Штампана плоча (ПЦБ) налазе се у готово свим врстама електронских уређаја. Ако у неком комаду опреме постоје електронске компоненте, оне су такође уграђене у различите величине ПЦБ -а. Осим фиксирања различитих малих делова, главна функција штампане плоче је да обезбеди електричне везе између компоненти. Како електронска опрема постаје све сложенија, потребно је све више делова, а ожичење и делови на ПЦБ -у постају све гушћи. Стандардна штампана плоча изгледа отприлике овако. Гола плоча (без делова) такође се често назива и „штампана плоча за ожичење (ПВБ).

The substrate of the board itself is made of a material that is insulated and resistant to bending. Материјал мале линије који се може видети на површини је бакарна фолија. Првобитно је бакарна фолија прекривена целом плочом, а средњи део се урезује у процесу производње, а преостали део постаје мрежа малих линија. Ове линије се називају проводници или проводници и користе се за обезбеђивање електричних веза са деловима на штампаној плочи.

To secure parts to the PCB, we solder their pins directly to the wiring. На основном ПЦБ -у делови су концентрисани на једној страни, а жице на другој страни. Зато морамо да направимо рупе на плочи тако да игле могу проћи кроз плочу на другу страну, тако да су игле делова заварене на другу страну. Због тога се предња и задња страна ПЦБ -а називају страна компоненте и страна лемљења.

Ако на ПЦБ -у постоје дијелови који се могу уклонити или вратити након производње, Соцкет ће се користити за уградњу дијелова. Пошто је утичница директно заварена на плочу, делови се могу произвољно раставити. ЗИФ (Зеро ИнсерТИон Форце) утикач омогућава једноставно уметање и уклањање делова. Полуга поред утичнице може држати делове на месту након што их уметнете.

За повезивање два ПЦБС -а међусобно се обично користи ивични конектор. Златни прст садржи низ голих бакарних јастучића који су заправо део ожичења ПЦБ -а. Обично за повезивање убацујемо златни прст на једној штампаној плочи у одговарајући утор (обично се назива утор за проширење) на другој штампаној плочи. In computers, display cards, sound cards, and similar interface cards are connected to the motherboard by means of a gold finger.

Зелена или смеђа боја на ПЦБ -у је боја маске за лемљење. Овај слој је изолациони штит који штити бакарну жицу и спречава заваривање делова на погрешно место. Још један свилени екран биће одштампан на слоју отпорности на лемљење. Обично се штампа речима и симболима (углавном белим) који означавају положај делова на табли. Screen printing surface is also known as icon surface

Легенда).

Једностране плоче

Као што смо споменули, на основном ПЦБ -у делови су концентрисани на једној страни, а жице на другој страни. Будући да се жица појављује само на једној страни, ову врсту ТИП-а називамо једнострано. Пошто су појединачни панели имали много строгих ограничења у дизајну кола (јер је постојала само једна страна, ожичење није могло да пређе и морало је да иде одвојеним путем), само су први кругови користили такве плоче.

Двостране плоче

Плочица има ожичење са обе стране. Али да бисте користили обе жице, морају постојати одговарајуће електричне везе између две стране. Овај „мост“ између кола назива се рупа за вођење (ВИА). Рупе за вођење су мале рупе на штампаној плочи испуњене или пресвучене металом које се могу спојити на жице са обе стране. 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.

Вишеслојне плоче

Да би се повећала површина која се може ожичити, користи се више једностраних или двостраних плоча за ожичење. Вишеслојна плоча користи неколико двоструких плоча, а између сваке плоче поставља се слој изолације и лијепи (преша). Број слојева плоче представља неколико независних слојева ожичења, обично паран број слојева, укључујући два најудаљенија слоја. Most motherboards are built with four to eight layers, but it is technically possible to build up to 100 layers of PCBS. Већина великих суперрачунара користи прилично неколико слојева матичних плоча, али су испали из употребе јер се могу заменити групама обичних рачунара. Будући да су слојеви на ПЦБ -у тако чврсто интегрисани, није увек лако видети стварни број, али ако пажљиво погледате матичну плочу, можда ћете моћи.

Рупа за вођење (ВИА) коју смо управо споменули, ако се нанесе на двоструку плочу, мора проћи кроз целу плочу

Али у вишеслојном слоју, ако само желите да повежете неке линије, рупе за вођење могу изгубити део простора за линије у другим слојевима. 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. Укопане рупе су повезане само са унутрашњим ПЦБ -ом, тако да се светлост не види са површине.

У вишеслојној штампаној плочи, цео слој је директно повезан са жицом за уземљење и напајањем. Зато класификујемо слојеве као Сигнал, Снага или Земља. If the parts on the PCB require different power supplies, they usually have more than two power and wire layers.

Технологија паковања делова

Кроз технологију рупа

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. Овај део заузима пуно простора и за сваку иглу се избуши једна рупа. Тако њихови спојеви заправо заузимају простор са обе стране, а лемни спојеви су релативно велики. С друге стране, ТХТ делови су боље повезани са ПЦБ -ом од делова са површинском технологијом (СМТ), о чему ћемо касније говорити. Утичнице попут жичних утичница и сличних интерфејса морају бити отпорне на притисак, па су то обично ТХТ пакети.

Технологија површинске монтаже

За делове технологије површинске монтаже (СМТ), затик је заварен на истој страни са деловима. This technique does not drill holes in the PCB for each pin.

Површински лепљиви делови могу се чак и заварити са обе стране.

