Dari litar prototaip di papan roti hingga merancang sendiri papan litar bercetak (PCBS), it was like getting off the training wheels. There’s a lot to learn about this process, so let’s get started. Reka bentuk PCB dijalankan dalam proses kejuruteraan elektrik (EE). EE mencipta “otak” bagaimana peranti berfungsi. Without electronics, you’re left with little more than a pile of metal and plastic.

Perkara yang perlu diketahui sebelum memulakan reka bentuk PCB: 1. Saiz PCB – ini bergantung pada saiz produk anda (atau ukuran casing). Dimensi produk ditentukan semasa proses reka bentuk kejuruteraan elektronik. You can watch a video about it here. 2. Lapisan PCB – Semakin banyak lapisan, semakin kompleks MANUFACTURE PCB. (Catatan: Walaupun PCB satu lapisan boleh menjadi PCB yang kompleks, tetapi di sini kita berbicara mengenai kerumitan pembuatan PCB. Semakin banyak lapisan PCB, semakin mahal pembuatannya.)

Lapisan 2 biasanya digunakan untuk produk mainan sederhana

Produk berkaitan Iot biasanya mempunyai 4 lapisan

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.

Maklumat yang perlu anda berikan kepada pengeluar PCB:

Bilangan lapisan (mis. 2, 4, 6, dll.)

Bahan (FR-2 (kertas kapas fenolik), FR-3 (kertas kapas dan epoksi), FR-4 (gentian kaca dan epoksi… dan lain-lain)

Ketebalan (0.5 mm, 1.0 mm … dan lain-lain)

Color (red, black, green… dan lain-lain)

Rawatan permukaan (ENIG (nikel kimia / rendaman emas), DIG (rendaman emas langsung), OSP (pengawet solder organik, dll.)

Berat tembaga (1 oz (35 mikron), 2 oz (70 mikron), 0.5 oz (18 mikron)… dan lain-lain)

Fail gerber

Proses reka bentuk PCB:

Reka bentuk litar

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. Untuk membuat fail skematik, anda memerlukan alat perisian. Kami menyukai Quadcept kerana dioptimumkan untuk merancang PCBS untuk pembuatan (contohnya, anda boleh mengeksport Bil Bahan (BoM) secara langsung dari alat) dan berasaskan awan, sehingga dapat digunakan dengan mudah di mana saja. (Mereka juga menawarkan alat komuniti versi percuma untuk pengeluar dan pelajar.)

Terdapat banyak pilihan lain yang boleh anda pilih:

Altium

ExpressPCB

Peranti frekuensi

KiCad

Cadence allegro

Makanan

Reka bentuk berbantukan komputer

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. Fail model akan membantu anda melukis skema. Komponen ini tersedia dalam pangkalan data apabila anda memuat naik model ke alat perisian. Kemudian, yang perlu anda lakukan adalah mengikuti manual data dan menyambungkan wayar ke setiap pin di komponen. (Catatan: perincian proses reka bentuk akan bergantung pada alat perisian yang dipilih).

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).

Contoh rajah

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. Di samping itu, pengeluar dapat menguji peranti melalui titik ujian pada dokumen ini.

Susun atur PCB + fail Gerber

To design the PCB layout and create Gerber files, you can use the same software tools we mentioned in circuit design. Tidak seperti skema, susun atur PCB menetapkan komponen yang sebenarnya ke lokasi tepat pada PCB dan menunjukkan trek yang menghubungkan setiap komponen bersama-sama di antara lapisan PCB. Seperti yang disebutkan di awal artikel ini, semakin banyak lapisan, semakin kompleks pembuatannya diperlukan, dan semakin tinggi kosnya.

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. Dengan cara ini, anda dapat mengurangkan jejak konduktif dan mengurangkan kebisingan dan gangguan.

Antara muka pengguna (UI) juga perlu diingat semasa merancang PCB. Komponen seperti bicu audio, penyambung, led, dan lain-lain perlu disesuaikan untuk mencapai pengalaman pengguna yang terbaik.

Setelah susun atur dirancang, fail Gerber dihasilkan. Pengilang PCBA anda akan menggunakan fail ini. There are many companies that offer these services, and from HWTrek’s expert library we recommend Kingbrother, NexPCB, and HQPCB.

Sample Gerber files

Peletakan komponen pada PCB sangat penting. Beberapa komponen boleh saling mengganggu dan menyebabkan tingkah laku yang tidak dijangka. Sebagai contoh, jika anda mempunyai kedua-dua modul Bluetooth dan Wi-Fi, mereka mempunyai lebar jalur 2.4ghz yang sama dan boleh mengganggu satu sama lain jika diletakkan dengan tidak betul.

