فکر می کنید PCB ها خسته کننده هستند؟ دوباره فکر کن

وقتی از گوشی هوشمند استفاده می کنم، به ندرت به برد نازک داخل آن فکر می کنم. متوجه دوربین، صفحه نمایش، برنامه ها و عمر باتری می شوم. برد مدار چاپی یا PCB از دید دور می ماند. با این حال آن تخته کوچک به این قطعات کمک می کند تا با هم کار کنند. PCB سیگنال‌ها را حمل می‌کند، توان را توزیع می‌کند، قطعات را پشتیبانی می‌کند و سخت‌افزار را با نرم‌افزار پیوند می‌دهد. بدون آن، یک دستگاه هوشمند به جای یک محصول کارآمد، جعبه ای از قطعات جداگانه خواهد بود. ## کاری که PCB در داخل یک دستگاه هوشمند انجام می دهد، من فکر می کنم PCB نقشه اتصال دستگاه است. آثار مس مانند مسیرهایی برای سیگنال های الکتریکی عمل می کنند. قطعاتی مانند پردازنده ها، حسگرها، تراشه های حافظه، کانکتورها و ماژول های پاور روی برد قرار دارند. هر قسمت نقشی دارد و چیدمان تابلو به آنها در برقراری ارتباط کمک می کند. یک تلفن هوشمند یک مثال ساده ارائه می دهد: - پردازنده وظایف محاسباتی را انجام می دهد. - حافظه داده ها را ذخیره می کند و از برنامه ها پشتیبانی می کند. - ماژول دوربین اطلاعات تصویر را ارسال می کند. - بخش پاور شارژ و خروجی باتری را مدیریت می کند. - مدارهای بی سیم گوشی را به شبکه ها و لوازم جانبی متصل می کند. PCB این عملکردها را در یک فضای محدود به هم پیوند می دهد. یک چیدمان ضعیف می تواند گرما، از دست دادن سیگنال، نویز یا مشکلات برق ایجاد کند. یک چیدمان دقیق به دستگاه کمک می کند تا عملکرد پایداری داشته باشد. ## چرا طراحی PCB بر تجربه کاربر تأثیر می گذارد وقتی دو دستگاه با ویژگی های مشابه را مقایسه می کنم، اغلب متوجه می شوم که طراحی داخلی بر استفاده روزانه تأثیر می گذارد. یک دستگاه پوشیدنی به یک تخته کوچک نیاز دارد که درون یک قاب فشرده قرار گیرد. همچنین ممکن است نیاز به پشتیبانی از سنسورهای حرکت، سنسورهای ضربان قلب، بلوتوث، شارژ و نمایشگر داشته باشد. طراحی باید فضایی را برای باتری باقی بگذارد و مدارهای حساس را از تداخل محافظت کند. یک روتر خانگی مجموعه نیازهای متفاوتی دارد. ممکن است از چندین آنتن، پورت شبکه، تراشه های بی سیم، حافظه و مدارهای برق استفاده کند. چیدمان برد می تواند بر کنترل حرارت و عملکرد سیگنال تأثیر بگذارد. یک وسیله نقلیه الکتریکی از مدارهای بزرگتر و پیچیده تر استفاده می کند. سیستم های مدیریت باتری ولتاژ، دما و شرایط شارژ را کنترل می کنند. این تابلوها به خودرو کمک می کنند تا قدرت را در حالت های مختلف عملیاتی کنترل کند. محصول ممکن است در هر مورد متفاوت به نظر برسد، اما PCB یک مشکل مشابه را حل می کند: بسیاری از عملکردهای الکتریکی را در یک سیستم کار می آورد. ## انواع اصلی PCB مورد استفاده در دستگاه های هوشمند محصولات مختلف ساختار برد متفاوتی دارند. ### PCBهای یک طرفه آثار مسی در یک طرف برد ظاهر می شود. این طرح می تواند برای محصولات ساده با مدارهای محدود مناسب باشد. برخی از کنترل ها، سنسورها و دستگاه های ارزان قیمت از این نوع برد استفاده می کنند. ### PCB دو طرفه لایه های مسی در هر دو طرف ظاهر می شوند. این به طراحان فضای بیشتری برای مسیریابی سیگنال ها و قرار دادن اجزا می دهد. بسیاری از محصولات الکترونیکی