Цахилгаан гүйдлийн хавтан (ПХБ) нь бараг бүх төрлийн электрон төхөөрөмжид байдаг. Хэрэв тоног төхөөрөмжид электрон бүрэлдэхүүн хэсгүүд байгаа бол тэдгээрийг янз бүрийн хэмжээтэй ПХБ -д суулгасан болно. ПХБ -ийн янз бүрийн жижиг хэсгүүдийг засахаас гадна бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хооронд цахилгаан холболт хийх гол үүрэг гүйцэтгэдэг. Цахим тоног төхөөрөмж улам бүр нарийн төвөгтэй болох тусам илүү олон эд анги шаардлагатай болж, ПХБ -ийн утас, эд ангиуд улам нягт болж байна. Стандарт ПХБ нь иймэрхүү харагдаж байна. Bare Board (without parts on it) is also often referred to as “Printed Wiring Board (PWB).

Самбарын субстрат нь өөрөө дулаалгатай, нугалахад тэсвэртэй материалаар хийгдсэн байдаг. Гадаргуу дээр харагдах жижиг шугамын материал бол зэс тугалган цаас юм. Эхэндээ зэс тугалган цаасыг бүхэлд нь хавтан дээр бүрхсэн бөгөөд дунд хэсгийг үйлдвэрлэлийн явцад сийлсэн бөгөөд үлдсэн хэсэг нь жижиг шугамын сүлжээ болдог. Эдгээр шугамыг дамжуулагч буюу дамжуулагч гэж нэрлэдэг бөгөөд ПХБ -ийн эд ангиудыг цахилгаан холболтоор хангахад ашигладаг.

ПХБ -д эд ангиудыг бэхлэхийн тулд бид тэдгээрийн зүүг шууд утсан дээр гагнана. Үндсэн ПХБ дээр эд ангиуд нь нэг талдаа, утаснууд нь нөгөө талдаа төвлөрдөг. Тиймээс бид самбар дээр нүх гаргах хэрэгтэй бөгөөд ингэснээр тээглүүр нь самбараар дамжин нөгөө тал руугаа нэвтэрч чаддаг тул эд ангиудын тээглүүрийг нөгөө тал руу нь гагнадаг. Ийм учраас ПХБ -ийн урд ба хойд талыг тус тусдаа бүрэлдэхүүн хэсэг ба гагнуурын тал гэж нэрлэдэг.

Хэрэв ПХБ -д үйлдвэрлэсний дараа салгаж эсвэл буцааж тавих боломжтой хэсгүүд байгаа бол углуургыг угсрахад ашигладаг. Залгуурыг самбар дээр шууд гагнаж байгаа тул эд ангиудыг дур мэдэн задлах боломжтой. ZIF (Zero InserTIon Force) залгуур нь эд ангиудыг хялбархан оруулах, салгах боломжийг олгодог. Залгуурын хажууд байгаа хөшүүрэг нь эд ангиудыг оруулсны дараа тэдгээрийг байрандаа барьж чаддаг.

Хоёр PCBS -ийг хооронд нь холбохын тулд ихэвчлэн захын холбогчийг ашигладаг. Алтан хуруу нь ПХБ -ийн утасны нэг хэсэг болох нүцгэн зэс дэвсгэрийг агуулдаг. Ер нь холбохын тулд бид нэг ПХБ -ийн алтан хурууг нөгөө ПХБ -ийн зохих үүрэнд (өргөтгөлийн үүр гэж нэрлэдэг) оруулдаг. In computers, display cards, sound cards, and similar interface cards are connected to the motherboard by means of a gold finger.

ПХБ дээрх ногоон эсвэл хүрэн өнгө нь гагнуурын маскын өнгө юм. Энэ давхарга нь зэс утсыг хамгаалж, эд ангиудыг буруу газарт гагнахаас сэргийлдэг тусгаарлагч бамбай юм. Өөр нэг торгон дэлгэцийг гагнуурын эсэргүүцлийн давхарга дээр хэвлэх болно. Энэ нь ихэвчлэн самбар дээрх хэсгүүдийн байрлалыг илэрхийлэхийн тулд үг, тэмдгээр (ихэвчлэн цагаан өнгөтэй) хэвлэгддэг. Screen printing surface is also known as icon surface

Домог).

