専門のPCBメーカー
この投稿は、に関するシリーズの最初の投稿です PCB設計。 このパートは主に、PCB レイアウトを開始する前に知って使用する必要がある詳細について説明します (これ以降、本文では略語 PP が表示されます)。一方、第 XNUMX パートは主にプリント回路基板自体の設計について説明します。そして後処理。
ブレッドボードはプロトタイピングに適しており、非常に便利なツールですが、何か本格的な作業を行う必要がある場合は、PCB の作成方法を知る必要があります。
PCBの作成 簡単ではありませんが、少しの忍耐力と時間をかければ、このガイドは最初の PCB を作成するのに役立ちます。
コンピューターで作業しているときは、どんなタスクも抽象的に見えますが、実際の物理的な環境や素材を使って作業していることを忘れないでください。 基板の設計を学び始める前に、基板がどのように作られるのかを理解しておくとよいでしょう。
何をどのように行うのかを理解していれば、安全に次のセクションに進むことができます。
まず、製造に使用される材料を見てみましょう。 PCB のベースは固体の非導電性材料で作られています。 この材料は銅 (または他の金属) の層で覆われており、これが導電層を形成します。
通常、ベースは FR-4 として知られるグラスファイバーです。 これは、耐火性があり、安価で、固有の導電率が低いため、最も一般的に使用される材料です。
高性能 (RF) 回路には、セラミックや PTFE などの他の種類の材料が使用されます。 これらの記事の枠組み内では、高周波回路については触れません。 PCB 設計を製造工場に送ったり、基板を製造したりする場合、通常、電気接続は、共通の導体層から銅の選択された部分を除去することによって行われます。
単層 PCB は製造と設計が非常に簡単です。 最も安価な PP バリアントは片面です。つまり、グラスファイバー上で、銅の XNUMX 層のみが使用されます。 自宅でPPを作る場合は片面的になる可能性が高いです。 それでも、基板レイアウトが XNUMX つのレイヤーに収まらないとします。 その場合、電気接続に外部ジャンパを使用する必要がありますが、これは無線コンポーネントを取り付けるときにすでに不便になる可能性があります。
商業プロジェクトや趣味のプロジェクトのほとんどは、XNUMX 層プリント基板上に構築されています。 これらを使用すると、より複雑でエレガントな基板設計ソリューションを開発できます。
構造が複雑になるほど、PP にはより多くの追加メタライゼーション層が必要になります。 通常は XNUMX 層で十分ですが、さらに層を追加する必要がない場合は、多層基板の製造コストがはるかに高くなるため、追加しない方が賢明です。
上で述べたように、銅トラック (電気接続) は、メタライズ層の表面から余分な銅を除去することによって作成されます。 XNUMX 番目の記事では、電気接続の重要な側面について詳しく説明します。
PCB の主要コンポーネントの XNUMX つはビアであり、二重層および多層基板で XNUMX つのめっき層を別のめっき層に電気的に接続するために使用されます。
1. スルービア – 最も一般的に使用されるタイプで、基板全体に穴が開けられ、メッキされて層との電気的接触が形成されます。
2. ブラインド ビア - 外側の層と XNUMX つ以上の内側の層を接続する穴。
3. 隠れた (埋め込まれたビア) - 外側に出ず、内側の層の信号を接続するビア。
4. マイクロビアまたは uVia - 深さ制御を備えたレーザーまたはドリリングによって作成され、外層を内層に接続する、直径が小さく深さが浅いマイクロホールまたは穴。
ビアについて知っておくべきことはこれだけです。
プリント回路基板を構築するための概念をさらにいくつか分析し、その目的を理解する必要がある PCB の他の層について触れてみましょう。
1. ソルダーマスク - 基板とは何かと尋ねると、彼はそれが緑色のものだと答えるでしょう。 この緑色のものははんだマスクで、PCB を保護し、はんだペーストが基板上の不要な電気接点に付着するのを防ぎます。 ちなみに、必ずしも緑色である必要はなく、ほぼすべての色です。 それはすべてボードのメーカーによって異なります。
2. 基準 - 基板上のこの特別なマーキングにより、自動コンポーネント実装システムは、取り付け中に基板上の要素を校正し、正しく取り付けることができます。 これらは、はんだマスクで覆われていない金属の小さな円です。
3. シルクスクリーン - これは、製造中に基板に適用される別の層です。 シルク スクリーン印刷は、ユーザーにヒントを提供し、配置や値、その他の情報によって基板上のコンポーネントを識別する基板上の描画です。
4. 銅フィル - アースまたは電源に電気的に接続された銅の部分。 ポリゴンの作成は、PCB 設計の非常に重要な部分です。 ポリゴンはデバイスのノイズを低減し、強力なアクティブコンポーネントからの過剰な熱を除去します。
基板設計やデバイスの回路図を検討する前に、何を設計したいのかを知っておく必要があります。 何を構築するかを検討し、適切なコンポーネントを選択する必要があります。
デバイス設計を成功させるための最初のステップは、達成したいことについて適切な目標を設定することです。 プロジェクトには常に賢明な目標を設定する必要があります。これは、次のことを意味します。