PCB production

Apabila anda menghantar fail Gerber ke pengeluar PCB, mereka dapat mencetak papan. Ini akan menjadi asas untuk membangun asas untuk menambahkan komponen ke PCB dan pembuatan PCBA (pemasangan papan litar bercetak).

PCBS yang tidak dipasang

PCBA (Assembly)

Penyediaan bahan

Pada tahap ini dalam reka bentuk EE anda, anda semestinya telah memilih komponennya. You can ask the PCBA manufacturer to order the required components for you, or do it yourself if you choose a supplier. Perkara yang memerlukan perhatian:

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.

Kuantiti pesanan minimum: Periksa kuantiti pesanan minimum komponen. Sekiranya anda membeli kurang dari minimum, pastikan komponen yang dipilih ada dalam stok. For small batches (up to 50), you can order online from DigiKey or Mouser. Untuk kuantiti yang lebih banyak, sila dapatkan nasihat daripada pengeluar anda.

Kerugian: Pesan 10% lebih banyak untuk menampung kerugian (bukan untuk komponen mahal)

Pasang komponen pada PCB

Terdapat dua cara utama untuk meletakkan komponen pada permukaan PCB:

Through-holes (through-holes) are manual methods of assembling assemblies with wires into holes on the surface of a PCB. Ia juga dikenali sebagai proses pembungkusan DIP atau dual in-line. (Lihat SMT dalam video ini)

SMT (permukaan permukaan permukaan) adalah kaedah yang paling banyak digunakan dalam pengeluaran besar-besaran. Ia dilakukan oleh mesin SMT yang cepat dan tepat yang menjimatkan masa, wang dan mengelakkan kesilapan manusia.

Perkara yang perlu diingat:

Nombor jenis komponen anda tidak boleh melebihi bilangan kekili yang boleh disokong oleh mesin SMT pengeluar.

Optimumkan dan satukan komponen anda sehingga hanya satu SMT yang berjalan.

Periksa saiz pad tapak kaki yang disokong oleh pengeluar. Jika tidak, mesin SMT tidak akan memasang komponen dengan betul.

Beberapa komponen yang lebih besar tidak dapat dipasang oleh mesin dan masih memerlukan kerja lubang melalui manual. Oleh itu, kedua-dua teknologi boleh digunakan pada papan yang sama.

Sebarang komponen yang perlu anda tambah secara manual melalui kaedah lubang tambahan akan menambah kos pembuatan.

Reflow pematerian

Reflow soldering adalah proses membuat komponen “melekat” pada PCB. PCBA memanaskan papan litar melalui relau reflow atau lampu inframerah sehingga pateri mencair, dengan itu melekatkan komponen secara kekal ke papan litar.

Bahagian paling sukar di sini adalah tidak terlalu panas atau merosakkan komponen, kerana ciri termal setiap bungkusan berbeza. Pengilang PCBA yang boleh dipercayai akan bertanggungjawab untuk proses ini, dan yang perlu anda lakukan hanyalah memberikan spesifikasi komponen kepada mereka.

Proses refluks.

Kaedah pengelasan lain:

Pematerian gelombang digunakan terutamanya untuk komponen yang ditambahkan secara manual dengan kaedah lubang melalui. Dalam kes ini, PCBA anda akan terlebih dahulu melalui relau kimpalan reflow, dan kemudian secara manual menambahkan komponen lain setelah melalui mesin pematerian gelombang.

Kimpalan besi dapat digunakan untuk situasi tertentu, tetapi tidak untuk pengeluaran besar-besaran.

Ujian dan pemeriksaan kualiti

Dalam langkah ini, sampel PCBA diuji untuk memastikan kualiti. Kesalahan yang biasa berlaku ialah: litar pintas pada komponen yang terputus, komponen yang tidak sejajar dan bahagian litar yang tidak boleh dihubungkan. Ujian yang paling biasa:

ICT (Ujian dalam talian). When designing a PCB, some test points are usually reserved for debugging, programming, and other purposes. Mesin ICT akan menggunakan titik ujian ini untuk ujian litar terbuka / pintas dan memeriksa bahawa nilai komponen pasif (perintang, induktor, kapasitor) berada dalam julat spesifikasi.

AOI (Pemeriksaan optik automatik). Manufacturers use a “gold sample” (reference PCBA) to compare with other samples. Untuk ujian ini, pembuat perkakasan perlu memberikan spesifikasi dan toleransi kepada pengeluar untuk menetapkan parameternya.

Sinar X. Pengilang PCBA akan menggunakan sinar-X untuk memeriksa keadaan kimpalan komponen BGA (bola Grid Array). Tonton ujian sinar-X dalam video ini.