Нэг талт самбар

Бидний хэлсэнчлэн үндсэн ПХБ дээр эд ангиуд нь нэг талдаа, утаснууд нь нөгөө талдаа төвлөрдөг. Because the wire appears on only one side, we call this TYPE of PCB single-sided. Нэг хавтан нь хэлхээний дизайнд олон хатуу хязгаарлалт тавьдаг байсан тул (зөвхөн нэг тал байсан тул утас нь огтлолцож чадахгүй, тусдаа замаар явах ёстой байсан) зөвхөн эхний хэлхээнд л ийм самбар ашигладаг байсан.

Хоёр талт самбар

Хэлхээний самбар нь хоёр талдаа утастай. Гэхдээ хоёр утсыг ашиглахын тулд хоёр талын хооронд зөв цахилгаан холболт байх ёстой. Хэлхээ хоорондын “гүүр” -ийг чиглүүлэгч нүх (VIA) гэж нэрлэдэг. Чиглүүлэгч нүх нь ПХБ -ийн металлаар дүүргэсэн эсвэл бүрсэн жижиг нүх бөгөөд хоёр талын утсаар холбогдож болно. 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.

Олон давхаргат самбар

Утастай болох талбайг нэмэгдүүлэхийн тулд илүү олон талт эсвэл хоёр талт утсыг ашигладаг. Олон давхар хавтан нь хэд хэдэн давхар хавтанг ашигладаг бөгөөд тусгаарлагч давхаргыг хавтан бүрийн хооронд байрлуулж наасан (дарагдсан). Самбарын давхаргын тоо нь хэд хэдэн бие даасан утсан холболтын давхаргыг илэрхийлдэг бөгөөд ихэвчлэн хэд хэдэн давхаргыг, хамгийн гадна талын хоёр давхаргыг агуулдаг. Most motherboards are built with four to eight layers, but it is technically possible to build up to 100 layers of PCBS. Ихэнх томоохон суперкомпьютерууд хэд хэдэн давхар эх хавтанг ашигладаг боловч энгийн компьютерын кластераар сольж болох тул ашиглахаа больжээ. 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.

Бидний сая дурдсан чиглүүлэгч нүх (VIA), хэрэв давхар самбар дээр хэрэглэвэл самбарыг бүхэлд нь дамжин өнгөрөх ёстой

Гэхдээ олон давхаргын хувьд, хэрэв та зөвхөн зарим шугамыг холбохыг хүсвэл чиглүүлэгч нүхнүүд нь бусад давхарга дахь шугамын орон зайг үрэх болно. 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. Оруулсан нүхнүүд нь зөвхөн дотоод ПХБ -тай холбогддог тул гэрэл нь гадаргуугаас харагдахгүй байна.

Олон давхаргат ПХБ -д бүхэл бүтэн давхарга нь газардуулгын утас болон цахилгаан тэжээлд шууд холбогддог. Тиймээс бид давхаргыг Signal, Power эсвэл Ground гэж ангилдаг. If the parts on the PCB require different power supplies, they usually have more than two power and wire layers.

Хэсэгчилсэн сав баглаа боодлын технологи

Нүхний технологиор дамжуулан

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. Энэ хэсэг нь маш их зай эзэлдэг бөгөөд зүү бүрт нэг цооног өрөмддөг. Тиймээс тэдний үе нь хоёр талаасаа зай эзэлдэг бөгөөд гагнуурын үе нь харьцангуй том хэмжээтэй байдаг. Нөгөө талаас, THT эд ангиуд нь гадаргуу дээр суурилуулсан технологи (SMT) хэсгүүдээс илүү ПХБ -тай илүү сайн холбогддог бөгөөд үүнийг бид дараа ярих болно. Утастай залгуур, түүнтэй төстэй интерфэйс гэх мэт залгуурууд нь даралтыг тэсвэрлэх чадвартай байдаг тул ихэвчлэн THT багц байдаг.

Гадаргуу дээр суурилуулсан технологи

Гадаргуу дээр суурилуулсан технологи (SMT) хэсгүүдийн хувьд зүү нь эд ангиудтай нэг талдаа гагнаж байна. This technique does not drill holes in the PCB for each pin.

Гадаргуугийн наалдамхай эд ангиудыг хоёр талаас нь гагнаж ч болно.

SMT нь THT -ээс бага хэмжээтэй хэсгүүдтэй. Compared to PCB with THT parts, PCB with SMT technology is much denser. SMT package parts are also less expensive than THT’s. Тиймээс өнөөгийн PCBS -ийн ихэнх нь SMT байдаг нь гайхах зүйл биш юм.

