From prototype circuits on bread boards to designing our own басма схемасы (PCBS), it was like getting off the training wheels. Бул процесстен үйрөнө турган көп нерсе бар, андыктан баштайлы. PCB design is carried out in an electrical engineering (EE) process. EE түзмөктөрдүн кантип иштээринин “мээсин” жаратат. Without electronics, you’re left with little more than a pile of metal and plastic.

PCB дизайнын баштоодон мурун билүү керек болгон нерселер: 1. ПХБнын өлчөмү – бул сиздин продукттун өлчөмүнө (же корпустун өлчөмүнө) жараша болот. Продукциянын өлчөмдөрү электрондук инженерия долбоорлоо процессинде аныкталат. Бул тууралуу видеону бул жерден көрө аласыз. 2. ПХБ катмарлары – Канчалык көп катмар болсо, ПХБнын өндүрүшү ошончолук татаал. (Эскертүү: Ал тургай, бир катмардуу ПХБ татаал ПХБ болушу мүмкүн, бирок бул жерде биз ПХБ жасоонун татаалдыгы жөнүндө айтып жатабыз. ПХБ канчалык көп катмарга ээ болсо, аны өндүрүү ошончолук кымбат болот.)

Layer 2 көбүнчө жөнөкөй оюнчук продуктылар үчүн колдонулат

Iot менен байланышкан продуктылар көбүнчө 4 катмардан турат

Көбүнчө смартфондун же акылдуу сааттын 6-8 -кабаттарында колдонулат.

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

ПКБ өндүрүүчүлөргө берүүңүз керек болгон маалымат:

Катмарлардын саны (мис. 2, 4, 6 ж. Б.)

Материалдар (FR-2 (фенол кебез кагаз), FR-3 (пахта кагазы жана эпоксид), FR-4 (айнек буласы жана эпоксид… Жана башкалар.)

Thickness (0.5 mm, 1.0 mm… Жана башкалар.)

Color (red, black, green… Жана башкалар.)

Беттик тазалоо (ENIG (химиялык никель/алтынга чөмүлүү), DIG (түз алтынга чумкуу), OSP (органикалык ширетилүүчү консерванттар ж. Б.)

Жездин салмагы (1 унция (35 микрон), 2 унция (70 микрон), 0.5 унция (18 микрон)… Жана башкалар.)

Gerber файл

PCB дизайн жараяны:

Схемалардын дизайны

For this step, you need to create the schematic. Бул документ, долбоор сыяктуу, компоненттердин бири -бирине кандай байланышы бар экенин жана чогуу иштешин сүрөттөйт. Схемалык файлды түзүү үчүн сизге программалык курал керек болот. Биз Quadceptти жакшы көрөбүз, анткени ал өндүрүш үчүн PCBSти иштеп чыгуу үчүн оптималдаштырылган (мисалы, сиз материалдан Биллди (БМ) түздөн-түз экспорттой аласыз) жана булутка негизделген, ошондуктан аны каалаган жерде оңой колдонсо болот. (Алар ошондой эле өндүрүүчүлөр жана студенттер үчүн инструменттин акысыз жамааттык версиясын сунушташат.)

Сиз тандай турган башка көптөгөн варианттар бар:

Altium

ExpressPCB

Жыштык түзмөгү

KiCad

Cadence allegro

чийден согулган буюм

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. Моделдик файл схеманы түзүүгө жардам берет. Бул компонент моделди программалык куралга жүктөгөндө маалымат базасында жеткиликтүү болот. Андан кийин, сиз болгону маалымат көрсөтмөсүн аткарып, зымды компоненттин ар бир пинине туташтырууңуз керек. (Эскертүү: дизайн процессинин чоо -жайы тандалган программалык куралга жараша болот).

Ар бир схемалык символ компоненттин физикалык өлчөмдөрүн жана ширетүүчү аянттагы же ПХБдагы тешиктердин жайгашкан жерин аныктоо үчүн байланышкан ПХБ мейкиндигине ээ болушу керек. You should have selected the components (or are now selecting them), and we describe this process in the EE Design Process video (see video).

