Mikä on PCBA
PCBA:n koko nimi on Printed Circuit Board Assembly eli painetun piirilevyn kokoonpano, jolla tarkoitetaan elektronisten komponenttien, liittimien, pistokkeiden, digitaalisten logiikkaporttien, mikro-ohjausyksiköiden jne. kokoamista painetulle piirilevylle ja sen jälkeen erilaisia prosesseja, kuten juottamista ja pistokkeiden liittämistä, jotta siitä tulisi elektronisen tuotteen täydellinen toiminnallinen moduuli.
Mitkä ovat piirilevyn yleiset komponentit
1.Passiiviset komponentit
- Vastukset (Vastus)
Toiminto: Rajoita virran kokoa, jännitteen shuntti
Yleiset tyypit: hiilikalvovastukset (taloudelliset ja käytännölliset), metallikalvovastukset (suurempi tarkkuus), lankavastukset (suuritehoiset sovellukset), siruvastukset (SMD, moderni valtavirta).
Tunnistustekniikat: värirengaskoodi:Sirukoodi: 4-6 värirengasta osoittaa vastusarvon ja tarkkuuden, sirukoodi: 4-6 värirengasta osoittaa vastusarvon ja tarkkuuden, sirukoodi: 3-4 numeroa, jotka ilmaisevat vastusarvon.
Piirisymboli: Suorakulmainen laatikko tai aaltoviiva
- Kondensaattori (Kondensaattori)
Toiminta: energian varastointi, suodatus, kytkentä.
Tärkeimmät tyypit: elektrolyyttikondensaattorit (suuri kapasiteetti, napaisuus), keraamiset kondensaattorit (hyvät korkeataajuusominaisuudet), tantaalikondensaattorit (pieni koko, korkea vakaus), kalvokondensaattorit (korkea tarkkuus).
Piirin merkintä: "C"-alku (kuten C1, C2).
Valintapisteet: kapasitanssiarvo, kestojännitearvo, lämpötilakerroin.
- Induktori (Induktori)
Toiminto: suodatus, energian varastointi, virran vakautus
Pääryhmät: onttoinduktorit (suurtaajuussovellukset), ferriitti-induktorit (häiriönesto), siruinduktorit (tilansäästö), tehoinduktorit (suurvirtaiset).
Piirin merkintä: "L" alku (kuten L1, L2).
2.Semiconductor laitteet
- Diodi (Diodi)
Toiminto: yksisuuntainen johtavuus, jännitteen vakauttaminen, valoa lähettävä
Yleiset tyypit: tasasuuntausdiodit (kuten 1N4007), jännitteensäätimen diodit (kuten 1N4742), Schottky-diodi (alhainen pudotus), LED (valodiodi), TVS-diodit (antistaattinen).
Piirin merkintä: "D" alku
- Transistori (Transistori)
Toiminto: signaalin vahvistus, kytkennän ohjaus
Päätyypit: transistori (BJT), kenttäefektiputki (MOSFET), IGBT (suuritehokytkin).
Pakkaus: TO-92 (pienitehoinen), TO-220 (keskitehoinen), SOT-23 (SMD).
3.Integroidut piirit
- Analoginen IC
Operaatiovahvistimet, jännitteensäätimet, datamuuntimet (ADC/DAC).
- Digitaaliset IC:t
Mikrokontrolleri (MCU)
Muisti (Flash, RAM), loogiset porttipiirit.
- Sekasignaaliset IC:t
Langattomat lähetin-vastaanotinpiirit, anturiliitäntä-IC:t
4.Muut tärkeät komponentit
- Liittimet
Nastapääteliitin/naarasliitin, USB/HDMI-liitäntä, board-to-board-liitin
- Suojauskomponentit
Sulakkeet, varistorit, kaasupurkausputket
- Sähkömekaaniset komponentit
Rele, kytkin, summeri
Mitä sertifiointeja komponentit edellyttävät
Erityiset sertifiointivaatimukset erityyppisille komponenteille
Integroidut piirit:ISO/IEC 27001 -tietoturvallisuuden hallintajärjestelmän sertifiointi vaaditaan sen varmistamiseksi, että suunnittelu ja valmistus ovat asiaa koskevien standardien mukaisia.