Гагнуурын үе ба эд ангиудын тээглүүр нь маш жижиг тул гараар гагнах нь маш хэцүү байдаг. However, given that current assembly is fully automated, this problem will only occur when repairing parts.

Дизайн хийх үйл явц

ПХБ -ийн дизайны хувьд албан ёсны утсыг холбохоос өмнө хийх ёстой маш урт алхамууд байдаг. Дизайн хийх гол үйл явц нь дараах байдалтай байна.

The system specifications

Юуны өмнө электрон тоног төхөөрөмжийн системийн тодорхойлолтыг төлөвлөх ёстой. It covers system functionality, cost constraints, size, operation and so on.

System function block diagram

Дараагийн алхам бол системийн функциональ блок диаграмыг бий болгох явдал юм. Талбай хоорондын хамаарлыг мөн тэмдэглэсэн байх ёстой.

Divide the system into several PCBS

Системийг хэд хэдэн PCBS болгон хуваах нь хэмжээг багасгахаас гадна системд эд ангиудыг шинэчлэх, солих боломжийг олгодог. 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.

Ашиглах сав баглаа боодлын арга, ПХБ бүрийн хэмжээг тодорхойл

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. Технологийг сонгохдоо хэлхээний диаграмын чанар, хурдыг анхаарч үзэх хэрэгтэй.

Бүх ПХБ -ийн схемийн схемийг зур

Хэсэг хоорондын харилцан холболтын талаархи дэлгэрэнгүй мэдээллийг ноорог дээр харуулах ёстой. Бүх систем дэх ПХБ -ийг тайлбарлах ёстой бөгөөд ихэнх нь одоогоор CAD (Computer Aided Design) ашигладаг. Here is an example of a CircuitMakerTM design.

ПХБ -ийн хэлхээний бүдүүвч диаграм

Preliminary design of simulation operation

Төлөвлөсөн хэлхээний диаграмыг ажиллуулахын тулд эхлээд компьютерийн програм хангамжийг ашиглан загварчлах ёстой. Ийм програм хангамж нь зураг төслийг уншиж, хэлхээ хэрхэн ажилладагийг олон талаар харуулдаг. This is much more efficient than actually making a sample PCB and then measuring it manually.

Place the parts on the PCB

Эд ангиудыг хэрхэн байрлуулах нь хоорондоо хэрхэн холбогдсоноос хамаарна. Тэд замыг хамгийн үр ашигтайгаар холбох ёстой. Үр ашигтай утас гэдэг нь хамгийн богино утас, цөөн давхаргыг хэлнэ (энэ нь чиглүүлэгч нүхний тоог бууруулдаг), гэхдээ бид бодит утсандаа эргэн ирэх болно. Here is what the bus looks like on a PCB. Placement is important in order for each part to have perfect wiring.

Өндөр хурдаар зөв ажиллуулах замаар утсан холболтын боломжийг туршиж үзээрэй

Орчин үеийн компьютерийн зарим програм хангамж нь бүрэлдэхүүн хэсэг бүрийн байршлыг зөв холбох боломжтой эсэхийг шалгах эсвэл өндөр хурдаар зөв ажиллаж чадах эсэхийг шалгах боломжтой. Энэ алхамыг эд ангиудын зохион байгуулалт гэж нэрлэдэг боловч бид үүнд хэт хол явахгүй. Хэрэв хэлхээний дизайнд асуудал гарвал хэлхээг талбайд экспортлохоос өмнө эд ангиудыг өөрчилж болно.

ПХБ дээр экспортлох хэлхээ

The connections in the sketch will now look like wiring in the field. Энэ алхам нь ихэвчлэн бүрэн автоматжуулсан байдаг боловч ихэвчлэн гарын авлагын өөрчлөлт шаардлагатай байдаг. Below is the wire template for 2 laminates. Улаан ба цэнхэр шугам нь ПХБ -ийн эд анги, гагнуурын давхаргыг тус тус илэрхийлнэ. Цагаан текст, дөрвөлжин нь дэлгэцийн хэвлэх гадаргуу дээрх тэмдэглэгээг илэрхийлнэ. Улаан цэг, дугуйлан нь өрөмдөх, чиглүүлэх нүхийг илэрхийлдэг. Баруун талд бид ПХБ -ийн гагнуурын гадаргуу дээрх алтан хурууг харж болно. The final composition of this PCB is often referred to as the working Artwork.