Мисал диаграмма

Жакшы схема чынында эле маанилүү, анткени ал мүчүлүштүктөрдү оңдоо учурунда маалымдама документи катары колдонулат жана башка инженерлер менен жакшы байланыш куралы болуп саналат. Мындан тышкары, өндүрүүчү бул документтеги сыноо пункттары аркылуу аппаратты сынай алат.

PCB макети + Gerber файлы

To design the PCB layout and create Gerber files, you can use the same software tools we mentioned in circuit design. Схемадан айырмаланып, ПХБ макети чыныгы компоненттерди ПКБдагы так жерлерге дайындайт жана ар бир компонентти ПХБ катмарынын ортосунда бириктирген тректерди көрсөтөт. Бул макаланын башында айтылгандай, катмарлар канчалык көп болсо, өндүрүш дагы ошончолук татаал жана баасы жогору болот.

Divide the PCB into logical parts based on functions (e.g. power supply, audio output, etc.). Андан кийин, ар бир бөлүмдүн компоненттерин бир аймакка топтогонуңузду унутпаңыз. Ошентип, сиз өткөрүүчү изди кыска кармап, ызы -чууну жана кийлигишүүнү азайта аласыз.

Колдонуучу интерфейси (UI) да ПХБны иштеп чыгууда эске алынышы керек. Колдонуучунун мыкты тажрыйбасына жетүү үчүн аудио джек, коннектор, лед сыяктуу компоненттерди тууралоо керек.

Макет иштелип чыккандан кийин, Gerber файлы түзүлөт. Сиздин PCBA өндүрүүчүңүз бул файлды колдонот. Бул кызматтарды сунуштаган көптөгөн компаниялар бар жана HWTrek эксперттик китепканасынан Kingbrother, NexPCB жана HQPCB сунуштайбыз.

Үлгү Gerber файлдары

ПХБга компоненттерди жайгаштыруу абдан маанилүү. Кээ бир компоненттер бири -бирине тоскоолдук кылып, күтүлбөгөн жүрүм -турумга алып келиши мүмкүн. Мисалы, эгер сизде Bluetooth жана Wi-Fi модулдары бар болсо, анда алар 2.4 ГГц өткөрүү жөндөмүнө ээ жана туура эмес жайгаштырылган учурда бири-бирине тоскоолдук кылышы мүмкүн.

PCB production

PCB өндүрүүчүсүнө Gerber файлын жөнөткөнүңүздө, алар тактаны басып чыгара алышат. Бул андан ары ПХБга компоненттерди кошуу жана ПКБАны чыгаруу үчүн негизди курууга негиз болот (басылган плата жыйнагы).

Чогулбаган PCBS

PCBA (Ассамблея)

Материалдарды даярдоо

Бул жерде EE дизайныңызда сиз компоненттерди тандашыңыз керек. Сиз PCBA өндүрүүчүсүнөн сиз үчүн керектүү компоненттерди заказ кылууну сурансаңыз болот, же сиз жеткирүүчү тандасаңыз, муну өзүңүз жасай аласыз. кулак муктаж маселелер:

Lead time: As these components come from different suppliers, keep the lead time in mind. Кээ бир компоненттер үчүн 8-16 жумага чейин созулушу мүмкүн.

Таңгактоо: Компоненттерди автоматтык түрдө SMT машиналары чогулткан роликтерден заказ кылыңыз.

Минималдуу заказ саны: Компоненттин минималдуу заказ санын текшериңиз. Эгерде сиз минимумдан азыраак сатып алсаңыз, тандалган компоненттер кампада экенин текшериңиз. For small batches (up to 50), you can order online from DigiKey or Mouser. Көбүрөөк сан үчүн, өндүрүүчүңүздөн кеңеш сураңыз.

