Sa tingin ba ay Nakakainip ang mga PCB? Mag-isip Muli.

Kapag gumagamit ako ng smartphone, bihira kong isipin ang manipis na board sa loob nito. Napansin ko ang camera, screen, apps, at buhay ng baterya. Ang naka-print na circuit board, o PCB, ay nananatiling hindi nakikita. Ngunit ang maliit na board na iyon ay tumutulong sa mga bahaging ito na magtulungan. Ang isang PCB ay nagdadala ng mga signal, namamahagi ng kapangyarihan, sumusuporta sa mga bahagi, at nag-uugnay ng hardware sa software. Kung wala ito, ang isang matalinong aparato ay magiging isang kahon ng magkakahiwalay na bahagi sa halip na isang gumaganang produkto. ## Kung ano ang ginagawa ng PCB sa loob ng isang matalinong device, iniisip ko ang isang PCB bilang mapa ng koneksyon ng device. Ang mga bakas ng tanso ay kumikilos tulad ng mga daanan para sa mga senyales ng kuryente. Nakalagay sa board ang mga bahagi tulad ng mga processor, sensor, memory chip, connector, at power module. Ang bawat bahagi ay may tungkulin, at ang layout ng board ay tumutulong sa kanila na makipag-usap. Ang isang smartphone ay nag-aalok ng isang simpleng halimbawa: - Ang processor ay humahawak sa mga gawain sa pag-compute. - Ang memorya ay nag-iimbak ng data at sumusuporta sa mga app. - Ang module ng camera ay nagpapadala ng impormasyon ng imahe. - Ang power section ay namamahala sa pag-charge at output ng baterya. - Ikinonekta ng mga wireless circuit ang telepono sa mga network at accessories. Iniuugnay ng PCB ang mga function na ito sa loob ng limitadong espasyo. Ang hindi magandang layout ay maaaring lumikha ng init, pagkawala ng signal, ingay, o mga problema sa kuryente. Ang isang maingat na layout ay tumutulong sa device na gumanap sa isang matatag na paraan. ## Bakit naaapektuhan ng disenyo ng PCB ang karanasan ng user Kapag inihambing ko ang dalawang device na may magkatulad na feature, madalas kong napapansin na ang panloob na disenyo ay nakakaapekto sa pang-araw-araw na paggamit. Ang isang naisusuot na aparato ay nangangailangan ng isang maliit na board na kasya sa loob ng isang compact case. Maaaring kailanganin din nitong suportahan ang mga motion sensor, heart-rate sensor, Bluetooth, charging, at isang display. Ang disenyo ay dapat mag-iwan ng puwang para sa baterya at protektahan ang mga sensitibong circuit mula sa pagkagambala. Ang isang home router ay may ibang hanay ng mga pangangailangan. Maaari itong gumamit ng ilang antenna, network port, wireless chips, memory, at power circuit. Ang layout ng board ay maaaring makaapekto sa pagkontrol ng init at pagganap ng signal. Ang isang de-koryenteng sasakyan ay gumagamit ng mas malaki at mas kumplikadong mga circuit board. Sinusubaybayan ng mga system ng pamamahala ng baterya ang boltahe, temperatura, at kundisyon ng pag-charge. Tinutulungan ng mga board na ito ang sasakyan na kontrolin ang kapangyarihan sa iba't ibang mga estado ng pagpapatakbo. Maaaring iba ang hitsura ng produkto sa bawat kaso, ngunit nalulutas ng PCB ang isang katulad na problema: nagdadala ito ng maraming electrical function sa isang gumaganang sistema. ## Ang mga pangunahing uri ng PCB na ginagamit sa mga smart device Iba't ibang produkto ang tumatawag para sa iba't ibang istruktura ng board. ### Mga single-sided na PCB Ang mga bakas ng tanso ay lumalabas sa isang gilid ng board. Ang disenyong ito ay maaaring umangkop sa mga simpleng produkto na may limitadong mga circuit. Gumagamit ng ganitong uri ng board ang ilang pangunahing kontrol, sensor, at murang device. ### Mga double-sided na PCB Lumilitaw ang mga layer ng tanso sa magkabilang panig. Nagbibigay ito sa mga designer ng mas maraming espasyo para sa pagruruta ng mga signal at paglalagay ng mga bahagi. Maraming pang-araw-araw na produktong elektroniko ang gumagamit ng mga double-sided na board. ### Mga