Che cos’ è PCBA
Il nome completo di PCBA è l’insieme della scheda a circuito stampato, ossia l’insieme della scheda a circuito stampato, che si riferisce all’assemblaggio di componenti elettronici, connettori, plug-in, cancelli logici digitali, microunità di controllo ecc. Su una scheda a circuito stampato, e poi una serie di processi come la saldatura e la connessione per farne un modulo funzionale completo di un prodotto elettronico.
Quali sono i componenti comuni dei PCB
1. Componenti passivi
- Resistenze (resistore)
Funzione: limita la dimensione corrente, shunt di tensione
Tipi comuni: resistori a film di carbonio (economici e pratici), resistori a film di metallo (di maggiore precisione), resistori a bobina (applicazioni ad alta potenza), resistori a chip (SMD, corrente principale moderna)
Tecniche di identificazione: codice dell’anello di colore: 4-6 anelli di colore per indicare il valore di resistenza e la precisione, codice del chip: 3-4 cifre per indicare il valore di resistenza
Simbolo del circuito: scatola rettangolare o linea ondulata
- Condensatore (condensatore)
Funzione: immagazzinamento dell’energia, filtraggio, accoppiamento
Tipi tradizionali: condensatori elettrolitici (grandi capacità, polarità), condensatori ceramici (buone caratteristiche di alta frequenza), condensatori di tantalio (piccole dimensioni, elevata stabilità), condensatori a film (alta precisione)
Marcatura dei circuiti: inizio "C" (come C1, C2)
Punti di selezione: valore di capacitanza, valore di tensione di resistenza, coefficiente di temperatura
- Induttore (induttore)
Funzione: filtraggio, accumulo di energia, stabilizzazione corrente
Categorie principali: induttori cavi (applicazioni ad alta frequenza), induttori di ferrite (antiinterferenza), induttori a chip (risparmio di spazio), induttori di potenza (corrente elevata)
Marcatura del circuito: inizio "L" (come L1, L2)
2. Dispositivi semiconduttori
- Diodo (Diode)
Funzione: conduttività unidirezionale, stabilizzazione della tensione, emissione di luce
Tipi comuni: diodi raddrizzatori (come 1N4007), diodi regolatori di tensione (come 1N4742), diodo Schottky (a bassa caduta), LED (diodo a emissione di luce), diodi TVS (antistatici)
Marcatura dei circuiti: inizio "D"
- Transistor (Transistor)
Funzione: amplificazione del segnale, controllo della commutazione
Tipi principali: transistor (BJT), tubo ad effetto di campo (MOSFET), IGBT (commutatore ad alta potenza)
Pacchetto: fino a 92 (potenza ridotta), fino a 220 (potenza media), SOT-23 (SMD)
3. Circuiti integrati
- IC analogico
Amplificatori operativi, regolatori di tensione, convertitori di dati (ADC/DAC)
- Ci digitali
Microcontrollore (MCU)
Memoria (Flash, RAM), circuiti di porta logica
- Circuiti integrati
Chip trasceiver senza fili, interfaccia sensori
4. Altre componenti importanti
- connettori
Connettore femmina/intestazione Pin, interfaccia USB/HDMI, connettore da tavolo a scheda
- Componenti di protezione
Fusibili, varistori, tubi di scarico gas
- Componenti elettromeccanici
Relay, commutatore, buzzer
Quali certificazioni sono richieste per i componenti
Requisiti specifici di certificazione per diversi tipi di componenti
Circuiti integrati: la certificazione ISO/IEC 27001 del sistema di gestione della sicurezza dell’informazione è necessaria per garantire che la progettazione e la fabbricazione siano conformi alle norme pertinenti.
Condensatori e resistenze: la certificazione RoHS è necessaria per garantire che non contengano sostanze pericolose.
Connettori: UL certificazione o altra certificazione di sicurezza elettrica è necessaria per garantire la sicurezza durante l’uso.
Componenti LED: le certificazioni di sicurezza e di prestazione sono necessarie per garantire la conformità alle applicazioni di illuminazione e visualizzazione.
Dispositivi semiconduttori: deve essere certificato AEC-Q100 per l’uso nell’elettronica automobilistica.
