Печатени коло (ПХБ) се наоѓаат во скоро секој вид електронски уреди. 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. Стандарден PCB изгледа вака. 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. На основен ПХБ, деловите се концентрирани на едната страна, а жиците се концентрирани на другата страна. 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.

Ако има делови на ПХБ што може да се отстранат или повторно да се стават по производството, приклучокот ќе се користи за инсталирање на деловите. 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. Златниот прст содржи голем број голи бакарни влошки кои всушност се дел од жици на ПХБ. Нормално, за да се поврземе, го вметнуваме златниот прст на една ПХБ во соодветниот слот (вообичаено се нарекува експанзионен слот) на другиот ПХБ. In computers, display cards, sound cards, and similar interface cards are connected to the motherboard by means of a gold finger.

Зелената или кафеавата боја на ПХБ е бојата на маската за лемење. This layer is an insulating shield that protects the copper wire and prevents parts from being welded to the wrong place. Друг свилен екран ќе биде отпечатен на слојот за отпорност на лемење. 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

Легенда).

Еднострани табли

Како што споменавме, на основен ПХБ, деловите се концентрирани на едната страна, а жиците се концентрирани на другата страна. Because the wire appears on only one side, we call this TYPE of PCB single-sided. Бидејќи единечните панели имаа многу строги ограничувања за дизајнот на колото (бидејќи имаше само една страна, жиците не можеа да поминат и мораа да земат посебна патека), само раните кола користеа такви табли.

Двострани табли

Плочката има жици од двете страни. But in order to use both wires, there must be proper electrical connections between the two sides. Овој „мост“ помеѓу кола се нарекува водечка дупка (ВИА). Водичките дупки се мали дупки во ПХБ исполнети или обложени со метал што можат да се поврзат со жици од двете страни. 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

Со цел да се зголеми површината што може да се поврзе, се користат повеќе единечни или двострани табли за жици. Повеќеслојната плоча користи неколку двојни панели, а слој од изолација се поставува помеѓу секој панел и се лепи (притиска). 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. Повеќето големи суперкомпјутери користат неколку слоеви на матични плочи, но тие испаднаа од употреба бидејќи може да се заменат со кластери од обични компјутери. 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.

Технологија за пакување на делови

Преку технологија на дупки

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. Значи, нивните споеви всушност заземаат простор од двете страни, а спојките за лемење се релативно големи. Од друга страна, THT деловите се подобро поврзани со PCB отколку деловите за Surface Mounted Technology (SMT), за што ќе зборуваме подоцна. 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.

Површинските лепливи делови може да се заварат дури и од двете страни.

SMT, исто така, има помали делови од THT. 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

Во дизајнот на ПХБ, всушност има многу долги чекори што треба да се поминат пред формалното поврзување. Следното е главниот процес на дизајнирање:

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

Следниот чекор е да се создаде функционален блок дијаграм на системот. Односот помеѓу квадратите исто така мора да биде означен.

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.

Одредете го методот на пакување што треба да се користи и големината на секоја ПХБ

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. Квалитетот и брзината на дијаграмот на колото, исто така, треба да се земат предвид при изборот на технологија.

Draw schematic circuit diagrams of all PCB’s

The details of the interconnections between the parts should be shown in the sketch. ПХБ во сите системи мора да се опише, и повеќето од нив користат CAD (компјутерски потпомогнат дизајн) во моментов. Here is an example of a CircuitMakerTM design.

Шематски дијаграм на колото на ПХБ

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. Тие мора да бидат поврзани со патеката на најефикасен начин. 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

Некои од денешните компјутерски софтвери можат да проверат дали поставеноста на секоја компонента може правилно да се поврзе или да провери дали може правилно да работи со голема брзина. Овој чекор се нарекува уредување делови, но ние нема да одиме предалеку во ова. Ако има проблем со дизајнот на колото, деловите исто така може да се преуредат пред да се извезе колото на терен.

Извозно коло на ПХБ

The connections in the sketch will now look like wiring in the field. Овој чекор обично е целосно автоматизиран, иако обично се потребни рачни промени. Below is the wire template for 2 laminates. Црвените и сините линии го претставуваат слојот на деловите на ПХБ и слојот за заварување соодветно. The white text and squares represent the markings on the screen printing surface. Црвените точки и кругови претставуваат дупки за дупчење и водење. На крајната десна страна можеме да го видиме златниот прст на површината за заварување на ПХБ. 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. Овие спецификации варираат во зависност од брзината на колото, јачината на сигналот што треба да се пренесе, чувствителноста на колото на потрошувачка на енергија и бучава и квалитетот на материјалот и опремата за производство. 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. Доколку се потребни повеќе од 2 слоја, моќниот слој и основниот слој обично се користат за да се избегне пренесување на сигналот на сигналниот слој и може да се користат како штит на сигналниот слој.

Wire after circuit test

In order to be sure that the line is working properly behind the wire, it must pass the final test. Овој тест исто така проверува дали има неточни врски и сите врски го следат шематски дијаграм.

Воспоставете и поднесете датотека

Бидејќи во моментов постојат многу CAD алатки за дизајнирање PCBS, производителите мора да имаат профил што ги исполнува стандардите пред да можат да произведуваат плочи. 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

Електронските уреди кои не се дизајнирани според ЕМС спецификациите, најверојатно емитуваат електромагнетна енергија и ќе се мешаат со апаратите во близина. ЕМС наметнува максимални ограничувања за електромагнетни пречки (ЕМИ), електромагнетно поле (ЕМФ) и пречки на радиофреквенции (РФИ). Оваа регулатива може да обезбеди нормална работа на апаратот и другите блиски апарати. ЕМС наметнува строги ограничувања за количината на енергија што може да се расфрла или пренесе од еден уред на друг, и е дизајнирана да ја намали подложноста на надворешни ЕМФ, ЕМИ, РФИ и така натаму. 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. Внатрешниот ЕМИ, како што е загубата на струја помеѓу проводниците, се зголемува со зголемување на фреквенцијата. Ако сегашната разлика помеѓу двете е премногу голема, погрижете се да го продолжите растојанието меѓу нив. This also tells us how to avoid high voltage and minimize the current consumption of the circuit. Стапката на одложување на жици е исто така важна, така што колку е пократка должината, толку подобро. Значи, мал PCB со добра жица ќе работи подобро со голема брзина отколку голем PCB.