Tecnología de PCB - Conocimientos básicos de diseño de procesos de PCB placas de circuito de PCB

Conocimientos básicos de diseño de procesos de PCB placas de circuito de PCB

Las placas de circuito impreso (pcb) aparecen en casi todos los dispositivos electrónicos. Si hay componentes electrónicos en un dispositivo, todos están instalados en PCB de diferentes tamaños. Además de fijar varios componentes pequeños, la función principal del PCB es proporcionar conexiones eléctricas entre las partes superiores. A medida que los dispositivos electrónicos se vuelven cada vez más complejos y requieren más piezas, los circuitos y piezas en los PCB son cada vez más densos. El PCB estándar se ve así. La placa desnuda (sin piezas en ella) también se llama a menudo "placa de circuito impreso (pwb)".

El propio sustrato está hecho de materiales aislados y aislados, que no son fáciles de doblar. El material del pequeño circuito que se puede ver en la superficie es la lámina de cobre. La lámina de cobre cubría inicialmente toda la placa de circuito, pero durante el proceso de fabricación, una parte fue grabada y el resto se convirtió en una red de hilos finos. Estas líneas se llaman patrones de conductores o cableado y se utilizan para proporcionar conexiones eléctricas a los componentes en el pcb.

Para fijar la pieza al pcb, soldamos sus Pines directamente al cableado. En el PCB más básico (placa única), las piezas se concentran en un lado y los cables en el otro. En este caso, necesitamos abrir un agujero en la placa de circuito para que el pin pueda pasar por la placa de circuito hasta el otro lado, para que el pin de la pieza pueda soldarse al otro lado. Por lo tanto, la parte delantera y trasera del PCB se llaman el lado del componente y el lado de soldadura, respectivamente.

Si hay algunas piezas en el PCB que deben ser retiradas o reinstaladas después de la finalización de la producción, se utilizará un enchufe al instalar las piezas. Debido a que el enchufe está soldado directamente a la placa, las piezas se pueden desmontar y ensamblar a voluntad. El siguiente es el enchufe ZIF (fuerza de inserción cero), que permite que las piezas (aquí se refiere a la cpu) se inserten o se retiren fácilmente del enchufe. Después de insertar la pieza, se puede fijar la barra de fijación junto al enchufe.

Si quieres conectar dos PCB entre sí, normalmente usamos un conector de borde comúnmente conocido como "dedo de oro". Hay muchas almohadillas de cobre desnudas en el dedo dorado, que en realidad forman parte del cableado de pcb. Por lo general, al conectarse, insertamos el dedo dorado de un PCB en la ranura adecuada de otro PCB (generalmente conocida como ranura de expansión). En la computadora, una tarjeta de visualización, una tarjeta de sonido u otra tarjeta de interfaz similar está conectada a la placa base con un dedo dorado.

El verde o el marrón en el PCB es el color de la máscara de soldadura. Esta capa es una capa protectora aislada que protege el cable de cobre y evita que las piezas se soldan en el lugar equivocado. Se imprimirá una capa de malla de alambre en la máscara de soldadura. Por lo general, el texto y los símbolos (en su mayoría blancos) se imprimen en él para marcar la posición de cada parte de la tabla. La superficie impresa en malla de alambre también se llama superficie de leyenda.

Acabamos de mencionar que en el PCB más básico, las piezas se concentran en un lado y los cables en el otro. Debido a que los cables solo aparecen en un lado, llamamos a este tipo de PCB un solo lado (un solo lado). Debido a que las placas de circuito de un solo lado tienen muchas restricciones estrictas sobre el diseño de los circuitos (porque solo hay un lado, por lo que el cableado no se puede cruzar y debe rodear un camino separado), solo los circuitos tempranos usan este tipo de placas de circuito.

Hay cables en ambos lados de esta placa de circuito de doble panel. Sin embargo, para usar el cable en ambos lados, debe haber una conexión eléctrica adecuada entre los dos lados. El "puente" entre este tipo de circuitos se llama agujero cruzado. El agujero es un pequeño agujero en el PCB que llena o recubre el metal.

Se puede conectar con cables eléctricos en ambos lados. Debido a que el tablero de doble cara tiene el doble de superficie que el panel único y el cableado se puede escalonar (se puede enredar al otro lado), es más adecuado para circuitos más complejos que el panel único.

