Нан тақталарындағы прототиптік схемалардан бастап өзіміздің дизайнымызға дейін баспа платасы (PCBS), it was like getting off the training wheels. There’s a lot to learn about this process, so let’s get started. ПХД дизайны электротехника (ЭЭ) процесінде жүзеге асады. EE құрылғылардың жұмыс істеуінің «миын» жасайды. Without electronics, you’re left with little more than a pile of metal and plastic.

ПХД дизайнын бастамас бұрын білу керек нәрселер: 1. ПХД өлшемі – бұл сіздің өнім өлшеміңізге (немесе корпус өлшеміне) байланысты. Өнімнің өлшемдері электронды инженерлік жобалау процесінде анықталады. Сіз бұл туралы бейнені мына жерден көре аласыз. 2. ПХД қабаттары – Қабаттар неғұрлым көп болса, ПХД ӨНДІРУІ күрделірек болады. (Ескерту: Тіпті бір қабатты ПХД күрделі ПХД болуы мүмкін, бірақ бұл жерде ПХД жасаудың күрделілігі туралы айтылады. ПХД қабаттары неғұрлым көп болса, соғұрлым қымбат болады.)

2 -қабат әдетте қарапайым ойыншық бұйымдары үшін қолданылады

Иотпен байланысты өнімдер әдетте 4 қабаттан тұрады

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

3. ПХД өндірушісінің талаптары. Be sure to read the guidelines for rhythm, trace size, power isolation, and file naming before you start designing.

ПХД өндірушілеріне сізге қажет ақпарат:

Number of layers (e.g. 2, 4, 6, etc.)

Материалдар (FR-2 (фенолды мақта қағаз), FR-3 (мақта қағаз және эпоксидті), FR-4 (шыны талшық және эпоксидті… Etc.)

Қалыңдығы (0.5 мм, 1.0 мм… Etc.)

Color (red, black, green… Etc.)

Беттік өңдеу (ENIG (химиялық никель/алтынға батыру), DIG (тікелей алтынға батыру), OSP (органикалық дәнекерленген консерванттар және т.б.)

Мыс салмағы (1 унция (35 микрон), 2 унция (70 микрон), 0.5 унция (18 микрон)… Etc.)

Гербер файлы

ПХД жобалау процесі:

Схеманың дизайны

For this step, you need to create the schematic. Бұл құжат, компоненттердің бір -бірімен байланысын және бірге жұмыс істеуін сипаттайтын сызба сияқты. Схемалық файлды құру үшін сізге бағдарламалық құрал қажет. Біз Quadcept-ті ұнатамыз, себебі ол PCBS өндіруге арналған. (Олар сонымен қатар өндірушілер мен студенттерге арналған құралдың қауымдастықтың ақысыз нұсқасын ұсынады.)

Сіз таңдауға болатын көптеген басқа нұсқалар бар:

Алтиум

ExpressPCB

Жиілік құрылғысы

KiCad

Каденция аллегро

кілемше

Компьютерлік дизайн

DipTrace

Таңдалған құралдарды орнатқаннан кейін әр таңдалған компонент үшін компоненттердің сипаттамаларын алу қажет. They can often be found on the supplier’s website. Үлгі файл схеманы жасауға көмектеседі. Бұл компонент модельді бағдарламалық құралға жүктеген кезде деректер қорында қол жетімді болады. Содан кейін, сізге тек деректер бойынша нұсқаулықты орындап, сымды компоненттің әрбір түйреуішіне жалғау жеткілікті. (Ескерту: жобалау процесінің егжей -тегжейі таңдалған бағдарламалық құралға байланысты болады).

Әрбір схемалық символда компоненттің физикалық өлшемдерін және дәнекерлеу тақтасындағы немесе ПХД -дағы тесіктердің орнын анықтау үшін ПХД -мен байланысты кеңістік аймағы болуы керек. Сіз компоненттерді таңдауыңыз керек еді (немесе қазір таңдап жатырсыз), және біз бұл процесті EE Design Process бейнеде сипаттаймыз (бейнені қараңыз).