Multilayer na PCB Ang isang multilayer na PCB ay naglalaman ng ilang tanso at insulating layer. Maaari nitong suportahan ang mga siksik na circuit sa mga smartphone, kagamitan sa networking, mga medikal na device, at mga kontrol sa industriya. Ang mga panloob na layer ay maaaring magdala ng mga power at ground planes, na maaaring makatulong na mabawasan ang ingay at makatipid ng espasyo. Ang proseso ng disenyo ay nangangailangan ng maingat na kontrol dahil ang mga maliliit na error sa layout ay maaaring makaapekto sa ilang bahagi ng board. ### Mga Flexible na PCB Ang isang nababaluktot na PCB ay maaaring yumuko o matiklop sa loob ng isang produkto. Maaari kong makita ang ganitong uri sa mga camera, naisusuot na device, foldable electronics, at mga compact na display. Ang mga flexible board ay tumutulong sa mga designer na gumamit ng espasyo nang mas malaya. Kailangan pa rin nila ng proteksyon mula sa paulit-ulit na baluktot, matalim na fold, at mekanikal na stress. ## Paano lumipat ang isang PCB mula sa isang ideya patungo sa isang produkto Ang isang maaasahang board ay nagsisimula sa malinaw na mga pangangailangan ng produkto. Susuriin ko ang laki ng device, power input, operating temperature, communication functions, component list, at inaasahang paggamit. Kadalasang kasama sa proseso ng disenyo ang mga hakbang na ito: 1. Gumawa ng circuit schematic Ipinapakita ng eskematiko kung paano kumonekta ang mga bahagi. Binibigyan nito ang engineering team ng gumaganang electrical plan bago magsimula ang physical board layout. 2. Pumili ng mga angkop na bahagi Ang pagpili ng bahagi ay nakakaapekto sa gastos, laki ng board, paggamit ng kuryente, init, at availability. Ang isang bahagi na akma sa teknikal na plano ay maaari pa ring lumikha ng mga isyu sa supply o pagpupulong. 3. Ayusin ang layout ng PCB Inilalagay ng mga taga-disenyo ang mga pangunahing bahagi at ruta ang mga bakas ng tanso sa buong board. Ang mga sensitibong signal path ay nangangailangan ng angkop na espasyo. Ang mga power path ay maaaring mangailangan ng mas malalawak na bakas o nakalaang mga lugar na tanso. 4. Suriin ang init at gawi ng signal Ang mga processor, power converter, LED, at charging circuit ay maaaring gumawa ng init. Ang mga high-speed signal ay maaari ding humarap sa interference. Tumutulong ang mga pagsusuri sa disenyo na matukoy ang mga panganib bago ang produksyon. 5. Bumuo ng mga sample ng pagsubok Ang isang prototype ay maaaring magbunyag ng mga problema na mahirap makita sa isang screen. Ang aparato ay maaaring tumakbo nang mainit, gumamit ng higit na kapangyarihan kaysa sa inaasahan, o mabigo kapag ang ilang mga function ay gumagana nang magkasama. 6. Suriin ang tapos na device Maaaring saklawin ng pagsubok ang power input, charging, komunikasyon, temperatura, vibration, drop resistance, at pangmatagalang operasyon. Ang eksaktong mga pagsubok ay nakasalalay sa produkto. 7. Maghanda para sa produksyon Ang disenyo ng board ay dapat tumugma sa proseso ng pagpupulong. Ang paglalagay ng bahagi, paghihinang, inspeksyon, at pag-access sa pag-aayos ay mahalaga kapag lumipat ang produkto mula sa mga sample patungo sa mas malalaking batch. ## Mga karaniwang problema sa PCB na nakikita ko sa panahon ng pagbuo ng produkto Maraming mga isyu sa PCB ang nagsisimula bago ang pagmamanupaktura. Maaaring masyadong maliit ang isang board para sa mga napiling bahagi. Ang isang connector ay maaaring makagambala sa kaso. Ang isang bakas ay maaaring pumasa nang masyadong malapit sa isang sensitibong circuit. Ang power section ay maaaring kulang sa sapat na espasyo para sa pagkontrol ng init. Lumilitaw ang ilang mga problema sa panahon ng pagpupulong: - Mga panghinang na tulay sa pagitan ng mga kalapit na pad - Mga bahagi na inilagay sa maling direksyon - Mga mahihinang