Печатная плата: дизайн, схема и сборка — Промышленные новости — Новости

Печатная плата или печатная плата (PCB) или печатная плата (PWB) — это плата, изготовленная из неизолирующего и очень жаростойкого изоляционного материала, такого как стекловолокно. Эти доски также называют подложками. Подложка или плата могут иметь только один однослойный (однослойная монтажная плата) или более одного слоя (многослойная монтажная плата). Проводящий металл, такой как медь, используется для создания проводящего пути или следов для облегчения прохождения электричества. Как только эти проводящие следы вытравливаются на подложке, она называется «печатная плата».

История печатной платы

История печатных плат восходит к середине 1930-х годов, когда австрийский инженер Пол Эйслерин изобрел печатную плату при разработке радиоприемника. Эти радиоприемники позже были массово использованы во Второй мировой войне в Соединенных Штатах. После этого использование и применение печатных плат, потому что коммерческие в электронной промышленности. Эти печатные платы бесполезны, пока электронные компоненты не спаяны. Электронные компоненты могут быть сквозными или SMD. Опять же, технология, используемая для пайки этих компонентов на печатной плате, может представлять собой технологию сквозного отверстия или технологию поверхностного монтажа. Паяльный материал может включать в себя припой в виде паяльной проволоки, паяльную пасту, шарики припоя для BGA (шариковая сетка) и флюс припоя.

Проектирование печатной платы: руководство, правила и инструменты

Как объяснено выше, печатная плата представляет собой плату, изготовленную из одного или нескольких слоев изолирующего материала (стекловолокно, керамика, жаропрочный пластик или любой другой диэлектрический материал) с токопроводящими дорожками, вытравленными металлом, таким как медь. В процессе изготовления печатной платы следы меди или любого другого проводника вытравливаются с платы, оставляя только следы, необходимые для монтажа / пайки электронных компонентов. Когда все электронные компоненты припаяны на печатной плате и плата готова к использованию, она называется сборкой печатной платы (PCA) или сборкой печатной платы (PCBA).

Печатная плата или печатная плата

Текущий универсальный стандарт для проектирования печатной платы — IPC-2221A. Общий стандарт IPC 2221A по конструкции печатных плат содержит правила изготовления печатных плат и рекомендации по качеству. Эта информация и рекомендации применимы для всех типов печатных плат, включая однослойные и многослойные печатные платы, и информация включает в себя информацию о подложке, свойства материала, критерии покрытия поверхности, толщину проводника, размещение компонентов, правила определения размеров и допусков и многое другое.

Другие стандарты проектирования печатных плат — IPC-2220 и IPC-9592. Следует отметить, что IPC и другие стандарты предоставят информацию о том, как правильно расположить плату.

PCBA или печатная плата в сборе

Для идеальной и надежной конструкции печатной платы необходимо хорошее знание и понимание методов компоновки печатных плат и базовое понимание работы схемы. При разработке прототипа печатной платы необходимо должным образом заботиться о материале подложки в зависимости от типа технологии пайки и используемых компонентов. Ширина следов монтажной платы (проводников цепи) должна выбираться разумно, исходя из ожидаемого максимального повышения температуры при номинальном токе и допустимого сопротивления. Другими моментами, которые следует учитывать при проектировании печатных плат, являются CTE, стоимость и диэлектрические свойства. Разработчик должен тщательно сбалансировать ограничения затрат с потребностями в надежности и производительности. Кроме того, маски припоя и сквозные отверстия также должны быть тщательно отобраны.

Схема печатной платы

Принципиальная схема — это схема, показывающая и объясняющая, как и где будут установлены электронные компоненты для достижения целевого продукта. Каждый компонент на схеме печатной платы представлен символом. Создание принципиальной схемы до производства имеет решающее значение. Это дает представление о том, как схема будет работать и как достичь целевого продукта. Принципиальная электрическая схема необходима для любого нового электронного продукта, устройства или гаджета.

Как нарисовать принципиальную схему?

Макет печатной платы

Создание принципиальной схемы не так сложно, если вы знаете основы. Вот несколько советов и рекомендаций:

1. Изучите и поймите все общие символы и сокращения для электронных компонентов, которые будут использоваться на диаграмме.