1. 具体的な
2. 測定可能
3. 達成可能
4. 現実的
5. 期限付き
たとえば、私は自分のニーズに合わせて個人プロジェクトに取り組み始めました。 私のアパートのバスルームは夕方になると照明が暗いのですが、人工照明をつけるとかなり明るくて不快ではありません。
より低い電力のランプを購入することは可能ですが、それらが販売されていない、またはより低い電力のランプがどこにもないとしましょう。 そして、色と明るさが変化し、ワイヤレスで制御できるランプを作ることにしました。
かなりクールですね。 アイデアが頭から消える前に、私たちはコンピューターの前に座って計画を立て始めます。 現段階での私の目標は非常に広範囲です。
1. ランプは多色である必要があります
2.調光可能
3. ワイヤレス制御
これらの目標はいずれもプロジェクトに固有のものではありません。 マルチカラーとはどういう意味ですか？ XNUMX色、XNUMX色、あるいは何色でもいいですか？ 調光可能とは何ですか? ワイヤレス制御、どうやって？ Wi-Fi、Zigbee、Bluetooth、あるいは音声? あらゆる方法が可能です。
・連続的に調整可能な高輝度RGB LEDはアクリルで覆われており、均一な光拡散を実現します。
· 完全なオフから LED の最大輝度まで任意の明るさを選択できる明るさ制御。
· iOS および Android デバイスからパラメータを制御するための Bluetooth Low Energy 4.0 インターフェイス。
現在、私たちの目標はすべて非常に具体的です。
プロジェクトのアイデアが明確になったので、デザインを開始します。 コンポーネントを探して回路図を描き始める前に、設計がどのように機能するかを明確にイメージすることをお勧めします。 デバイスの機能図、何が何と接続され、どのように動作するかを描く必要があります。
どのような種類の電源が必要か、どのコネクタをボード上に配置する必要があるかはまだわかりませんが、コンポーネントがどのように接続されるか、プロジェクトでどのような追加コンポーネントが必要になるかはすでにわかっています。
デザインの美的側面を考慮する良い機会です。 ボードを特定のフォームファクターに適合させたいですか? 人間工学を考慮する必要がありますか? XNUMX 年以内にプロジェクトを開いて、それがどのように機能するかを理解できますか? これらの一見取るに足らない詳細は、優れたデザインと非常に優れたデザインを区別します。
これは設計プロセスの中で最も面倒なステップかもしれませんが、プロジェクトの成功の鍵となります。 適切なコンポーネントを選択することで、プロジェクトを成功裏に完了するか、絶望的にプロジェクトを放棄するかが決まります。
集積回路メーカーは、最も機能的なコンポーネントを低コストで作成するために懸命に取り組んでいます。 ただし、特にコンポーネントの使いやすさに関しては、この競争においてすべての企業が同等であるわけではありません。
市場にある何百万もの異なるコンポーネントの中から選択する場合、完全な選択ガイドを提供することは非常に困難です。 それでも、アプリケーションに最適なコンポーネントを選択するのに役立つヒントをいくつか提供できます。
コンポーネントは豊富にあり、さまざまな代理店から入手できるものを選択してください。 プロジェクトの重要なコンポーネントがベンダーに在庫がないという理由だけで、プロジェクトを数週間、場合によっては数か月間保留することは最も避けたいことです。
場合によってはコンポーネントが廃止され、短期間でプロジェクトを変更しなければならない場合があります。 ただし、デバイスが単一インスタンス内にある場合、これは重要な役割を果たしません。
多くのオンライン ストアでは、コンポーネント パラメータ、コスト、入手可能性ごとに、サイト上で非常に機能的なフィルターを提供しています。 これらを使用して、最適なパラメータを持つコンポーネントを選択し、コストでフィルタリングします。
多くのコンポーネントは、1000 個からの最小数量でのみ販売されます。
コンポーネントを選択するときは、それが製造されたケースに注意してください。 後で販売できないコンポーネントは購入しないでください。
将来プロジェクトで使用する際に問題が発生しないように、購入する前にコンポーネントのドキュメントを必ず読んでください。
コンポーネントを選択したら、注文することができます。 私は、mouser.com や digikey.com などのオンライン ストアを通じて注文するのが好きです。 もちろん、これは純粋に私の好みです。 他の関連サプライヤーを知っている場合は、コメントにそのサプライヤーについて書いてください。
ソフトウェアの使用を開始する前の最終段階は、プロジェクトの重要なポイントの一部を紙に書き出すことです。 最も適切なオプションは、ノートブックの異なるページに各ブロックを個別にペイントすることです。
また、何が機能するか、およびこのピンまたはそのピンが何を担当するかについて、必要なメモをすべて作成することもできます。 また、設計プロセス中に必要となる追加情報を入力します。 たとえば、データシートで超小型回路の I2C アドレスを探してメモ帳に入力するのは面倒な場合があります。
すべてのメモを完了したら、プリント基板自体の設計プロセスに進むことができます。