Мысал диаграмма

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. Сонымен қатар, өндіруші құрылғыны осы құжаттағы сынақ нүктелері арқылы тексере алады.

ПХД орналасуы + Gerber файлы

To design the PCB layout and create Gerber files, you can use the same software tools we mentioned in circuit design. Схемадан айырмашылығы, ПХД орналасуы нақты компоненттерді ПХД бойынша нақты орындарға тағайындайды және әр компонентті ПХД қабаттары арасында байланыстыратын жолдарды көрсетеді. Мақаланың басында айтылғандай, неғұрлым көп қабаттар болса, соғұрлым күрделі өндіріс қажет және бағасы жоғары болады.

Divide the PCB into logical parts based on functions (e.g. power supply, audio output, etc.). Содан кейін әр бөлімнің компоненттерін бір аймаққа топтастыруды ұмытпаңыз. Осылайша сіз өткізгіш ізді қысқа сақтап, шу мен кедергілерді азайта аласыз.

ПХД жобалау кезінде пайдаланушы интерфейсін (UI) де ескеру қажет. Ең жақсы пайдаланушы тәжірибесіне қол жеткізу үшін аудио ұялары, қосқыштар, светодиодтар сияқты компоненттерді реттеу қажет.

Орналасқаннан кейін Gerber файлы жасалады. Сіздің PCBA өндірушіңіз бұл файлды пайдаланады. Бұл қызметтерді ұсынатын көптеген компаниялар бар, және HWTrek сараптамалық кітапханасынан Kingbrother, NexPCB және HQPCB ұсынамыз.

Sample Gerber files

ПХД -ге компоненттерді орналастыру өте маңызды. Кейбір компоненттер бір -біріне кедергі келтіріп, күтпеген әрекетке әкелуі мүмкін. Мысалы, егер сізде Bluetooth мен Wi-Fi модульдері болса, олардың өткізу қабілеті бірдей 2.4 ГГц және олар қате орналастырылған жағдайда бір-біріне кедергі келтіруі мүмкін.

ПХД өндірісі

Сіз PCB өндірушісіне Gerber файлын жібергенде, олар тақтаны басып шығара алады. Бұл ПХД -ге компоненттерді қосу мен ПКБА (баспа тақтасының жиналысы) өндірісінің негізін одан әрі құруға негіз болады.

Жиналмаған PCBS

PCBA (Ассамблея)

Материалды дайындау

Бұл жерде сіздің ЭЭ дизайныңызда сіз компоненттерді таңдауыңыз керек еді. Сіз PCBA өндірушісінен сізге қажетті компоненттерге тапсырыс беруін сұрай аласыз немесе жеткізушіні таңдасаңыз, оны өзіңіз жасай аласыз. Назар аударуды қажет ететін мәселелер:

Жеткізу уақыты: Бұл компоненттер әр түрлі жеткізушілерден болғандықтан, жеткізу уақытын есте сақтаңыз. Кейбір компоненттер үшін бұл 8-16 аптаға дейін созылуы мүмкін.

Қаптама: Компоненттерді жеке ораудың орнына SMT машиналары автоматты түрде алатын роликтерден тапсырыс беріңіз.

Тапсырыстың минималды саны: Компоненттің ең аз тапсырыс санын тексеріңіз. Егер сіз минимумнан аз сатып алсаңыз, таңдалған компоненттердің қоймада екеніне көз жеткізіңіз. For small batches (up to 50), you can order online from DigiKey or Mouser. Қосымша ақпарат алу үшін өндірушіден кеңес сұраңыз.

