Huomaa, kun tulostat PCBA:ta? | JH PCBA

Painetut piirilevyt

Painetut piirilevyt ovat kaikkien elektronisten laitteiden ytimessä. Nämä ovat jäykkiä tai joustavia rakenteita, jotka tarjoavat perustan elektronisten komponenttien asentamiselle ja liittämiselle. Piirilevyissä on tyypillisesti upotettuja metallipintoja, jotka tunnetaan nimellä jälkiä ja tyynyjä, ja suurempia metallisia alueita, jotka tunnetaan tasoina. Piirilevyille asennetut elektroniset komponentit juotetaan erityisesti tätä tarkoitusta varten suunniteltuihin metallityynyihin, ja metallijäljet ​​yhdistävät ne toisiinsa. Piirilevyissä voi olla yksi, kaksi tai useita kerroksia.

Piirilevyt sisältävät tyypillisesti dielektrisen ydinmateriaalin, jolla on hyvät eristysominaisuudet tarkoitetun signaalinsiirron varmistamiseksi. Monikerroksisissa levyissä on ylimääräiset metalli- ja dielektriset kerrokset välissä. Vaikka jäykkien levyjen vakiodielektrinen materiaali on valmistettu FR4:stä, joka on epoksihartsin ja kudotun lasikuitukankaan liekinkestävä yhdistelmä, joustavien levyjen dielektrinen materiaali on tyypillisesti polyimidi. Sekä jäykissä että taipuisissa levyissä on metallijäljet, pehmusteet ja tasot kuparista valmistettua piiriä varten.

Luotettavuus ja laatu

Sovelluksesta riippuen piirilevy voi kuulua tiettyyn luokkaan, joka määrittelee sen luotettavuuden ja laadun. IPC-standardien mukaan on tyypillisesti kolme luokkaa levyjä:

Luokka 1: 

Nämä levyt kuuluvat kulutuselektroniikkatuotteisiin, joiden luotettavuus ja laatu on kohtuullinen. Esimerkkejä sellaisista elektronisista 

Luokka 2: 

Nämä levyt kuuluvat laitteisiin, joilla on oltava korkea luotettavuus ja alhainen vika. Esimerkkejä tällaisista elektronisista tuotteista ovat kannettavat tietokoneet, mikroaaltouunit ja kaivoslaitteet.

Luokka 3: 

Nämä levyt kuuluvat laitteisiin, joiden on oltava erittäin luotettavia ja erittäin laadukkaita. Ne edustavat tiukimpia valmistusstandardeja. Esimerkkejä tällaisista elektronisista sovelluksista ovat ilmailu-, sotilas- ja lääketieteelliset laitteet.

PCBA-tyypit

Kuten edellä mainittiin, levyt voidaan luokitella kahteen tyyppiin: jäykät ja joustavat.

Jäykät laudat

Suurimmalle osalle käyttäjistä on tapana käyttää jäykät laudat. Korkeasta lämmöstä ja painelaminoinnista muodostettu jäykkä alusta sisältää levyn asettelun. Yleisin materiaali tällaisiin levyihin on FR-4, mutta sovelluksesta ja erityisistä suunnittelutarpeista riippuen materiaalin tiettyjä ominaisuuksia voidaan muokata, korostaa tai parantaa.

Joustavat laudat

Harvempi kuin jäykät levyt, joustavat laudat on tyypillisesti valmistettu materiaalista, joka mahdollistaa suuremman taipuman. Polyimidi on yleinen materiaali tällaisissa levyissä, joiden joustava luonne mahdollistaa paljon pienempiä levypaksuuksia kuin tavallisilla jäykillä levyillä.

PCB-suunnitteluprosessi

Ennen kuin on mahdollista valmistaa painettua piirilevyä, se on suunniteltava. Suunnittelijat käyttävät tähän tyypillisesti CAD-piirilevysuunnittelutyökaluja, ja he tekevät sen kahdessa vaiheessa – kaavamaisessa kaappauksessa ja piirilevyasettelussa. Kaavamaisen kaappauksen aikana ne luovat piirien liitettävyyden kaavioon. Aikana PCB-asettelu, he suunnittelevat piirilevyn fyysisen asettelun.