Загвар бүр нь шугамын хоорондох хамгийн бага зай, шугамын хамгийн бага өргөн, бусад ижил төстэй практик хязгаарлалт гэх мэт дүрмийн багцад нийцсэн байх ёстой. Эдгээр үзүүлэлтүүд нь хэлхээний хурд, дамжуулах дохионы хүч, хэлхээний цахилгаан зарцуулалт, дуу чимээнд мэдрэмтгий байдал, материал, үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжийн чанар зэргээс хамаарч өөр өөр байдаг. If the strength of the current increases, the thickness of the wire must also increase. ПХБ -ийн зардлыг бууруулахын тулд давхаргын тоог багасгахын зэрэгцээ эдгээр дүрмийг дагаж мөрдөж байгаа эсэхийг анхаарч үзэх шаардлагатай байна. Хэрэв 2 -оос дээш давхарга шаардлагатай бол дохионы давхаргад дамжуулах дохио өртөхгүйн тулд цахилгаан давхарга ба газрын давхаргыг ихэвчлэн ашигладаг бөгөөд үүнийг дохионы давхаргын бамбай болгон ашиглаж болно.

Хэлхээний туршилтын дараа утас

Утасны ард шугам зөв ажиллаж байгаа гэдэгт итгэлтэй байхын тулд эцсийн туршилтыг давах ёстой. Энэхүү туршилт нь буруу холболтыг шалгадаг бөгөөд бүх холболтыг схемийн дагуу гүйцэтгэдэг.

Байгуулах, файл бүрдүүлэх

Одоогийн байдлаар PCBS дизайн хийх олон CAD хэрэгсэл байгаа тул үйлдвэрлэгчид самбар үйлдвэрлэхээсээ өмнө стандартад нийцсэн профайлтай байх ёстой. Хэд хэдэн стандарт үзүүлэлтүүд байдаг боловч хамгийн түгээмэл нь Gerber Files -ийн тодорхойлолт юм. Gerber файлын багцад дохио тус бүрийн төлөвлөгөө, хүч ба газрын давхарга, гагнуурын эсэргүүцлийн давхаргын төлөвлөгөө, дэлгэцийн хэвлэх гадаргуу, өрөмдлөг, нүүлгэн шилжүүлэх файлууд орно.

Electromagnetic compatibility problem

EMC -ийн тодорхойлолтод зориулагдаагүй электрон төхөөрөмжүүд нь цахилгаан соронзон энерги ялгаруулж, ойролцоох цахилгаан хэрэгсэлд саад учруулдаг. EMC нь цахилгаан соронзон хөндлөнгийн оролцоо (EMI), цахилгаан соронзон орон (EMF), радио давтамжийн интерференц (RFI) -ийн дээд хязгаарыг тогтоодог. Энэхүү зохицуулалт нь төхөөрөмж болон ойролцоох бусад төхөөрөмжүүдийн хэвийн ажиллагааг хангаж чадна. EMC нь нэг төхөөрөмжөөс нөгөө төхөөрөмж рүү цацагдах эсвэл дамжих эрчим хүчний хэмжээг хатуу хязгаарладаг бөгөөд гадаад EMF, EMI, RFI гэх мэт эмзэг байдлыг бууруулах зорилготой юм. Өөрөөр хэлбэл, энэхүү зохицуулалтын зорилго нь цахилгаан соронзон энергийг төхөөрөмжид нэвтрэх, цацахаас урьдчилан сэргийлэхэд оршино. Энэ бол шийдвэрлэхэд маш хэцүү асуудал бөгөөд ихэвчлэн хүчдэл, газардуулгын давхаргыг ашиглах, эсвэл PCBS -ийг металл хайрцганд хийх замаар шийддэг. The power and ground layers protect the signal layer from interference, and the metal box works equally well. Бид эдгээр асуудлын талаар хэт хол явахгүй.

Хэлхээний хамгийн дээд хурд нь EMC -ийн нийцэлээс хамаарна. Дамжуулагч хоорондын гүйдлийн алдагдал гэх мэт дотоод EMI нь давтамж нэмэгдэх тусам нэмэгддэг. Хэрэв энэ хоёрын хоорондох ялгаа хэтэрхий том байвал тэдгээрийн хоорондын зайг уртасгах хэрэгтэй. This also tells us how to avoid high voltage and minimize the current consumption of the circuit. Цахилгааны утсыг хойшлуулах хурд нь бас чухал тул урт нь богино байх тусмаа сайн. Тиймээс сайн утастай жижиг ПХБ нь том ПХБ -ээс өндөр хурдтай ажиллах болно.