Kondensaattorit ja vastukset:RoHS-sertifiointi vaaditaan sen varmistamiseksi, että ne eivät sisällä vaarallisia aineita.
Liittimet:UL-sertifiointi tai muu sähköturvallisuussertifiointi vaaditaan käytön turvallisuuden varmistamiseksi.
LED-komponentit: Valaistus- ja näyttösovellusten vaatimustenmukaisuuden varmistamiseksi tarvitaan turvallisuus- ja suorituskykysertifikaatteja.
Puolijohdekomponentit: niiden on oltava AEC-Q100-sertifioituja käytettäväksi ajoneuvoelektroniikassa.
Anturit: saatetaan vaatia toimialakohtaisia sertifiointeja, kuten ISO 13485 lääketieteelliselle elektroniikalle.
Nämä sertifioinnit eivät ainoastaan takaa tuotteen laatua ja turvallisuutta, vaan myös auttavat tuotetta olemaan vaatimustenmukainen markkinoilla.
Piirilevyn yhteisten komponenttien rooli
1.Resistori (vastus)
Ydintoiminnot: virran rajoittaminen, jännitteen jakelu, signaalin säätö.
Tyypilliset sovellukset: antaa sopivan bias-jännitteen transistorille, anturipiirissä signaalitason säätämiseksi, LED-suojakomponenttien virranrajoittimena.
2.Kondensaattori
Ydintoiminnot: energian varastointi, kohinan suodatus, signaalin kytkentä.
Tyypillisiä käyttökohteita: virtalähdepiirien suodatus (rippelin poistamiseksi), signaalikytkentä audio-piireissä, digitaalisen IC:n virtatapin irrottaminen.
3.Induktori
Ydintoiminnot: energian varastointi, suurtaajuussuodatus, virran vakautus
Tyypillisiä sovelluksia: kytkentävirtalähteen energian muuntaminen, impedanssin sovittaminen RF-piireissä, EMI-suodattimien keskeiset komponentit.
4.Diode (diodi)
Ydintoiminnot: yksisuuntainen johtavuus, jännitteen säätö, piirin suojaus
Tyypilliset sovellukset: TVS-diodi, joka estää tehon käänteisen suojauspiirin käytön.
5.Transistori (transistori)
Ydintoiminnot: signaalin vahvistus, elektroninen kytkentä, virran säätö
Tyypillisiä käyttökohteita: audiosignaalien vahvistus, digitaaliset logiikkapiirit, moottorin ohjaaminen
6.Integroitu piiri (IC)
Ydintoiminnot: monimutkaisten elektronisten toimintojen toteuttaminen
Tyypillisiä sovelluksia: mikrokontrollerit (järjestelmän ohjausydin), operaatiovahvistimet (signaalinkäsittely), tehonhallinta-IC:t.
7.Sähkömekaaniset komponentit
Kytkimet: virtapiirin päälle/pois kytkentä
Liittimet: moduulien välinen sähköliitäntä
Rele: pieni virta ohjaamaan suurta virtaa
Ilmaisin- ja hälytyskomponentit
LED: visuaalinen merkintä toimintatilasta
Summeri: äänimerkki hälytyksestä
8.Suojaus Komponentit
Sulake: ylivirtasuojaus
Varistori: Ylijännitesuojaus
Kaasupurkausputki: salamasuojaus
9.Sensorikomponentit
Lämpötila-anturi: ympäristön seuranta
Fotoresistori:Valon voimakkuuden havaitseminen
Kiihtyvyysmittari: Liiketunnistus
Kuinka nopeasti tunnistaa PCB-komponentit
Katso merkintä: kirjaimet + numerot komponenttien numeroinnin vieressä.
