Nga qarqet prototipë në dërrasat e bukës deri tek dizajnimi i tonave shtypura qark bordit (PCBS), it was like getting off the training wheels. There’s a lot to learn about this process, so let’s get started. PCB design is carried out in an electrical engineering (EE) process. EE krijon “trurin” se si funksionojnë pajisjet. 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). Dimensionet e produktit përcaktohen gjatë procesit të projektimit të inxhinierisë elektronike. Këtu mund të shikoni një video në lidhje me të. 2. Shtresat e PCB – Sa më shumë shtresa, aq më komplekse është PRODHIMI i PCB. (Shënim: Edhe një PCB me një shtresë mund të jetë një PCB komplekse, por këtu po flasim për kompleksitetin e bërjes së një PCB. Sa më shumë shtresa të ketë një PCB, aq më e shtrenjtë është prodhimi i tij.)

Layer 2 is usually used for simple toy products

Produktet e lidhura me Iot zakonisht kanë 4 shtresa

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.

Informacioni që duhet t’u jepni prodhuesve të PCB:

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

Materialet (FR-2 (letër pambuku fenolike), FR-3 (letër pambuku dhe epoksi), FR-4 (fije qelqi dhe epoksi… Etc.)

Thickness (0.5 mm, 1.0 mm… Etc.)

Color (red, black, green… Etc.)

Trajtimi sipërfaqësor (ENIG (zhytja kimike e nikelit/arit), DIG (zhytja e drejtpërdrejtë e arit), OSP (ruajtës organikë të saldueshëm, etj.)

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

Dosja Gerber

PCB design process:

Projektimi i qarkut

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:

Altium

ExpressPCB

Pajisja e frekuencës

KiCad

Cadence allegro

Ushqim

Dizajn i ndihmuar nga kompjuteri

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. Skedari model do t’ju ndihmojë të vizatoni skemën. 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. (Shënim: detajet e procesit të projektimit do të varen nga mjeti i zgjedhur i softuerit).

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. Ju duhet të keni zgjedhur përbërësit (ose tani po i zgjidhni ato), dhe ne e përshkruajmë këtë proces në videon e Procesit të Dizajnit EE (shiko videon).

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. Përveç kësaj, prodhuesi mund të testojë pajisjen përmes pikave të provës në këtë dokument.

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. Ndryshe nga një skemë, një plan urbanistik PCB cakton përbërësit aktualë në vendet e sakta në PCB dhe tregon gjurmët që lidhin secilin komponent së bashku midis shtresave të PCB. 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. Në këtë mënyrë, ju mund ta mbani gjurmën përçuese të shkurtër dhe të zvogëloni zhurmën dhe ndërhyrjen.

Ndërfaqja e përdoruesit (UI) gjithashtu duhet të kihet parasysh kur dizajnoni një PCB. Përbërësit si prizat audio, lidhëset, llambat, etj. Duhet të rregullohen për të arritur përvojën më të mirë të përdoruesit.

Once the layout is designed, a Gerber file is generated. Prodhuesi juaj PCBA do ta përdorë këtë skedar. There are many companies that offer these services, and from HWTrek’s expert library we recommend Kingbrother, NexPCB, and HQPCB.

Sample Gerber files

Vendosja e komponentëve në PCB është shumë e rëndësishme. 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. Kjo do të jetë baza për të ndërtuar më tej bazën për shtimin e komponentëve në PCB dhe prodhimin e PCBA (montimi i bordit të qarkut të shtypur).

Unassembled PCBS

PCBA (Assembly)

Përgatitja e materialit

Në këtë pikë në dizajnin tuaj EE, duhet të keni zgjedhur përbërësit. You can ask the PCBA manufacturer to order the required components for you, or do it yourself if you choose a supplier. Ështjet që kanë nevojë për vëmendje:

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.

Sasia minimale e porosisë: Kontrolloni sasinë minimale të porosisë së përbërësit. Nëse blini më pak se minimumi, sigurohuni që përbërësit e zgjedhur janë në magazinë. For small batches (up to 50), you can order online from DigiKey or Mouser. Për më shumë sasi, ju lutemi kërkoni këshilla nga prodhuesi juaj.

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 (teknologjia e montimit në sipërfaqe) është metoda më e përdorur në prodhimin masiv. It is done by fast, accurate SMT machines that save you time, money and avoid human error.

Gjërat për të kujtuar:

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

Saldimi i reflow është procesi i bërjes së përbërësve “të ngjitur” në PCB. The PCBA heats the circuit board through a reflow furnace or an infrared lamp until the solder melts, thereby permanently attaching the component to the circuit board.

The trickiest part here is not to overheat or damage the components, because the thermal characteristics of each package are different. Një prodhues i besueshëm i PCBA do të jetë përgjegjës për këtë proces, dhe gjithçka që duhet të bëni është t’u siguroni atyre specifikimet përbërëse.

Procesi i zbaticës.

Metoda të tjera të saldimit:

Saldimi me valë përdoret kryesisht për komponentët e shtuar me dorë me metodën e vrimës. Në këtë rast, PCBA -ja juaj së pari do të kalojë nëpër furrën e saldimit të refluftimit, dhe pastaj do të shtojë me dorë përbërës të tjerë pasi të kalojë nëpër makinën e saldimit të valës.

Saldimi me hekur mund të përdoret për situata të veçanta, por jo për prodhim masiv.

Testimi dhe inspektimi i cilësisë

Në këtë hap, mostrat PCBA testohen për të siguruar cilësinë. Gabimet e zakonshme janë: qarqet e shkurtra në komponentët e shkëputur, përbërësit e çrregulluar dhe pjesët e qarkut që nuk duhet të lidhen. Testet më të zakonshme:

TIK (Testimi online). When designing a PCB, some test points are usually reserved for debugging, programming, and other purposes. Makina TIK do të përdorë këto pika testimi për testimin e qarkut të hapur/të shkurtër dhe do të kontrollojë që vlerat e përbërësve pasivë (rezistorët, induktorët, kondensatorët) janë brenda intervalit të specifikimeve.

AOI (Inspektimi automatik optik). Manufacturers use a “gold sample” (reference PCBA) to compare with other samples. Për këtë test, krijuesi i harduerit do të duhet të sigurojë specifikime dhe toleranca tek prodhuesi për të vendosur parametrat.

Rreze X The PCBA manufacturer will use X-rays to check the welding conditions of the BGA (ball Grid Array) components. Shikoni testin e rrezeve X në këtë video.