2. Используя линейку, нарисуйте соединительные провода в виде прямых линий. Используйте следующие символы: «blob» () на каждом соединении между проводами, маркируйте компоненты (резисторы, конденсаторы, диоды и т. Д.) С их значениями, положительный (+) источник должен быть сверху, а отрицательный (-) источник снизу , Отрицательное питание обычно обозначается 0 В, ноль вольт.

3. Для сложных схем, начните слева направо. Так, чтобы сигналы проходили слева направо (входы и элементы управления должны быть слева, выходы справа).

Ассамблея печатной платы

Монтаж электронных компонентов на печатной плате и подготовка ее к использованию — это то, что называется сборкой печатной платы. Процесс сборки печатной платы может использовать технологию сквозного монтажа или технологию поверхностного монтажа (SMT) или их комбинацию. Как только монтажная плата собрана с компонентами, она готова к испытаниям и, наконец, собирается с продуктом. Но не гарантируется, что сборка печатной платы даст 100% ноль дефектов производства. Там будут дефекты, и эти дефекты должны быть переработаны / отремонтированы.

Статья и изображение из Интернета, если любое нарушение, пожалуйста, свяжитесь с нами, чтобы удалить.

NeoDen предлагает комплексные решения для сборочной линии smt, включая печь для оплавления SMT, машину для пайки волной припоя, машину для подбора и укладки, принтер для паяльной пасты, загрузчик печатных плат, разгрузчик печатных плат, устройство для стружки, SMT AOI, SMT SPI, рентгеновский аппарат SMT, Оборудование для сборочных линий SMT, оборудование для производства печатных плат, запасные части SMT и т. Д. Любые виды машин SMT, которые вам могут понадобиться, пожалуйста, свяжитесь с нами для получения дополнительной информации:

Ханчжоу Неоден технологии Лтд

Веб: www.neodentech.com  

Электронная почта: [email protected]

Передача схемы в редактор печатных плат

Необходимо полученную электрическую принципиальную схему перевести в редактор для разводки печатной платы. Для этого сначала схему сохраняем, нажав File – Save As и выбрать место сохранения.

Затем выбираем меню File – Transfer to PCB (файл – отправить в PCB), как показано на рисунке 12

Рисунок 12

В появившемся окне (рисунок 13) в пункте PCB Technology выбираем тип печатной платы. Для данной схемы достаточно будет двухслойной платы 1.6мм

Рисунок 13

В меню Units выбираем миллиметры (рисунок 14)

Рисунок 14

И нажимаем ОК. В случае отсутствия ошибок (рисунок 15) нажимаем Close (закрыть)

Рисунок 15

Программа переведет схему в формат PCB, предназначенный для создания печатной платы.

Сейчас элементы размещены в нижней части экрана с трассировочными линиями (рисунок 16).

Рисунок 16

Теперь необходимо начертить на экране контур печатной платы размером 25 на 50, сделать по углам платы крепежные отверстия. Для этого выбираем рисовать поле (Board) и затем добавить прямоугольник (Add Rectangle) (рисунок 17).

Рисунок 17

Нарисовать можно произвольный прямоугольник, а затем проставить его размеры в меню Shape Properties, либо сразу рисовать прямоугольник нужного размера.

Чтобы отметить начало координат (красный кружок) в углу прямоугольника, выделяем прямоугольник, выбираем меню Settings – Interactive Origin и переносим кружок в угол прямоугольника (рисунок 18)

Рисунок 18

Далее выделяем прямоугольник и в меню Shape Properties задаем координаты углов прямоугольника (рисунок 19)

Рисунок 19

Таким образом, получили поле под печатную плату размером 25 на 50 мм.

Чтобы сделать крепежные отверстия выбираем cooper и далее add circle (рисунок 20)

Рисунок 20

Если нарисованный круг получился сплошной, то выделяем его, выбираем меню Item Properties и в поле Fill Type выбираем clear (пустой) (рисунок 21)

Рисунок 21

Рисуем остальные отверстия в углах платы.