Kaaviomainen sieppaus

Ennen kuin aloitat kaavamaisen kaappauksen, suunnittelijan on varmistettava, että hänellä on tarvittavat kirjastoosat CAD-ohjelmistossaan. Näitä ovat yleensä kaavamaiset tai logiikkasymbolit, asettelun jalanjäljet, simulaatiomallit ja askelmallit 3D-piirilevynäytölle. Kun nämä kirjastot ovat valmiina, suunnittelijan seuraava askel on luoda looginen esitys piiristä kaaviolle. CAD-työkalun avulla suunnittelija voi sijoittaa tarvittavat symbolit kaavamaiselle arkille. Ne voivat sitten yhdistää ne toisiinsa muodostaakseen tarvittavat piirit.

Aluksi suunnittelija luo logiikkasymboleja elektronisille osille, kuten vastukset, kondensaattorit, induktorit, liittimet, transistorit ja integroidut piirit. Onneksi useimmat nykyaikaiset CAD-ohjelmistotyökalut on jo varustettu valmiilla kirjastoilla tällaisia ​​logiikkasymboleja ja jalanjälkiä varten.

Suunnittelija järjestää sitten nämä symbolit kaavamaisille arkeille CAD-työkalussa. Asetettuaan ne karkeasti, suunnittelija yhdistää kaavamaisten symbolien nastat johtoja edustaviin liitäntälinjoihin. Nämä viivat muodostavat verkot, jotka edustavat yksittäisiä verkkoja tai verkkoryhmiä elektroniikkapiireille. Tämän prosessin aikana, joka tunnetaan teknisesti kaavakuvana, suunnittelijan on siirrettävä osat tarpeen mukaan selkeän ja luettavan kaavion luomiseksi.

Piirin simulointi

Tässä vaiheessa suunnittelija voi suorittaa piirisimuloinnin varmistaakseen, että suunnittelu toimii sähköisesti. He voivat käyttää piirisimulaatiotyökaluja testaamaan suunnittelemiensa piirien toimivuutta ennen varsinaisen laitteiston rakentamisen aloittamista. Tämä on tärkeä askel, koska se auttaa suunnittelijoita säästämään aikaa ja rahaa.

Kun tämä vaihe on suoritettu tyydyttävästi, suunnittelija voi luoda yhteystiedot kaaviotyökalulla ja siirtää ne asettelutyökaluun.

Suunnittelusääntöjen määrittäminen

Ennen kuin siirrytään seuraavaan vaiheeseen, suunnittelijoiden on määritettävä ohjelmistonsa vastaamaan erilaisia ​​ominaisuuksia. Nämä ovat erilaisia ​​suunnittelusääntöjä ja rajoituksia, jotka estävät kahta verkkoa menemästä päällekkäin säilyttäen samalla tietyn etäisyyden eri suunnitteluobjektien välillä. PCB CAD -ohjelmiston avulla suunnittelijat voivat määrittää useita lisäapua, kuten suunnitteluristikkoja. Nämä apuvälineet auttavat suunnittelijoita sijoittamaan komponentit asianmukaisesti ja reitittämään siistejä ja järjestyksessä olevia jälkiä.

Komponenttien sijoittaminen

Kun suunnittelija on määrittänyt suunnittelutietokannan oikein, hän voi tuoda verkkoyhteystiedot kaaviosta. Näiden tietojen avulla suunnittelijat voivat aloittaa piirilevyn fyysisen asettelun. Tätä varten heidän on aloitettava CAD-järjestelmän piirilevyn ääriviivat. Tämä ääriviiva sisältää tietoja paitsi levyn ulkoreunasta, myös näyttää levyn sisäiset reiät, leikkaukset ja muut rajoitukset.

Tuotu verkkoyhteys tuo myös toisen tärkeän tiedon: piirin kunkin komponentin jalanjäljen. Suunnittelijan on tarkistettava maahantuotujen jalanjälkitietojen oikeellisuus huolellisesti, sillä pienenkin virheen korjaaminen voi kestää hyvin kauan.

