Од прототип кола на плочи за леб до дизајнирање на сопствени печатени коло (PCBS), it was like getting off the training wheels. There’s a lot to learn about this process, so let’s get started. Дизајнот на ПХБ се изведува во процес на електротехника (ЕЕ). ЕЕ создава „мозок“ за тоа како работат уредите. Without electronics, you’re left with little more than a pile of metal and plastic.

Things to know before starting PCB design: 1. PCB size – this depends on your product size (or case size). Димензиите на производот се дефинираат за време на процесот на електронско инженерско дизајнирање. You can watch a video about it here. 2. PCB слоеви – Колку повеќе слоеви, толку посложена е ПРОИЗВОДСТВОТ на ПХБ. (Забелешка: Дури и еднослојниот ПХБ може да биде комплексен ПХБ, но овде зборуваме за комплексноста на изработка на ПХБ. Колку повеќе слоеви има ПХБ, толку е поскапо да се произведе.)

Layer 2 is usually used for simple toy products

Производите поврзани со Iot обично имаат 4 слоја

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

3. Your PCB manufacturer’s requirements. Be sure to read the guidelines for rhythm, trace size, power isolation, and file naming before you start designing.

Информации што треба да ги доставите до производителите на ПХБ:

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

Материјали (FR-2 (фенолна памучна хартија), FR-3 (памучна хартија и епоксидна), FR-4 (стаклени влакна и епоксидни… И др.)

Дебелина (0.5 мм, 1.0 мм… И др.)

Color (red, black, green… И др.)

Површински третман (ENIG (хемиско потопување во никел/злато), DIG (директно потопување во злато), OSP (органски конзерванси за лемење, итн.)

Copper weight (1 oz (35 microns), 2 oz (70 microns), 0.5 oz (18 microns)… И др.)

Датотека Гербер

PCB design process:

Дизајн на кола

For this step, you need to create the schematic. This is a document, like a blueprint, that describes how components relate to each other and work together. To create the schematic file, you will need a software tool. We like Quadcept because it is optimized for designing PCBS for manufacturing (for example, you can export a Bill of Material (BoM) directly from the tool) and is cloud-based, so it can be easily used anywhere. (They also offer a free community version of the tool for manufacturers and students.)

There are many other options you can choose from:

Алтиум

ЕкспресPCB

Уред за фреквенција

KiCad

Каденс алегро

Храна

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. Моделот датотека ќе ви помогне да ја нацртате шемата. This component becomes available in the database when you upload the model to the software tool. Then, all you have to do is follow the data manual and connect the wire to each pin in the component. (Забелешка: деталите за процесот на дизајнирање ќе зависат од избраната софтверска алатка).

Each schematic symbol needs to have an associated PCB space area to define the physical dimensions of the component and the location of the through holes on the brazing pad or PCB. You should have selected the components (or are now selecting them), and we describe this process in the EE Design Process video (see video).

Example diagram

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. Покрај тоа, производителот може да го тестира уредот преку тест -точките на овој документ.

PCB layout + Gerber file

To design the PCB layout and create Gerber files, you can use the same software tools we mentioned in circuit design. За разлика од шематскиот, распоредот на ПХБ ги доделува вистинските компоненти на точните локации на ПХБ и ги прикажува трагите што ја поврзуваат секоја компонента заедно помеѓу слоевите на ПХБ. As mentioned at the beginning of this article, the more layers, the more complex the manufacturing required, and the higher the cost.

Divide the PCB into logical parts based on functions (e.g. power supply, audio output, etc.). Then, be sure to group the components of each section into the same area. На овој начин, можете да ја задржите проводната трага кратка и да ги намалите бучавата и пречките.

При дизајнирање на ПХБ, исто така, треба да се има предвид корисничкиот интерфејс (UI). Компонентите како што се аудио приклучоци, конектори, лед -уреди итн. Треба да се прилагодат за да се постигне најдобро корисничко искуство.

Once the layout is designed, a Gerber file is generated. Вашиот производител на PCBA ќе ја користи оваа датотека. There are many companies that offer these services, and from HWTrek’s expert library we recommend Kingbrother, NexPCB, and HQPCB.

