طراحی PCB برای مبتدیان: راهنمای گام به گام برای ساختن اولین برد

اولین بردی که یک مبتدی ارسال می‌کند معمولاً با یکی از سه مشکل برمی‌گردد: ردپای کانکتوری که نیم میلی‌متر از لنت‌های آن قرار دارد، ردپایی که در زیر بار گرم می‌شود، یا بسته‌ای Gerber که سازنده باید قبل از شروع کار به شما ایمیل بزند. هیچ کدام از اینها خطای مدار نیستند. آنها تصمیمات چیدمان و انتقال پس از کارکرد شماتیک روی صفحه هستند.

برای اولین طراحی، مسیر قابل اعتماد باریک است. تخته را یک طرفه یا دولایه نگه دارید، هر کانکتور و سوراخ نصب را قبل از مسیریابی یک ردی، قرار دهید، اندازه ردپای قدرت را از جدول فعلی به جای چشمی انجام دهید، و با یک بررسی قانون طراحی که مطابق با آنچه سازنده شما واقعاً می تواند تولید کند، به پایان برسانید. بخش‌های زیر توضیح می‌دهند که چرا هر یک از آن مراحل وجود دارد و وقتی از آن رد می‌شوید چه هزینه‌ای دارد.

با شماتیک و ردپایی که می توانید تأیید کنید شروع کنید

شماتیک کاغذی نیست که شما قبل از شروع کار طراحی "واقعی" آن را تمام کنید. این فهرست شبکه است که چیدمان، صورت‌حساب مواد و نقشه مونتاژ را هدایت می‌کند، و هر عدم تطابق باقی‌مانده در آن به رد مسی تبدیل می‌شود که باید بعداً برش دهید.

ساعت اضافی را به جای چیدمان در کتابخانه بگذرانید. مخازن باز و سایت های توزیع کننده مملو از ردپاهایی هستند که توسط سایر کاربران کشیده شده اند، و یک پد که 0.2 میلی متر بیش از حد باریک است همچنان روی صفحه نمایش قانع کننده به نظر می رسد در حالی که لحیم کاری دستی را تقریبا غیرممکن می کند.

• الگوی زمین توصیه شده را از دیتاشیت مؤلفه به جای ترسیم الگوی خود کپی کنید.
• جهت گیری پین 1 را تأیید کنید و بررسی کنید که آیا قطعه در قسمت پایینی قرار دارد یا نه.
• بررسی کنید که هر حیاط ردپایی با همسایگان خود همپوشانی نداشته باشد.
• قبل از وارد کردن هر دو در طرح، تعداد پد ردپا را با نماد مطابقت دهید.

اگر هنوز در حال ساختن یک مدل ذهنی از کل جریان هستید، قبل از اینکه آخر هفته را به یک ابزار چیدمان اختصاص دهید، مروری بر اصول طراحی PCB، انتخاب‌های پشته‌ای و نکات عیب‌یابی ارزش خواندن دارد.

یک تخته یک طرفه یا دو لایه معمولاً کافی است

برای اولین پروژه، تقریباً همیشه یک یا دو لایه مدار را حمل می‌کنند، و برد ساده‌تر برای ساخت ارزان‌تر، سریع‌تر رسیدن، و کار دوباره‌سازی زمانی که مشکلی پیش می‌آید بسیار آسان‌تر است.

یک تخته یک طرفه هر اثری را روی مس پایین و هر قسمت را در بالا قرار می دهد. هیچ گونه مسیری برای نگرانی وجود ندارد، و اگر یک اثر باید از دیگری عبور کند، به جای طراحی مجدد، آن را با یک پیوند سیمی حل می کنید. به همین دلیل است که بسیاری از پروژه‌های اولیه - تایمر، شکست سنسور، درایورهای تک ترانزیستوری - یک طرفه می‌مانند.

پرداخت سطح بیش از آنچه مبتدیان انتظار دارند اهمیت دارد. OSP، نگهدارنده لحیم کاری ارگانیک، مس مسطح می گذارد که به خوبی لحیم می شود، ماندگاری مناسبی دارد و هزینه کمتری نسبت به آبکاری طلا دارد. یک برد OSP یک طرفه اولین مرتبه معقول است زیرا آهن لحیم کاری دست و پا چلفتی روی آن بسیار کم است که می تواند به آن آسیب برساند.

برد PCB OSP یک طرفه PCB های OSP یک طرفه از یک لایه لایه لحیم کاری ارگانیک (OSP) استفاده می کنند که سازگار با محیط زیست و غیر سمی است. آنها پدهای بسیار مسطح، ماکی... مشاهده محصول →

دو لایه به شما یک صفحه زمین پیوسته در یک طرف می دهد، که بزرگترین نویز و بهبود کیفیت سیگنال است که با هزینه بسیار کمی در دسترس است. اگر طرح شما شامل یک تنظیم کننده سوئیچینگ، یک گذرگاه SPI یا یک کریستال است، از دو لایه شروع کنید.