Итогом становится приведенное на рисунке 22

Рисунок 22

Теперь займемся размещением элементов на плате. Для этого выберем меню Actions – Placement– Arrange Placement (рисунок 23)

Рисунок 23

В появившемся окне выбираем тип размещения компонентов вокруг платы (рисунок 24). Выберем размещение по периметру платы, нажимаем далее, в следующем окне ничего не меняем и нажимаем Готово. В результате этих действий получится показанное на рисунке 25

Рисунок 24

Рисунок 25

Теперь начинаем переносить элементы на плату, чтобы затем можно было произвести трассировку.

После размещения получилось то, что показано на рисунке 26

Рисунок 26

Следующий этап – начинаем проводить контакты между элементами. Для открытия панели инструментов, включающей в себя элементы для прокладывания маршрутов необходимо выбрать Tools – Embedded Place and Route (Рисунок 27). В появившемся окне нажимаем ОК

Рисунок 27

Появилась панель инструментов Routing – маршруты (рисунок 28) . Основные подменю, которые понадобятся при работе со схемой это Ручное прокладывание маршрута – Manual Route (рисунок 28а), Полуавтоматическое прокладывание маршрута – Semi-Automatic Route (рисунок 28б), Автоматическая маршрутизация – Autoroute (рисунок 28в) и снятие уже проложенного маршрута, в результате которого вместо дорожки останется трассировочная линия (рисунок 28г)

Рисунок 28

Рисунок 28а Рисунок 28б

Рисунок 28в Рисунок 28г

Для обеспечения использования наименьшего количества переходных отверстий следует сначала провести те контакты, которые пойдут вокруг каких-то элементов, затем соединить остальные элементы, и в самую последнюю очередь подключить элементы к земляной шине и шине питания.

В данном случае эти шины будут проходить по обратной стороне схемы.

Часть элементов можно соединить в автоматическом режиме, но лучше работать в ручном или полуавтоматическом.

В результате получилась схема, приведенная на рисунке 29

Рисунок 29

на которой красным цветом обозначены дорожки и элементы, расположенные на нижнем слое платы, голубым цветом – дорожки и элементы верхнего слоя. Желтые точки – это переходные отверстия с одного слоя на другой.

Теперь необходимо выполнить металлизацию нижнего слоя платы. Для этого выделяем контур платы и выбираем меню Actions-Duplicate Shape (Рисунок 30)

Рисунок 30

В открывшемся окне отмечаем Тип – Template, Layer – Bottom Elec (рисунок 31)

Рисунок 31

После создания контура необходимо прописать свойства нижнего слоя. Для этого выделяем контур и нажимаем кнопку

В появившемся окне в поле Signal Name прописываем AGND, все остальные параметры остаются без изменений. Для того чтобы была полная металлизация необходимо поставить галочку Automatic Pour (Рисунок 32)

Рисунок 32

Далее необходимо зайти в меню Tools — Embedded Place and Route

Итоговая плата будет выглядеть следующим образом: (Рисунок 33)

Рисунок 33

Рисунок 33а – нижний слой платы

Рисунок 33б – верхний слой платы

Как сделать свою собственную печатную плату?

В большинстве электронных устройств компоненты, монтируемые на поверхность, и компоненты, устанавливаемые в разъемы, физически поддерживаются и подключаются с помощью печатной платы (PCB).

Печатные платы создаются с использованием фотолитографического метода, который представляет собой увеличенную копию того, как создаются проводящие дорожки в процессорах, для использования в приложениях, требующих тонких проводящих дорожек, таких как компьютеры.

На готовую печатную плату с припоем электронные компоненты обычно монтируются с помощью специального станка. В промышленной печи печатная плата запекается, чтобы расплавить припой, соединяющий соединения. Большинство печатных плат конструируется с применением медных дорожек из стеклопластика или стеклопластиков.

Для простых электронных устройств можно использовать однослойные печатные платы. Печатные платы со сложным оборудованием, таким как материнские платы и видеокарты, могут содержать до двенадцати слоев. Печатные платы могут быть любого цвета, хотя чаще всего они зеленого цвета.

Когда речь идет о мини-печатных платах, тратить деньги и время на их заказ в отрасли — огромная трата. Вместо этого вы можете сделать свою собственную печатную плату дома. Это сэкономит вам деньги и время. Поскольку вы получаете опыт, вы будете хорошо обучены проектированию печатных плат дома. Поскольку вы являетесь разработчиком и производителем, вы можете настроить печатную плату по своему усмотрению без каких-либо ограничений.

