Leiterplattentechnisch - Grundkenntnisse im PCB Design für Anfänger

Grundkenntnisse in PCB-Design Printed circuit board (PCB) will appear in almost every electronic device. Wenn sich elektronische Teile in einem bestimmten Gerät befinden, Sie werden alle auf Leiterplatten unterschiedlicher Größe montiert. Neben der Befestigung verschiedener Kleinteile, Die Hauptfunktion der Leiterplatte besteht darin, elektrische Verbindungen zwischen den oberen Teilen bereitzustellen. Da elektronische Geräte immer komplexer werden, immer mehr Teile werden benötigt, und die Schaltungen und Teile auf der Leiterplatte werden immer dichter.

Grundkenntnisse im PCB Design für Anfänger

Die blanke Platine (keine Teile darauf) wird auch oft als "Printed Wireing Board (PWB)" bezeichnet. Die Bodenplatte der Platte selbst besteht aus Materialien, die isoliert und wärmeisoliert sind und nicht leicht zu biegen sind. Das kleine Schaltungsmaterial, das auf der Oberfläche zu sehen ist, ist Kupferfolie. Die Kupferfolie wurde ursprünglich auf der gesamten Platine abgedeckt, aber ein Teil davon wurde während des Herstellungsprozesses weggeätzt, und der restliche Teil wurde zu einem Netzwerk von kleinen Linien.

Diese Leitungen werden Leitermuster oder Verdrahtung genannt und werden verwendet, um Schaltungsanschlüsse für Teile auf der Leiterplatte bereitzustellen. Um die Teile auf der Leiterplatte zu befestigen, löten wir ihre Pins direkt auf die Verdrahtung. Auf der grundlegendsten Leiterplatte (Single Panel) sind die Teile auf einer Seite konzentriert und die Drähte auf der anderen Seite konzentriert. In diesem Fall müssen wir Löcher in die Platine machen, damit die Pins durch die Platine auf die andere Seite gehen können, damit die Pins der Teile auf die andere Seite gelötet werden. Aus diesem Grund werden die Vorder- und Rückseite der Leiterplatte Komponentenseite bzw. Lötseite genannt.

Wenn es einige Teile auf der Leiterplatte gibt, die nach Abschluss der Produktion entfernt oder wieder installiert werden müssen, wird die Buchse (Socket) verwendet, wenn das Teil installiert wird. Da die Buchse direkt mit der Platine verschweißt ist, können die Teile nach Belieben demontiert und montiert werden. Unten ist der ZIF (Zero Insertion Force) Sockel zu sehen, mit dem die Teile (hier bezieht sich auf die CPU) einfach in den Sockel gesteckt oder entfernt werden können. Die Befestigungsstange neben der Buchse kann nach dem Einsetzen des Teils befestigt werden.

Wenn Sie zwei Leiterplatten miteinander verbinden möchten, Wir verwenden im Allgemeinen einen Kantenverbinder allgemein bekannt als "goldener Finger". Es gibt viele freiliegende Kupferpads auf den goldenen Fingern, die tatsächlich Teil der Leiterplattenverdrahtung. Allgemein, beim Anschluss, we insert the golden fingers on one PCB into the appropriate slot on the other PCB (generally called the expansion slot Slot).

In Computern werden Displaykarten, Soundkarten oder andere ähnliche Schnittstellenkarten mit goldenen Fingern mit dem Motherboard verbunden. Das Grün oder Braun auf der Leiterplatte ist die Farbe der Lötmaske. Diese Schicht ist eine isolierende Schutzschicht, die den Kupferdraht schützen und verhindern kann, dass die Teile an die falsche Stelle geschweißt werden.

Eine Schicht Sieb wird auf die Lötmaske gedruckt. Normalerweise werden Wörter und Symbole (meist weiß) darauf gedruckt, um die Position jedes Teils auf dem Brett zu markieren. Die Siebdruckfläche wird auch Legendenoberfläche genannt.

Einseitige Leiterplatten Wir haben gerade erwähnt, dass auf der einfachsten Leiterplatte die Teile auf einer Seite konzentriert sind und die Drähte auf der anderen Seite konzentriert sind. Da die Drähte nur auf einer Seite erscheinen, nennen wir diese Art von Leiterplatte einseitig (einseitig). Da einseitige Leiterplatten viele strenge Einschränkungen für das Design der Schaltung haben (weil es nur eine Seite gibt, kann sich die Verkabelung nicht kreuzen und muss um einen separaten Pfad herum liegen), verwenden nur frühe Schaltungen diese Art von Leiterplatte. Doppelseitige Leiterplatten Diese Art von Leiterplatte hat eine Verdrahtung auf beiden Seiten. Um Drähte auf beiden Seiten zu verwenden, muss es jedoch eine ordnungsgemäße Schaltungsverbindung zwischen den beiden Seiten geben. Diese Art von "Brücke" zwischen Schaltungen wird als Via bezeichnet.

Ein Durchgang ist ein kleines Loch auf der Leiterplatte gefüllt oder mit Metall beschichtet, das beidseitig mit den Drähten verbunden werden kann. Da die Fläche der doppelseitigen Platine doppelt so groß ist wie die der einseitigen Platine und weil die Verdrahtung ineinander verlaufen kann (sie kann auf die andere Seite gewickelt werden), ist sie für den Einsatz in Schaltungen geeignet, die komplizierter sind als die einseitige Platine.

