Non taxtalaridagi prototip sxemalaridan tortib, o’z dizaynimizni yaratishgacha bosilgan elektron karta (PCBS), it was like getting off the training wheels. There’s a lot to learn about this process, so let’s get started. PCB dizayni elektrotexnika (EE) jarayonida amalga oshiriladi. EE qurilmalarning qanday ishlashini “miya” ni yaratadi. Without electronics, you’re left with little more than a pile of metal and plastic.

PCB dizaynini boshlashdan oldin bilishingiz kerak bo’lgan narsalar: 1. PCB o’lchami – bu mahsulot hajmiga (yoki korpus hajmiga) bog’liq. Mahsulot o’lchamlari elektron muhandislik dizayn jarayonida aniqlanadi. You can watch a video about it here. 2. PCB qatlamlari – Qatlamlar qancha ko’p bo’lsa, tenglikni ishlab chiqarish shunchalik murakkab bo’ladi. (Eslatma: Hatto bir qatlamli PCB ham murakkab PCB bo’lishi mumkin, lekin bu erda biz tenglikni ishlab chiqarishning murakkabligi haqida gapiramiz. PCB qatlamlari qancha ko’p bo’lsa, ishlab chiqarish shuncha qimmatga tushadi.)

Qatlam 2 odatda oddiy o’yinchoq mahsulotlari uchun ishlatiladi

Iot bilan bog’liq mahsulotlar odatda 4 qatlamdan iborat

Typically used for floors 6 to 8 of a smartphone or smartwatch.

3. Sizning PCB ishlab chiqaruvchisi talablari. Be sure to read the guidelines for rhythm, trace size, power isolation, and file naming before you start designing.

PCB ishlab chiqaruvchilariga taqdim etishingiz kerak bo’lgan ma’lumotlar:

Qatlamlar soni (masalan, 2, 4, 6 va boshqalar)

Materiallar (FR-2 (fenolik paxta qog’ozi), FR-3 (paxta qog’ozi va epoksi), FR-4 (shisha tolali va epoksi… Etc.)

Qalinligi (0.5 mm, 1.0 mm … Etc.)

Rang (qizil, qora, yashil … Etc.)

Yuzaki ishlov berish (ENIG (kimyoviy nikel/oltinga botirish), DIG (to’g’ridan -to’g’ri oltinga botirish), OSP (organik lehimlanadigan konservantlar va boshqalar)

Mis og’irligi (1 oz (35 mikron), 2 oz (70 mikron), 0.5 oz (18 mikron)… Etc.)

Gerber fayli

PCB dizayn jarayoni:

O’chirish dizayni

For this step, you need to create the schematic. Bu hujjat, xuddi chizma kabi, komponentlarning bir -biriga qanday aloqasi borligini va birgalikda ishlashini tasvirlaydi. Sxematik faylni yaratish uchun sizga dasturiy ta’minot vositasi kerak bo’ladi. Bizga Quadcept yoqadi, chunki u ishlab chiqarish uchun PCBS loyihalash uchun optimallashtirilgan (masalan, siz to’g’ridan-to’g’ri asbobdan Bill Bill (BoM) eksport qilishingiz mumkin) va bulutga asoslangan, shuning uchun uni istalgan joyda ishlatish mumkin. (Shuningdek, ular ishlab chiqaruvchilar va talabalar uchun asboblarning jamoatchilikka bepul versiyasini taklif qilishadi.)

Siz tanlashingiz mumkin bo’lgan boshqa ko’plab variantlar mavjud:

Oltium

ExpressPCB

Chastotali qurilma

KiCad

Allegro Cadence

bo’yra

Computer aided design

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. Model fayli sxemani chizishga yordam beradi. Ushbu komponent modelni dasturiy vositaga yuklaganingizda ma’lumotlar bazasida mavjud bo’ladi. Keyin, faqat ma’lumot qo’llanmasiga rioya qilish va simni komponentning har bir piniga ulash kifoya. (Eslatma: dizayn jarayonining tafsilotlari tanlangan dasturiy vositaga bog’liq bo’ladi).

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).