Katso pakettia: eri komponenteilla on tyypillinen pakkausmuoto.
Mittausparametrit: yleismittarilla mitataan laitteen perusominaisuudet.
Tarkista tiedot: mallin kyselyn eritelmien mukaan.
PCB yhteisiä komponenttisymboleja varten
Piirilevyn yleisiin komponenttisymboleihin kuuluvat vastus (R), kapasitanssi (C), induktanssi (L), integroidut piirit (IC), diodit (D), transistorit (Q), muuntajat (T) ja niin edelleen.
Merkin piirikaavion symbolit
1.Basic sähköiset symbolit
- Virtalähteen luokka
AC: vaihtovirtasymboli (aaltoviiva).
DC: tasavirtasymboli (suora viiva + katkoviiva).
G: generaattorin symboli (ympyrä G:llä).
- Suojalaitteet
FU: Sulake (suorakulmainen keskikatko)
FF: Putoava sulake (suorakulmio vinoviivalla)
FV: Jännitteenrajoitussuojalaite (suorakulmio nuolella)
2.Ohjauslaitteen symbolit
- Kytkinluokka
QS: Kytkin, joka katkaisee yhteyden (slash disconnect)
QF: katkaisija (laukaisusymbolilla)
SB: painonappikytkin (puoliympyräliitäntä)
- Releet
KA: Hetkellinen rele (salaman kanssa laatikossa)
KT: aikarele (kellon kanssa laatikossa)
KH: lämpörele (aaltoviivoilla laatikossa).
3.Mittauslaitteen symbolit
- Perusmittari
PA: ampeerimittari (A ympyrässä)
PV: jännitemittari (V ympyrässä)
PPF: tehokerroinmittari (cosφ ympyrässä)
- Sähkön mittaus
PJ: aktiivinen mittari (Wh ympyrässä)
PJR: reaktiivisen tehon mittari (VARh ympyrässä).
4.Motor ja toimilaite
- Sähkömoottori
M: Sähkömoottorin yleinen symboli (M ympyrän sisällä).
MS: synkronimoottori (kaksoiskehä)
MA: Asynkronimoottori (ympyrässä vinoviiva).
- Toimilaite
YV: magneettiventtiili (suorakulmio aaltoviivalla).
YM: Moottoroitu venttiili (suorakulmio hammaspyörällä)
YE: sähköinen toimilaite (suorakulmio nuolella).
5.Signaalin ilmaiseva laite
- Merkkivalo
HR: punainen valo (yhtenäinen ympyrä H:lla)
HG: vihreä valo (yhtenäinen ympyrä G:llä).
HY: Keltainen valo (yhtenäinen ympyrä Y:llä)
- Merkinantolaite
HA: Akustinen signaali (torvisymboli)
HS: Valomerkki (salaman symboli)
HP: Valomerkki (suorakulmio, jonka sisällä on tekstiä)
6.Erityiset komponenttisymbolit
- Anturin tyyppi
BL: Nesteen tasoanturi (puolisuunnikkaan muotoinen, aaltoviivoilla varustettu).
BT: Lämpötila-anturi (suorakulmio lämpömittarilla)
BV: nopeusanturi (suorakulmio kierroslukumittarilla)
- Tehoelektroniikka
UR: tyristorisuuntaaja (kolmionmuotoinen, portilla varustettu)
UI: Invertteri (suorakulmio, jossa on kaksisuuntainen nuoli).