Mehrschichtige Leiterplatten Um die verdrahtete Fläche zu vergrößern, verwenden mehrschichtige Leiterplatten mehr ein- oder doppelseitige Leiterplatten. Die Mehrschichtplatte verwendet mehrere doppelseitige Platten, und eine Isolierschicht wird zwischen jede Platte gelegt und dann geklebt (eingepresst). Die Anzahl der Schichten der Platine bedeutet, dass es mehrere unabhängige Verdrahtungsschichten gibt. Normalerweise ist die Anzahl der Schichten gleichmäßig und enthält die beiden äußersten Schichten. Die meisten Motherboards haben 4- bis 8-Lagen Struktur, aber technisch ist es möglich, fast 100-Lagen von Leiterplatten zu erreichen. Die meisten großen Supercomputer verwenden ziemlich mehrschichtige Motherboards, aber da diese Arten von Computern bereits durch Cluster vieler gewöhnlicher Computer ersetzt werden können, haben supermehrschichtige Boards allmählich aufgehört, verwendet zu werden. Da die Schichten in der Leiterplatte fest integriert sind, ist es im Allgemeinen nicht einfach, die tatsächliche Anzahl zu erkennen, aber wenn Sie sich das Motherboard genau ansehen, können Sie es möglicherweise sehen.

Das gerade erwähnte Via, wenn auf eine doppelseitige Platte aufgetragen, Es muss das gesamte Brett durchdringen. Allerdings, in einer Mehrschichtplatte, wenn Sie nur einige der Leitungen anschließen möchten, Die Vias können etwas Leitungsraum in anderen Schichten verschwenden. Buried Vias und Blind Vias Technologien können dieses Problem vermeiden, da sie nur wenige Schichten durchdringen. Blindlöcher werden verwendet, um mehrere Schichten der internen Leiterplatte mit der OberflächenPCB zu verbinden, ohne das gesamte Board durchdringen zu müssen. Begrabene Durchkontaktierungen werden nur mit der internen Leiterplatte verbunden, so dass sie von der Oberfläche nicht gesehen werden können. In einem Mehrschichtige Leiterplatte, Die gesamte Schicht wird direkt mit dem Erdungskabel und der Stromversorgung verbunden. Also klassifizieren wir jede Schicht als Signalschicht, Leistungsschicht oder Bodenschicht.

Bei Bauteilen mit SMT (Surface Mounted Technology) werden die Pins auf derselben Oberfläche wie das Teil gelötet. Diese Technik muss nicht jeden Stift löten, sondern Löcher in die Leiterplatte bohren.

Aufputzteile können sogar beidseitig geschweißt werden. SMT ist auch kleiner als THT Teile. Im Vergleich zu Leiterplatten, die THT-Teile verwenden, haben Leiterplatten, die SMT-Technologie verwenden, viel dichtere Teile. SMT-Verpackungsteile sind auch billiger als THT. So ist es nicht verwunderlich, dass die meisten PCBs heute SMT sind. Da die Lötstellen und Teile sehr kleine Stifte haben, ist es sehr schwierig manuell zu löten. Wenn Sie jedoch berücksichtigen, dass die aktuelle Baugruppe vollautomatisch ist, treten die meisten Probleme nur bei der Reparatur von Teilen auf.

Designprozess – Im PCB-Design muss es tatsächlich vor der formalen Verdrahtung einen langen Prozess durchlaufen. Das Folgende ist der Hauptprozess: Systemspezifikationen Zunächst müssen wir die verschiedenen Systemspezifikationen der elektronischen Geräte planen. Einschließlich Systemfunktionen, Kostenbeschränkungen, Größe, Betriebsbedingungen und so weiter.

Der Herstellungsprozess der Leiterplatte wird mit einem "Substrat" aus Glasepoxid (Glasepoxid) oder ähnlichen Materialien (Formung/Drahtherstellung) gestartet. Der erste Schritt des Herstellungsprozesses besteht darin, die Verkabelung zwischen den Teilen herzustellen. Wir verwenden Subtractive Transfer, um den Arbeitsfilm auf dem Metallleiter auszudrücken. Diese Technik besteht darin, eine dünne Schicht Kupferfolie auf der gesamten Oberfläche zu verteilen und den Überschuss zu beseitigen. Additive Musterübertragung ist eine weitere Methode, die weniger Menschen verwenden. Dies ist eine Methode, Kupferdrähte nur dort zu verlegen, wo sie gebraucht werden, aber wir werden hier nicht darüber sprechen.

Die Methode des automatischen Schweißens von SMT-Teilen wird Over Reflow Löten genannt. Das Pastenlot, das Flussmittel und Lot enthält, wird einmal verarbeitet, nachdem die Teile auf der Leiterplatte montiert sind, und dann wieder verarbeitet, nachdem die Leiterplatte erhitzt wurde. Nachdem die Leiterplatte abgekühlt ist, ist das Löten abgeschlossen. Der nächste Schritt ist die Vorbereitung auf den Endtest der Leiterplatte. Eine Methode zur Einsparung von Herstellungskosten. Um die Kosten der Leiterplatte so niedrig wie möglich zu machen, gibt es viele Faktoren, die berücksichtigt werden müssen.