pinagsamang panghinang - Mga naka-warped na tabla - Mga nawawalang bahagi - Mahina ang pagkakatugma ng connector Maaaring matuklasan ng pagsubok ang iba pang mga isyu. Halimbawa, ang isang wireless na device ay maaaring gumana nang maayos sa isang workbench ngunit mawalan ng koneksyon pagkatapos itong mailagay sa loob ng huling enclosure nito. Maaaring baguhin ng case, baterya, posisyon ng antenna, at mga kalapit na bahagi ng metal ang resulta. Ito ang dahilan kung bakit mas gusto kong suriin ang PCB kasama ang buong produkto. Ang board ay hindi gumagana nang mag-isa. Gumagana ito sa loob ng isang case, na may baterya, mga cable, software, mga sensor, at mga user. ## Ano ang dapat suriin ng mga mamimili bago pumili ng kasosyo sa PCB Kapag sinusuri ko ang isang supplier ng PCB, tinitingnan ko ang higit pa sa presyo ng board. Nagtatanong ako tungkol sa: - Mga suportadong materyales sa board - Bilang ng layer at minimum na lapad ng bakas - Prototype at kapasidad ng produksyon - Pagkuha ng bahagi - Mga pamamaraan ng pagpupulong - Pagsusuri sa elektrikal - Mga talaan ng inspeksyon - Mga kinakailangan sa file ng disenyo - Nakasaad sa sulat ang mga oras ng lead - Suporta para sa mga pagbabago sa disenyo Maaaring hindi ipakita ng mababang quote ang buong halaga ng proyekto. Ang mga karagdagang singil ay maaaring magmula sa tooling, setup, mga kakulangan sa bahagi, muling paggawa, o mga pagbabago sa disenyo. Nakakatulong ang malinaw na komunikasyon. Mas gusto kong magpadala ng kumpletong mga file, mga guhit, mga listahan ng bahagi, at mga tala ng produksyon. Maaaring tukuyin ng supplier ang mga teknikal na tanong bago pumasok ang board sa produksyon. ## Isang praktikal na halimbawa: isang smart home sensor Isipin ang isang maliit na room sensor na sumusukat sa temperatura, halumigmig, at paggalaw. Maaaring kailanganin ng PCB nito na suportahan ang: - Isang microcontroller - Mga sensor ng temperatura at halumigmig - Isang motion sensor - Wireless na komunikasyon - Power ng baterya - Mga indicator ng status - Isang programming connector Ang board ay dapat magkasya sa loob ng isang compact na plastic case. Ang mga pagbubukas ng sensor ay nangangailangan ng angkop na pagkakalagay. Maaaring kailanganin ng wireless na seksyon ang espasyo malapit sa gilid ng enclosure. Ang circuit ng baterya ay hindi dapat lumikha ng hindi gustong init malapit sa lugar ng pagsukat. Kung binabalewala ng layout ng board ang mga detalyeng ito, maaaring mag-ulat ang produkto ng mga hindi tumpak na pagbabasa o mawalan ng wireless stability. Ang circuit ay maaaring gumana sa panahon ng isang pangunahing pagsubok ngunit hindi maganda ang pagganap pagkatapos i-install sa isang tunay na silid. Ang isang mahusay na disenyo ay nag-uugnay sa mga pangangailangang elektrikal sa pisikal na paggamit. ## Ginagawang posible ng mga PCB ang mga matalinong produkto Hindi ko nakikita ang isang PCB bilang isang flat green board na may mga bahaging nakakabit dito. Nakikita ko ito bilang istraktura na nagbibigay-daan sa isang matalinong device na makaramdam, magproseso, makipag-usap, at tumugon. Ang telepono sa aking kamay, ang router sa aking tahanan, ang fitness tracker sa aking pulso, at ang control system sa loob ng isang de-koryenteng sasakyan ay umaasa lahat sa ganitong uri ng hardware. Ang pinakamahusay na pagpipilian ng PCB ay depende sa laki, kapangyarihan, bilis, kapaligiran, at plano ng produksyon ng produkto. Ang maingat na disenyo ay maaaring mabawasan ang maiiwasang mga problema at gawing mas madali ang pagsubok. Ang malinaw na mga detalye ay makakatulong din sa mga mamimili at supplier na magtrabaho mula sa parehong mga inaasahan. Maaaring matanggap ng mga matalinong device ang atensyon, ngunit binibigyan ng PCB ang kanilang mga function ng landas upang gumana nang magkasama.