Жоғалту: шығынның орнын толтыру үшін 10% артық тапсырыс беріңіз (қымбат компоненттер үшін емес)

ПХД компоненттерін орнатыңыз

ПХД бетіне компоненттерді орналастырудың екі негізгі әдісі бар:

Through-holes (through-holes) are manual methods of assembling assemblies with wires into holes on the surface of a PCB. Ол әдетте DIP немесе қосарланған орау процесі ретінде белгілі. (Бұл видеода SMT орындалғанын қараңыз)

SMT (бетіне бекіту технологиясы) – жаппай өндірісте ең көп қолданылатын әдіс. Бұл сіздің уақытыңызды, ақшаңызды үнемдейтін және адамдардың қателігін болдырмайтын жылдам, дәл SMT машиналарымен жасалады.

Есте сақтау керек нәрселер:

Сіздің компонент түрінің нөмірі өндірушінің SMT машинасы қолдайтын катушкалар санынан аспауы керек.

Тек бір SMT жұмыс істейтін етіп компоненттерді оңтайландырыңыз және біріктіріңіз.

Өндіруші қолдау көрсететін табан өлшемдерін тексеріңіз. Әйтпесе, SMT машинасы компоненттерді дұрыс орнатпайды.

Кейбір үлкен компоненттерді машинамен орнату мүмкін емес, бірақ олар қолмен тесік арқылы жұмыс жасауды қажет етеді. Сондықтан екі технологияны да бір тақтада қолдануға болады.

Тесік әдісі арқылы қолмен қосу қажет кез келген компоненттер өндіріс құнына қосылады.

Қайта пісіру

Қайта дәнекерлеу – бұл компоненттерді ПХД -ге «жабыстыру» процесі. PCBA схемасы дәнекерленген пешке немесе инфрақызыл шамға дәнекер ерігенше қызады, осылайша компонентті схемаға тұрақты бекітеді.

Мұнда ең қиын нәрсе – бұл компоненттерді қызып кетпеу немесе зақымдамау, себебі әр қаптаманың жылу сипаттамалары әр түрлі. Бұл процесс үшін PCBA сенімді өндірушісі жауапты болады, және сізге олардың құрамдас бөліктерінің сипаттамаларын беру жеткілікті.

Рефлюкс процесі.

Дәнекерлеудің басқа әдістері:

Толқынды дәнекерлеу негізінен тесік әдісімен қолмен қосылатын компоненттер үшін қолданылады. Бұл жағдайда сіздің PCBA алдымен жаңартылған дәнекерлеу пешінен өтеді, содан кейін толқындық дәнекерлеу машинасынан өткеннен кейін басқа компоненттерді қолмен қосады.

Темір дәнекерлеуді белгілі бір жағдайларда қолдануға болады, бірақ жаппай өндіріс үшін емес.

Сынақ және сапаны тексеру

Бұл қадамда PCBA үлгілері сапаны қамтамасыз ету үшін сыналады. Әдеттегі қателіктер: ажыратылған компоненттердегі қысқа тұйықталулар, дұрыс қосылмаған компоненттер мен қосылмауы керек тізбек бөліктері. Ең жиі кездесетін тесттер:

АКТ (онлайн тестілеу). ПХД жобалау кезінде кейбір сынақ нүктелері әдетте жөндеу, бағдарламалау және басқа мақсаттар үшін сақталады. АКТ машинасы бұл сынақ нүктелерін ашық/қысқа тұйықталуды тексеру үшін қолданады және пассивті компоненттердің (резисторлар, индукторлар, конденсаторлар) мәндері спецификациялық диапазонда екенін тексереді.

AOI (Автоматты оптикалық тексеру). Manufacturers use a “gold sample” (reference PCBA) to compare with other samples. Бұл сынақ үшін аппараттық құрал жасаушы параметрлерді орнату үшін өндірушіге техникалық шарттар мен рұқсат етулерді қамтамасыз етуі қажет.

Рентген. PCBA өндірушісі BGA (Ball Grid Array) компоненттерінің дәнекерлеу жағдайын тексеру үшін рентген сәулелерін қолданады. Бұл видеода рентгендік тестті қараңыз.