Как спроектировать печатную плату

Базовый процесс проектирования электронных устройств включает в себя: запуск проекта, исследование рынка, планирование проекта, подробный проект проекта, принципиальную схему, компоновку печатной платы, проводку, изготовление печатной платы, сварку, функционирование, тестирование производительности и т. д. В процессе обучения мы обычно выполняем следующие шаги по проектированию электронных устройств:

Шаг 1: Получите функциональность, которую должен реализовать продукт;

Шаг 2: Определите схему конструкции и перечислите необходимые компоненты;

Шаг 3: Нарисуйте библиотеку символов элементов в соответствии со списком элементов;

Шаг 4: В соответствии с требуемым функциональным дизайном вызовите библиотеку символов компонентов, начертите принципиальную диаграмму, выполните моделирование с помощью программного обеспечения для моделирования;

Шаг 5: Нарисуйте библиотеку пакетов компонентов в соответствии с фактическим внешним видом компонента;

Шаг 6: В соответствии со схемой вызовите библиотеку упаковки компонентов и нарисуйте схему печатной платы;

Шаг 7:Проверка печатной платы;

Шаг 8: сварка, отладка, тестирование и т. д. Если вы не соответствуете требованиям к конструкции, повторите вышеуказанные шаги.

Проектирование печатных плат является наиболее важным звеном в процессе проектирования вышеуказанных электронных продуктов, а также основной технологией проектирования электронных продуктов. В фактическом схемотехническом проектировании, после завершения схематического чертежа и моделирования схемы, фактические компоненты схемы окончательно устанавливаются на печатную плату. Схематическое изображение решает проблему логического соединения схемы, а физическое соединение печатной платы выполнено с помощью медной фольги.

1.Что такое печатная плата?

Под печатной платой понимается плата, обработанная до определенного размера с изолирующей подложкой в качестве основного материала, на которой имеется хотя бы один токопроводящий граф и все предусмотренные отверстия(например, отверстия для компонентов, отверстия для механической установки и отверстия для металлизации и т. д.) для электрического соединения между компонентами:

Печатные платы воспроизводимы и предсказуемы. Все сигналы могут быть проверены непосредственно в любой точке провода без короткого замыкания, вызванного контактом провода. Большинство паяных соединений печатных плат можно сваривать одной сваркой.

Поскольку печатная форма обладает вышеуказанными характеристиками, поэтому с момента ее включения в список она широко использовалась и развивалась, современная печатная форма развивалась в направлении многоуровневой и тонкой линии. В частности, технология SMD (поверхностная упаковка), которая была популярна с 1980-х годов, тесно сочетает в себе технологию высокоточной печатной платы с технологией VLSI (очень большая интегральная схема), что значительно повышает плотность установки и надежность системы.

2. Развитие печатных плат.

Хотя технология печатных схем быстро не развивалась до окончания Второй мировой войны, истоки концепции «печатных схем» можно проследить до 19 века.

В 19 веке для массового производства печатных плат существовало не сложное электронное оборудование и электрооборудование, а большое количество пассивных компонентов, таких как резисторы, катушки и т.п.

В 1899 г. американцы предложили метод штамповки металлической фольги, штамповки фольги на подложке для изготовления сопротивления, а в 1927 г. выдвинули метод гальваники для изготовления индуктивности и емкости.

Британский доктор Пол Эйслер после десятилетий практики выдвинул концепцию печатной платы и заложил основы технологии оптического травления.

С появлением электронных устройств, особенно транзисторов, количество электронных приборов и электронной аппаратуры резко увеличилось и усложнилось, а разработка печатных плат вступила в новый этап.

В середине 1950-х годов, с появлением крупномасштабных разработок пластин с высокой адгезией, плакированных медью, была заложена материальная основа для массового производства печатных плат. В 1954 году компания General Electric в США приняла метод графического гальванопокрытия: метод травления.

В 1960-х годах широко использовались печатные формы, которые становились все более важной частью электронного оборудования. В дополнение к широкому использованию просачивания экрана и графического покрытия: процессы травления (т. Е. Уменьшения), также используемый процесс добавления, улучшают плотность печатной линии. В настоящее время большое развитие получили многослойные печатные платы высокого уровня, гибкие печатные платы, печатные платы с металлическим сердечником, функциональные печатные платы и т.д.

Развитие отечественной печатной техники идет медленно. В середине 1950-х в опытном порядке выпускались однобортные и двухбортные. В середине 1960-х годов в опытном порядке выпускались металлизированная двусторонняя печатная плата и многослойная печатная плата. В 1978 году аддитивный материал, то есть пластина с покрытием из алюминиевой фольги, был изготовлен в опытном порядке, а печатная форма была изготовлена полуаддитивным методом. Гибкие печатные схемы и печатные платы с металлическим сердечником были разработаны в начале 1980-х годов.

3. Принцип печатной платы.

Печатные платы обычно имеют четыре области применения в электронных устройствах. (1) Обеспечьте необходимую механическую поддержку различных компонентов цепи. (2) Обеспечивает электрическое соединение цепей для обеспечения линейного соединения или электрической изоляции между различными компонентами, такими как интегральные схемы. (3) При необходимости укажите электрические характеристики цепи, такие как волновое сопротивление и т. д. (4) Отметьте компоненты, установленные на пластине, маркерами для облегчения установки, осмотра и отладки.

4. Типы печатных плат.

Текущая печатная плата обычно покрыта изоляционной платой из медной фольги (подложкой), поэтому она также известна как плата с медным покрытием. По проводящему слою печатной платы:

(1) Односторонняя печатная плата

Односторонняя печатная плата относится к печатной плате с проводящей графикой только на одной стороне, ее толщина составляет около 0,2 ~ 5,0 мм, с одной стороны покрытой изоляционной подложкой из медной фольги, с помощью методов печати и травления для формирования печатной схемы на подложке. Подходит для общих требований использования электронного оборудования.

Есть более строгие правила: проводка не должна пересекаться, а отдельные линии должны идти в обход.

(2) Двусторонняя печатная плата

Двухсторонняя печатная плата относится к печатной плате с проводящей графикой на обеих сторонах, толщина которой составляет около 0,2 ~ 5,0 мм. На изолирующей подложке, покрытой с двух сторон медной фольгой, на подложке методом печати и травления формируют печатную схему, а электрические соединения с обеих сторон осуществляют через металлизирующие отверстия. Изобретение подходит для электронного оборудования с высокими требованиями, а объем устройства может быть уменьшен за счет высокой плотности разводки двухсторонней печатной платы.

(3) Многослойные печатные платы

Многокаскадная печатная плата представляет собой разновидность печатной платы, состоящей из чередующегося проводящего слоя и ламинированного изоляционного материала, проводящий слой состоит более чем из двух слоев, электрическая взаимосвязь между слоями осуществляется металлизированными отверстиями. Линия многослойного соединения печатной платы короткая и прямая, ее легко экранировать, но процесс изготовления печатной платы сложен, используется металлическое отверстие, а надежность немного низкая. Обычно используется на компьютерных картах.

Для изготовления печатных плат чем больше слоев, тем сложнее процесс, тем выше, конечно, частота отказов, тем выше стоимость, поэтому многослойную плату можно использовать только для сложных схем.