Требуется всего несколько расходных материалов и инструментов, в том числе печатная плата, бутыль с хлоридом железа, небольшая дрель, небольшой контейнер, бутылка с растворителем и несколько пластиковых пинцетов. Изготовление собственной печатной платы очень просто и занимает от 30 до 45 минут.

Как мы можем их изготовить

Как правило, схема распечатывается на глянцевой бумаге, фотобумаге или журнальной бумаге и прикрепляется непосредственно к плате. Напомню, что использовать струйный принтер не получится; перед печатью необходимо использовать лазерный принтер или копировальный аппарат. Ваш дизайн печатной платы следует прогладить медной стороной печатной платы (PCB) после того, как она будет напечатана. Это перенесет чернила с глянцевой бумаги на печатную плату. Медный компонент, который не следует травить, защищен чернилами в виде слоя.

Запросить бесплатное предложение

После нанесения чернил на печатную плату вам необходимо погрузить печатную плату на 15 минут в травильный раствор, такой как хлорид железа. Возможно, вам придется промыть печатную плату водой после травления, чтобы избавиться от раствора для травления. Чтобы выявить непрорезанный участок меди, используйте растворитель для удаления остатков чернил после полоскания. Просверлите отверстия на плате, чтобы ваши компоненты можно было припаять туда после удаления чернил. И последнее, но не менее важное: завершите свою персонализированную плату, просто припаяв к ней компоненты.

Процесс изготовления собственной печатной платы

Вы должны очень внимательно относиться к каждому шагу этого процесса. Так что, в конце концов, вы благополучно получите хороший продукт.

Шаг №1. Сбор всего необходимого оборудования для изготовления собственной печатной платы.

• Необходимые инструменты:
  — Станок мини-дрель (Dremel)
  — Плоский утюг
  — Лазерный принтер/копировальный аппарат
  — Латексные перчатки для защиты
  — Защита глаз (очки)
• Материалы:
  — Раствор для травления (хлорид железа)
  — Печатная плата
  — Маркер с тонким наконечником
  — Линейка (опционально)
  — Журнальная бумага / Глянцевая бумага
  — Пластиковые пинцеты/пластиковые соломинки
  — Маленький кусочек ткани
  — Наждачная бумага

Шаг 2.

Создайте собственную схему печатной платы

Если у вас уже есть разводка печатной платы, проблем не возникнет; просто переходите к следующему этапу. Если у вас нет планов использовать метод печати, вы можете написать свой дизайн прямо на доске. Вы должны сначала создать свой собственный макет печатной платы, прежде чем делать свою собственную печатную плату по индивидуальному заказу. Создание собственного макета печатной платы возможно с помощью хорошего программного обеспечения для проектирования печатных плат.

Программное обеспечение для создания дизайна:

• Altium Designer

Самым полным, передовым и комплексным программным обеспечением для проектирования печатных плат является Altium Designer, который также является наиболее популярным вариантом среди инженеров и проектировщиков во всем мире. Altium Designer предоставляет полностью унифицированную среду проектирования. Это представляет собой десятилетия инноваций и разработок и объединяет команды со всего мира, занимающиеся всеми аспектами процесса проектирования печатных плат.

• Фьюжн 360

Для разработчиков продуктов, инженеров-механиков, инженеров-электронщиков и машинистов Fusion 360 — это первое и единственное комплексное облачное решение для разработки продуктов CAD, CAM, CAE и PCB. Это позволяет вам связать весь ваш дизайн с процессом разработки продукта, ускоряя время, необходимое для вывода на рынок высококачественных продуктов, и улучшая вашу прибыль. Он доступен для ПК и Mac и включает расширенное моделирование, 2,5-, 3-, 4- и 5-осевую обработку и генеративный дизайн.

• Аутодеск ОРЕЛ

Программное обеспечение для автоматизации электронного проектирования (EDA) можно приобрести в Autodesk. обеспечивает плавную интеграцию схемных проектов, размещения компонентов, разводки печатных плат и обширного содержимого библиотеки для разработчиков печатных плат (печатных плат).

