Баспа платасы (ПХД) кез келген электронды құрылғыда кездеседі. 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. Негізгі ПХД -де бөлшектер бір жаққа, ал сымдар екінші жаққа шоғырланған. 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.

Егер ПХД -де өндірістен кейін шығарылатын немесе қайта салынатын бөлшектер болса, бөлшектерді орнату үшін розетка қолданылады. 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. Алтын саусақта ПХД сымдарының бір бөлігі болып табылатын жалаңаш жастықшалар бар. Әдетте қосылу үшін бір ПХД алтын саусағын басқа ПХД сәйкес ұясына (әдетте кеңейту ұясы деп атайды) саламыз. In computers, display cards, sound cards, and similar interface cards are connected to the motherboard by means of a gold finger.

ПХД -дағы жасыл немесе қоңыр түс – бұл дәнекерлеу маскасының түсі. This layer is an insulating shield that protects the copper wire and prevents parts from being welded to the wrong place. Дәнекерлеуге төзімділік қабатында тағы бір жібек экран басылады. 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

Аңыз).

Бір жақты тақталар

Біз айтып өткендей, негізгі ПХД -да бөлшектер бір жаққа, ал сымдар екінші жаққа шоғырланған. Because the wire appears on only one side, we call this TYPE of PCB single-sided. Жалғыз панельдерде схеманың дизайнына көптеген қатаң шектеулер қойылғандықтан (тек бір жағы болғандықтан, сымдар қиылыса алмады және бөлек жолға түсуге мәжбүр болды), мұндай тақталарды тек ерте схемалар қолданды.

Екі жақты тақталар

Электр тізбегінің екі жағында сымдар бар. But in order to use both wires, there must be proper electrical connections between the two sides. Бұл тізбектер арасындағы «көпір» бағыттаушы тесік (VIA) деп аталады. Бағыттауыш тесіктер – бұл екі жағынан сымға қосуға болатын металлмен толтырылған немесе қапталған ПХД шағын тесіктері. 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

Сымды болатын аумақты ұлғайту үшін бір немесе екі жақты сымдар тақталары көбірек қолданылады. Көп қабатты тақта бірнеше қос панельді пайдаланады, ал әр панельдің арасына оқшаулағыш қабаты қойылады және желімделеді (басылады). 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. Көптеген ірі суперкомпьютерлер аналық платалардың бірнеше қабаттарын пайдаланады, бірақ олар кәдімгі компьютерлердің кластерлерімен алмастырылатындықтан қолданыстан шығып қалды. 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.

Бөлшектерді орау технологиясы

Тесік технологиясы арқылы

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. Сондықтан олардың буындары екі жағынан да орын алады, ал дәнекерлеу қосылыстары салыстырмалы түрде үлкен. Екінші жағынан, THT бөлшектері ПХД -ге Surface Mounted Technology (SMT) бөліктеріне қарағанда жақсы қосылған, олар туралы біз кейінірек айтатын боламыз. 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.

Беттік жабысқақ бөлшектерді екі жағынан да дәнекерлеуге болады.

SMT -де THT -ге қарағанда кішірек бөлшектер бар. 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

ПХД дизайнында формальды сымдарды өткізуге дейін өте ұзақ қадамдар бар. Төменде дизайнның негізгі процесі берілген:

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

Келесі қадам – ​​жүйенің функционалды блок -схемасын құру. Квадраттар арасындағы байланысты да белгілеу керек.

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.

Қолданылатын орау әдісін және әр ПХД өлшемін анықтаңыз

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. Технологияны таңдау кезінде схеманың сапасы мен жылдамдығын да ескеру қажет.

Draw schematic circuit diagrams of all PCB’s

The details of the interconnections between the parts should be shown in the sketch. Барлық жүйелердегі ПХД сипатталуы керек және олардың көпшілігі қазіргі уақытта CAD (Computer Aided Design) қолданады. Here is an example of a CircuitMakerTM design.

ПХД тізбегінің схемасы

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. Олар жолға ең тиімді түрде қосылуға тиіс. 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

Қазіргі компьютерлік бағдарламалық қамтамасыз етудің кейбірі әр компоненттің орналасуын дұрыс қосуға болатынын тексере алады немесе оның жоғары жылдамдықта дұрыс жұмыс істеуін тексере алады. Бұл қадам бөлшектерді реттеу деп аталады, бірақ біз бұған тым көп бармаймыз. Егер тізбектің дизайнында ақаулық болса, тізбекті далаға шығарар алдында бөлшектерді де реттеуге болады.

ПХД бойынша экспорттық схема

The connections in the sketch will now look like wiring in the field. Бұл қадам әдетте толық автоматтандырылған, бірақ әдетте қолмен өзгерту қажет. Below is the wire template for 2 laminates. Қызыл және көк сызықтар сәйкесінше ПХД бөлшектер қабатын және дәнекерлеу қабатын білдіреді. The white text and squares represent the markings on the screen printing surface. Қызыл нүктелер мен шеңберлер бұрғылау мен бағыттаушы тесіктерді білдіреді. Оң жақ шетінде біз ПХД дәнекерлеу бетіндегі алтын саусақты көре аламыз. 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. Бұл сипаттамалар тізбектің жылдамдығына, берілетін сигналдың күшіне, тізбектің энергия шығыны мен шуылға сезімталдығына, материал мен өндірістік жабдықтың сапасына байланысты өзгереді. 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. Егер 2 -ден көп қабаттар қажет болса, қуат қабаты мен жер қабаты әдетте сигналдық қабаттың берілу сигналына әсер етпеуі үшін қолданылады және оны сигналдық қабаттың қалқаны ретінде пайдалануға болады.

Wire after circuit test

In order to be sure that the line is working properly behind the wire, it must pass the final test. Бұл тест сонымен қатар дұрыс емес қосылыстарды тексереді және барлық байланыстар схемалық схемаға сәйкес келеді.

Орнатыңыз және файл жасаңыз

Қазіргі уақытта PCBS жобалауға арналған көптеген АЖЖ құралдары болғандықтан, өндірушілер тақталарды шығарар алдында стандарттарға сәйкес келетін профильге ие болуы керек. 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

EMC сипаттамаларына сәйкес келмейтін электронды құрылғылар электромагниттік энергия шығарады және жақын орналасқан құрылғыларға кедергі келтіреді. ЭМК электромагниттік интерференцияға (ЭМИ), электромагниттік өріске (ЭҚК) және радиожиілік интерференциясына (РФИ) максималды шектеулер қояды. Бұл ереже құрылғының және жақын орналасқан басқа құрылғылардың қалыпты жұмысын қамтамасыз ете алады. EMC бір құрылғыдан екіншісіне шашырайтын немесе берілетін энергия мөлшеріне қатаң шектеулер қояды және сыртқы ЭҚК, ЭМИ, РФИ және т.б.сезімділікті төмендетуге арналған. 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. Өткізгіштер арасындағы ток жоғалуы сияқты ішкі EMI жиілік жоғарылаған сайын артады. Егер олардың арасындағы айырмашылық тым үлкен болса, олардың арасындағы қашықтықты ұзартуды ұмытпаңыз. This also tells us how to avoid high voltage and minimize the current consumption of the circuit. Сымдардың кешігу жылдамдығы да маңызды, сондықтан ұзындығы неғұрлым қысқа болса, соғұрлым жақсы. Сымдары жақсы шағын ПХД үлкен ПХД қарағанда жоғары жылдамдықта жақсы жұмыс істейді.