روزمره از بردهای دو طرفه استفاده می کنند. ### PCB های چند لایه PCB چند لایه حاوی چندین لایه مسی و عایق است. می تواند از مدارهای متراکم در گوشی های هوشمند، تجهیزات شبکه، دستگاه های پزشکی و کنترل های صنعتی پشتیبانی کند. لایه های داخلی می توانند نیرو و هواپیماهای زمینی را حمل کنند که ممکن است به کاهش نویز و صرفه جویی در فضا کمک کند. فرآیند طراحی نیاز به کنترل دقیق دارد زیرا خطاهای کوچک چیدمان می تواند بر چندین قسمت از برد تأثیر بگذارد. ### PCB های انعطاف پذیر PCB انعطاف پذیر می تواند در داخل محصول خم شود یا تا شود. من ممکن است این نوع را در دوربین ها، دستگاه های پوشیدنی، وسایل الکترونیکی تاشو و نمایشگرهای جمع و جور پیدا کنم. تخته های انعطاف پذیر به طراحان کمک می کند تا آزادانه تر از فضا استفاده کنند. آنها همچنان در برابر خم شدن مکرر، چین های تیز و استرس مکانیکی نیاز دارند. ## چگونه PCB از یک ایده به یک محصول حرکت می کند یک برد قابل اعتماد با نیازهای محصول روشن شروع می شود. اندازه دستگاه، توان ورودی، دمای کارکرد، عملکردهای ارتباطی، لیست اجزا و استفاده مورد انتظار را بررسی می‌کنم. فرآیند طراحی اغلب شامل این مراحل است: 1. ایجاد شماتیک مدار شماتیک نحوه اتصال اجزا را نشان می دهد. قبل از شروع چیدمان برد فیزیکی، یک طرح الکتریکی کار به تیم مهندسی می دهد. 2. انتخاب اجزای مناسب انتخاب جزء بر هزینه، اندازه برد، مصرف برق، گرما و در دسترس بودن تأثیر می گذارد. بخشی که با طرح فنی مطابقت دارد ممکن است همچنان مشکلاتی در تامین یا مونتاژ ایجاد کند. 3. ** چیدمان PCB را ترتیب دهید ** طراحان اجزای اصلی را قرار می دهند و رد مس را در سراسر تخته قرار می دهند. مسیرهای سیگنال حساس نیاز به فاصله مناسب دارند. مسیرهای برق ممکن است به ردپاهای وسیع تری یا مناطق مسی اختصاص یافته نیاز داشته باشند. 4. بررسی گرما و رفتار سیگنال پردازنده ها، مبدل های قدرت، LED ها و مدارهای شارژ می توانند گرما تولید کنند. سیگنال های پرسرعت نیز می توانند با تداخل مواجه شوند. بررسی های طراحی به شناسایی ریسک ها قبل از تولید کمک می کند. 5. نمونه های آزمایشی بسازید یک نمونه اولیه می تواند مشکلاتی را آشکار کند که دیدن آنها بر روی صفحه نمایش دشوار است. ممکن است دستگاه داغ کار کند، انرژی بیشتری از حد انتظار مصرف کند، یا هنگامی که چندین عملکرد با هم کار می کنند از کار بیفتد. 6. دستگاه تمام شده را تست کنید آزمایش ممکن است ورودی برق، شارژ، ارتباطات، دما، لرزش، مقاومت در برابر سقوط و عملکرد طولانی مدت را پوشش دهد. آزمایشات دقیق به محصول بستگی دارد. 7. **آماده سازی برای تولید ** طراحی تخته باید با روند مونتاژ مطابقت داشته باشد. هنگامی که محصول از نمونه ها به دسته های بزرگتر منتقل می شود، قرار دادن قطعات، لحیم کاری، بازرسی و دسترسی به تعمیر همه مهم است. ## مشکلات رایج PCB که در طول توسعه محصول می بینم بسیاری از مشکلات PCB قبل از ساخت شروع می شوند. ممکن است یک برد برای اجزای انتخاب شده خیلی کوچک باشد. یک کانکتور ممکن است با کیس تداخل داشته باشد. یک رد ممکن است خیلی نزدیک به یک مدار حساس عبور کند. بخش برق ممکن است فضای کافی برای کنترل گرما نداشته باشد. برخی از مشکلات در هنگام مونتاژ ظاهر می شوند: - پل های لحیم کاری بین لنت های مجاور - قطعات در جهت اشتباه قرار گرفته اند - اتصالات لحیم کاری ضعیف - تخته های تاب خورده - قطعات از دست رفته - تناسب ضعیف کانکتور تست می تواند مشکلات دیگری را کشف کند. به عنوان مثال، یک دستگاه بی سیم ممکن است روی یک میز کار به خوبی کار کند اما پس از قرار دادن آن در داخل محفظه نهایی خود، اتصال خود را از دست بدهد. قاب، باتری، موقعیت آنتن و قطعات فلزی مجاور می توانند نتیجه را تغییر دهند. به همین دلیل است که ترجیح می دهم PCB را همراه با محصول کامل بررسی کنم. هیئت مدیره به تنهایی کار نمی کند. در داخل کیس با باتری، کابل ها، نرم افزار، سنسورها و کاربران کار می کند. ## آنچه خریداران باید قبل از انتخاب شریک PCB بررسی کنند وقتی من یک تامین کننده PCB را ارزیابی می کنم، فراتر از قیمت برد نگاه می کنم. من در مورد: - مواد تخته پشتیبانی شده - تعداد لایه ها و حداقل عرض ردیابی - نمونه اولیه و ظرفیت تولید - منبع مولفه - روش های مونتاژ - تست الکتریکی - سوابق بازرسی - الزامات فایل طراحی - زمان تحویل به صورت مکتوب - پشتیبانی از تغییرات طراحی - قیمت پایین ممکن است هزینه کامل پروژه را نشان ندهد. هزینه‌های اضافی می‌تواند ناشی از ابزارسازی، راه‌اندازی، کمبود قطعات، کار مجدد یا تجدیدنظر در طراحی باشد. ارتباط شفاف کمک می کند. من ترجیح می دهم فایل های کامل، نقشه ها، لیست اجزا و یادداشت های تولید را ارسال کنم. سپس تامین کننده می تواند سوالات فنی را قبل از ورود هیئت مدیره به تولید شناسایی کند. ## یک مثال عملی: سنسور خانه هوشمند یک سنسور اتاق کوچک را تصور کنید که دما، رطوبت و حرکت را اندازه گیری می کند. PCB آن ممکن است نیاز به پشتیبانی داشته باشد: - یک میکروکنترلر - حسگرهای دما و رطوبت - یک حسگر حرکت - ارتباطات بی‌سیم - قدرت باتری - نشانگرهای وضعیت - یک رابط برنامه‌نویسی برد باید داخل یک جعبه پلاستیکی فشرده قرار گیرد. دهانه های حسگر نیاز به قرارگیری مناسب دارند. بخش بی سیم ممکن است به فضایی نزدیک لبه محفظه نیاز داشته باشد. مدار باتری نباید گرمای ناخواسته در نزدیکی منطقه اندازه گیری ایجاد کند. اگر چیدمان برد این جزئیات را نادیده بگیرد، ممکن است محصول خوانش های نادرست را گزارش کند یا پایداری بی سیم را از دست بدهد. مدار ممکن است در طول یک آزمایش اولیه کار کند اما پس از نصب در یک اتاق واقعی ضعیف عمل کند. یک طراحی خوب نیازهای الکتریکی را با استفاده فیزیکی مرتبط می کند. ## PCB ها محصولات هوشمند را ممکن می کنند. من آن را ساختاری می بینم که به دستگاه هوشمند اجازه می دهد حس کند، پردازش کند، ارتباط برقرار کند و پاسخ دهد. تلفن در دست من، روتر خانه من، ردیاب تناسب اندام روی مچ دستم، و سیستم کنترل داخل یک وسیله نقلیه الکتریکی همه به این نوع سخت افزار متکی هستند. بهترین انتخاب PCB به اندازه، قدرت، سرعت، محیط و برنامه تولید محصول بستگی دارد. طراحی دقیق می تواند مشکلات قابل اجتناب را کاهش دهد و آزمایش را آسان تر کند. مشخصات واضح همچنین می تواند به خریداران و تامین کنندگان کمک کند تا با همان انتظارات کار کنند. دستگاه های هوشمند ممکن است مورد توجه قرار گیرند، اما PCB به عملکرد آنها مسیری می دهد تا با هم کار کنند.

