Technologie PCB - Connaissances de base de la conception de processus PCB PCB board

Connaissances de base de la conception de processus PCB PCB board

Les circuits imprimés (PCB) apparaissent dans presque tous les appareils électroniques. S'il y a des composants électroniques dans un certain appareil, ils sont Tous montés sur des PCB de tailles différentes. Outre la fixation de divers widgets, la fonction principale du PCB est de fournir une connexion électrique entre les parties supérieures. Comme l'électronique devient de plus en plus complexe et nécessite de plus en plus de pièces, les circuits et les pièces sur les PCB deviennent de plus en plus denses. Un PCB standard ressemble à ça. Les plaques nues (sans pièces dessus) sont également souvent appelées « plaques de lignes imprimées (pwb) ».

Le substrat lui - même est constitué d'un matériau isolant et thermiquement isolant qui ne se plie pas facilement. Le petit matériau de circuit visible sur la surface est une feuille de cuivre. La Feuille de cuivre a d'abord été recouverte de l'ensemble de la carte, mais au cours de la fabrication, une partie a été gravée et le reste est devenu un réseau de fils fins. Ces lignes sont appelées modèles de conducteurs ou câblage et sont utilisées pour fournir des connexions de circuit aux composants sur un PCB.

Pour fixer la pièce sur le PCB, nous soudons ses broches directement sur le câblage. Sur le PCB le plus basique (placage), les pièces sont concentrées d'un côté et les fils de l'autre. Dans ce cas, nous devons faire des trous dans la carte afin que les broches puissent traverser la carte pour atteindre l'autre côté afin que les broches de la pièce puissent être soudées de l'autre côté. Ainsi, la face avant et la face arrière du PCB sont appelées respectivement côté élément et côté soudure.

S'il y a des pièces sur le PCB qui doivent être démontées ou réinstallées une fois la production terminée, une prise (socket) sera utilisée lors de l'installation des pièces. Comme les douilles sont soudées directement sur la plaque, les pièces peuvent être démontées et assemblées à volonté. Ci - dessous se trouve la prise ZIF (Zero insert force), qui permet aux pièces (qui se réfèrent ici au CPU) d'être facilement insérées ou retirées de la prise. Après avoir inséré la pièce, vous pouvez fixer la barre de fixation à côté de la prise.

Si vous souhaitez connecter deux PCBs l'un à l'autre, nous utilisons généralement un connecteur Edge communément appelé « doigt d'or». Il y a beaucoup de plots de cuivre nus sur les doigts d'or qui font en fait partie du câblage PCB. Habituellement, lors de la connexion, nous insérons un doigt d'or sur un morceau de PCB dans le logement approprié (souvent appelé slot d'extension) d'un autre morceau de PCB. Dans un ordinateur, une carte d'affichage, une carte son ou une autre carte d'interface similaire est connectée à la carte mère par l'intermédiaire d'un doigt d'or.

Le vert ou le brun sur le PCB est la couleur du masque de soudure. Cette couche est une couche de protection isolante qui peut protéger le fil de cuivre et empêcher les pièces d'être soudées au mauvais endroit. Une couche de sérigraphie sera imprimée sur le masque de soudage. En règle générale, des mots et des symboles (principalement blancs) sont imprimés pour marquer la position de chaque partie du tableau. La surface de sérigraphie est également appelée surface de légende.

Nous venons de mentionner que sur le PCB le plus basique, les pièces sont concentrées d'un côté et les fils de l'autre. Parce que les fils n'apparaissent que d'un côté, nous appelons ce type de PCB un seul côté (un seul côté). Parce qu'une carte simple face a de nombreuses restrictions strictes sur la conception d'un circuit (parce qu'il n'y a qu'un seul côté, le câblage ne peut pas être croisé et doit être autour d'un chemin séparé), seuls les premiers circuits utilisaient ce type de carte.

Double panneau ce type de carte a le câblage des deux côtés. Cependant, pour utiliser des fils électriques des deux côtés, il est nécessaire d'avoir des connexions de circuit appropriées entre les deux côtés. Les « ponts» entre de tels circuits sont appelés sur - trous. Les surperforations sont de petits trous remplis ou revêtus de métal sur un PCB.

Il peut être connecté avec des fils des deux côtés. Étant donné que la surface d'un panneau double face est deux fois supérieure à celle d'un seul panneau et que le câblage peut être entrelacé (il peut être enroulé de l'autre côté), il convient mieux à une utilisation sur des circuits plus complexes qu'un seul panneau.