• Печатная плата SolidWorks

SOLIDWORKS PCB обеспечивает как инновационное сотрудничество между группами разработчиков электрических и трехмерных механических систем, так и производительность, необходимую для быстрой разработки печатных плат (PCB). Это обеспечивает явное преимущество в области, где успешное сотрудничество ECAD-MCAD имеет важное значение для общего проектирования электронных продуктов.

Использование любого из вышеперечисленных программ позволит вам спроектировать вашу печатную плату очень аккуратно и чисто.

Шаг 3. Печать собственной схемы печатной платы

Сначала мы должны дать определение слову «печатная плата», которое вы будете часто слышать. Это чертеж САПР, на котором показано размещение каждого компонента на сконструированных печатных платах. Сюда включены все детали и медь, которые будут видны с обеих сторон печатной платы.

Сравните это с конструкцией печатной платы, которая напоминает компоновку печатной платы, но без добавления каких-либо электрических компонентов.

Используйте лазерный принтер или копировальный аппарат для печати макета; струйные принтеры не будут работать, потому что их чернила растворяются в воде и не переносят чернила на печатную плату.

попробуйте использовать любую глянцевую бумагу, которая вам нравится; журнальные листы подойдут.
Следует помнить следующее:

• Распечатайте зеркальное отображение 0дизайна.
• Как программное обеспечение для проектирования печатных плат, так и настройки драйвера принтера позволяют выбрать черный цвет вывода.
• Печатайте на глянцевой стороне бумаги.

После печати старайтесь не прикасаться к чернилам, поскольку они могут попасть на руки.

Шаг 4. Совместите монтажную плату и бумажную схему.

Совмещение бумаги с доской очень важно. Это даст вам четкую и хорошую печатную плату. В основном, когда дело доходит до расстояния, правильное выравнивание дизайна действительно имеет значение. Этот шаг в основном предназначен для того, чтобы ваша печатная плата выглядела лучше.

Шаг #5 — Проглаживание разводки печатной платы

• После печати проглаживаем глянцевую сторону изображения до медной стороны, затем нагреваем электрический утюг до максимальной температуры.
• Поместите плату и набор фотобумаги тыльной стороной фотобумаги к себе на чистый деревянный стол, покрытый скатертью.
• Закрепите один конец с помощью плоскогубцев или шпателя. Положите горячий утюг на другой конец и держите его там в течение десяти секунд. Теперь используйте насадку, чтобы прогладить фотобумагу по всей длине, слегка нажимая на нее в течение 5–15 минут.
  • Обратите особое внимание на края доски. Прикладывайте давление, аккуратно работая утюгом.
  • Перемещение утюга кажется менее эффективным, чем длительное сильное нажатие.
  • Медная пластина получает чернила с глянцевой бумаги после надлежащего глажения.

Шаг № 6. Удаление бумаги с платы путем протирки

Вы должны погрузить плату в емкость с водопроводной водой на две-пять минут. В противном случае возможно натирание под проточной водой из раковины. Чтобы чернила не стирались, когда вы стираете бумагу с доски, подождите, пока она не станет влажной, прежде чем аккуратно тереть.

Шаг 7. Удаление лишней части доски и шлифовка

После того, как на доске появится отпечаток, вам нужно сделать доску более профессиональной. Для этого вам нужно удалить лишние части доски с помощью ножовки. это сделает доску соответствующей дизайну на доске. Кроме того, это сделает доску привлекательной.

Далее в целях безопасности необходимо сгладить края доски наждачной бумагой. На этом этапе помните о повреждении рисунка на доске. приложение огромной силы к наждачной бумаге может повредить доску и уничтожить ваш рисунок.

Шаг № 8. Правильная очистка доски

На доске останется лишняя бумага даже после того, как вы стерли ее; чтобы удалить его, используйте очень острый инструмент, например, кончик резака, острие циркуля или зубочистку. Вы должны использовать маркер и линейку, чтобы исправить любые участки с краской, которые были случайно удалены, когда вы стерли ее или отпилили лишнюю доску.

Шаг 9. Травление печатной платы

Выбор кислоты для травления

Пример кислот для травления Хлорид железа является типичным вариантом травления. Однако можно использовать кристаллы персульфата аммония или другие химические растворы. Независимо от того, какой химический травитель вы выберете, он всегда будет опасен, поэтому в дополнение к стандартным мерам безопасности, указанным в этой статье, вы должны прочитать и соблюдать все конкретные инструкции по технике безопасности, прилагаемые к травителю.