یک تخته لخت می تواند ساده به نظر برسد: یک ورق صاف، چند خط مسی و سوراخ های کوچکی که در سراسر سطح چیده شده اند. وقتی با تیم‌های الکترونیک کار می‌کنم، اغلب این سؤال را می‌بینم: چرا وقتی که نرم‌افزار، پردازنده یا باتری بیشتر به نظر می‌رسد، توجه زیادی به PCB می‌کنیم؟ پاسخ عملی است. یک برد مدار چاپی به هر بخش الکترونیکی مکانی برنامه ریزی شده برای اتصال، ارتباط، دریافت برق و ایمن ماندن می دهد. بدون آن، یک محصول ممکن است روی یک میز تست کار کند اما با اندازه، گرما، قابلیت اطمینان یا تولید تکراری مشکل داشته باشد. ## یک PCB ایده مدار را به محصولی کارآمد تبدیل می‌کند. می‌توانم چند جزء را با سیم‌های شل وصل کنم و یک LED روشن کنم. این روش در آزمایش اولیه کمک می کند. زمانی که مدار شامل ده ها یا هزاران اتصال باشد دشوار می شود. یک PCB این اتصالات را از طریق ردپاهای مسی سازماندهی می کند. این ردیابی ها سیگنال های الکتریکی و توان را بین قطعاتی مانند: - میکروکنترلرها - حسگرها - تراشه های حافظه - کانکتورها - قطعات برق - سوئیچ ها و نمایشگرها حمل می کنند. برد همچنین از قطعات به صورت فیزیکی پشتیبانی می کند. هنگامی که یک محصول جابجا، مونتاژ، تعمیر یا برای مدت طولانی استفاده می شود، اهمیت دارد. یک ترموستات هوشمند یک مثال ساده ارائه می دهد. PCB آن ممکن است یک سنسور دما، ماژول بی سیم، صفحه نمایش، مدار برق و دکمه های کنترل را متصل کند. کاربر یک دستگاه دیواری کوچک را می بیند. در داخل، برد مسیرهایی را مدیریت می کند که به هر قسمت اجازه می دهد به عنوان یک سیستم کار کند. ## طراحی PCB بر اندازه محصول تأثیر می گذارد بسیاری از محصولات الکترونیکی باید در یک فضای محدود قرار گیرند. تلفن، قاب هدفون بی‌سیم، ردیاب تناسب اندام یا حسگر وسیله نقلیه نمی‌توانند به مجموعه بزرگی از سیم‌های جداگانه تکیه کنند. PCB به مهندسان اجازه می دهد تا قطعات را نزدیک به هم قرار دهند و اتصالات را در چندین لایه هدایت کنند. یک برد دو لایه ممکن است برای یک کنترل کننده اصلی مناسب باشد. یک برد چند لایه می تواند فضای مسیریابی بیشتری را برای محصولات با اجزای متراکم و سیگنال های پر سرعت فراهم کند. من دیده ام که این تغییر مسیر طراحی برای دستگاه های کوچک است. ممکن است محفظه آماده به نظر برسد، اما برد یک مشکل متفاوت را نشان می‌دهد: یک کانکتور به فضای خالی بیشتری نیاز دارد، یک باتری مسیر سیگنال را مسدود می‌کند، یا یک قطعه تولید کننده گرما خیلی نزدیک به یک سنسور حساس است. طرح مدار چاپی قبل از تولید انبوه به تیم یک دید فیزیکی از این مشکلات می دهد. ## کیفیت سیگنال با چیدمان شروع می‌شود یک مدار می‌تواند حاوی اجزای مناسب باشد و وقتی طرح‌بندی به خوبی برنامه‌ریزی نشده باشد، همچنان ضعیف عمل می‌کند. طول ردیابی، فاصله، زمین، تحویل نیرو و قرارگیری اجزا می تواند بر رفتار سیگنال تأثیر بگذارد. خطوط داده با سرعت بالا ممکن است به مسیریابی کنترل شده نیاز داشته باشند. خطوط حسگر حساس ممکن است نیاز به جداسازی از بخش های برق پر سر و صدا داشته باشند. طراحی زمین پایدار می تواند به کاهش تداخل ناخواسته کمک کند. به همین دلیل است که من چیدمان PCB را به عنوان کار طراحی ساده