Ang isang bare board ay maaaring magmukhang simple: isang flat sheet, ilang tansong linya, at maliliit na butas na nakaayos sa ibabaw. Kapag nagtatrabaho ako sa mga pangkat ng electronics, madalas kong nakikita ang parehong tanong: bakit gumagastos ng labis na atensyon sa isang PCB kapag ang software, processor, o baterya ay tila mas nakikita? Praktikal ang sagot. Ang isang naka-print na circuit board ay nagbibigay sa bawat elektronikong bahagi ng isang nakaplanong lugar upang kumonekta, makipag-usap, tumanggap ng kuryente, at manatiling ligtas. Kung wala ito, maaaring gumana ang isang produkto sa isang test bench ngunit nahihirapan sa laki, init, pagiging maaasahan, o paulit-ulit na produksyon. ## Ginagawa ng isang PCB ang ideya ng circuit sa isang gumaganang produkto na maaari kong ikonekta ang ilang mga bahagi na may maluwag na mga wire at gumawa ng isang LED na ilaw. Nakakatulong ang pamamaraang iyon sa maagang pagsubok. Nagiging mahirap kapag ang circuit ay may kasamang dose-dosenang o libu-libong mga koneksyon. Ang isang PCB ay nag-aayos ng mga koneksyon sa pamamagitan ng mga bakas ng tanso. Ang mga bakas na ito ay nagdadala ng mga signal ng kuryente at kapangyarihan sa pagitan ng mga bahagi tulad ng: - Mga Microcontroller - Mga Sensor - Mga memory chip - Mga Konektor - Mga bahagi ng kuryente - Mga switch at display Sinusuportahan din ng board ang mga bahagi nang pisikal. Mahalaga ito kapag ang isang produkto ay inilipat, binuo, inayos, o ginamit sa mahabang panahon. Ang isang matalinong termostat ay nag-aalok ng isang simpleng halimbawa. Ang PCB nito ay maaaring magkonekta ng temperature sensor, wireless module, display, power circuit, at mga control button. Nakikita ng user ang isang maliit na aparato sa dingding. Sa loob, pinamamahalaan ng board ang mga landas na nagpapahintulot sa bawat bahagi na gumana bilang isang sistema. ## Naaapektuhan ng disenyo ng PCB ang laki ng produkto Maraming produktong elektroniko ang kailangang magkasya sa limitadong espasyo. Ang isang telepono, wireless earbud case, fitness tracker, o sensor ng sasakyan ay hindi maaaring umasa sa isang malaking koleksyon ng magkakahiwalay na mga wire. Binibigyang-daan ng PCB ang mga inhinyero na maglagay ng mga bahagi nang magkakalapit at magruta ng mga koneksyon sa ilang mga layer. Ang isang dalawang-layer na board ay maaaring angkop sa isang pangunahing controller. Ang isang multilayer board ay maaaring magbigay ng mas maraming routing space para sa mga produktong may siksik na bahagi at high-speed signal. Nakita kong binago nito ang landas ng disenyo para sa maliliit na device. Ang enclosure ay maaaring mukhang handa, ngunit ang board ay nagpapakita ng ibang isyu: ang isang connector ay nangangailangan ng higit pang clearance, isang baterya ang humaharang sa isang signal path, o isang bahagi na gumagawa ng init ay masyadong malapit sa isang sensitibong sensor. Ang layout ng PCB ay nagbibigay sa koponan ng pisikal na pagtingin sa mga problemang ito bago ang mass production. ## Ang kalidad ng signal ay nagsisimula sa layout Ang isang circuit ay maaaring maglaman ng mga tamang bahagi at hindi maganda ang pagganap kapag ang layout ay hindi naplano nang maayos. Ang haba ng bakas, spacing, grounding, paghahatid ng kuryente, at paglalagay ng bahagi ay maaaring makaapekto sa gawi ng signal. Maaaring kailanganin ng mataas na bilis ng mga linya ng data ang kinokontrol na pagruruta. Maaaring kailanganin ng mga sensitibong linya ng sensor ang paghihiwalay mula sa maingay na mga seksyon ng kuryente. Ang isang matatag na disenyo ng lupa ay maaaring makatulong na mabawasan ang hindi gustong interference. Ito ang dahilan kung bakit hindi ko itinuturing ang layout ng PCB bilang simpleng gawaing pagguhit. Sinasalamin ng board kung paano gumagalaw ang kuryente sa produkto. Ang isang praktikal