Подготовьте травление кислотой

Могут быть дополнительные инструкции, в зависимости от выбранного вами травления кислотой. Например, некоторые кристаллические кислоты необходимо растворить в горячей воде, в то время как другие травители можно использовать сразу.

Погрузите печатную плату

На этом этапе вы должны погрузить плату в кислотную смесь. Оставьте печатную плату погруженной в кислоту на 3-5 минут. Это удалит лишние медные детали с платы. Оставив его в воде, выньте плату и подождите, пока избыток кислоты не удалится с поверхности платы. Далее очистите дорожки платы с помощью ватной палочки.

Шаг 10. Промывка водой

После того, как печатная плата была протравлена ​​в растворе, промойте ее водопроводной водой. Надевайте перчатки при чистке, пожалуйста. Чтобы ваш инструмент не заржавел, как мой, рекомендуется использовать пластиковые пинцеты, а не металлические, как плоскогубцы.

Шаг №11. Удалите оставшиеся излишки чернил с платы

После травления платы, чтобы открыть медную часть платы, вы должны сначала смахнуть оставшиеся чернила с хозяйственным мылом, или вы можете очистить его небольшой кусок мелкой наждачной бумаги, придавая ему блестящую поверхность.

Шаг 12. Сверление печатной платы

Используйте небольшую дрель или инструмент Dremel для сверления платы. После сверления еще раз промойте его водой. Так как медь будет служить направляющей для сверления, убедитесь, что вы просверлили ее с медной стороны. Сверление печатной платы должно соответствовать созданному вами дизайну.

Шаг #13 — Завершено

После выполнения всех шагов в соответствии с указанным способом, в конце вы получите печатную плату.

Final Word

Вы можете получить самодельную печатную плату, после очистки можно приступать к пайке компонентов на плату. Компоненты, которые выбирают для них, должны быть THT. Кроме того, когда вы следуете вышеупомянутому подходу, пожалуйста, наденьте необходимые защитные приспособления, потому что вы можете иметь дело с кислотами.

Изготовление печатной платы — набор для студенческой лаборатории

• Дом
• Продукты
• Химия
• Наборы для лабораторий науки и химии
• Изготовление печатной платы — набор для студенческой лаборатории

Автор: The Flinn Staff

Артикул №: AP9675 

Цена: $106,21

В наличии.

С помощью лабораторного комплекта «Сделай печатную плату» ваши уроки окислительно-восстановительного потенциала станут электризованными с помощью печатных плат! Учащиеся будут использовать фотогравировку и химическое травление для создания собственной печатной платы. Студенты создают свои собственные произведения искусства, изучая ценные химические концепции!

См. дополнительные сведения о продукте

• информация о продукте
• Аксессуары
• Технические характеристики

Этот товар можно отправить только в школы, музеи и научные центры

Подробнее о продукте

Печатные платы окружают нас повсюду. С помощью этого комплекта учащиеся используют фотогравировку и химическое травление для создания собственных печатных плат, одновременно изучая ценные химические понятия. Медные платы размером 100 мм x 150 мм покрыты позитивным фоторезистом, который растворяется в щелочных растворах под воздействием света. Затем обнаженную медь удаляют посредством окислительно-восстановительной реакции с хлоридом железа (III).

Полный набор для 24 учащихся, работающих в группах по три человека. Дополнительные печатные платы из пресенсибилизированной меди доступны отдельно. Для завершения этого эксперимента также необходимы источник воздействия, проявочные лотки и стеклянная масса. Прозрачные пленки включены для печати или создания необходимых дизайнов. Чтобы изображения переносились правильно, они должны быть черно-белыми (без серого) и распечатаны на лазерном принтере с разрешением 600 dpi или выше. Струйные принтеры работать не будут.

Технические характеристики

Материалы, входящие в комплект:
Хлорид железа(III), 500 г
Силикат натрия, мета, 100 г , 8
Прозрачные листы, 6

Корреляция с научными стандартами нового поколения (NGSS)

^†

Научная и инженерная практика

Разработка и использование моделей
Планирование и проведение исследований
Получение, оценка и передача информации

Основные дисциплинарные идеи

MS-PS1.