Aluksi jalanjäljet ​​näkyvät sekavina kuvioina. Suunnittelijan tulee purkaa ne käsin ja sijoittaa jokainen jalanjälki erikseen levyn ääriviivojen sisälle. Vaihtoehtoisesti he voivat käyttää CAD-ohjelmiston automaattista sijoitteluominaisuutta, koska tämä sijoittaa jokaisen komponentin ääriviivaan optimaalisesti. Tällä hetkellä toisiinsa yhdistetyt verkot näkyvät kuminauhoina, jotka näkyvät himmeinä viivoina, jotka tunnetaan nimellä rotan pesä.

Suunnittelijan tulee nyt käyttää teknistä osaamistaan ​​komponenttien jalanjälkien sijoittamisessa parhaalla mahdollisella tavalla. Sijoittelun on tarjottava paras suorituskyky ja samalla lyhyin mahdollinen yhteys, mahdollisimman vähän ylikuulumista ja häiriöitä sekä asianmukainen lämmönjako. Suunnittelijan on myös etsittävä optimaalinen sijoitus liittimille, kaapeleille ja muille asennustarvikkeille.

Tämä vaihe on myös suunnittelijan paras harkita DFA:ta tai Design for Assemblyä – komponenttien sijoittamista siten, että valmistaja voi koota ne helposti. Tämä voi sisältää kaikkien bipolaaristen komponenttien sijoittamisen samaan suuntaan tai suorassa kulmassa, kaikkien integroitujen piirien tunnistusnastaineen sijoittamisen samaan neljännekseen, jättäen sormitilaa manuaalisesti asennettujen komponenttien ympärille ja niin edelleen.

Komponenttien sijoittaminen

Kun suunnittelija on määrittänyt suunnittelutietokannan oikein, hän voi tuoda verkkoyhteystiedot kaaviosta. Näiden tietojen avulla suunnittelijat voivat aloittaa piirilevyn fyysisen asettelun. Tätä varten heidän on aloitettava CAD-järjestelmän piirilevyn ääriviivat. Tämä ääriviiva sisältää tietoja paitsi levyn ulkoreunasta, myös näyttää levyn sisäiset reiät, leikkaukset ja muut rajoitukset.

Tuotu verkkoyhteys tuo myös toisen tärkeän tiedon: piirin kunkin komponentin jalanjäljen. Suunnittelijan on tarkistettava maahantuotujen jalanjälkitietojen oikeellisuus huolellisesti, sillä pienenkin virheen korjaaminen voi kestää hyvin kauan.

Aluksi jalanjäljet ​​näkyvät sekavina kuvioina. Suunnittelijan tulee purkaa ne käsin ja sijoittaa jokainen jalanjälki erikseen levyn ääriviivojen sisälle. Vaihtoehtoisesti he voivat käyttää CAD-ohjelmiston automaattista sijoitteluominaisuutta, koska tämä sijoittaa jokaisen komponentin ääriviivaan optimaalisesti. Tällä hetkellä toisiinsa yhdistetyt verkot näkyvät kuminauhoina, jotka näkyvät himmeinä viivoina, jotka tunnetaan nimellä rotan pesä.

Suunnittelijan tulee nyt käyttää teknistä osaamistaan ​​komponenttien jalanjälkien sijoittamisessa parhaalla mahdollisella tavalla. Sijoittelun on tarjottava paras suorituskyky ja samalla lyhyin mahdollinen yhteys, mahdollisimman vähän ylikuulumista ja häiriöitä sekä asianmukainen lämmönjako. Suunnittelijan on myös etsittävä optimaalinen sijoitus liittimille, kaapeleille ja muille asennustarvikkeille.

Tämä vaihe on myös suunnittelijan paras harkita DFA:ta tai Design for Assemblyä – komponenttien sijoittamista siten, että valmistaja voi koota ne helposti. Tämä voi sisältää kaikkien bipolaaristen komponenttien sijoittamisen samaan suuntaan tai suorassa kulmassa, kaikkien integroitujen piirien tunnistusnastaineen sijoittamisen samaan neljännekseen, jättäen sormitilaa manuaalisesti asennettujen komponenttien ympärille ja niin edelleen.