na pagsusuri sa disenyo ay kadalasang sinusuri ang: 1. Kung ang mga bakas ng kuryente ay maaaring magdala ng inaasahang kasalukuyang 2. Kung ang mga linya ng signal ay iruruta nang may angkop na espasyo 3. Kung ang mga konektor ay tumutugma sa enclosure ng produkto 4. Kung ang init ay maaaring lumayo mula sa mainit-init na mga bahagi 5. Kung ang mga punto ng pagsubok ay magagamit para sa inspeksyon 6. Kung ang board ay maaaring i-assemble sa mga napiling mga pagbabago pagkatapos ng mga piniling proseso. ## Sinusuportahan ng mga PCB ang paulit-ulit na pagmamanupaktura Ang isang prototype ay maaaring i-assemble sa pamamagitan ng kamay nang may pasensya. Ang isang linya ng produksyon ay nangangailangan ng malinaw na data ng placement, matatag na mga sukat, maaasahang solder joints, at isang disenyo na nababagay sa napiling paraan ng pagpupulong. Ang mga PCB file ay nagbibigay ng impormasyong kailangan para sa paggawa at pagpupulong. Depende sa proyekto, ang isang tagagawa ay maaaring gumamit ng: - Gerber file - Drill file - Pick-and-place data - Bill of materials - Assembly drawings - Testing requirements Kapag ang mga file na ito ay tumugma sa disenyo, ang proseso ng produksyon ay nagiging mas madaling kontrolin. Kapag nagsalungat ang mga ito, maaaring huminto ang tagagawa para kumpirmahin ang mga detalye. Na maaaring makaapekto sa iskedyul at lumikha ng karagdagang gawaing pang-inhinyero. Minsan ay sinuri ko ang isang maliit na proyekto ng control-board kung saan gumagana nang tama ang circuit, ngunit ang mga mounting hole ay hindi tumugma sa enclosure. Ang de-koryenteng disenyo ay hindi ang problema. Ang mga mekanikal na detalye ay nasuri nang huli. Ang isang maikling pagsusuri sa pagitan ng taga-disenyo ng PCB at taga-disenyo ng enclosure ay maaaring pumigil sa muling paggawa. ## Naiimpluwensyahan din ng board ang pagkukumpuni at pagsubok Ang isang mahusay na PCB ay higit pa sa paggawa ng function ng produkto. Makakatulong ito sa mga technician na makahanap ng mga pagkakamali. Ang mga test point ay nagbibigay-daan sa mga inhinyero na sukatin ang boltahe o aktibidad ng signal nang hindi hinahawakan ang maliliit na bahagi ng pin. Ang mga malinaw na reference na label ay nagpapadali sa pagtukoy ng mga bahagi. Ang mga naa-access na konektor ay maaaring gawing simple ang inspeksyon. Makakatulong ang mga hiwalay na seksyon ng kuryente sa mga technician na ihiwalay ang isang problema. Maaaring hindi lumabas ang mga detalyeng ito sa isang advertisement ng produkto, ngunit nakakaapekto ang mga ito sa gawaing nangyayari pagkatapos ng pagpupulong. Ang isang board na madaling subukan ay maaaring mabawasan ang pagkalito sa panahon ng pagbuo at serbisyo. Para sa mga produktong ginagamit sa mga pabrika, laboratoryo, sasakyan, o mga medikal na setting, maaaring mahalaga ang suportang ito sa buong ikot ng buhay ng produkto. Ang eksaktong mga kinakailangan ay nakasalalay sa aplikasyon at naaangkop na mga pamantayan sa industriya. ## Ang pagpili ng tamang materyal ng PCB ay mahalaga. Iba't ibang produkto ang nangangailangan ng iba't ibang materyales at istruktura ng board. Ang FR-4 ay malawakang ginagamit para sa maraming electronic board dahil nag-aalok ito ng balanse ng gastos, lakas, at pagganap ng kuryente. Ang mga nababaluktot na PCB ay maaaring yumuko sa loob ng mga compact na produkto o ikonekta ang mga gumagalaw na bahagi. Ang mga metal-core na board ay maaaring makatulong sa paglipat ng init sa ilang mga aplikasyon ng pag-iilaw at kapangyarihan. Maaaring kailanganin ng mga high-frequency na disenyo ang mga materyales na pinili para sa kanilang pag-uugali ng signal. Walang isang uri ng board na nababagay sa bawat proyekto. Karaniwan akong nagsisimula sa ilang mga katanungan: - Anong kasalukuyang at boltahe ang hahawakan ng board? - Gaano kabilis ang mga