Sensori: possono essere richiesti certificati specifici per l’industria, come ISO 13485 per la medicina elettronica
Tali certificazioni non solo garantiscono la qualità e la sicurezza del prodotto, ma aiutano anche il prodotto a essere conforme sul mercato.
Il ruolo dei componenti comuni sui PCB
1. Resistore (Resistor)
Funzioni principali: limitazione della corrente, distribuzione della tensione, regolazione del segnale
Applicazioni tipiche: fornire la tensione di distorsione appropriata al transistor, nel circuito del sensore, per regolare il livello del segnale, come componenti di protezione LED per limitare la corrente
2. condensatore
Funzioni principali: immagazzinamento dell’energia, filtraggio del rumore, accoppiamento dei segnali
Applicazioni tipiche: filtraggio del circuito di alimentazione (per eliminare le increspature), accoppiamento del segnale nei circuiti audio, disaccoppiamento digitale del perno di potenza IC
3. induttore
Funzioni principali: immagazzinamento dell’energia, filtraggio ad alta frequenza, stabilizzazione attuale
Applicazioni tipiche: commutazione della conversione dell’energia di alimentazione, corrispondenza dell’impedenza nei circuiti RF, componenti chiave dei filtri EMI
4. Diodo (Diode)
Funzioni essenziali: conduttività unidirezionale, regolazione della tensione, protezione dei circuiti
Applicazioni tipiche: raddrizzatore a corrente alternata o cc, diodo tv di protezione per sovratensione, per impedire l’inversione del circuito di protezione
5. Transistor (Transistor)
Funzioni principali: amplificazione del segnale, commutazione elettronica, controllo della corrente
Applicazioni tipiche: amplificazione del segnale audio, circuiti logici digitali, controllo della trasmissione del motore
6. Circuito integrato (ci)
Funzioni principali: realizzazione di funzioni elettroniche complesse
Applicazioni tipiche: microcontrollori (nucleo di controllo del sistema), amplificatori operativi (elaborazione del segnale), ci per la gestione dell’energia
7. Componenti elettromeccanici
Interruttori: comando di accensione/spegnimento del circuito
Connettori: connessione elettrica tra moduli
Relè: corrente piccola per controllare corrente grande
Componenti di segnalazione e allarme
LED: indicazione visiva dello stato di lavoro
Buzzer: segnale d’allarme acustico
8. Componenti di protezione
Fusibile: protezione sovrapcorrente
Varistor: protezione antiriflesso
Tubo di scarica del Gas: protezione dai fulmini
9. Componenti sensori
Sensore di temperatura: monitoraggio ambientale
Fotoresistore: rivelazione dell’intensità luminosa
Accelerometro: sensore di movimento
Come identificare rapidamente i componenti dei PCB
Guardate la marcatura: lettere + numeri accanto alla numerazione dei componenti
Guarda il pacchetto: i diversi componenti hanno un tipico modulo di pacchetto
Parametri di misura: utilizzo di un multimetro per misurare le caratteristiche di base dell’
Controllare le informazioni: secondo le specifiche di interrogazione del modello
PCB sui simboli comuni dei componenti
I PCB nei simboli comuni dei componenti comprendono resistenza (R), capacità (C), induttanza (L), circuiti integrati (IC), diodi (D), transistor (Q), trasformatori (T) e così via.