UF: taajuusmuuttaja (suorakulmio, jossa on taajuussymboli)
7.Johdotus ja liitäntälaitteet
- Liitäntälaitteet
XT: Liitinlohko (pyöreä pisteiden järjestely)
XB: Liitäntäkielekkeet (suorakulmaiset liitäntäjohdot)
XP/XS: pistorasia (kovera takapään symboli)
- Väyläkiskojärjestelmä
W: tasavirtakisko (paksu massiivilanka)
WV: jännitteinen miniväylä (katkoviiva)
WCL: pienen virtakiskon sulkeminen (kytkinsymbolilla)
Näiden symbolien hallitseminen on perusta piirikaavioiden ymmärtämiselle, ja kokemuksen myötä pystyt nopeasti tulkitsemaan erilaisia monimutkaisia sähköpiirustuksia.
PCB-komponenttien asettelu ja johdotussuunnittelu
1.Komponenttien asettelun perusperiaatteet
- Strateginen painopistealue Asettelu
Järjestä ensin IC-ydin ja suuret komponentit (kuten prosessorit, FPGA).
Järjestä sitten tärkeimmät oheispiirit (kellopiirit, tehomoduulit).
Järjestä lopuksi pienet passiiviset komponentit (vastukset, kondensaattorit jne.).
- Signaalivirran optimoinnin asettelu
Kaavamaisen signaalivirran suunnan (tulo → käsittely → lähtö) mukaan sekvenssiasettelu
Kriittiset signaalireitit minimoidaan (erityisesti suurnopeussignaalien osalta).
Herkät signaalit kaukana häiriölähteistä (esim. kytkentävirtalähde).
- Symmetrian estetiikka ja toiminnallinen tasapaino
Peilisymmetrinen ulkoasu samoille toiminnallisille moduuleille
Komponenttien tasainen jakautuminen piirilevylle (painovääristymien välttämiseksi).
Tasapainotettu lämmöntuotto ja sähkömagneettinen yhteensopivuus.
2.Professional ulkoasun yksityiskohdat
- Toiminnallinen modulaarinen ulkoasu
Digitaalisten/analogisten piirien tiukka erottelu (suositeltava väli > 5 mm).
Erillinen eristys RF-piireille
Virtalähdemoduulien keskitetty järjestely
- Turvaetäisyyserittely
Komponentit levyn reunasta ≥ 5 mm (käsittelyvaurioiden estämiseksi).
Sirukomponenttien välissä ≥ 2mm (helppo korjata)
Korkeajännitekomponenttien välillä ≥ 8mm (turvallisuusvaatimukset)
- Erikoiskomponenttien käsittely
Lämpöä tuottavat komponentit:
Tasainen jakautuminen kuuman pisteen keskittymisen välttämiseksi
Pidä kaukana lämpöherkistä komponenteista (kuten elektrolyyttikondensaattoreista).
Lisää tarvittaessa jäähdytyslevyjä
Korkean taajuuden komponentit:
Mahdollisimman lähellä laudan keskikohtaa.
Pidä kaukana I/O-porteista
Käytä maadoitussuojausta
- Kytkentäkondensaattorin järjestely
0,1μF kondensaattori jokaisessa virtatapissa
Asetteluetäisyys <3mm (mieluiten asennettuna takapuolelle)
Kun useita kondensaattoreita kytketään rinnakkain, ne järjestetään pienimmästä kapasiteetista suurimpaan.
3.Älykäs johdotusstrategia
- Tärkeimpien signaalien priorisointi
Kellosignaalit:
Paksumpi viivanleveys (yleensä 8-12 mil)
Täysin mukana oleva maa
Vältä suorakulmaisia käännöksiä
Differentiaalisignaalit:
Täysin samanpituiset (virhe <50 mil)
Rinnakkainen kohdistus
Impedanssin sovittaminen
- Suuren tiheyden johdotustekniikat
Aloita BGA:sta ja muista monimutkaisista laitteista
Reitti tiheimpien alueiden läpi ensin
Käytä 45° diagonaalista siirtymää
- Kerroksellinen reititysjärjestelmä
Kerrosten pinoaminen on suositeltavaa:
Ylin kerros: kriittiset signaalit
Sisäkerros 1: täydellinen maataso
Sisempi kerros 2: Tehotaso
Alin kerros: Yhteiset signaalit
Korkeataajuussignaalin suositus:
Nauhan rivin kohdistus (sisempi kerros)
Vältä Cross-Split-vyöhykkeitä
Miten PCBA:n valmistus tehdään
PCBA:n valmistus on monimutkainen ja herkkä prosessi, joka vaatii erityisosaamista ja -laitteita. Seuraavassa esitetään PCBA:n valmistuksen yleiset vaiheet:
1.circuit suunnittelu: elektroniikkatuotteiden toiminnallisten vaatimusten mukaisesti, suunnitella piirikaavioita ja käyttää ammattimaisia EDA-ohjelmistoja, kuten Altium Designer jne. ， piirilevysuunnittelu.
