Gedréckt Circuit Verwaltungsrot (PCB) ginn a bal all Zort elektroneschen Apparater fonnt. Wann et elektronesch Komponenten an engem Ausrüstungsstéck sinn, sinn se och a verschiddene Gréisste vu PCB agebonnen. Zousätzlech fir verschidde kleng Deeler ze fixéieren, ass d’Haaptfunktioun vum PCB elektresch Verbindungen tëscht de Komponenten ze liwweren. Wéi elektronesch Ausrüstung ëmmer méi komplex gëtt, gi méi a méi Deeler gebraucht, an d’Verdrahtung an d’Deeler op der PCB ginn ëmmer méi dicht. E Standard PCB gesäit sou aus. Bare Board (without parts on it) is also often referred to as “Printed Wiring Board (PWB).

De Substrat vum Board selwer ass aus engem Material dat isoléiert ass a resistent géint Biegen. Dat klengt Linnematerial dat op der Uewerfläch ze gesinn ass Kupferfolie. Ursprénglech ass d’Kupferfolie op de ganze Board ofgedeckt, an de mëttleren Deel gëtt am Fabrikatiounsprozess ewechgeesselt, an de reschtlechen Deel gëtt zu engem Netzwierk vu klenge Linnen. Dës Linnen ginn Dirigenten oder Dirigente genannt a gi benotzt fir elektresch Verbindunge mat Deeler op der PCB ze liwweren.

Fir Deeler un de PCB ze sécheren, solderen mir hir Pins direkt un d’Verdrahtung. Op engem Basis PCB sinn d’Deeler op enger Säit konzentréiert an d’Drëtter sinn op der anerer konzentréiert. Also musse mir Lächer am Board maachen sou datt d’Pins duerch de Board op déi aner Säit kënne goen, sou datt d’Pins vun den Deeler op déi aner Säit geschweißt ginn. Wéinst dësem ginn d’Front an d’Réck Säit vun engem PCB Komponent Säit respektiv Solder Säit genannt.

Wann et Deeler op der PCB sinn, déi no der Fabrikatioun ewechgeholl oder zréckgesat kënne ginn, gëtt de Socket benotzt fir d’Deeler ze installéieren. Well de Socket direkt um Board geschweest ass, kënnen d’Deeler arbiträr ofgebaut ginn. E ZIF (Zero InserTIon Force) Plug erlaabt datt Deeler einfach agebaut an ewechgeholl ginn. De Hiewel nieft dem Socket kann d’Deeler op der Plaz halen nodeems Dir se aginn hutt.

Fir zwee PCBS matenee verbannen, gëtt e Randverbindung allgemeng benotzt. De Gëllene Fanger enthält eng Zuel vu kale Kupferpads déi tatsächlech Deel vun der PCB Drot sinn. Normalerweis, fir ze konnektéieren, sti mir de gëllene Fanger op engem PCB an de passenden Slot (allgemeng genannt Expansioun Slot) op deen aneren PCB. In computers, display cards, sound cards, and similar interface cards are connected to the motherboard by means of a gold finger.

Déi gréng oder brong Faarf op der PCB ass d’Faarf vun der Lödmaske. Dës Schicht ass en isoléierend Schëld deen de Kupferdraad schützt a verhënnert datt Deeler op déi falsch Plaz geschweißt ginn. En anere Seidebild gëtt op der Lötresistenzschicht gedréckt. Et gëtt normalerweis mat Wierder a Symboler gedréckt (meeschtens wäiss) fir d’Positioun vun den Deeler um Bord ze weisen. Screen printing surface is also known as icon surface

Legend).

Eenzege Bord

Wéi mir ernimmt hunn, op engem Basis PCB, sinn d’Deeler op enger Säit konzentréiert an d’Drëtter sinn op der anerer konzentréiert. Because the wire appears on only one side, we call this TYPE of PCB single-sided. Well eenzel Paneele vill strikt Restriktioune fir den Design vum Circuit haten (well et nëmmen eng Säit war, konnten d’Verkablung net iwwerschreiden an hunn e separate Wee missen huelen), nëmme fréi Circuiten hunn esou Platen benotzt.

Duebel Säit Bord

De Circuit Board huet Drot op béide Säiten. Awer fir béid Drot ze benotzen, musse richteg elektresch Verbindunge tëscht den zwou Säiten sinn. Dës “Bréck” tëscht Circuiten gëtt e Guide Loch (VIA) genannt. Guide Lächer si kleng Lächer am PCB gefëllt oder mat Metall beschichtet, déi mat Drot op béide Säiten ugeschloss kënne ginn. 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

Fir d’Géigend ze vergréisseren déi ka kabelt ginn, gi méi eenzeg-oder duebelseiteg Kabele benotzt. De Multilayer Board benotzt verschidde Duebelpanelen, an eng Schicht Isolatioun gëtt tëscht all Panel geluecht a gepecht (gepresst). D’Zuel vun de Schichten vum Board representéiert verschidde onofhängeg Kabelschichten, normalerweis eng gläich Unzuel vu Schichten, inklusiv déi äusserst zwou Schichten. Most motherboards are built with four to eight layers, but it is technically possible to build up to 100 layers of PCBS. Déi meescht grouss Supercomputer benotzen zimlech e puer Schichten vun Motherboards, awer si sinn aus dem Gebrauch gefall well se duerch Cluster vun normale Computere ersat kënne ginn. 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.