Misol diagrammasi

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. Bundan tashqari, ishlab chiqaruvchi ushbu hujjatning sinov punktlari orqali qurilmani sinovdan o’tkazishi mumkin.

PCB tartibi + Gerber fayli

To design the PCB layout and create Gerber files, you can use the same software tools we mentioned in circuit design. Sxemadan farqli o’laroq, PCB sxemasi haqiqiy komponentlarni tenglikni aniq joylariga belgilaydi va har bir komponentni tenglikni qatlamlari o’rtasida birlashtiruvchi yo’llarni ko’rsatadi. Maqolaning boshida aytib o’tilganidek, qatlamlar qancha ko’p bo’lsa, ishlab chiqarish shunchalik murakkab bo’ladi va xarajatlar yuqori bo’ladi.

Divide the PCB into logical parts based on functions (e.g. power supply, audio output, etc.). Keyin, har bir bo’limning tarkibiy qismlarini bir xil maydonga guruhlashni unutmang. Shunday qilib, siz o’tkazgich izini qisqa tutishingiz, shovqin va shovqinni kamaytirishingiz mumkin.

PCBni loyihalashda foydalanuvchi interfeysi (UI) ham yodda tutilishi kerak. Eng yaxshi foydalanuvchi tajribasiga erishish uchun audio uyalar, ulagichlar, LEDlar va boshqalar kabi komponentlar sozlanishi kerak.

Tartib tuzilgandan so’ng, Gerber fayli yaratiladi. Sizning PCBA ishlab chiqaruvchisi ushbu faylni ishlatadi. Bu xizmatlarni taklif qiladigan ko’plab kompaniyalar bor va HWTrek ekspertlar kutubxonasidan Kingbrother, NexPCB va HQPCB ni tavsiya qilamiz.

Gerber fayllar namunasi

Komponentlarni PCBga joylashtirish juda muhim. Ba’zi komponentlar bir -biriga xalaqit berishi va kutilmagan xatti -harakatlarga olib kelishi mumkin. Masalan, agar sizda Bluetooth va Wi-Fi modullari bo’lsa, ular bir xil 2.4 gigagertsli o’tkazuvchanlikka ega va agar noto’g’ri joylashtirilgan bo’lsa, ular bir-biriga xalaqit berishi mumkin.

PCB production

PCB ishlab chiqaruvchisiga Gerber faylini yuborganingizda, ular kartani chop etishlari mumkin. Bu PCB komponentlarini qo’shish va PCBA (bosilgan elektron platalar yig’ilishi) ishlab chiqarish uchun poydevor yaratish uchun asos bo’ladi.

O’rnatilmagan PCBS

PCBA (Assembly)

Materiallarni tayyorlash

Sizning EE dizayningizning ushbu bosqichida siz komponentlarni tanlashingiz kerak edi. Siz PCBA ishlab chiqaruvchisidan sizga kerakli komponentlarga buyurtma berishini so’rashingiz mumkin yoki etkazib beruvchini tanlasangiz, buni o’zingiz qilishingiz mumkin. E’tiborga muhtoj bo’lgan masalalar:

Lead time: As these components come from different suppliers, keep the lead time in mind. Ba’zi komponentlar uchun 8-16 haftagacha vaqt ketishi mumkin.

Qadoqlash: komponentlarni alohida -alohida qadoqlash o’rniga, ularni SMT mashinalari avtomatik ravishda yig’ib oladigan g’altaklardan buyurtma bering.

Minimal buyurtma miqdori: Komponentning minimal buyurtma miqdorini tekshiring. Agar siz minimal narxdan kamroq sotib olsangiz, tanlangan komponentlar stokda ekanligiga ishonch hosil qiling. For small batches (up to 50), you can order online from DigiKey or Mouser. Ko’proq miqdorda, ishlab chiqaruvchidan maslahat so’rang.