Жоготуу: жоготууну жабуу үчүн 10% көбүрөөк заказ кылыңыз (кымбат компоненттер үчүн эмес)

ПХБга компоненттерди орнотуңуз

ПХБ бетине компоненттерди жайгаштыруунун эки негизги жолу бар:

Through-holes (through-holes) are manual methods of assembling assemblies with wires into holes on the surface of a PCB. Ал ошондой эле көбүнчө DIP же кош саптуу таңгактоо процесси катары белгилүү. (Бул видеодо SMT жүрүп жатканын караңыз)

SMT (бетине орнотуу технологиясы) – массалык өндүрүштө эң көп колдонулган ыкма. Бул сиздин убактыңызды, акчаңызды үнөмдөп, адамдардын катасынан алыс болуучу тез, так SMT машиналары менен жасалат.

Жагдай эстеп:

Сиздин компоненттин түрүнүн номери өндүрүүчүнүн SMT машинасы колдоого ала турган роликтердин санынан ашпашы керек.

Оптималдаштыруу жана компоненттериңизди бириктирүү, бир гана SMT иштейт.

Өндүрүүчүнүн колдогон изи аянтынын өлчөмүн текшериңиз. Болбосо, SMT машинасы компоненттерди туура орнотпойт.

Кээ бир чоң компоненттерди машина орното албайт жана дагы эле тешик аркылуу кол менен иштөөнү талап кылат. Ошондуктан, эки технология тең бир тактада колдонулушу мүмкүн.

Сиз тешик аркылуу кошууңуз керек болгон бардык компоненттер өндүрүштүн наркына кошулат.

Reflow soldering

Reflow ширетүү – бул компоненттерди ПХБга “жабыштыруу” процесси. PCBA микротолкундар эритмейинче, кайра иштетүүчү меш же инфракызыл чырак аркылуу схеманы жылытат, ошону менен компонентти тактага тактага биротоло тиркейт.

Бул жерде эң татаал бөлүгү – бул компоненттерди ысып кетпөө же бузбоо, анткени ар бир пакеттин жылуулук мүнөздөмөлөрү ар башка. Ишенимдүү PCBA өндүрүүчүсү бул процесс үчүн жооптуу болот жана сизге эмне керек болсо, аларга компоненттердин спецификациясын берүү керек.

Рефлюкс процесси.

Башка ширетүү ыкмалары:

Толкундарды ширетүү негизинен тешик аркылуу кол менен кошулган компоненттер үчүн колдонулат. Бул учурда, сиздин PCBA адегенде reflow ширетүү мешинен өтөт, андан кийин толкун менен ширетүүчү машинадан өткөндөн кийин башка компоненттерди кол менен кошот.

Темир ширетүү белгилүү бир жагдайларда колдонулушу мүмкүн, бирок массалык өндүрүш үчүн эмес.

Сыноо жана сапатты текшерүү

Бул кадамда, PCBA үлгүлөрү сапатты камсыз кылуу үчүн текшерилет. Жалпы каталар: ажыратылган компоненттердеги кыска туташуулар, туура эмес тегизделген компоненттер жана туташпоого тийиш болгон схеманын бөлүктөрү. Эң таралган тесттер:

МКТ (Онлайн тестирлөө). When designing a PCB, some test points are usually reserved for debugging, programming, and other purposes. МКТ машинасы бул тестирлөө пункттарын ачык/кыска туташуу тестирлөө үчүн колдонот жана пассивдүү компоненттердин (резисторлор, индукторлор, конденсаторлор) спецификациянын чегинде экендигин текшерет.

AOI (Автоматтык оптикалык текшерүү). Manufacturers use a “gold sample” (reference PCBA) to compare with other samples. Бул сыноо үчүн, аппараттык жаратуучу параметрлерди орнотуу үчүн өндүрүүчүгө спецификацияны жана толеранттуулукту бериши керек.

Рентген. PCBA өндүрүүчүсү BGA (шар Grid Array) компоненттеринин ширетүү шарттарын текшерүү үчүн рентген нурларын колдонот. Бул видеодон рентген тестин көрүңүз.