D’Guide Loch (VIA) déi mir just ernimmt hunn, wa se op eng Duebelpanel applizéiert ginn, muss duerch de ganze Board sinn

Awer an enger Multilayer, wann Dir nëmmen e puer vun de Linnen wëllt verbannen, kënnen d’Guide Lächer e puer vun der Linnraum an den anere Schichten verschwenden. 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. Begruewe Lächer sinn nëmme mam internen PCB ugeschloss, sou datt d’Liicht net vun der Uewerfläch sichtbar ass.

An engem Multilayer PCB ass déi ganz Schicht direkt mam Buedemdrot an der Energieversuergung verbonne. Also klasséiere mir d’Schichten als Signal, Kraaft oder Buedem. If the parts on the PCB require different power supplies, they usually have more than two power and wire layers.

Deel Verpackungstechnologie

Duerch Hole Technology

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. Dësen Deel hëlt vill Plaz an ee Lach gëtt fir all Pin gebuert. Also hir Gelenker huelen tatsächlech Plaz op béide Säiten op, an d’Solderverbindunge si relativ grouss. Op der anerer Säit sinn THT Deeler besser mat PCB verbonne wéi Surface Mounted Technology (SMT) Deeler, iwwer déi mir méi spéit schwätzen. Sockets wéi kabelt Sockets an ähnlech Interfaces mussen Drock-tolerant sinn, sou datt se normalerweis THT Packagen sinn.

Uewerfläch montéiert Technologie

Fir Surface Mounted Technology (SMT) Deeler gëtt de Pin op der selwechter Säit mat den Deeler geschweest. This technique does not drill holes in the PCB for each pin.

Uewerfläch Klebstoffdeeler kënne souguer op béide Säiten verschweißt ginn.

SMT huet och méi kleng Deeler wéi THT. Compared to PCB with THT parts, PCB with SMT technology is much denser. SMT package parts are also less expensive than THT’s. Also et ass keng Iwwerraschung datt déi meescht vun haut PCBS SMT sinn.

Well d’Loutgelenker a Pins vun Deeler ganz kleng sinn, ass et ganz schwéier se manuell ze verschweißen. However, given that current assembly is fully automated, this problem will only occur when repairing parts.

Den Designprozess

Am PCB Design ginn et tatsächlech ganz laang Schrëtt fir ze goen ier formell Drot. Déi folgend ass den Haaptdesignprozess:

The system specifications

Als éischt solle d’Systemspezifikatioune vun der elektronescher Ausrüstung geplangt sinn. It covers system functionality, cost constraints, size, operation and so on.

System function block diagram

Den nächste Schrëtt ass e funktionnelle Blockdiagram vum System ze kreéieren. D’Relatioun tëscht de Plaze muss och markéiert ginn.

Divide the system into several PCBS

De System an e puer PCBS opzedeelen reduzéiert net nëmmen d’Gréisst, awer gëtt dem System och d’Fäegkeet fir Upgrades an Austauschdeeler. 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.

Bestëmmt d’Verpakungsmethod fir ze benotzen an d’Gréisst vun all PCB

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. D’Qualitéit an d’Geschwindegkeet vum Circuit Diagramm soll och berücksichtegt ginn wann Dir d’Technologie auswielt.

Zeechnen schematesch Circuit Diagrammer vun all PCB’s

D’Detailer vun den Verbindungen tëscht den Deeler solle an der Skizz gewise ginn. PCB an alle Systemer musse beschriwwe ginn, an déi meescht benotzen CAD (Computer Aided Design) de Moment. Here is an example of a CircuitMakerTM design.

Schematesch Diagramm vum PCB Circuit

Preliminary design of simulation operation

Fir sécherzestellen datt den designte Circuit Diagramm funktionnéiert, muss et als éischt mat Computersoftware simuléiert ginn. Esou Software kann Blueprints liesen a weisen wéi de Circuit op vill Manéiere funktionnéiert. This is much more efficient than actually making a sample PCB and then measuring it manually.

Place the parts on the PCB

D’Manéier wéi d’Deeler plazéiert sinn hänkt dovun of wéi se matenee verbonne sinn. Si musse mam Wee op déi effizientst Manéier verbonne sinn. Effizient Drot bedeit déi kuerstst méiglech Drot a manner Schichten (wat och d’Zuel vu Leidlächer reduzéiert), awer mir kommen zréck op dëst an der aktueller Drot. Here is what the bus looks like on a PCB. Placement is important in order for each part to have perfect wiring.