Sample Gerber files

Поставувањето компоненти на ПХБ е многу важно. Some components can interfere with each other and cause unexpected behavior. For example, if you have both Bluetooth and Wi-Fi modules, they have the same 2.4ghz bandwidth and can interfere with each other if incorrectly placed.

PCB production

When you send the Gerber file to the PCB manufacturer, they can print the board. Ова ќе биде основа за понатамошна изградба на основата за додавање компоненти на ПХБ и производство на ПЦБА (собрание на печатени кола).

Unassembled PCBS

PCBA (Assembly)

Подготовка на материјал

Во овој момент од вашиот дизајн на ЕЕ, треба да ги одберете компонентите. You can ask the PCBA manufacturer to order the required components for you, or do it yourself if you choose a supplier. Прашања кои имаат потреба од внимание:

Lead time: As these components come from different suppliers, keep the lead time in mind. For some components, it can take up to 8-16 weeks.

Packaging: Order components from reels that are automatically picked up by SMT machines instead of packaging them individually.

Минимална количина на нарачка: Проверете ја минималната количина на нарачка на компонентата. Ако купувате помалку од минимумот, проверете дали избраните компоненти се на залиха. For small batches (up to 50), you can order online from DigiKey or Mouser. За повеќе количини, ве молиме побарајте совет од вашиот производител.

Loss: Order 10% more to cover loss (not for expensive components)

Install components on the PCB

There are two main ways to place components on a PCB surface:

Through-holes (through-holes) are manual methods of assembling assemblies with wires into holes on the surface of a PCB. It is also commonly known as DIP or dual in-line packaging process. (See SMT in progress in this video)

SMT (технологија за монтирање на површината) е најшироко користениот метод во масовно производство. It is done by fast, accurate SMT machines that save you time, money and avoid human error.

Работи што треба да се запомнат:

Your component type number must not exceed the number of reels that the manufacturer’s SMT machine can support.

Optimize and consolidate your components so that only one SMT runs.

Check manufacturer supported footprint pad sizes. Otherwise, the SMT machine will not install components correctly.

Some larger components cannot be installed by machine and still require manual through-hole work. Therefore, both technologies can be used on the same board.

Any components you need to manually add via the through-hole method add to the manufacturing cost.

Reflow soldering

Reflow soldering is the process of making components “stick” to the PCB. PCBA ја загрева плочката преку рефлорна печка или инфрацрвена светилка додека не се стопи лемењето, со што трајно ја прикачува компонентата на плочката.

The trickiest part here is not to overheat or damage the components, because the thermal characteristics of each package are different. Сигурен производител на PCBA ќе биде одговорен за овој процес, и с you што треба да направите е да им ги дадете спецификациите на компонентите.

Рефлуксен процес.

Other welding methods:

Лемење со бранови главно се користи за рачно додадени компоненти со методот преку отвор. Во овој случај, вашиот PCBA прво ќе помине низ печката за заварување со повратна струја, а потоа рачно ќе додаде други компоненти откако ќе помине низ машината за лемење со бранови.

Заварување со железо може да се користи за специфични ситуации, но не и за масовно производство.

Тестирање и проверка на квалитетот

Во овој чекор, примероците од PCBA се тестираат за да се обезбеди квалитет. Вообичаени грешки се: кратки кола во исклучени компоненти, неусогласени компоненти и делови од колото што не треба да се поврзат. Најчести тестови:

ИКТ (онлајн тестирање). When designing a PCB, some test points are usually reserved for debugging, programming, and other purposes. ИКТ машината ќе ги користи овие тест -точки за тестирање со отворен/краток спој и ќе провери дали вредностите на пасивните компоненти (отпорници, индуктори, кондензатори) се во рамките на спецификацискиот опсег.

AOI (автоматска оптичка инспекција). Manufacturers use a “gold sample” (reference PCBA) to compare with other samples. За овој тест, креаторот на хардвер ќе треба да обезбеди спецификации и толеранции на производителот за да ги постави параметрите.

Рентген. The PCBA manufacturer will use X-rays to check the welding conditions of the BGA (ball Grid Array) components. Погледнете го тестот за Х-зраци во ова видео.