Jak zaprojektować PCB?

Projektowanie PCB rozpoczyna się, gdy inżynier elektronik wybiera komponenty wymagane do wykonywania funkcji produktu końcowego, a następnie określa najlepszy sposób elektrycznego połączenia tych komponentów.
Projekt daje producentowi wiele informacji, w tym wymiary PCB, rozmiary i pozycje otworów oraz ogólną definicję mechaniczną; może również zawierać uwagi dotyczące rodzaju materiału, specyfikacji, wymagań UL, maski lutowniczej i wymagań testowych.

 

CAD: Tworzenie sprzętu za pomocą oprogramowania

Kompletujemy wszystkie dokumenty (wymagana jest kopia paszportu i XNUMX zdjęcia) potrzebne do Projekt PCB kiedyś były odtwarzane ręcznie na folii mylarowej, teraz są tworzone za pomocą oprogramowania do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD). Oprogramowanie CAD automatycznie określa trasy dla przewodów, zmniejszając wymaganą pracę ręczną. Większość dostawców CAD udostępnia bibliotekę kształtów i rozmiarów dostępnych komponentów. Te kształty i rozmiary są znane jako kontury. Obszar, w którym te komponenty stykają się z płytą, nazywamy odciskiem stopy.

Wybór materiałów

Ponieważ dostępne są różne grubości miedzi, właściwości żywic epoksydowych i rodzaje splotów szklanych, projektant musi określić żądaną kombinację. Jedną z ważnych kwestii jest skład prepregu – środka wiążącego warstwy wielowarstwowej płytki PCB. Prepreg (lub żywica w fazie B) to tkanina szklana, która została zaimpregnowana żywicą epoksydową, a następnie częściowo utwardzona. Istnieją 3 podstawowe właściwości: cieplna, elektryczna i chemiczna.

Określanie wykończeń metalicznych

Miedź jest wykorzystywana jako przewodnik w większości płytek drukowanych w produkcji, a pozostawiona bez ochrony będzie matowieć i uniemożliwić prawidłowe lutowanie elementów do samej płytki. Metal, który nie matowieje lub wolno matowieje, jest nakładany w celu ochrony odsłoniętych miedzianych powierzchni PCB. Metaliczne wykończenia powierzchni różnią się ceną, trwałością, niezawodnością i obróbką montażową. Niektóre z popularnych wykończeń powierzchni są wymienione poniżej:

  • Wyrównywanie lutem gorącym powietrzem (HASL): płytka drukowana jest zanurzana w kąpieli stopionego lutowia (cynowo-ołowiowego).
  • Electroless Immersion Gold (ENIG): Jest to jedna z najlepszych i najpopularniejszych metod wykończeniowych RoHS. ENIG oferuje doskonałe zwilżanie, współpłaszczyznowość, utlenianie i długi okres trwałości.
  • Zanurzenie Srebro
  • Organiczny środek konserwujący ułatwiający lutowanie (OSP): OSP to zgodny z dyrektywą RoHS wodny związek organiczny, który selektywnie wiąże się z miedzią i zapewnia organiczną/metaliczną warstwę, która chroni miedź podczas lutowania.
  • Bezołowiowy HASL: Stopiona kąpiel nie zawiera ołowiu i RoHS. W celu uzyskania podobnych wyników zastosowano stop modyfikowany niklem.

Tworzenie arkusza układania

W ostatnim kroku projektant tworzy arkusz typu stack-up, który zapewnia ogólny obraz tablicy.

 

Generowanie danych produkcyjnych

  • Specyfikacje wewnętrzne lub branżowe
  • Wymagania Underwriters Laboratory (UL)
  • Wymagania testowe
  • Niestandardowe specyfikacje

Przekazanie Projektu Producentowi

Najczęściej używane formaty przesyłania danych są używane poniżej:

  • Gerber i jego pochodna, Gerber RS-274X.
  • ODB++, GenCAM i PIC-D-350.

Konwersja projektu na oprzyrządowanie

Proces produkcyjny rozpoczyna się od przesłania danych elektronicznych otrzymanych od projektanta za pomocą specjalnych programów znanych jako oprogramowanie Computer Aided Manufacturing (CAM). CAM pozwala producentowi na wykonanie:

  • Wykonywanie panelizacji i foto-narzędzia

Proces panelizacji polega na wykonaniu wielu obrazów PCB w celu jak najbardziej ekonomicznego wypełnienia całej powierzchni panelu laminatu. Funkcje pomocnicze: numery warstw, symbole UL, obramowania i kupony testowe są dodawane do panelu. Następnie jest przesyłany do plotera fotograficznego: maszyny, która rysuje panelizowany obraz za pomocą światła laserowego w procesie obrazowania. Ostateczny obraz rysowany jest na kliszy fotograficznej.

Bezpośrednie obrazowanie laserowe (LDI) to kolejna metoda nakładania lub eksponowania Projekt PCB do panelu produkcyjnego poprzez bezpośrednie obrazowanie obwodów elektrycznych na panelu produkcyjnym za pomocą silnego lasera.

  • Generowanie danych drążenia i routingu

Generowanie wiertła sterowanego numerycznie (NC) i danych trasowania do przesłania do sekcji wiertniczej.

  • Programowanie kontroli i danych testowych

Producenci stosują automatyczną inspekcję optyczną (AOI), aby znaleźć przerwy lub zwarcia w routingu PCB. Producent programuje pamięć AOI, używając złotej płytki lub danych CAD jako odniesienia. Maszyna AOI skanuje kontrolowaną tablicę i porównuje ją ze złotą tablicą. W przypadku niezgodności maszyna identyfikowała lokalizację defektów.

Sama płyta jest testowana elektrycznie, aby zapewnić zgodność z oryginalnym projektem. Istnieją dwie metody testowania.

  • Testowanie Złotej Tablicy: Ta metoda jest stosowana głównie wtedy, gdy nie są dostępne żadne dane Gerber ani dane elektroniczne do generowania grafiki używanej w producent PCB. Starszy produkt, który jest zwykle przewlekany, proste 2-, 4-, a nawet 6-warstwowe płyty są nadal testowane w ten sposób.
  • Testowanie listy sieci: Ta metoda może być używana, gdy dostępne są dane Gerber. Jest wykonywany, gdy wszystkie sieci (ciąg punktów wzdłuż obwodu) można wydobyć z dostarczonych informacji. Tam, gdzie testowanie złotej płyty jest testem porównawczym, lista sieci testuje wszystkie punkty, zapewniając wysoką pewność integralności elektrycznej. Ten prawdziwy test elektryczny z punktu do punktu jest tylko o krok od rzeczywistego schematu PCB.

 

Masz więcej pytań dotyczących projektowania płytek drukowanych? Skontaktuj się z naszymi ekspertami pod adresem tech@orientdisplay.com  LUB odwiedź naszą stronę internetową https://www.orientdisplay.com/printed-circuit-board/.