Piirilevyn reititys

Komponenttien tyydyttävän sijoituksen jälkeen suunnittelija voi aloittaa levyn reitityksen seuraavan vaiheen. Suunnittelijan tulee muuttaa kuminauhaliitosten rottapesä jälkiksi ja tasoiksi. CAD-työkaluissa on yleensä monia ominaisuuksia, joiden avulla suunnittelija voi tehdä tämän manuaalisesti, automaattisesti tai puoliautomaattisesti. Tämä voi säästää huomattavasti suunnittelijan aikaa.

Suunnittelijan tulee olla varovainen jälkien reitittämisessä. Joihinkin hyviin käytäntöihin kuuluu, että jälkiä ei sallita taipua terävissä kulmissa, vältetään äkillisiä leveysmuutoksia, sallitaan asteittainen kapeneminen jäljestä tyynyyn, pidetään riittävä rako meluisia signaaleja kuljettavien jälkien välillä ja niin edelleen.

Nopeat ja korkeataajuiset signaalit saattavat vaatia lisähoitoa signaalin eheyden säilyttämiseksi. Tämä voi edellyttää asianmukaisten siirtojohtorakenteiden luomista näitä signaaleja kuljettaville jälkille.

Paluu matka

Tyypillisesti jokaisella aktiivisella komponentilla on ohjaus- ja IO-signaaleja lukuun ottamatta kaksi olennaista liitäntää – liitäntä virtalähteeseen ja maadoitusverkkoihin. Useimmat suunnittelijat käyttävät tulvivia alueita ja kerroksia, joissa on kiinteä taso näiden komponenttien ympärillä, jolloin ne voivat koskettaa niitä ja muodostaa paluupolun. Tämä ei kuitenkaan välttämättä aina riitä, jos laudalla on liikaa halkeamia, leikkauksia tai reikiä. Väärä paluutie voi lisätä kohinan määrää ja heikentää piirilevyn suorituskykyä.

Suunnittelusääntöjen tarkistus

Vaikka useimmat CAD-työkalut tarjoavat online-suunnittelusääntöjen tarkistuksia, lopullisten sääntöjen tarkistuksen suorittamisesta ei ole haittaa. Online-suunnittelun tarkistus merkitsee automaattisesti kaikki suunnitteluvirheet, kuten tilarajoitusten rikkominen, samankeskisyyden rikkominen ja niin edelleen, jolloin suunnittelija voi tehdä korjauksia. Sääntöjen lopullisen tarkistuksen suorittaminen ei ainoastaan ​​vahvista havaintoja, vaan myös antaa suunnittelijalle mahdollisuuden korjata kaikki säännöt, jotka hän on saattanut vahingossa ohittaa.

Silkkipaino tiedot

Suunnittelijan on nyt asetettava erilaiset teksti- ja merkintätiedot, jotka taululla on. Valmistaja silkkipainottaa nämä tiedot levyn ulkokerroksille. Tietojen avulla käyttäjät voivat paikantaa tietyt komponentit, löytää levyn eränumeron, tunnistaa tekijänoikeustiedot, valmistajan henkilöllisyyden ja niin edelleen.

Viimeinen taideteos

Kun kaikki yllä olevat vaiheet on suoritettu tyydyttävästi, suunnittelija pystyy lopulta luomaan PCB-suunnittelun lopullisen taideteoksen lähetettäväksi valmistajalle levyn valmistusta varten. Tavanomainen käytäntö on luoda lopullinen taideteos vakiomuodoissa, kuten Gerber.

Johtopäätös

PCB Trace Technologies Inc:n mukaan piirilevyjen suunnittelu-, valmistus- ja kokoonpanoprosessit ovat melko vaativia ja tarkkoja. Levyn rakentaminen sen spesifikaatioiden mukaisesti siten, että se tarjoaa aiotun suorituskyvyn, edellyttää tarkan suunnittelutietojen toimittamista valmistajalle tarkan lopullisen taideteoksen muodossa.

• perustamisvuosi
  --
• Yritystyyppi
  --
• Maa / alue
  --
• Pääteollisuus
  --
• päätuotteet
  --
• Yrityksen oikeushenkilö
  --
• Työntekijät yhteensä
  --
• Vuosittainen tuotosarvo
  --
• Vientimarkkinat
  --
• Yhteistyönä olevat asiakkaat
  --