფები.

ორმხრივი დაფები

მიკროსქემის დაფას აქვს გაყვანილობა ორივე მხრიდან. But in order to use both wires, there must be proper electrical connections between the two sides. ამ “ხიდს” სქემებს შორის ეწოდება სახელმძღვანელო ხვრელი (VIA). სახელმძღვანელო ხვრელები არის მცირე ზომის ხვრელები PCB– ში, რომელიც შევსებულია ან დაფარულია ლითონით, რომელიც შეიძლება შეერთდეს ორივე მხარეს მავთულხლართებს. 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.

Multi-layer Boards

სადენიანი ფართობის გასაზრდელად გამოიყენება უფრო ცალმხრივი ან ორმხრივი გაყვანილობის დაფები. მრავალშრიანი დაფა იყენებს რამდენიმე ორმაგ პანელს, ხოლო იზოლაციის ფენა მოთავსებულია თითოეულ პანელს შორის და იწებება (დაჭერილია). The number of layers of the board represents several independent wiring layers, usually an even number of layers, including the outermost two layers. Most motherboards are built with four to eight layers, but it is technically possible to build up to 100 layers of PCBS. უმსხვილესი სუპერკომპიუტერები იყენებენ დედაპლატების საკმაოდ ბევრ ფენას, მაგრამ ისინი ამოვარდნილია, რადგან მათი შეცვლა შესაძლებელია ჩვეულებრივი კომპიუტერების კლასტერებით. 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.

The guide hole (VIA) we just mentioned, if applied to a double panel, must be through the entire board

But in a multilayer, if you only want to connect some of the lines, the guide holes may waste some of the line space in the other layers. 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. Buried holes are only connected to the internal PCB, so light is not visible from the surface.

In a multilayer PCB, the entire layer is directly connected to the ground wire and the power supply. So we classify the layers as Signal, Power or Ground. If the parts on the PCB require different power supplies, they usually have more than two power and wire layers.

ნაწილების შეფუთვის ტექნოლოგია

ხვრელის ტექნოლოგიის საშუალებით

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. This part takes up a lot of space and one hole is drilled for each pin. ამრიგად, მათი სახსრები რეალურად იკავებს ადგილს ორივე მხრიდან, ხოლო შედუღების სახსრები შედარებით დიდია. მეორეს მხრივ, THT ნაწილები უკეთესად არის დაკავშირებული PCB– თან ვიდრე ზედაპირზე დამონტაჟებული ტექნოლოგიის (SMT) ნაწილები, რაზეც მოგვიანებით ვისაუბრებთ. Sockets like wired sockets and similar interfaces need to be pressure-tolerant, so they are usually THT packages.

Surface Mounted Technology

For Surface Mounted Technology (SMT) parts, the pin is welded on the same side with the parts. This technique does not drill holes in the PCB for each pin.

ზედაპირის წებოვანი ნაწილები შეიძლება შედუღდეს ორივე მხრიდან.

SMT– ს ასევე აქვს უფრო მცირე ნაწილები ვიდრე THT. Compared to PCB with THT parts, PCB with SMT technology is much denser. SMT package parts are also less expensive than THT’s. So it’s no surprise that most of today’s PCBS are SMT.

Because the solder joints and pins of parts are very small, it is very difficult to weld them manually. However, given that current assembly is fully automated, this problem will only occur when repairing parts.

The design process

PCB დიზაინში, ფაქტობრივად, ძალიან გრძელი ნაბიჯებია გასავლელი ოფიციალურ გაყვანილობამდე. ქვემოთ მოცემულია დიზაინის ძირითადი პროცესი:

The system specifications

First of all, the system specifications of the electronic equipment should be planned. It covers system functionality, cost constraints, size, operation and so on.

System function block diagram

შემდეგი ნაბიჯი არის სისტემის ფუნქციონალური ბლოკ დიაგრამის შექმნა. კვადრატებს შორის ურთიერთობა ასევე უნდა აღინიშნოს.

Divide the system into several PCBS

Dividing the system into several PCBS not only reduces the size, but also gives the system the ability to upgrade and swap parts. 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.

განსაზღვრეთ შეფუთვის მეთოდი და თითოეული PCB- ის ზომა

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. ტექნოლოგიის შერჩევისას მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული წრიული დიაგრამის ხარისხი და სიჩქარე.

Draw schematic circuit diagrams of all PCB’s

The details of the interconnections between the parts should be shown in the sketch. PCB ყველა სისტემაში უნდა იყოს აღწერილი და მათი უმეტესობა ამჟამად იყენებს CAD (კომპიუტერული დიზაინით). Here is an example of a CircuitMakerTM design.

PCB სქემის სქემატური დიაგრამა

Preliminary design of simulation operation

To ensure that the designed circuit diagram works, it must first be simulated using computer software. Such software can read blueprints and show how the circuit works in many ways. This is much more efficient than actually making a sample PCB and then measuring it manually.

Place the parts on the PCB

The way parts are placed depends on how they are connected to each other. ისინი უნდა იყოს დაკავშირებული გზასთან ყველაზე ეფექტური გზით. Efficient wiring means the shortest possible wiring and fewer layers (which also reduces the number of guide holes), but we’ll come back to this in actual wiring. Here is what the bus looks like on a PCB. Placement is important in order for each part to have perfect wiring.