Simboli di diagrammi di circuiti
1. Simboli elettrici di base
- Categoria di alimentazione
AC: simbolo di corrente alternata (linea ondulata)
DC: simbolo di corrente continua (linea retta + linea tratteggiata)
G: simbolo del generatore (cerchio con G)
- Dispositivi di protezione
FU: fusibile (rottura rettangolare al centro)
FF: fusibile cadente (rettangolo con barra)
FV: dispositivo di protezione della tensione limite (rettangolo con freccia)
2. Simboli del dispositivo di controllo
- Cambia categoria
QS: disconnessione dell’interruttore (sbarra disconnessione)
QF: interruttore di circuito (con simbolo di trip)
SB: interruttore a pulsante (connessione a metà cerchio)
- relè
KA: relè istantaneo (con fulmine nella scatola)
Kathryn: relè tempo (con orologio nella casella)
KH: relè termico (con linee ondulate nella scatola)
3. Simboli degli strumenti di misura
- Metro base
PA: amperometro (A in cerchio)
PV: voltmetro (V in cerchio)
PPF: misuratore del fattore di potenza (cos arrotondato in cerchio)
- Misurazione dell’elettricità
PJ: misuratore attivo (Wh in cerchio)
PJR: misuratore di potenza reattiva (VARh in cerchio)
4. Motore e attuatore
- Motore elettrico
M: simbolo generale del motore elettrico (M in cerchio)
MS: motore sincrono (doppio cerchio)
MA: motore asincrono (con barra in cerchio)
- attuatore
YV: valvola a solenoide (rettangolo con linea ondulata)
YM: valvola motorizzata (rettangolo con cambio)
YE: attuatore elettrico (rettangolo con freccia)
5. Dispositivo indicatore di segnale
- Indicatore luminoso
HR: luce rossa (cerchio pieno con H)
HG: luce verde (cerchio solido con G)
HY: luce gialla (cerchio solido con Y)
- Dispositivo di segnalazione
HA: segnale acustico (simbolo dell’avvisatore acustico)
HS: segnale luminoso (simbolo di fulmine)
HP: segnale luminoso (rettangolo con testo all’interno)
6. Simboli speciali dei componenti
- Tipo sensore
BL: sensore di livello liquido (trapezoidale con linee ondulate)
BT: sensore di temperatura (rettangolo con termometro)
BV: sensore di velocità (rettangolo con tachimetro)
- elettrotecnica
UR: raddrizzatore a tiristori (triangolare con cancello)
UI: invertitore (rettangolo con freccia bidirezionale)
UF: invertitore (rettangolo con simbolo di frequenza)
7. Cablaggio e dispositivi di connessione
- Dispositivi di connessione
XT: blocco terminale (disposizione circolare dei punti)
XB: schede di connessione (fili di connessione rettangolari)
XP/XS: plug socket (concave butt symbol)
- Sistema Busbar
W: busbar DC (spesso filo solido)
WV: mini-bus di tensione (linea tratteggiata)
WCL: chiusura di una piccola barra (con simbolo commutatore)
La padronanza di questi simboli è la base per capire gli schemi dei circuiti, e con l’esperienza, sarete in grado di interpretare velocemente una varietà di disegni elettrici complessi.
Disposizione dei componenti PCB e progettazione del cablaggio
1. Principi di base della disposizione dei componenti
- Schema delle priorità strategiche
Prima organizza il ci principale e i componenti più grandi (come processori, FPGA)
Disporre quindi dei circuiti periferici di chiave (circuiti di orologio, moduli di potenza)
Disporre infine di piccoli componenti passivi (resistenze, condensatori, ecc.)
- Schema di ottimizzazione del flusso del segnale
Secondo la disposizione della sequenza della direzione del flusso del segnale schematico (input elaborazione output)
Minimizzare le vie di segnalazione critiche (specialmente per i segnali ad alta velocità)
Segnali sensibili lontani da fonti di interferenza (ad esempio commutazione dell’alimentazione elettrica)
- Estetica della simmetria ed equilibrio funzionale
Disposizione della simmetria speculare per gli stessi moduli funzionali
Distribuzione uniforme dei componenti sulla tavola (per evitare matassine)
Dissipazione equilibrata del calore e compatibilità elettromagnetica.
2. Dettagli della disposizione professionale
- Assetto modulare funzionale
Ripartizione rigida dei circuiti digitali/analogici (spaziatura raccomandata >5mm)
Isolamento separato per i circuiti RF
Configurazione centralizzata dei moduli di alimentazione
- Spaziatura di sicurezza
Componenti a partire dal bordo della tavola sporgenti di 5mm (per evitare danni alla lavorazione)
Tra le componenti del chip sporge 2mm (facile da riparare)
Tra i componenti ad alta tensione tensione 1,8 mm (requisiti di sicurezza)
- Trattamento di componenti speciali
Componenti generatori di calore:
Distribuzione uniforme per evitare la concentrazione nei punti caldi
Tenere lontano da componenti sensibili al calore (come condensatori elettrolitici)
Aggiungere eventuali dissipatori di calore
Componenti ad alta frequenza:
Il più vicino possibile al centro del consiglio
Tenere lontano dalle porte di I/O
Usa protezione contro il suolo
- Sistema condensatore di disaccoppiamento
0,1 condensatori F su ogni perno di potenza
Distanza di disposizione < 3mm (idealmente montata sul retro)
Quando più condensatori sono collegati in parallelo, essi sono disposti dalla più piccola alla più grande capacità.
