From prototype circuits on bread boards to designing our own panelê çapkirî (PCBS), it was like getting off the training wheels. Di derbarê vê pêvajoyê de gelek tişt hene ku fêr bibin, ji ber vê yekê em dest pê bikin. PCB design is carried out in an electrical engineering (EE) process. EE “mejî” ya ku cîhaz çawa dixebitin diafirîne. Without electronics, you’re left with little more than a pile of metal and plastic.

Tiştên ku divê hûn berî destpêkirina sêwirana PCB bizanibin: 1. Mezinahiya PCB – ev bi mezinahiya hilbera we (an mezinahiya dozê) ve girêdayî ye. Pîvanên hilberê di pêvajoya sêwirana endezyariya elektronîkî de têne destnîşan kirin. Hûn dikarin vîdyoyek li ser wê li vir temaşe bikin. 2. Qatên PCB – Zêde tebeq, ÇUDIRTIRA Ç MANBNA PCB. (Nîşe: Tewra PCB-yek-tebeqek jî dikare PCB-a tevlihev be, lê li vir em qala tevliheviya çêkirina PCB-yê dikin. Çiqas qatên PCB -yê hebin, çêkirina wê jî buhatir e.)

Layer 2 bi gelemperî ji bo hilberên pêlîstokên hêsan têne bikar anîn

Berhemên têkildar ên Iot bi gelemperî 4 tebeqe hene

Bi gelemperî ji bo qatên 6 heta 8 ên smartphone an demjimêrek hişk têne bikar anîn.

3. Pêdiviyên hilberînerê PCB -ya we. Be sure to read the guidelines for rhythm, trace size, power isolation, and file naming before you start designing.

Agahdariya ku hûn hewce ne ku ji hilberînerên PCB re peyda bikin:

Hejmara tebeqeyan (mînak 2, 4, 6, hwd.)

Materyal (FR-2 (kaxezê pembo yê fenolîkî), FR-3 (kaxezê pembû û epoksî), FR-4 (fîreya cam û epoksî… Hwd.)

Thickness (0.5 mm, 1.0 mm… Hwd.)

Color (red, black, green… Hwd.)

Dermankirina rûyê erdê (ENIG (nikel/kîmyewî ya kîmyewî), DIG (zêrîna rasterast a zêr), OSP (konservatîfên firotî yên organîk, hwd.)

Giraniya sifir (1 oz (35 mîkron), 2 oz (70 mîkron), 0.5 oz (18 mîkron)… Hwd.)

Pelê Gerber

Pêvajoya sêwirana PCB:

Sêwirana Circuit

For this step, you need to create the schematic. Ev belgeyek e, mîna nexşeyek, ku vedibêje ka çawa pêkhate bi hevûdu re têkildar dibin û bi hev re dixebitin. Ji bo afirandina pelê şematîkî, hûn ê hewceyê amûrek nermalavê bin. Em ji Quadcept hez dikin ji ber ku ew ji bo sêwirana PCBS-ê ji bo çêkirinê xweşbîn e (mînakî, hûn dikarin Bill a Materyalê (BoM) rasterast ji hacetê derxînin) û li ser ewr e, ji ber vê yekê ew dikare li her derê bi hêsanî were bikar anîn. (Ew ji bo hilberîner û xwendekaran guhertoyek civaka belaş a amûrê jî pêşkêş dikin.)

Gelek vebijarkên din hene ku hûn dikarin ji wan hilbijêrin:

Altium

ExpressPCB

Amûra Frequency

KiCad

Cadence allegro

hesîr

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. Pelê modela dê ji we re bibe alîkar ku hûn şematîkê bikişînin. Dema ku hûn modela li ser amûrê nermalavê barkirin ev danegeh di databasê de peyda dibe. Dûv re, ya ku divê hûn bikin ev e ku hûn rêwerzê daneyê bişopînin û têlê bi her pinek li hêmanê ve girêdin. (Nîşe: hûrguliyên pêvajoya sêwiranê dê bi amûra nermalava bijartî ve girêdayî be).