Test wiring possibilities with correct operation at high speed

დღევანდელ კომპიუტერულ პროგრამულ უზრუნველყოფას შეუძლია შეამოწმოს შეიძლება თუ არა თითოეული კომპონენტის განთავსება სწორად დაკავშირებული, ან შეამოწმოს შეუძლია თუ არა სწორად იმუშაოს მაღალი სიჩქარით. ამ ნაბიჯს ეწოდება ნაწილების მოწყობა, მაგრამ ჩვენ ამას შორს არ წავალთ. თუ პრობლემაა სქემის დიზაინთან დაკავშირებით, ნაწილების გადაკეთება ასევე შესაძლებელია მიკროსქემის ველში ექსპორტამდე.

ექსპორტის წრე PCB- ზე

The connections in the sketch will now look like wiring in the field. ეს ნაბიჯი ჩვეულებრივ სრულად ავტომატიზირებულია, თუმცა ჩვეულებრივ საჭიროა ხელით ცვლილებები. Below is the wire template for 2 laminates. წითელი და ლურჯი ხაზები წარმოადგენს PCB ნაწილების ფენას და შედუღების ფენას შესაბამისად. The white text and squares represent the markings on the screen printing surface. წითელი წერტილები და წრეები წარმოადგენენ საბურღი და სახელმძღვანელო ხვრელებს. უკიდურეს მარჯვნივ ჩვენ შეგვიძლია დავინახოთ ოქროს თითი PCB შედუღების ზედაპირზე. The final composition of this PCB is often referred to as the working Artwork.

Each design must conform to a set of rules, such as minimum reserved gaps between lines, minimum line widths, and other similar practical limitations. ეს სპეციფიკაციები განსხვავდება წრის სიჩქარის, გადასაცემი სიგნალის სიძლიერის, მიკროსქემის მგრძნობელობის სიმძლავრისა და ხმაურის მიმართ და მასალისა და წარმოების აღჭურვილობის ხარისხის მიხედვით. If the strength of the current increases, the thickness of the wire must also increase. In order to reduce PCB costs, while reducing the number of layers, it is also necessary to pay attention to whether these regulations are still met. თუ საჭიროა 2 -ზე მეტი ფენა, დენის ფენა და მიწის ფენა ჩვეულებრივ გამოიყენება, რათა თავიდან იქნას აცილებული სიგნალის ფენაზე გადამცემი სიგნალი და შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც სიგნალის ფენის ფარი.

Wire after circuit test

In order to be sure that the line is working properly behind the wire, it must pass the final test. ეს ტესტი ასევე ამოწმებს არასწორ კავშირებს და ყველა კავშირი მიჰყვება სქემატურ დიაგრამას.

შექმენით და შეიტანეთ ფაილი

იმის გამო, რომ PCBS– ის შემუშავებისათვის ამჟამად არსებობს მრავალი CAD ინსტრუმენტი, მწარმოებლებს უნდა ჰქონდეთ პროფილი, რომელიც აკმაყოფილებს სტანდარტებს, სანამ დაფების დამზადებას შეძლებენ. There are several standard specifications, but the most common is the Gerber Files specification. A set of Gerber files includes a plan of each signal, power and ground layer, a plan of the solder resistance layer and the screen printing surface, and specified files of drilling and displacing.

Electromagnetic compatibility problem

ელექტრონული მოწყობილობები, რომლებიც არ არის შექმნილი EMC– ის სპეციფიკაციებისთვის, სავარაუდოდ ასხივებენ ელექტრომაგნიტურ ენერგიას და ხელს უშლიან ახლომდებარე მოწყობილობებს. EMC აწესებს მაქსიმალურ შეზღუდვებს ელექტრომაგნიტურ ჩარევაზე (EMI), ელექტრომაგნიტურ ველზე (EMF) და რადიოსიხშირული ჩარევაზე (RFI). This regulation can ensure the normal operation of the appliance and other nearby appliances. EMC აწესებს მკაცრ ლიმიტებს ენერგიის ოდენობაზე, რომელიც შეიძლება იყოს გაფანტული ან გადაცემული ერთი მოწყობილობიდან მეორეზე და შექმნილია გარე EMF, EMI, RFI და სხვა მგრძნობელობის შესამცირებლად. In other words, the purpose of this regulation is to prevent electromagnetic energy from entering or emanating from the device. This is a very difficult problem to solve, and is usually solved by using power and grounding layers, or putting PCBS into metal boxes. The power and ground layers protect the signal layer from interference, and the metal box works equally well. We won’t go too far into these issues.

The maximum speed of the circuit depends on EMC compliance. შიდა EMI, როგორიცაა დირიჟორებს შორის მიმდინარე დანაკარგი, იზრდება სიხშირის მატებასთან ერთად. თუ ამ ორს შორის არსებული სხვაობა ძალიან დიდია, დარწმუნდით, რომ გაზარდეთ მათ შორის მანძილი. This also tells us how to avoid high voltage and minimize the current consumption of the circuit. გაყვანილობის შეფერხების მაჩვენებელი ასევე მნიშვნელოვანია, ამიტომ რაც უფრო მოკლეა სიგრძე, მით უკეთესი. ასე რომ, პატარა PCB კარგი გაყვანილობით უკეთესად იმუშავებს მაღალი სიჩქარით, ვიდრე დიდი PCB.