3. Strategia di cablaggio intelligente
- Dà priorità ai segnali chiave
Segnali di orologio:
Larghezza della linea più spessa (generalmente 8-12 mil)
Terra di accompagnamento completa
Evita le curve ad angolo retto
Segnali differenziali:
Lunghezza rigorosamente uguale (errore < 50 mil)
Allineamento parallelo
Corrispondenza impedenza
- Tecniche di cablaggio ad alta densità
Iniziare dalla BGA e da altri dispositivi complessi
Prima di tutto il percorso attraverso le aree più dense
Usare una transizione diagonale di 45 gradi
- Schema di inoltro stratificato
Si raccomanda di impilare i livelli:
Livello superiore: segnali critici
Livello interno 1: piano terra completo
Strato interno 2: piano di potenza
Livello inferiore: segnali comuni
Segnale ad alta frequenza raccomandato:
Allineamento linea nastro (strato interno)
Evitare la divisione incrociata delle zone
Come fare la fabbricazione di PCBA
La fabbricazione di PCBA è un processo complesso e delicato che richiede conoscenze e attrezzature specializzate. Le fasi generali della produzione di PCBA sono le seguenti:
1. Progettazione del circuito: A seconda dei requisiti funzionali dei prodotti elettronici, dei diagrammi di circuito e dell’utilizzo di software EDA professionali, come ad esempio il progettatore di Altium, ecc., la progettazione di schede di circuito.
2. Fabbricazione di schede a circuiti stampati: Il disegno del diagramma di circuito stampato la produzione in un circuito solido, che di solito deve avvenire mediante fotolitografia, incisione, perforazione e altre fasi.
3. Appalti di componenti In base alla progettazione del circuito, acquisto dei componenti elettronici appropriati, compresi resistori, condensatori, induttori, diodi, transistor, circuiti integrati e così via.
Montaggio di componenti: l’acquisto di componenti conformi ai requisiti di progettazione del circuito posti sulla scheda a circuiti stampati, che di norma devono essere effettuati attraverso il montatore e altre apparecchiature specializzate.
5. Saldatura Componenti e saldatrici a circuito stampato, compresa la saldatura ad onde, la saldatura a freddo e altri metodi.
6. Prove: Verificare che il PCBA completato, compresi il controllo visivo, elettrico, funzionale, ecc., assicuri che la sua funzione sia corretta e non presenti difetti.
7. Imballaggio:Imballaggio ed etichettatura del PCBA testato, compresi gli imballaggi antistatici, inumidificabili, ecc., per garantirne la sicurezza durante il trasporto e l’uso del processo.
Aree di applicazione PCBA
La tecnologia PCBA è stata profondamente integrata in vari settori della società moderna:
Elettronica di consumo: nucleo miniaturizzato di smartphones e tablet
Industria automobilistica: il centro nervoso dell’elettrificazione e della guida intelligente
Attrezzature mediche: linea di sicurezza degli strumenti diagnostici di alta precisione
Industria 4.0: il nucleo di controllo dei sistemi intelligenti di fabbricazione
L’industria aerospaziale: il pilastro tecnologico di un’attrezzatura altamente affidabile
Tendenze di sviluppo Future
1. Tecnologia di integrazione eterogenea
2.5D/3D rompe attraverso la limitazione del piano
Integrazione fotonica al silicio per migliorare la larghezza di banda di trasmissione
2. Trasformazione della produzione verde
Divulgazione senza piombo
Applicazione di materiali riciclabili
3. Applicazione gemella digitale
La prototipizzazione virtuale accelera lo sviluppo
Manutenzione predittiva intelligente
Nel processo di progettazione e fabbricazione dei PCBA, è fondamentale la corretta selezione e l’uso razionale dei componenti elettronici. I progettisti devono scegliere i tipi ele specifiche appropriate dei componenti elettronici sulla base dei requisiti funzionali del circuito, dei requisiti di prestazione e delle considerazioni relative ai costi. Al tempo stesso, è altresì necessario considerare la disposizione dei componenti, il processo di saldatura e l’affidabilità per garantire che la qualità e le prestazioni del circuito di scheda soddisfino i requisiti previsti.