Para aumentar el área que se puede cableado, los paneles multicapa utilizan más paneles de cableado individuales o dobles. Las placas multicapa utilizan varias placas de doble cara, colocan una capa de aislamiento entre cada placa y luego se adhieren (presionan). El número de capas de la placa significa que hay varias capas de cableado independientes. Por lo general, el número de capas es par y contiene las dos capas más Exteriores. La mayoría de las placas base tienen una estructura de 4 a 8 capas, pero técnicamente se pueden lograr casi 100 capas de placas de pcb. La mayoría de las supercomputadoras grandes utilizan placas base de varios niveles, pero debido a que estos tipos de computadoras ya pueden ser reemplazadas por clusters de muchas computadoras ordinarias, las placas base de varios niveles han dejado de funcionar gradualmente. Debido a que las capas en el PCB están estrechamente integradas, generalmente no es fácil ver los números reales, pero si miras de cerca la placa base, es posible que lo veas.

El agujero que acabamos de mencionar, si se aplica a una placa de doble cara, debe penetrar en toda la placa. Sin embargo, en los paneles multicapa, si solo se quiere conectar algunas líneas, el paso de agujeros puede desperdiciar parte del espacio de la línea en otras capas. La tecnología de agujeros enterrados y ciegos puede evitar este problema, ya que solo penetran en unas pocas capas. El agujero ciego es conectar varias capas de PCB internos a los PCB superficiales sin tener que penetrar en toda la placa de circuito. Los agujeros enterrados solo están conectados a los PCB internos, por lo que no se pueden ver desde la superficie.

En el PCB multicapa, toda la capa está conectada directamente al suelo y la fuente de alimentación. Por lo tanto, dividimos cada capa en una capa de señal, una capa de potencia o una capa de conexión. Si las piezas en el PCB requieren una fuente de alimentación diferente, este tipo de PCB suele tener más de dos capas de fuente de alimentación y cables eléctricos. Tecnología de embalaje de piezas

La tecnología a través del agujero coloca la pieza en un lado de la placa de circuito y solda el pin en el otro lado. Esta tecnología se llama encapsulamiento de "tecnología a través del agujero (tht)". Esta pieza ocupará mucho espacio y tendrá que perforar un agujero para cada perno. Por lo tanto, sus Pines en realidad ocupan espacio en ambos lados, y los puntos de soldadura son relativamente grandes. Pero, por otro lado, las piezas tht son mejores que las piezas SMT (tecnología de instalación de superficie, tecnología de instalación de superficie) y tienen una mejor estructura de conexión con los pcb. Discutiremos este tema más tarde. Los enchufes como los cables planos y las interfaces similares necesitan ser capaces de soportar la presión, por lo que generalmente son encapsulados por tht.

La tecnología de instalación de superficie (tecnología de instalación de superficie) para las piezas que utilizan la tecnología de instalación de superficie, el pin y la pieza se soldan en el mismo lado. Esta tecnología no requiere soldar cada pin, sino perforar en el pcb.

Las piezas instaladas en la superficie pueden soldarse incluso a ambos lados. el SMT también es más pequeño que las piezas tht. Los PCB que utilizan la tecnología SMT tienen componentes más densos que los que utilizan componentes tht. Los componentes de encapsulamiento SMT también son más baratos que tht. Por lo tanto, no es de extrañar que la mayoría de los PCB sean SMT hoy en día.