Pêdivî ye ku her sembolek şematîkî xwedan cîhek cîhê têkildar a PCB -ê be da ku dîmenên fîzîkî yên pêkhateyê û cîhê kunên bihurîn ên li ser pêlê zexîreyê an PCB -yê diyar bike. You should have selected the components (or are now selecting them), and we describe this process in the EE Design Process video (see video).

Mînak diagram

Scematikek baş bi rastî girîng e, ji ber ku ew ê di dema debugkirinê de wekî belgeyek referansê were bikar anîn û bi endezyarên din re alavek danûstendinê ya baş e. Digel vê yekê, çêker dikare cîhazê bi xalên testê yên li ser vê belgeyê biceribîne.

Plana PCB + pelê Gerber

To design the PCB layout and create Gerber files, you can use the same software tools we mentioned in circuit design. Berevajî şematîk, nexşeyek PCB hêmanên rastîn li cîhên rastîn ên PCB -ê vedigire û şopên ku her hêman bi hev re di navbera tebeqeyên PCB -yê de bi hev ve girê dide destnîşan dike. Wekî ku di destpêka vê gotarê de hate gotin, qatên bêtir, hilberîna ku tevlihevtir e, û lêçûn zêde ye.

Divide the PCB into logical parts based on functions (e.g. power supply, audio output, etc.). Dûv re, pê ewle bine ku hêmanên her beşê li heman deverê kom bikin. Bi vî rengî, hûn dikarin şopa rêgezê kurt bigirin û deng û destwerdanê kêm bikin.

Di sêwirana PCB de pêdivî ye ku navbeyna bikarhêner (UI) jî di hişê xwe de bigire. Pêdivî ye ku hêmanên wekî fîşekên deng, girêdan, led, hwd bêne sererast kirin da ku ezmûna çêtirîn bikarhêner bi dest bixin.

Piştî ku sêwiran hate sêwirandin, pelê Gerber tê çêkirin. Hilberînerê PCBA -ya we dê vê pelê bikar bîne. Gelek pargîdan hene ku van karûbaran pêşkêş dikin, û ji pirtûkxaneya pispor a HWTrek em Kingbrother, NexPCB, û HQPCB pêşniyar dikin.

Nimûneyên pelên Gerber

Danîna hêmanên li ser PCB pir girîng e. Hin pêkhate dikarin hevûdu asteng bikin û bibin sedema tevgerên nediyar. Mînakî, heke we hem modulên Bluetooth û hem jî Wi-Fi hene, ew xwediyê heman firehbûna 2.4ghz in û ger bi xeletî werin danîn dikarin hevûdu asteng bikin.

PCB production

Gava ku hûn pelê Gerber ji çêkerê PCB re dişînin, ew dikarin panelê çap bikin. Ev dê bibe bingehek ku hûn bêtir bingehek ji bo zêdekirina hêmanan li PCB -ê û çêkirina PCBA (civîna civata çapê ya çapkirî) ava bikin.

PCBS -ya ku nehatiye berhev kirin

PCBA (Civîn)

Amadekirina materyalê

Di vê xala sêwirana EE -ya xwe de, divê hûn hêmanan hilbijêrin. Hûn dikarin ji hilberînerê PCBA -yê bipirsin ku ji we re hêmanên pêwîst ferman bike, an jî ger hûn peydakarek hilbijêrin wê bixwe bikin. Mijarên ku hewceyê balê ne:

Lead time: As these components come from different suppliers, keep the lead time in mind. Ji bo hin pêkhateyan, ew dikare 8-16 hefte bidome.

Pakkirin: Ji hêlînên ku bixweber ji hêla makîneyên SMT ve têne hilgirtin li şûna ku wan bi rengek yekane pak bikin, ferman bidin.

Kêmtirîn mîqdara fermanê: Hêjeya fermanê ya kêmtirîn ya hêmanê kontrol bikin. Ger hûn ji kêmtirîn kêmtir bikirin, pê ewle bin ku hêmanên bijartî di stokê de ne. For small batches (up to 50), you can order online from DigiKey or Mouser. Ji bo hêjmarên zêdetir, ji kerema xwe ji hilberînerê xwe şîret bigerin.