2.printed piirilevyjen valmistus: piirikaavion painetun tuotannon suunnittelu kiinteäksi piirilevyksi, jonka on yleensä oltava fotolitografian, etsauksen, porauksen ja muiden vaiheiden kautta.
3.komponentin hankinta: piirisuunnittelun mukaan sopivien elektroniikkakomponenttien hankinta, mukaan lukien vastukset, kondensaattorit, induktorit, diodit, transistorit, integroidut piirit ja niin edelleen.
44komponenttikokoonpano: komponenttien hankinta painetulle piirilevylle asetettujen piirisuunnitteluvaatimusten mukaisesti, jotka on yleensä suoritettava asentajan ja muiden erikoislaitteiden avulla.
5.hitsaus: komponentit ja painettujen piirilevyjen hitsaus, mukaan lukien aaltojuottaminen, reflow-juottaminen ja muut menetelmät.
6.Testaus: Testaa valmis PCBA, mukaan lukien silmämääräinen tarkastus, sähköinen testaus, toiminnallinen testaus jne., varmistaaksesi, että se toimii oikein ja että siinä ei ole vikoja.
7.Packaging：Testatun PCBA:n pakkaaminen ja merkitseminen, mukaan lukien antistaattinen pakkaus, kosteudenkestävä pakkaus jne., jotta varmistetaan sen turvallisuus kuljetuksen ja prosessin käytön aikana.
PCBA-sovellusalueet
PCBA-tekniikka on integroitunut syvälle nyky-yhteiskunnan eri aloille:
Viihde-elektroniikka: älypuhelinten ja tablettien miniatyrisoitu ydin
Autoteollisuus: sähköistämisen ja älykkään ajamisen hermokeskus
Lääkinnälliset laitteet: huipputarkkojen diagnostiikkalaitteiden elinehto
Teollisuus 4.0: älykkäiden valmistusjärjestelmien ohjausydin
Ilmailu- ja avaruusteollisuus: erittäin luotettavien laitteiden teknologinen kulmakivi
Tulevat kehityssuuntaukset
1.Heterogeeninen integrointitekniikka
2.5D/3D-pakkaus murtaa tasorajoituksen läpi
Piifotoniikan integrointi parantaa siirtokaistanleveyttä
2.Vihreän tuotannon muutos
Lyijyttömän prosessin popularisointi
Kierrätettävän materiaalin käyttö
3.Digital Twin -sovellus
Virtuaalinen prototyyppien luominen nopeuttaa kehitystä
Älykäs ennakoiva kunnossapito
PCBA:n suunnittelu- ja valmistusprosessissa elektroniikkakomponenttien oikea valinta ja järkevä käyttö on ratkaisevan tärkeää. Suunnittelijoiden on valittava elektroniikkakomponenttien sopivat tyypit ja eritelmät piirin toiminnallisten vaatimusten, suorituskykyvaatimusten ja kustannusnäkökohtien perusteella. Samalla on myös otettava huomioon komponenttien asettelu, juotosprosessi ja luotettavuus, jotta varmistetaan, että piirilevyn laatu ja suorituskyky vastaavat odotettuja vaatimuksia.