Panneaux multicouches pour augmenter la surface pouvant être câblée, les panneaux multicouches utilisent plus de panneaux de câblage simple ou double face. Les panneaux multicouches utilisent plusieurs panneaux à double face entre lesquels une couche isolante est placée, puis collée (sertie). Le nombre de couches de la carte signifie qu'il existe plusieurs couches de câblage indépendantes. Généralement, le nombre de couches est pair et contient les deux couches les plus externes. La plupart des cartes mères ont une structure de 4 à 8 couches, mais techniquement, près de 100 couches de cartes PCB peuvent être réalisées. La plupart des grands supercalculateurs utilisent des cartes mères assez multicouches, mais comme ces types d'ordinateurs peuvent déjà être remplacés par des grappes de nombreux ordinateurs ordinaires, les cartes mères multicouches ont progressivement cessé d'être utilisées. Étant donné que les couches dans le PCB sont étroitement intégrées, il n'est généralement pas facile de voir le nombre réel, mais si vous regardez attentivement la carte mère, vous pouvez le voir.

Le perçage que nous venons de mentionner, s'il est appliqué à un panneau double face, doit pénétrer dans toute la plaque. Cependant, dans un panneau multicouche, si vous ne souhaitez connecter que quelques lignes, les trous de trop peuvent gaspiller une partie de l'espace de ligne des autres couches. Les techniques de trous borgnes et enterrés permettent d'éviter ce problème car ils ne pénètrent que quelques couches. Un trou borgne est la connexion de plusieurs couches de PCB interne à un PCB de surface sans avoir à pénétrer dans toute la carte. Les trous enterrés ne sont connectés qu'au PCB interne, de sorte qu'ils ne sont pas visibles de la surface.

Dans un PCB multicouche, la couche entière est directement connectée au fil de terre et à l'alimentation. Par conséquent, nous divisons chaque couche en une couche de signal, une couche de puissance ou une couche de terre. Si les pièces sur un PCB nécessitent une alimentation différente, ce type de PCB a généralement plus de deux couches d'alimentation et de fils. Technologie d'emballage de pièces

La technologie via place la pièce d'un côté de la carte et soude les broches de l'autre côté. Cette technique est connue sous le nom d'encapsulation "throwhole Technology (THT)". De telles pièces prennent beaucoup de place et doivent percer un trou pour chaque goupille. Ainsi, leurs broches prennent réellement de l'espace des deux côtés et les points de soudure sont relativement grands. Mais d'un autre côté, les pièces tht sont meilleures que les pièces SMT (Surface Mounted Technology, technologie de montage en surface) et ont une meilleure structure de connexion au PCB. Nous en parlerons plus tard. Les prises telles que les câbles plats et les interfaces similaires doivent être capables de résister à la pression, elles sont donc généralement des boîtiers tht.

Technologie de montage en surface (technologie de montage en surface) pour les pièces utilisant la technologie de montage en surface, les broches sont soudées du même côté que la pièce. Cette technique ne nécessite pas de souder chaque broche, mais de percer des trous dans le PCB.

Les pièces montées en surface peuvent même être soudées des deux côtés. Le SMT est également plus petit que les pièces tht. Les PCB utilisant la technologie SMT ont des composants plus denses que ceux utilisant des composants tht. Les pièces encapsulées SMT sont également moins chères que le tht. Il n'est donc pas surprenant que la plupart des PCB soient SMT aujourd'hui.

Parce que les points de soudure et les pièces ont de très petites broches, il est très difficile de souder à la main. Mais si vous considérez que l'assemblage actuel est entièrement automatique, ce problème ne se pose que lors de la réparation des pièces. Le processus de conception est dans la conception de PCB, en fait, il doit passer par une longue étape avant le câblage formel. Voici les principaux processus de conception: spécifications du système tout d'abord, nous devons d'abord planifier les différentes spécifications du système pour l'électronique. Comprend les fonctions du système, les contraintes de coût, les dimensions, les conditions de fonctionnement, etc. diagramme des fonctions du système ensuite, vous devez faire un diagramme des fonctions du système. Les relations entre les carrés doivent également être marquées.diviser le système en plusieurs pcb.si le système est divisé en plusieurs PCB, non seulement la taille peut être réduite, mais le système a la capacité de mettre à niveau et d'échanger des composants. Le diagramme des fonctions du système fournit la base de notre division. Par exemple, un ordinateur peut être divisé en cartes mères, cartes graphiques, cartes son, lecteurs de disquettes, alimentations, etc. décidez de la méthode d'encapsulation et de la taille de chaque PCB. Lorsque vous déterminez la technologie et le nombre de circuits utilisés dans chaque PCB, l'étape suivante consiste à déterminer la taille de la carte. Si le design est trop grand, la technologie d'emballage doit être modifiée ou redistribuée. Lors du choix de la technologie, il est également nécessaire de tenir compte de la qualité et de la vitesse du schéma électrique.dessinez un schéma de tous les circuits pcb.le schéma de profil doit montrer les détails des interconnexions entre les pièces. Tous les PCB dans le système doivent être suivis. De nos jours, la Cao (conception assistée par ordinateur) est largement utilisée. Voici un exemple de conception à l'aide de circuitmakertm. Simulation d'une conception préliminaire de schéma de circuit imprimé pour s'assurer que le schéma de circuit conçu fonctionne correctement, une simulation doit être effectuée à l'aide d'un logiciel informatique. Ce type de logiciel peut lire des dessins de conception et afficher le fonctionnement du circuit de plusieurs façons. C'est beaucoup plus efficace que de faire un échantillon de PCB, puis de le mesurer manuellement. Placez la pièce sur le PCB