Test Drotméiglechkeeten mat korrekter Operatioun mat héijer Geschwindegkeet

E puer vun der haiteger Computersoftware kënnen iwwerpréiwen ob d’Placement vun all Komponent richteg ugeschloss ka ginn, oder iwwerpréift ob et richteg mat héijer Geschwindegkeet funktionnéiere kann. Dëse Schrëtt gëtt Deeler arrangéieren genannt, awer mir ginn net ze wäit an dëst. Wann et e Problem mam Circuitdesign ass, kënnen Deeler och nei arrangéiert ginn ier de Circuit am Feld exportéiert gëtt.

Export Circuit op PCB

The connections in the sketch will now look like wiring in the field. Dëse Schrëtt ass normalerweis voll automatiséiert, och wann manuell Ännerunge normalerweis erfuerderlech sinn. Below is the wire template for 2 laminates. Déi rout a blo Linnen representéieren d’PCB Deeler Schicht respektiv d’Schweißschicht. De wäisse Text a Quadrater stellen d’Markéierungen op der Écran Dréckerei Uewerfläch duer. Déi rout Punkte a Kreeser representéieren Buer- a Leedungslächer. Ganz wäit riets kënne mir de gëllene Fanger op der Schweessoberfläche vum PCB gesinn. The final composition of this PCB is often referred to as the working Artwork.

All Design muss engem Set vu Reegele konform sinn, sou wéi minimum reservéiert Lücken tëscht Linnen, Mindestlinnebreet an aner ähnlech praktesch Aschränkungen. Dës Spezifikatiounen variéieren jee no der Geschwindegkeet vum Circuit, der Stäerkt vum Signal ze vermëttelen, der Empfindlechkeet vum Circuit fir Energieverbrauch a Kaméidi, an d’Qualitéit vum Material a Produktiounsausrüstung. If the strength of the current increases, the thickness of the wire must also increase. Fir PCB Käschten ze reduzéieren, wärend d’Zuel vun de Schichten reduzéiert gëtt, ass et och noutwendeg opmierksam ze maachen ob dës Reglementer nach erfëllt sinn. Wa méi wéi 2 Schichten gebraucht ginn, ginn d’Muechtschicht an d’Buedemschicht normalerweis benotzt fir d’Transmissiounssignal op der Signalschicht ze vermeiden a kann als Schëld vun der Signalschicht benotzt ginn.

Drot nom Circuit Test

Fir sécherzestellen datt d’Linn richteg hannert dem Drot funktionnéiert, muss se de leschten Test passéieren. Dësen Test préift och op falsch Verbindungen, an all Verbindunge verfollegen dat schematescht Diagramm.

Etabléieren a Fichieren

Well et de Moment vill CAD Tools gi fir PCBS ze designen, mussen Hiersteller e Profil hunn deen den Normen entsprécht ier se Boards kënne fabrizéieren. Et gi verschidde Standard Spezifikatiounen, awer déi allgemengst ass d’Gerber Files Spezifikatioun. E Set vu Gerber Dateien enthält e Plang vun all Signal, Kraaft a Buedemschicht, e Plang vun der Solderresistenzschicht an der Bildschirmdrockoberfläche, a spezifizéiert Buer- a Verdrängungsdateien.

Electromagnetic compatibility problem

Elektronesch Apparater déi net fir EMC Spezifikatiounen entworf sinn emittéiere méiglecherweis elektromagnetesch Energie a stéieren mat Apparater an der Géigend. EMC setzt maximal Grenzen op elektromagnetesch Interferenz (EMI), elektromagnetescht Feld (EMF) a Radiofrequenzstéierung (RFI) op. Dës Regulatioun kann den normale Betrib vum Apparat an aneren Emgéigend Apparater garantéieren. EMC setzt strikt Grenzen op d’Quantitéit un Energie, déi vun engem Apparat an en anert verstreet oder iwwerdroe kënne ginn, an ass entwéckelt fir d’Sensibilitéit fir externen EMF, EMI, RFI, a sou weider ze reduzéieren. An anere Wierder, den Zweck vun dëser Regulatioun ass ze vermeiden datt elektromagnetesch Energie erakënnt oder aus dem Apparat kënnt. Dëst ass e ganz schwéiere Problem ze léisen, an ass normalerweis geléist mat Kraaft a Buedemschichten ze benotzen, oder PCBS an Metallkëschten ze setzen. The power and ground layers protect the signal layer from interference, and the metal box works equally well. Mir ginn net ze wäit an dës Themen.

Déi maximal Geschwindegkeet vum Circuit hänkt vun der EMC Konformitéit of. Intern EMI, sou wéi den aktuelle Verloscht tëscht Dirigenten, erhéicht wéi d’Frequenz eropgeet. Wann den aktuellen Ënnerscheed tëscht deenen zwee ze grouss ass, gitt sécher d’Distanz tëscht hinnen ze verlängeren. This also tells us how to avoid high voltage and minimize the current consumption of the circuit. Den Verzögerungsrate vun de Kabelen ass och wichteg, also wat méi kuerz d’Längt ass, wat besser. Also e klenge PCB mat gudden Drot funktionnéiert besser mat héijer Geschwindegkeet wéi e grousse PCB.