signal? - Baluktot ba ang board o haharap sa panginginig ng boses? - Gaano karaming init ang gagawin ng mga bahagi? - Anong espasyo ang available sa loob ng enclosure? - Ilang unit ang gagawin? - Anong mga pangangailangan sa pagsubok at sertipikasyon ang nalalapat? Ang mga sagot ay gumagabay sa pagpili ng materyal, bilang ng layer, kapal ng tanso, pagtatapos sa ibabaw, at paraan ng pagmamanupaktura. ## Isang kapaki-pakinabang na daloy ng trabaho sa PCB Mas gusto kong ituring ang pagbuo ng PCB bilang isang konektadong proseso sa halip na isang handoff sa pagitan ng magkahiwalay na mga koponan. Ang gawain ay madalas na sumusunod sa landas na ito: 1. Tukuyin ang mga kinakailangan sa elektrikal at mekanikal. 2. Lumikha ng eskematiko at suriin ang mga koneksyon sa circuit. 3. Pumili ng mga bahagi na may angkop na impormasyon sa kuryente at supply. 4. Ilagay ang mga pangunahing bahagi sa paligid ng mga konektor, pinagmumulan ng init, at mga lugar ng serbisyo. 5. I-ruta ang power at signal path nang nasa isip ang mga kinakailangan sa disenyo. 6. Magpatakbo ng mga pagsusuri sa disenyo at suriin ang board sa tatlong dimensyon. 7. Bumuo ng isang maliit na batch para sa pagsubok. 8. Magtala ng mga pagkakamali, pagbabago, at resulta ng inspeksyon. 9. I-update ang disenyo bago ang mas malaking produksyon. Hindi inaalis ng prosesong ito ang bawat panganib. Nagbibigay ito ng mas maraming pagkakataon sa koponan na makahanap ng mga problema habang ang mga pagbabago ay mapapamahalaan pa rin. ## Mula sa mga hubad na board hanggang sa mga kapaki-pakinabang na produkto Mahalaga ang PCB dahil nagkokonekta ito ng maraming pangangailangan nang sabay-sabay. Nagdadala ito ng mga signal, sumusuporta sa mga bahagi, tumutulong sa pagkontrol ng init, umaangkop sa enclosure, at nagbibigay sa mga tagagawa ng isang paulit-ulit na paraan upang buuin ang produkto. Kapag tumingin ako sa isang hubad na tabla, wala akong makitang hindi natapos na bagay. Nakikita ko ang istraktura sa likod ng aparato. Ang mga bakas ng tanso ay nagpapakita ng nakaplanong paggalaw ng kapangyarihan at data. Ipinapakita ng mga lokasyon ng bahagi kung paano balanseng function, espasyo, pagsubok, at produksyon ang taga-disenyo. Iyon ang dahilan kung bakit ang gawaing PCB ay nararapat na pansinin mula sa pinakamaagang yugto ng disenyo. Ang isang maalalahanin na lupon ay maaaring gawing mas madali ang pag-unlad. Ang isang nagmamadaling layout ay maaaring lumikha ng mga problema na lilitaw sa ibang pagkakataon, kapag ang mga pagbabago ay nagkakahalaga ng mas maraming pagsisikap.

Ang isang PCB ay maaaring magmukhang isang flat board na natatakpan ng mga tansong linya, butas, at maliliit na bahagi. Ganoon din ang nakikita ko noon. Pagkatapos ay gumawa ako ng mga disenyo na kailangang magdala ng kapangyarihan, kontrolin ang init, protektahan ang mga signal, at magkasya sa loob ng isang masikip na enclosure. Noon naging malinaw ang tunay na papel ng isang naka-print na circuit board. Ang isang PCB ay hindi lamang isang base para sa mga bahagi. Ito ang landas na nag-uugnay sa mga pangangailangang elektrikal, mekanikal, at thermal ng isang produkto. ## Kinokontrol ng PCB kung paano gumagalaw ang kuryente Bawat bakas ay may trabaho. Ang isang makitid na bakas ng signal ay maaaring magdala ng data sa pagitan ng isang sensor at isang processor. Ang isang mas malawak na landas ng tanso ay maaaring magdala ng kasalukuyang sa isang motor, LED array, o power converter. Kailangang isaalang-alang ng taga-disenyo ang lapad ng bakas, kapal ng tanso, kasalukuyang antas, at init. Ang isang bakas na mukhang katanggap-tanggap sa isang screen ay maaaring maging mainit sa panahon ng operasyon kung ito ay nagdadala ng mas agos kaysa sa kayang hawakan ng tanso. Ang init na iyon ay maaaring makaapekto sa mga kalapit na bahagi at mabawasan