Winda: 10% zêdetir ferman bidin da ku zirarê veşêrin (ne ji bo hêmanên hêja)

Li PCB -ê hêmanan saz bikin

Du awayên bingehîn hene ku meriv hêmanan li ser rûyek PCB -ê bicîh bike:

Through-holes (through-holes) are manual methods of assembling assemblies with wires into holes on the surface of a PCB. Di heman demê de bi gelemperî wekî DIP an pêvajoya pakkirinê ya dual-in-line tê zanîn. (Di vê vîdyoyê de SMT di pêşkeftinê de bibînin)

SMT (teknolojiya çîmentoyê rûerdê) di hilberîna girseyî de awayê herî berfireh tê bikar anîn. Ew ji hêla makîneyên SMT -yên bilez û rastîn ve têne kirin ku dem, drav didin we û ji xeletiya mirov dûr dikevin.

Tiştên bîr bînin:

Pêdivî ye ku hejmara celebê hêmana we ji hejmara pêlên ku makîneya SMT ya çêker dikare piştgirî bike ne zêdetir be.

Hêmanên xwe xweşbîn bikin û yekbikin da ku tenê yek SMT -ê bimeşe.

Mezinahiya padên şopa piştgirî ya çêker kontrol bikin. Wekî din, makîneya SMT dê hêmanan rast saz neke.

Hin hêmanên mezintir ji hêla makîneyê ve nayê saz kirin û hîn jî hewceyê xebatek manual-bi-qulikê heye. Ji ber vê yekê, her du teknolojî dikarin li ser heman panelê werin bikar anîn.

Her pêkhateyên ku hûn hewce ne ku bi desta bi rêbaza der-holê li lêçûnê çêkirinê zêde bikin.

Soldering Reflow

Zeliqandina Reflow pêvajoya çêkirina hêmanan e ku “li PCB -ê” bixin. PCBA gerîdeya panikê bi firna reflow an çirayek infrared germ dike heya ku zexîre biherike, bi vî rengî bi domdarî pêkhateyê bi panelê qertê ve girêdide.

Li vir beşa herî xapînok ev e ku meriv zêde germ neke an zirarê nede pêkhateyan, ji ber ku taybetmendiyên germî yên her pakêtê cûda ne. Hilberînerek pêbawer ê PCBA dê ji vê pêvajoyê berpirsiyar be, û ya ku hûn hewce bikin bikin ev e ku hûn taybetmendiyên pêkhateyê ji wan re peyda bikin.

Pêvajoya Reflux.

Rêbazên din ên welding:

Firotina pêlan bi piranî ji bo hêmanên ku bi desta lê têne zêdekirin bi rêbaza kunê tê bikar anîn. Di vê rewşê de, PCBA -ya we dê pêşî di nav firna welding ya reflow de derbas bibe, û dûv re piştî ku ew ê di makîneya firotina pêlê de derbas bibe, hêmanên din bi destan lê zêde bikin.

Welding Iron dikare ji bo rewşên taybetî were bikar anîn, lê ne ji bo hilberîna girseyî.

Testkirin û teftîşa kalîteyê

Di vê pêngavê de, nimûneyên PCBA têne ceribandin ku kalîteyê misoger bikin. Errorsaşiyên hevpar ev in: di nav hêmanên veqetandî de kurtikên kurt, hêmanên nerastkirî û perçeyên qertê ku divê neyên girêdan. Testên herî gelemperî:

ICT (Testkirina serhêl). When designing a PCB, some test points are usually reserved for debugging, programming, and other purposes. Makîneya ICT dê van nuqteyên ceribandinê ji bo ceribandina vekirina kurt/kurt bikar bîne û kontrol bike ku nirxên hêmanên pasîf (berxwedêr, induktor, kondensator) di nav rêza specifikasyonê de ne.

AOI (Kontrolkirina optîkî ya otomatîkî). Manufacturers use a “gold sample” (reference PCBA) to compare with other samples. Ji bo vê ceribandinê, afirînerê hişk ê hewce bike ku taybetmendî û toleransê bide hilberîner da ku pîvanan saz bike.

Tîrêjê x. Hilberînerê PCBA-yê dê tîrêjên X-ê bikar bîne da ku şert û mercên weldingê yên hêmanên BGA (tora grîdê ya topê) kontrol bike. Di vê vîdyoyê de testa X-ray temaşe bikin.