La façon dont les pièces sont placées est déterminée en fonction de la façon dont les pièces sont connectées. Ils doivent être connectés au chemin de la manière la plus efficace possible. Ce que l'on appelle le câblage efficace est que plus le fil de guidage est court, moins il y a de couches à traverser (ce qui réduit également le nombre de trous percés), mieux c'est, mais lorsque nous câblerons réellement, nous mentionnerons à nouveau ce problème. Voici comment le bus est câblé sur le PCB. Pour que chaque pièce dispose d'un câblage parfait, il est important de placer l'emplacement. Tester les possibilités de câblage et le bon fonctionnement à haute vitesse une partie du logiciel informatique actuel peut vérifier si l'emplacement de chaque pièce peut être correctement connecté ou s'il peut fonctionner correctement à haute vitesse. Cette étape s'appelle organiser les pièces, mais nous ne les étudierons pas trop en profondeur. Si la conception du circuit est problématique, vous pouvez réorganiser l'emplacement des pièces avant d'exporter le circuit sur le site. Exportez le circuit sur PC. Maintenant, la connexion dans la vue d'ensemble se fera sur le site en tant que câblage. Cette étape est généralement entièrement automatique, mais souvent, certaines pièces doivent être remplacées manuellement. Ci - dessous est le modèle de fil pour le panneau de 2 couches. Les lignes rouges et bleues indiquent respectivement la couche de pièce et la couche de soudure du PCB. Le texte blanc et les carrés indiquent les marques sur la surface de la sérigraphie. Les points rouges et les cercles représentent les trous de forage et de guidage. À l'extrême droite, nous pouvons voir des doigts d'or sur la surface soudée du PCB. La composition finale d'un tel PCB est souvent appelée une œuvre d'art. Chaque conception doit respecter un ensemble de règles, telles que l'espace minimum réservé entre les lignes, la largeur minimale des lignes et d'autres restrictions pratiques similaires. Ces dispositions varient en fonction de facteurs tels que la vitesse du circuit, l'intensité du signal transmis, la sensibilité du circuit à la consommation d'énergie et au bruit, et la qualité des matériaux et des équipements fabriqués. Si l'intensité du courant augmente, l'épaisseur du fil doit également augmenter. Pour réduire le coût des PCB, tout en réduisant le nombre de couches, nous devons également veiller à ce que ces réglementations soient toujours conformes. Si une structure de plus de 2 couches est nécessaire, la couche d'alimentation et la couche de terre sont généralement utilisées pour empêcher les signaux de transmission sur la couche de signal d'être affectés et peuvent être utilisées comme couche de protection pour la couche de signal. Test du circuit après le câblage pour confirmer que le circuit peut fonctionner correctement après le câblage, il est nécessaire de passer le test final. Ce test permet également de vérifier qu'il n'y a pas de connexions incorrectes et que toutes les connexions suivent les contours. Créer des fichiers de production comme il existe de nombreux outils Cao pour la conception de PCB, les fabricants doivent disposer d'une documentation conforme aux normes pour fabriquer des cartes. Il existe plusieurs spécifications standard, mais la plus couramment utilisée est la spécification de fichier gerber. Un ensemble de fichiers gerber comprend des plans de chaque couche de signal, de la couche d'alimentation et de la couche de mise à la terre, des plans des couches de soudure et des surfaces sérigraphiées, ainsi que des fichiers spécifiés tels que le forage, le ramassage et le placement.