Debido a que los puntos de soldadura y los pines de las piezas son muy pequeños, la Soldadura manual es muy difícil. Pero si se tiene en cuenta que el montaje actual es totalmente automático, este problema solo aparece cuando se reparan las piezas. el proceso de diseño está en el diseño de PCB y, de hecho, debe pasar por un largo paso antes de que se conecte oficialmente el cableado. El siguiente es el principal proceso de diseño: las especificaciones del sistema primero, primero debemos planificar las diversas especificaciones del sistema de equipos electrónicos. Incluye funciones del sistema, restricciones de costos, dimensiones, condiciones de funcionamiento, etc. a continuación, el diagrama de bloques funcionales del sistema debe hacerse. También hay que marcar la relación entre cuadrados. dividir el sistema en varios pcb. si el sistema se divide en varios pcb, no solo se puede reducir el tamaño, sino que el sistema tiene la capacidad de actualizar e intercambiar componentes. El diagrama de bloques funcionales del sistema proporciona una base para nuestra división. Por ejemplo, las computadoras se pueden dividir en placas base, tarjetas gráficas, tarjetas de sonido, unidades de disco blando, fuentes de alimentación, etc. se determina el método de encapsulamiento y el tamaño de cada pcb. al determinar el número de tecnologías y circuitos utilizados en cada pcb, el siguiente paso es determinar el tamaño de la placa. Si el diseño es demasiado grande, la tecnología de embalaje debe cambiarse o redistribuirse. A la hora de seleccionar la tecnología, también hay que tener en cuenta la calidad y la velocidad del diagrama del circuito. dibuja un esquema de todos los circuitos del pcb. el esquema debe mostrar detalles de la interconexión entre las piezas. Todos los PCB del sistema deben ser rastreados. Hoy en día, CAD (diseño asistido por computadora) es ampliamente utilizado. El siguiente es un ejemplo de diseño con circuitmakertm. las operaciones de simulación diseñadas preliminarmente con el esquema de PCB deben realizarse con un software informático para garantizar que el esquema diseñado funcione correctamente. Este tipo de software permite leer dibujos de diseño y mostrar el funcionamiento del Circuito de varias maneras. Esto es mucho más eficiente que la producción real de PCB de muestra y luego la medición manual. coloque la pieza en el PCB

La forma en que se coloca la pieza se determina en función de la forma en que se conecta la pieza. Deben conectarse al camino de la manera más eficiente. El llamado cableado eficiente es que cuanto más corto sea el cable guía, mejor será el número de capas que atraviesa (lo que también reduce el número de agujeros), pero cuando realmente cableado, volveremos a mencionar este problema. La siguiente es la forma en que el autobús se cableado en el pcb. Para que cada pieza tenga un cableado perfecto, la posición de colocación es muy importante. probar la posibilidad de cableado y el correcto funcionamiento a alta velocidad de una parte del software informático actual permite comprobar si la posición de cada pieza se puede conectar correctamente o si se puede operar correctamente a alta velocidad. Este paso se llama organizar piezas, pero no las estudiaremos demasiado en profundidad. Si hay un problema con el diseño del circuito, se puede reorganizar la ubicación de la pieza antes de exportar el circuito en el sitio. exportar el circuito en el PC. ahora, las conexiones en el mapa general se realizarán en el sitio como cableado. Este paso suele ser totalmente automático, pero normalmente hay piezas que necesitan ser reemplazadas manualmente. A continuación se muestra la plantilla de alambre de la placa de 2 pisos. Las líneas rojas y azules representan la capa de pieza y la capa de soldadura del pcb, respectivamente. El texto blanco y los cuadrados representan las marcas en la superficie de la serigrafía. Los puntos rojos y círculos representan agujeros de perforación y Guía. En el extremo derecho, podemos ver dedos de oro en la superficie de soldadura del pcb. La composición final de este PCB suele llamarse obra de arte. cada diseño debe cumplir con un conjunto de regulaciones, como la brecha mínima reservada entre líneas, el ancho mínimo de línea y otras restricciones prácticas similares. Estas regulaciones varían según la velocidad del circuito, la intensidad de la señal transmitida, la sensibilidad del Circuito al consumo de energía y ruido, y la calidad del material y el equipo de fabricación. Si la intensidad de la corriente aumenta, el espesor del cable también debe aumentar. Para reducir el costo de los pcb, mientras reducimos el número de capas, también debemos prestar atención a si estas regulaciones todavía se cumplen. Si se necesita una estructura de más de dos capas, la capa de alimentación y la capa de tierra se utilizan generalmente para evitar que la señal de transmisión en la capa de señal se vea afectada y se puede utilizar como una capa protectora de la capa de señal. la prueba del circuito después del cableado debe pasar la prueba final para confirmar que el circuito después del cableado funciona correctamente. Esta prueba también permite comprobar si hay conexiones incorrectas y que todas siguen los contornos. la creación de archivos de producción, gracias a las numerosas herramientas CAD para el diseño de pcb, requiere que el fabricante tenga documentos que cumplan con los estándares para fabricar placas de circuito. Hay varias especificaciones estándar, pero la más utilizada es la especificación de archivos gerber. Un conjunto de archivos Gerber incluye planos de cada capa de señal, capa de alimentación y formación de conexión, planos de la capa de soldadura y la superficie impresa en malla de alambre, así como documentos designados como perforación, recogida y colocación.