СМТ такође има мање делове од ТХТ -а. Compared to PCB with THT parts, PCB with SMT technology is much denser. Делови СМТ пакета су такође јефтинији од ТХТ -а. Стога не чуди што је већина данашњих ПЦБС -а СМТ.

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.

Процес пројектовања

У дизајну ПЦБ -а, заправо постоје веома дуги кораци до формалног ожичења. Главни процес дизајна је следећи:

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

Следећи корак је креирање функционалног блок дијаграма система. Однос између квадрата такође мора бити означен.

Поделите систем на неколико ПЦБС -а

Подела система на неколико ПЦБС -а не само да смањује величину, већ такође даје систему могућност надоградње и замене делова. 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.

Одредите начин паковања који ће се користити и величину сваког ПЦБ -а

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. Квалитет и брзина дијаграма кола такође треба узети у обзир при избору технологије.

Нацртајте схематске дијаграме свих штампаних плоча

Детаљи о међусобним везама између делова треба да буду приказани на скици. ПЦБ у свим системима мора бити описан, а већина њих тренутно користи ЦАД (Цомпутер Аидед Десигн). Here is an example of a CircuitMakerTM design.

Схематски дијаграм ПЦБ кола

Preliminary design of simulation operation

To ensure that the designed circuit diagram works, it must first be simulated using computer software. Такав софтвер може читати нацрте и показати како коло функционише на много начина. This is much more efficient than actually making a sample PCB and then measuring it manually.

Place the parts on the PCB

Начин постављања делова зависи од тога како су међусобно повезани. Морају бити повезани на стазу на најефикаснији 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.

Тестирајте могућности ожичења са исправним радом при великим брзинама

Неки данашњи рачунарски софтвер може проверити да ли се постављање сваке компоненте може правилно повезати, или да ли може да ради исправно великом брзином. Овај корак се назива сређивање делова, али нећемо ићи предалеко у ово. Ако постоји проблем са дизајном кола, делови се такође могу преуредити пре него што се коло извезе у поље.

Извозна кола на ПЦБ -у

The connections in the sketch will now look like wiring in the field. Овај корак је обично потпуно аутоматизован, иако су обично потребне ручне промене. Below is the wire template for 2 laminates. Црвена и плава линија представљају слој делова ПЦБ -а и слој заваривања. Бели текст и квадрати представљају ознаке на површини сито штампе. Црвене тачке и кругови представљају бушење и вођење рупа. On the far right we can see the gold finger on the welding surface of the PCB. Коначни састав ове ПЦБ -е често се назива радним уметничким делом.

Сваки дизајн мора бити у складу са скупом правила, као што су минималне резервисане празнине између линија, минималне ширине линија и друга слична практична ограничења. Ове спецификације варирају у зависности од брзине кола, јачине сигнала који се преноси, осетљивости кола на потрошњу енергије и буку, као и квалитета материјала и производне опреме. If the strength of the current increases, the thickness of the wire must also increase. Да би се смањили трошкови ПЦБ -а, уз смањење броја слојева, потребно је обратити пажњу и на то да ли су ови прописи још увек испуњени. Ако су потребна више од 2 слоја, обично се користе енергетски и приземни слој како би се избегло да пренос сигнала на сигналном слоју буде погођен и могу се користити као штит сигналног слоја.

Жица након теста кола

Да бисте били сигурни да линија исправно ради иза жице, мора да прође завршни тест. Овај тест такође проверава да ли су прикључци неисправни, а све везе прате шематски дијаграм.

Успоставите и архивирајте

Будући да тренутно постоји много ЦАД алата за пројектовање ПЦБС -а, произвођачи морају имати профил који задовољава стандарде пре него што могу да произведу плоче. Постоји неколико стандардних спецификација, али најчешћа је спецификација Гербер Филес. Скуп Герберових датотека садржи план сваког сигнала, снаге и слоја земље, план слоја отпора лемљења и површине за сито штампање и одређене датотеке бушења и померања.

Electromagnetic compatibility problem

Електронски уређаји који нису пројектовани према ЕМЦ спецификацијама вероватно ће емитовати електромагнетну енергију и ометати уређаје у близини. ЕМЦ намеће максимална ограничења на електромагнетне сметње (ЕМИ), електромагнетно поље (ЕМФ) и радиофреквентне сметње (РФИ). Овај пропис може осигурати нормалан рад апарата и других апарата у близини. ЕМЦ намеће строга ограничења количине енергије која се може распршити или пренети са једног уређаја на други, а дизајнирана је тако да смањи осетљивост на спољне ЕМФ, ЕМИ, РФИ итд. Другим речима, сврха овог прописа је да спречи улазак електромагнетне енергије у уређај или његово емитовање. Ово је веома тежак проблем за решавање и обично се решава употребом слојева за напајање и уземљење или стављањем ПЦБС -а у металне кутије. The power and ground layers protect the signal layer from interference, and the metal box works equally well. Нећемо ићи предалеко у ова питања.

Максимална брзина кола зависи од усклађености са ЕМЦ. Интерни ЕМИ, као што је губитак струје између проводника, повећава се како фреквенција расте. Ако је тренутна разлика између њих две превелика, обавезно продужите растојање између њих. This also tells us how to avoid high voltage and minimize the current consumption of the circuit. Брзина кашњења у ожичењу је такође важна, па што је краћа дужина, то боље. Тако ће мала штампана плоча са добрим ожичењем радити боље при великим брзинама од велике штампане плоче.