ang pagiging maaasahan ng produkto. Madalas akong magsimula ng isang board review sa isang simpleng tanong: Saan pumapasok ang kasalukuyang, at saan ito napupunta? Nakakatulong ito na ipakita ang mahihinang koneksyon, mahihirap na daanan sa pagbabalik, at mga lugar na maaaring mangailangan ng mas malawak na tanso o karagdagang mga layer ng tanso. ## Pinamamahalaan din ng board ang hindi gustong ingay Ang mga modernong produkto ay kadalasang naglalagay ng mga mabilis na digital signal, wireless circuit, motor, at sensitibong sensor sa parehong board. Ang mga seksyong ito ay maaaring makaapekto sa isa't isa kapag ang layout ay hindi binalak nang may pag-iingat. Ang isang motor driver ay maaaring lumikha ng ingay sa kuryente kapag ang motor ay nagsimula o huminto. Maaaring makita ng sensor circuit ang ingay na iyon bilang maling pagbabasa. Ang isang high-speed na linya ng data ay maaari ring mawalan ng kalidad ng signal kapag ito ay tumatakbo nang napakalapit sa isang maingay na daanan ng kuryente. Ang magandang disenyo ng PCB ay naghihiwalay sa mga sensitibo at maingay na seksyon kung posible. Nagbibigay din ito sa kasalukuyang isang kinokontrol na landas sa pagbabalik. Ang mga ground plane, maiikling koneksyon, angkop na paglalagay ng bahagi, at maingat na pagruruta lahat ay nakakatulong na mabawasan ang hindi gustong interference. Ito ay isang dahilan kung bakit maaaring gumana nang maayos ang isang board sa isang pangunahing pagsubok at nagpapakita pa rin ng mga error sa loob ng tapos na produkto. ## Ang pagpili ng materyal ay nakakaapekto sa pagganap ng board Ang materyal sa ilalim ng tanso ay higit pa sa isang layer ng suporta. Ang isang karaniwang FR-4 board ay maaaring umangkop sa maraming control board, consumer device, at mga produktong pang-industriya. Ang isang high-frequency circuit ay maaaring mangailangan ng isang materyal na may iba't ibang mga katangian ng kuryente. Ang isang board na malapit sa pinagmumulan ng init ay maaaring mangailangan ng mas mahusay na thermal support. Ang isang metal-core PCB ay maaaring makatulong na alisin ang init mula sa mga high-power na LED. Minsan ay sinuri ko ang isang produkto ng LED kung saan gumagana nang tama ang circuit sa isang maikling pagsubok. Pagkatapos ng mas mahabang operasyon, ang liwanag na output ay naging hindi gaanong matatag. Ang isyu ay hindi ang modelo ng LED. Namumuo ang init sa lugar ng board sa ilalim ng mga LED. Ang ibang thermal na disenyo at mas mahusay na heat path ay nakatulong sa produkto na mapanatili ang isang steadier na output. Ang pagpili ng materyal ay dapat tumugma sa mga kondisyon ng pagtatrabaho ng produkto, hindi lamang sa eskematiko nito. ## Maaaring malutas ng bilang ng layer ang mga problema sa layout Ang isang single-layer na board ay maaaring angkop para sa isang simpleng circuit. Ang isang dalawang-layer na board ay maaaring magbigay ng mas maraming routing space at isang mas malakas na landas sa lupa. Maaaring suportahan ng mga multilayer board ang mga siksik na layout, kinokontrol na impedance, pamamahagi ng kuryente, at mas maikling mga ruta ng signal. Higit pang mga layer ay hindi awtomatikong lumikha ng isang mas mahusay na board. Nagdaragdag sila ng gastos at nakakaapekto sa mga kinakailangan sa pagmamanupaktura. Mas gusto kong piliin ang bilang ng layer pagkatapos suriin ang: - Densidad ng bahagi - Kasalukuyang mga antas - Bilis ng signal - Laki ng board - Mga pangangailangan sa thermal - Mga limitasyon sa paggawa - Pag-access sa inspeksyon at pagkumpuni Ang isang compact board na may maraming mga function ay maaaring mangailangan ng higit pang mga layer dahil limitado ang espasyo sa pagruruta. Ang isang mas malaki, mas mabagal na control board ay maaaring gumana nang maayos sa mas kaunting mga layer. ## Nagsisimula ang paggawa sa yugto ng disenyo Ang isang