Yo’qotish: yo’qotishlarni qoplash uchun 10% ko’proq buyurtma bering (qimmat komponentlar uchun emas)

Komponentlarni PCB -ga o’rnating

Komponentlarni PCB yuzasiga joylashtirishning ikkita asosiy usuli mavjud:

Through-holes (through-holes) are manual methods of assembling assemblies with wires into holes on the surface of a PCB. U, odatda, DIP yoki ikki qatorli qadoqlash jarayoni sifatida ham tanilgan. (Bu videoda davom etayotgan SMT ga qarang)

SMT (sirtga o’rnatish texnologiyasi) – ommaviy ishlab chiqarishda eng ko’p qo’llaniladigan usul. Bu sizning vaqtingizni, pulingizni tejaydigan va inson xatosidan saqlaydigan tez va aniq SMT mashinalari yordamida amalga oshiriladi.

Eslash kerak bo’lgan narsalar:

Komponent turi raqami ishlab chiqaruvchining SMT mashinasi qo’llab -quvvatlaydigan g’altaklar sonidan oshmasligi kerak.

Faqat bitta SMT ishlashi uchun komponentlaringizni optimallashtiring va birlashtiring.

Ishlab chiqaruvchi tomonidan qo’llab -quvvatlanadigan oyoq o’lchagichlarini tekshiring. Aks holda, SMT mashinasi komponentlarni to’g’ri o’rnatmaydi.

Ba’zi katta qismlarni mashinada o’rnatish mumkin emas va ular qo’lda teshik orqali ishlashni talab qiladi. Shuning uchun ikkala texnologiya ham bitta taxtada ishlatilishi mumkin.

Teshik orqali qo’lda qo’shishingiz kerak bo’lgan har qanday komponentlar ishlab chiqarish narxiga qo’shiladi.

Qayta oqim lehimi

Qayta oqim lehim – bu komponentlarni PCBga “yopishib olish” jarayonidir. PCBA elektron kartani lehim erimaguncha qayta ishlaydigan pech yoki infraqizil chiroq orqali isitadi va shu bilan komponentni elektron kartaga doimiy ravishda ulab qo’yadi.

Bu erda eng qiyin narsa – bu tarkibiy qismlarning haddan tashqari qizib ketmasligi yoki shikastlanmasligi, chunki har bir paketning termal xarakteristikasi boshqacha. Ishonchli PCBA ishlab chiqaruvchisi bu jarayon uchun javobgardir va siz ularga komponentlarning spetsifikatsiyalarini taqdim qilishingiz kifoya.

Refluks jarayoni.

Boshqa payvandlash usullari:

To’lqinli lehim asosan qo’lda qo’shilgan komponentlar uchun teshik usulida ishlatiladi. Bunday holda, sizning PCBA birinchi navbatda qayta tiklanadigan payvandlash pechidan o’tadi va to’lqinli lehim mashinasidan o’tgandan keyin boshqa komponentlarni qo’lda qo’shadi.

Temir payvandlash muayyan holatlarda ishlatilishi mumkin, lekin ommaviy ishlab chiqarish uchun emas.

Sinov va sifat nazorati

Ushbu bosqichda PCBA namunalari sifatni ta’minlash uchun sinovdan o’tkaziladi. Umumiy xatolar quyidagilardir: uzilgan komponentlarda qisqa tutashuvlar, noto’g’ri ulangan komponentlar va ulanmasligi kerak bo’lgan qismlar. Eng keng tarqalgan testlar:

AKT (onlayn test). When designing a PCB, some test points are usually reserved for debugging, programming, and other purposes. AKT mashinasi ushbu test punktlarini ochiq/qisqa tutashuvli sinovlar uchun ishlatadi va passiv komponentlarning (rezistorlar, induktorlar, kondansatkichlar) qiymatlari spetsifikatsiya oralig’ida ekanligini tekshiradi.

AOI (Avtomatik optik tekshirish). Manufacturers use a “gold sample” (reference PCBA) to compare with other samples. Ushbu sinov uchun, apparat yaratuvchisi parametrlarni o’rnatish uchun ishlab chiqaruvchiga spetsifikatsiyalar va tolerantliklarni taqdim etishi kerak bo’ladi.

Rentgen. PCBA ishlab chiqaruvchisi BGA (ball Grid Array) komponentlarini payvandlash shartlarini tekshirish uchun rentgen nurlaridan foydalanadi. Ushbu videoda rentgen tekshiruvini ko’ring.