تلقی نمی کنم. تابلو نحوه حرکت الکتریسیته در محصول را منعکس می کند. یک بررسی عملی طراحی اغلب بررسی می‌کند: 1. آیا ردپای برق می‌تواند جریان مورد انتظار را حمل کند یا خیر 2. آیا خطوط سیگنال با فاصله مناسب هدایت می‌شوند 3. آیا کانکتورها با محفظه محصول مطابقت دارند یا خیر. ## PCB ها از تولید تکرارپذیر پشتیبانی می کنند. نمونه اولیه را می توان با دست و با صبر و حوصله مونتاژ کرد. یک خط تولید به داده‌های مکان‌یابی واضح، ابعاد پایدار، اتصالات لحیم کاری قابل اعتماد و طراحی متناسب با روش مونتاژ انتخابی نیاز دارد. فایل های PCB اطلاعات مورد نیاز برای ساخت و مونتاژ را ارائه می دهند. بسته به پروژه، سازنده ممکن است از موارد زیر استفاده کند: - فایل‌های Gerber - فایل‌های مته - داده‌های انتخاب و مکان - صورتحساب مواد - نقشه‌های مونتاژ - الزامات آزمایش وقتی این فایل‌ها با طرح مطابقت داشته باشند، کنترل فرآیند تولید آسان‌تر می‌شود. در صورت تضاد، سازنده ممکن است برای تأیید جزئیات متوقف شود. این می تواند بر برنامه تاثیر بگذارد و کارهای مهندسی اضافی ایجاد کند. من یک بار یک پروژه کوچک برد کنترل را بررسی کردم که در آن مدار به درستی کار می کرد، اما سوراخ های نصب با محفظه مطابقت نداشتند. طراحی برق مشکلی نداشت. جزئیات مکانیکی خیلی دیر بررسی شده بود. یک بررسی کوتاه بین طراح PCB و طراح محفظه می توانست از بازسازی جلوگیری کند. ## برد همچنین بر تعمیر و آزمایش تأثیر می‌گذارد. یک PCB خوب بیشتر از عملکرد یک محصول انجام می‌دهد. می تواند به تکنسین ها کمک کند تا عیوب را پیدا کنند. نقاط تست به مهندسان این امکان را می‌دهند که ولتاژ یا فعالیت سیگنال را بدون دست زدن به پین‌های اجزای کوچک اندازه‌گیری کنند. برچسب های مرجع واضح تشخیص قطعات را آسان تر می کند. اتصالات در دسترس می توانند بازرسی را ساده کنند. بخش های برق جداگانه می تواند به تکنسین ها کمک کند تا مشکل را جدا کنند. این جزئیات ممکن است در تبلیغات محصول ظاهر نشوند، اما بر روی کاری که پس از مونتاژ اتفاق می افتد تأثیر می گذارد. بردی که آزمایش آن آسان باشد می تواند سردرگمی را در طول توسعه و سرویس کاهش دهد. برای محصولات مورد استفاده در کارخانه‌ها، آزمایشگاه‌ها، وسایل نقلیه یا تنظیمات پزشکی، این پشتیبانی می‌تواند در طول چرخه عمر محصول اهمیت داشته باشد. الزامات دقیق به کاربرد و استانداردهای صنعت قابل اجرا بستگی دارد. ## انتخاب مواد PCB مناسب اهمیت دارد محصولات مختلف به مواد و ساختارهای مختلف برد نیاز دارند. FR-4 به طور گسترده برای بسیاری از بردهای الکترونیکی استفاده می شود زیرا تعادلی بین هزینه، قدرت و عملکرد الکتریکی ارائه می دهد. PCB های انعطاف پذیر می توانند در محصولات فشرده خم شوند یا قطعات متحرک را به هم متصل کنند. تخته های هسته فلزی می توانند به انتقال گرما در برخی از کاربردهای روشنایی و برق کمک کنند. طرح های فرکانس بالا ممکن است به موادی نیاز داشته باشند که برای رفتار سیگنال خود انتخاب شده اند. هیچ نوع تخته ای وجود ندارد که مناسب هر پروژه باشد. من معمولا با چند سوال شروع می کنم: - برد چه جریان و ولتاژی را تحمل می کند؟ - سرعت سیگنال ها چقدر است؟ - آیا تخته خم می شود یا لرزش صورت؟ - اجزاء چقدر حرارت تولید خواهند کرد؟ - چه فضایی در داخل محوطه موجود است؟ - چند واحد تولید خواهد شد؟ - چه نیازهایی برای آزمایش و گواهینامه اعمال می شود؟ پاسخ ها انتخاب مواد، تعداد لایه ها، ضخامت مس، پرداخت سطح و روش ساخت را راهنمایی می کنند. ## یک گردش کار مفید PCB من ترجیح می دهم توسعه PCB را به عنوان یک فرآیند متصل به جای انتقال بین تیم های جداگانه در نظر بگیرم. کار اغلب این مسیر را دنبال می کند: 1. الزامات الکتریکی و مکانیکی را تعریف کنید. 2. شماتیک را ایجاد کرده و اتصالات مدار را بررسی کنید. 3. قطعاتی را با اطلاعات برق و منبع مناسب انتخاب کنید. 4. اجزای اصلی را در اطراف کانکتورها، منابع گرما و مناطق خدمات قرار دهید. 5. مسیرهای برق و سیگنال با در نظر گرفتن الزامات طراحی. 6. بررسی های طراحی را اجرا کنید و برد را به صورت سه بعدی بررسی کنید. 7. یک دسته کوچک برای آزمایش بسازید. 8. خطاها، تغییرات و نتایج بازرسی را ثبت کنید. 9. طراحی را قبل از تولید بزرگتر به روز کنید. این فرآیند هر خطری را از بین نمی برد. این به تیم فرصت بیشتری برای یافتن مشکلات می دهد در حالی که تغییرات هنوز قابل مدیریت هستند. ## از بردهای خالی گرفته تا محصولات مفید PCB مهم است زیرا نیازهای زیادی را به طور همزمان به هم متصل می کند. این سیگنال‌ها را حمل می‌کند، از قطعات پشتیبانی می‌کند، به کنترل گرما کمک می‌کند، با محفظه متناسب است و به تولیدکنندگان روشی تکرارپذیر برای ساخت محصول می‌دهد. وقتی به یک تخته لخت نگاه می کنم، یک شی ناتمام نمی بینم. ساختار پشت دستگاه را می بینم. آثار مس حرکت برنامه ریزی شده نیرو و داده را نشان می دهد. مکان های اجزا نشان می دهد که چگونه طراح عملکرد، فضا، آزمایش و تولید را متعادل کرده است. به همین دلیل است که کار PCB از اولین مرحله طراحی سزاوار توجه است. یک هیئت متفکر می تواند توسعه را آسان تر کند. یک چیدمان عجولانه می‌تواند مشکلاتی را ایجاد کند که خیلی دیرتر ظاهر می‌شوند، زمانی که تغییرات هزینه‌های بیشتری را صرف می‌کنند.

PCB می تواند مانند یک تخته مسطح باشد که با خطوط مسی، سوراخ ها و اجزای کوچک پوشیده شده است. منم همینطوری میدیدمش سپس با طرح‌هایی کار کردم که می‌بایست نیرو را حمل می‌کردند، گرما را کنترل می‌کردند، از سیگنال‌ها محافظت می‌کردند و در یک محفظه محکم قرار می‌گرفتند. در آن زمان بود که نقش واقعی یک برد مدار چاپی مشخص شد. PCB فقط پایه ای برای قطعات نیست. این مسیری است که نیازهای الکتریکی، مکانیکی و حرارتی یک محصول را به هم متصل می کند. ## یک PCB نحوه حرکت الکتریسیته را کنترل می‌کند. هر اثری کار دارد. یک ردیابی سیگنال باریک ممکن است داده ها را بین یک حسگر و یک پردازنده حمل کند. یک مسیر مسی گسترده تر ممکن است جریان را به موتور، آرایه LED یا مبدل قدرت برساند. طراح باید عرض ردیابی، ضخامت مس، سطح جریان و گرما را در نظر بگیرد. ردی که روی صفحه نمایش قابل قبول به نظر می رسد ممکن است در حین کار گرم شود اگر جریانی بیش از توان مس حمل کند. این گرما می تواند بر قطعات مجاور تأثیر بگذارد و قابلیت اطمینان محصول را کاهش دهد. من اغلب یک بررسی هیئت مدیره را با یک سوال ساده شروع می کنم: جریان از کجا وارد می شود و به کجا می رود؟ این کمک می کند تا اتصالات ضعیف، مسیرهای بازگشت ضعیف و مناطقی که ممکن است به مس گسترده تر یا لایه های مس اضافی نیاز داشته باشند، آشکار شوند. ## برد همچنین نویزهای ناخواسته را مدیریت می کند محصولات مدرن اغلب سیگنال های دیجیتال سریع، مدارهای بی سیم، موتورها و حسگرهای حساس را روی همان برد قرار می دهند. این بخش‌ها می‌توانند روی یکدیگر تأثیر بگذارند، زمانی که چیدمان با دقت برنامه‌ریزی نشده باشد. درایور موتور ممکن است هنگام روشن شدن یا توقف موتور، صدای الکتریکی ایجاد کند. مدار حسگر ممکن است آن نویز را به عنوان قرائت نادرست تشخیص دهد. یک خط داده پرسرعت ممکن است زمانی که خیلی نزدیک به مسیر برق پر سر و صدا باشد، کیفیت سیگنال را از دست بدهد. طراحی PCB خوب بخش های حساس و پر سر و صدا را در صورت امکان جدا می کند. همچنین به جریان یک مسیر بازگشت کنترل شده می دهد. صفحات زمینی، اتصالات کوتاه، قرارگیری قطعات مناسب و مسیریابی دقیق، همگی به کاهش تداخل ناخواسته کمک می کنند. این یکی از دلایلی است که یک برد می تواند در یک آزمایش اولیه به خوبی کار کند و همچنان خطاهای داخل محصول نهایی را نشان دهد. ## انتخاب مواد بر عملکرد تخته تاثیر می گذارد. مواد زیر مس بیشتر از یک لایه پشتیبانی است. یک برد معمولی FR-4 ممکن است برای بسیاری از بردهای کنترل، دستگاه های مصرف کننده و محصولات صنعتی مناسب باشد. مدار فرکانس بالا ممکن است به ماده ای با خواص الکتریکی متفاوت نیاز داشته باشد. یک تخته در نزدیکی منبع گرما ممکن است به پشتیبانی حرارتی بهتری نیاز داشته باشد. یک PCB با هسته فلزی می تواند به دور کردن گرما از LED های پرقدرت کمک کند. من یک بار یک محصول LED را بررسی کردم که در آن مدار در طی یک آزمایش کوتاه به درستی کار می کرد. پس از عملیات طولانی تر، خروجی نور کمتر پایدار شد. مشکل از مدل LED نبود. گرما در قسمت تخته زیر ال ای دی ها جمع می شد. طراحی حرارتی متفاوت و مسیر حرارتی بهتر به محصول کمک کرد تا خروجی ثابت‌تری داشته باشد. انتخاب مواد باید با شرایط کاری محصول مطابقت داشته باشد، نه فقط شماتیک آن. ## شمارش لایه می تواند مشکلات طرح بندی را حل کند یک برد تک لایه ممکن است برای یک مدار ساده مناسب باشد. یک تخته دو لایه می تواند فضای مسیریابی بیشتر و مسیر زمینی قوی تری را فراهم کند. بردهای چندلایه می‌توانند طرح‌بندی‌های متراکم، امپدانس کنترل‌شده، توزیع توان و مسیرهای سیگنال کوتاه‌تر را پشتیبانی کنند. لایه های بیشتر به طور خودکار تابلوی بهتری ایجاد نمی کند. آنها هزینه را اضافه می کنند و بر الزامات تولید تأثیر می گذارند. ترجیح می‌دهم تعداد لایه‌ها را پس از بررسی انتخاب کنم: - تراکم اجزا - سطوح جریان - سرعت سیگنال - اندازه برد - نیازهای حرارتی - محدودیت‌های ساخت - دسترسی به بازرسی و تعمیر یک برد فشرده با عملکردهای زیاد ممکن است به لایه‌های بیشتری نیاز داشته باشد زیرا فضای مسیریابی محدود است. یک برد کنترل بزرگتر و کندتر ممکن است با لایه های کمتر به خوبی کار کند. ## تولید در مرحله طراحی شروع می شود یک PCB ممکن است در نرم افزار طراحی درست به نظر برسد و همچنان در طول تولید مشکلاتی