PCB ay maaaring magmukhang tama sa software ng disenyo at lumikha pa rin ng mga problema sa panahon ng produksyon. Ang maliit na espasyo, makitid na bakas, maliliit na butas, hindi pangkaraniwang mga hugis ng board, at mahirap maabot na mga bahagi ay maaaring magpapataas ng kahirapan sa pagmamanupaktura. Ang ilang mga pagpipilian ay maaari ring magpahirap sa inspeksyon o pagkumpuni. Sinusuri ko ang disenyo para sa kakayahang gawin bago ipadala ito sa produksyon. Kasama diyan ang pagsusuri: 1. Minimum na trace at spacing value 2. Mga laki ng butas at aspect ratio 3. Copper balance 4. Solder mask openings 5. Component spacing 6. Panel layout 7. Test point access 8. Assembly direction 9. Board edge clearance Maaaring mabawasan ng mga pagsusuring ito ang mga maiiwasang pagbabago pagkatapos magsimula ang fabrication. ## Ipinapakita ng pagsubok kung ano talaga ang ginagawa ng layout Maaaring kasama sa kumpletong pagsusuri ng PCB ang visual na inspeksyon, automated optical inspection, flying probe testing, in-circuit testing, at functional testing. Sinusuri ng bawat pamamaraan ang ibang bahagi ng produkto. Ang isang board ay maaaring pumasa sa isang visual na inspeksyon habang mayroon pa ring maling halaga ng bahagi. Maaari itong pumasa sa mga pagsusuri sa kuryente at nagpapakita pa rin ng problema sa thermal sa mahabang operasyon. Gusto kong ikonekta ang pagsubok sa aktwal na paggamit ng produkto. Kung kinokontrol ng device ang isang pump, dapat isaalang-alang ng pagsubok ang pagsisimula ng motor. Kung ang board ay sumusukat ng temperatura, ang pagsubok ay dapat magsama ng katumpakan ng sensor at pagkakalantad sa init. Kung ang produkto ay gumagamit ng wireless na komunikasyon, ang enclosure at mga kalapit na materyales ay dapat na bahagi ng pagsusuri. Nagiging kapaki-pakinabang ang PCB kapag ito ay gumaganap nang tuluy-tuloy sa ilalim ng mga kundisyong idinisenyo nitong harapin. ## Maaaring hubugin ng maliliit na pagpipilian sa layout ang buong produkto Maaaring baguhin ng posisyon ng isang connector ang disenyo ng enclosure. Ang lokasyon ng isang mainit na bahagi ay maaaring makaapekto sa mga kalapit na sensor. Ang isang hindi magandang nailagay na punto ng pagsubok ay maaaring makapagpabagal sa mga pagsusuri sa pagpupulong. Ang nawawalang mounting hole ay maaaring lumikha ng stress sa board sa panahon ng pag-install. Iyon ang dahilan kung bakit itinuturing ko ang pagbuo ng PCB bilang isang gawain ng produkto sa halip na isang gawain sa pagguhit. Dapat gumana ang board sa firmware, enclosure, power source, proseso ng assembly, service plan, at user environment. Ang isang mahusay na PCB ay hindi lamang kumonekta sa mga bahagi. Tinutulungan nito ang buong produkto na gumana nang may mas kaunting mga sorpresa. Kapag sinusuri ko ang isang PCB, tumitingin ako sa kabila ng berdeng ibabaw. Nagtatanong ako kung paano gumagalaw ang kuryente, kung saan napupunta ang init, kung paano bumalik ang mga signal, kung paano ibubuo ang board, at kung ano ang maaaring mangyari pagkatapos ng mga buwan ng paggamit. Ang mga tanong na iyon ay nagpapakita kung bakit ang isang PCB ay maaaring magkaroon ng napakalakas na epekto sa pagganap ng produkto, kahit na ito ay mukhang simple sa isang sulyap. Makipag-ugnayan sa amin sa lingchao: mr.xu@lingchaopcb.com/WhatsApp +8613780181891.

1. Clyde F. Coombs Jr. at Happy T. Holden — 2008 — Printed Circuits Handbook 2. IPC — 2020 — IPC-2221B Generic Standard sa Printed Board Design 3. Stephen H. Hall, Garrett W. Hall, at James A. McCall — 2000 — High-Speed ​​Handbook ng Johnson na Disenyo ng Digital System 4. Martin Graham — 2003 — High-Speed Signal Propagation: Advanced Black Magic 5. Douglas G. Brooks — 2013 — PCB Design Guide to Via and Trace Currents and Temperatures 6. Rao R. Tummala — 2001 — Fundamentals of Microsystems Packaging