زمانی که مسیریابی یا نویز به آن نیاز دارد، به چهار لایه بروید

وقتی تراکم سیگنال یا سرعت ساعت افزایش می‌یابد، چهار لایه دیگر لوکس نیستند. چیدمان استاندارد برای مبتدیان سیگنال، زمین، قدرت، سیگنال است: هر اثری یک صفحه مرجع پیوسته را مستقیماً در زیر خود دریافت می کند، که بیشتر حدس و گمان مسیر بازگشت را حذف می کند که چیدمان های دو لایه را آزار می دهد.

مرحله از دو لایه به چهار واقعی است اما معمولاً کوچکتر از آن چیزی است که مردم از آن می ترسند، و تخته ساکت تری با زمان چیدمان به مراتب کمتر خریداری می کند. یک ساختار چهار لایه استاندارد با ماسک لحیم کاری سبز و روکش OSP جایی است که بسیاری از اولین طرح های جدی به پایان می رسند.

4 لایه سبز OSP PCB چهار لایه double-sided green OSP boards, using high-Tg FR-4 substrate and environmentally friendly OSP (organic soldering flux) surface treatment process, the green s... مشاهده محصول →

قبل از اینکه هر چیزی را مسیریابی کنید، اجزا را قرار دهید

قرار دادن بیشتر مشکل مسیریابی شما را تعیین می کند. مبتدی ها اغلب قطعات را به طور تقریبی قرار می دهند، مسیریابی را شروع می کنند و تنها پس از آن متوجه می شوند که یک رابط باید حرکت کند.

1. ابتدا کانکتورها، سوئیچ ها، LED ها و سوراخ های نصب را قرار دهید، زیرا محفظه تصمیم می گیرد که کجا بروند.
2. سپس قطعاتی را با محدودیت مکانیکی اضافه کنید: کریستال‌ها، آنتن‌ها، هیت سینک‌ها، هر چیزی که دارای ناحیه نگهدارنده باشد.
3. هر خازن جداکننده را تا جایی که ممکن است نزدیک به پایه پاور مورد استفاده قرار دهید، اگر فضا اجازه می دهد، در همان سمت قرار دهید.
4. اجزای باقیمانده را طوری مرتب کنید که اتصالات بین آنها کوتاه بماند، سپس مسیریابی را شروع کنید.

مس را حداقل 0.3 میلی متر از طرح تخته نگه دارید، مگر اینکه سازنده خلاف آن را بیان کند، و به یاد داشته باشید که لبه های دارای نمره V یا مسیریابی، مواد را پس از مونتاژ حذف می کنند. یک نقطه آزمایش را در زیر یک قسمت بلند دفن نکنید، و اتاق کاوش را در اطراف هر چیزی که نیاز به اندازه گیری دارید بگذارید - شما آن را اندازه گیری خواهید کرد.

اندازه ردیابی از جریان، نه از عادت

عرض ردیابی قبل از هر چیز دیگری یک تصمیم حرارتی است. اثری که برای گرم شدن جریان آن خیلی باریک است و افزایش دما - نه جریان به تنهایی - در نهایت به لمینت یا اتصال لحیم کاری آسیب می رساند.

منحنی‌های IPC-2221 تقریباً در پشت هر ماشین‌حساب پهنای ردیابی آنلاین قرار دارند، و الگوی آن ساده است: عرض سریع‌تر از فعلی رشد می‌کند. حرکت از 1 A به 2 الف بر روی همان ضخامت مس، عرض مورد نیاز را تقریبا 2.6 ضرب می کند، نه در دو. ردهای لایه داخلی نیز گرمتر می شوند زیرا لمینت گرما را به دام می اندازد، بنابراین یک ردیابی داخلی حدود 2.6 برابر عرض معادل لایه بیرونی خود نیاز دارد.

این ارقام را فقط برای دما به عنوان حداقل ها در نظر بگیرید. افت ولتاژ، امپدانس کنترل شده، و جریان فیوزینگ همگی عرض فشار بیشتری دارند.

هنگامی که یک طرح واقعاً جریان دارد، وزن مس و پرداخت سطح به جای خرید جزئیات، به تصمیمات چیدمان تبدیل می شوند. دو اونس مس تقریباً هر عرض جدول را نصف می‌کند، و یک روکش لحیم کاری بدون سرب، مانند نمونه‌ای که در یک برد دو طرفه بدون سرب که برای برق و لوازم الکترونیکی خودرو ساخته شده است، ارزش آن را دارد که زودتر مشخص شود، زیرا هم فرآیند و هم سطحی را که به آن لحیم می‌کنید تغییر می‌دهد.