ایجاد کند. فاصله‌های کوچک، ردپاهای باریک، سوراخ‌های ریز، شکل‌های تخته غیرمعمول و قطعاتی که به سختی قابل دسترسی هستند، می‌توانند مشکل تولید را افزایش دهند. برخی از انتخاب ها نیز ممکن است بازرسی یا تعمیر را سخت تر کنند. من قبل از ارسال آن به تولید، طرح را از نظر قابلیت ساخت بررسی می کنم. این شامل بررسی: 1. حداقل مقادیر ردیابی و فاصله 2. اندازه سوراخ ها و نسبت ابعاد 3. تعادل مس 4. دهانه های ماسک لحیم کاری 5. فاصله قطعات 6. طرح بندی پانل 7. دسترسی به نقطه تست 8. جهت مونتاژ 9. فاصله لبه تخته این بررسی ها می توانند تغییرات قابل اجتناب را پس از شروع ساخت کاهش دهند. ## آزمایش نشان می‌دهد که چیدمان واقعاً چه کاری انجام می‌دهد یک آزمایش کامل PCB ممکن است شامل بازرسی بصری، بازرسی نوری خودکار، آزمایش کاوشگر پرواز، آزمایش در مدار و آزمایش عملکردی باشد. هر روش قسمت متفاوتی از محصول را بررسی می کند. یک برد می تواند بازرسی بصری را انجام دهد در حالی که هنوز مقدار جزء اشتباه دارد. می تواند بررسی های الکتریکی را پشت سر بگذارد و در طول کارکرد طولانی همچنان مشکل حرارتی را نشان دهد. من دوست دارم آزمایش را با استفاده واقعی محصول مرتبط کنم. اگر دستگاه یک پمپ را کنترل می کند، آزمایش باید راه اندازی موتور را در نظر بگیرد. اگر برد دما را اندازه گیری کند، آزمایش باید شامل دقت سنسور و قرار گرفتن در معرض حرارت باشد. اگر محصول از ارتباطات بی سیم استفاده می کند، محفظه و مواد نزدیک آن باید بخشی از بررسی باشد. PCB زمانی مفید می شود که به طور مداوم تحت شرایطی که برای مواجهه با آن طراحی شده است کار کند. ## انتخاب های طرح بندی کوچک می تواند کل محصول را شکل دهد موقعیت یک رابط می تواند طراحی محفظه را تغییر دهد. محل یک جزء داغ می تواند بر حسگرهای مجاور تأثیر بگذارد. یک نقطه آزمایش نامناسب می تواند بررسی های مونتاژ را کند کند. سوراخ نصب از دست رفته می تواند در حین نصب فشاری بر روی برد ایجاد کند. به همین دلیل است که من توسعه PCB را به عنوان یک کار محصول به جای یک کار ترسیمی در نظر می‌گیرم. برد باید با سیستم عامل، محفظه، منبع تغذیه، فرآیند مونتاژ، برنامه خدمات و محیط کاربر کار کند. یک PCB خوب فقط اجزا را به هم متصل نمی کند. این کمک می کند تا محصول کامل با شگفتی های کمتری کار کند. وقتی یک PCB را بررسی می کنم، به فراتر از سطح سبز نگاه می کنم. می‌پرسم نیرو چگونه حرکت می‌کند، گرما به کجا می‌رود، سیگنال‌ها چگونه برمی‌گردند، برد چگونه مونتاژ می‌شود، و ممکن است پس از ماه‌ها استفاده چه اتفاقی بیفتد. این سؤالات نشان می دهد که چرا PCB می تواند چنین تأثیر قوی بر عملکرد محصول داشته باشد، حتی زمانی که در یک نگاه ساده به نظر می رسد. با ما در lingchao تماس بگیرید: mr.xu@lingchaopcb.com/WhatsApp +8613780181891.

1. Clyde F. Coombs Jr. and Happy T. Holden — 2008 — Printed Circuits Handbook 2. IPC — 2020 — IPC-2221B Generic Standard on Printed Board Design 3. Stephen H. Hall، Garrett W. Hall، and James A. McCall — Design HighSpeed0 — 200 طراحی 4. هوارد دبلیو جانسون و مارتین گراهام - 2003 - انتشار سیگنال با سرعت بالا: جادوی پیشرفته سیاه