PCB لحیم شده دو طرفه سبز بدون سرب برای لوازم الکترونیکی برق و خودرو تخته دو طرفه سبز بدون سرب قلع اندود. مانع فلزی ضخیم تشکیل شده توسط پوشش قلع دارای عملکرد اتلاف حرارت عالی و توانایی رسیدگی به ... مشاهده محصول →

هندسه هم مهمه مسیر را در 45 درجه به جای 90 درجه داشته باشید، حلقه‌های جریان بالا را از نظر فیزیکی کوچک نگه دارید و ردیابی سیگنال را روی زمین ناگسستنی در هر کجا که استک آپ اجازه می‌دهد اجرا کنید.

DRC را در مقابل محدودیت های واقعی فابریکاتور اجرا کنید

بررسی قوانین طراحی یک فرمت رسمی نیست که برای پایان ذخیره شود. قبل از شروع، قوانین خود را از قابلیت منتشر شده سازنده تنظیم کنید، سپس بررسی را پس از قرار دادن و دوباره پس از مسیریابی اجرا کنید.

کارخانه های چندلایه می توانند عرض و فاصله 3/3 میلی متری خطوط را در خود جای دهند - یک تخته 6 لایه با روکش طلا در این هندسه برای بسیاری از آنها تولید معمولی است - اما طراحی با 6/6 میلیون هزینه برای اولین تخته آهسته در کارایی ندارد و حاشیه ای در برابر تغییرات اچ و قیمت های ارزان تر باقی می گذارد.

قبل از صادرات، این چک ها را پاک کنید:

• شبکه های غیر متصل و تک پد، که معمولاً به این معنی است که یک نماد شماتیک هرگز سیمی نشده است.
• تخلفات ترخیص کالا بین ردپاها، پدها و ریختن مس.
• صفحه ابریشم چاپ شده روی پدهای در معرض، که با خمیر لحیم کاری تداخل دارد.
• حلقه های حلقوی و اندازه مته کمتر از حداقل کارخانه سازنده.
• پدهای همپوشانی یا تکراری که اغلب هنگام ویرایش یک ردپای باقی می‌مانند.

سپس Gerbers را در قالب RS-274X، یک فایل در هر لایه، به علاوه یک فایل مته NC در واحدهای منطبق و یک یادداشت متنی کوتاه لیست تعداد لایه، ضخامت تخته، وزن مس، پرداخت سطح، و هرگونه امپدانس مورد نیاز صادر کنید. هر سوالی که یک سازنده باید از شما بپرسد یک روز به نقل قول اضافه می کند.

چه چیزی ارسال شود و چه چیزی برمی گردد

پس از درست شدن فایل ها، تولید سریع است. زمان های استاندارد برای یک برد ساده به صورت زیر است:

• دسته های بزرگ یک طرفه و دو طرفه: 6 تا 7 روز
• 4 تا 8 لایه: 9 تا 20 روز
• 10 تا 16 لایه: 20 تا 25 روز
• 16 تا 32 لایه: 25 تا 45 روز
• تابلوهای HDI: ظرف 25 روز
• نمونه های اولیه دو طرفه: به سرعت 24 ساعت

قیمت بر اساس اندازه، تعداد لایه ها، وزن مس، پرداخت، مقدار و میزان سختی تحمل شما تعیین می شود. گواهینامه‌ها نشان می‌دهند که یک کارخانه به کدام بازارها می‌تواند خدمات ارائه دهد: ISO 9001، ISO 14001 و ISO 45001 کیفیت کلی، محیط‌زیست و مدیریت ایمنی را پوشش می‌دهد، در حالی که IATF 16949 زمانی که برد به وسیله نقلیه ختم می‌شود و UL زمانی که محصول نهایی در آمریکای شمالی فروخته می‌شود اهمیت دارد. خواندن صفحه خدمات یک تامین‌کننده احتمالی قبل از قفل کردن Gerbers به ​​شما می‌گوید چه تلورانس‌ها و پایان‌هایی را که هر روز اجرا می‌کنند، مفیدتر از حداقل‌های چاپ شده در جدول قابلیت‌ها است.

اگر یک سکانس را از این مقاله دور کردید، آن را به این یکی تبدیل کنید:

1. شماتیک را رسم کنید و هر ردپایی را در برابر یک دیتاشیت بررسی کنید.
2. کمترین تعداد لایه ای را که سیگنال های شما را حمل می کند انتخاب کنید و به محض اینکه به دو لایه رفتید یک صفحه زمین اضافه کنید.
3. قبل از مسیریابی هر چیزی، کانکتورها، سوراخ‌های نصب و خازن‌های جداکننده را قرار دهید.
4. اندازه ردپای قدرت از جدول جاری و کوتاه نگه داشتن حلقه های جریان.
5. DRC را اجرا کنید، RS-274X Gerbers را با یک فایل مته NC صادر کنید، و بسته را با یک یادداشت stackup کتبی ارسال کنید.

سپس یک مقدار نمونه اولیه کوچک سفارش دهید، آن را به آرامی روشن کنید و آنچه را که می خواهید تغییر دهید بنویسید. برد دوم همیشه بهتر از اولی است و سریع ترین راه برای یادگیری طراحی PCB تکمیل کردن آن است.