כאשר מדברים על מעגלים מודפסים, מתחילים נוטים לבלבל בין "סכמות PCB" ל"קבצי תכנון PCB", אך למעשה הם מתייחסים לדברים שונים. הבנת ההבדלים ביניהם היא המפתח לייצור מוצלח של מעגלים מודפסים, לכן כדי שמתחילים יוכלו לעשות זאת טוב יותר, מאמר זה יפרט את ההבדלים העיקריים בין סכמות PCB לתכנון PCB.
מה זה PCB
לפני שנכנסים להבדל בין סכמטי לעיצוב, מה שצריך להבין הוא מהו PCB?
בעיקרון, ישנם מעגלים מודפסים בתוך מכשירים אלקטרוניים, הנקראים גם מעגלים מודפסים. מעגל ירוק זה, העשוי ממתכת יקרה, מחבר את כל הרכיבים החשמליים של המכשיר ומאפשר לו לפעול כרגיל. ללא מעגל מודפס (PCB), ציוד אלקטרוני לא יעבוד.
סכמת PCB ותכנון PCB
סכמת המעגל המודפס היא עיצוב מעגל דו-ממדי פשוט המציג את הפונקציונליות והקישוריות בין רכיבים שונים. עיצוב המעגל המודפס הוא פריסה תלת-ממדית, ומיקום הרכיבים מסומן לאחר שהמעגל מובטח לפעול כרגיל.
לכן, סכמת המעגל המודפס היא החלק הראשון בתכנון מעגל מודפס. זהו ייצוג גרפי המשתמש בסמלים מוסכמים כדי לתאר חיבורי מעגל, בין אם בצורה כתובה ובין אם בצורת נתונים. הוא גם מסביר אילו רכיבים יש להשתמש בהם וכיצד הם מחוברים.
כפי שהשם מרמז, סכמת המעגל המודפס היא תוכנית ותכנית אב. היא אינה מציינת היכן ימוקמו הרכיבים באופן ספציפי. במקום זאת, הסכמת מתארת כיצד המעגל המודפס ישיג בסופו של דבר קישוריות ומהווה חלק מרכזי בתהליך התכנון.
לאחר השלמת התוכנית, השלב הבא הוא תכנון המעגל המודפס (PCB). התכנון הוא הפריסה או הייצוג הפיזי של סכמת המעגל המודפס, כולל פריסת עקבות וחורי נחושת. תכנון המעגל המודפס מציג את מיקום הרכיבים הנ"ל ואת החיבור שלהם לנחושת.
תכנון PCB הוא שלב הקשור לביצועים. מהנדסים בנו רכיבים אמיתיים על סמך תכנון PCB כדי שיוכלו לבדוק האם הציוד פועל כראוי. כפי שציינו קודם לכן, כל אחד אמור להיות מסוגל להבין את סכמת ה-PCB, אך לא קל להבין את תפקידו על ידי התבוננות באב טיפוס.
לאחר השלמת שני השלבים הללו, ואתם מרוצים מביצועי ה-PCB, עליכם ליישם אותו דרך היצרן.
אלמנטים סכמטיים של PCB
לאחר הבנת ההבדל ביניהם, הבה נבחן מקרוב את מרכיבי סכמת המעגל המודפס. כפי שציינו, כל החיבורים גלויים, אך ישנם כמה הסתייגויות שכדאי לזכור:
כדי שניתן יהיה לראות את החיבורים בבירור, הם אינם נוצרים בקנה מידה; בתכנון המעגל המודפס, הם עשויים להיות קרובים מאוד זה לזה.
חלק מהחיבורים עשויים לחצות זה את זה, וזה למעשה בלתי אפשרי
ייתכן שחלק מהקישורים נמצאים בצד הנגדי של הפריסה, עם סימן המציין שהם מקושרים.
"תוכנית אב" של PCB יכולה להשתמש בעמוד אחד, שני עמודים או אפילו כמה עמודים כדי לתאר את כל התוכן שצריך לכלול בתכנון.
הדבר האחרון שיש לציין הוא שניתן לקבץ סכמות מורכבות יותר לפי פונקציה כדי לשפר את הקריאות. סידור חיבורים בצורה זו לא יקרה בשלב הבא, והסכמות בדרך כלל אינן תואמות את העיצוב הסופי של המודל התלת-ממדי.
אלמנטים של עיצוב PCB
עכשיו זה הזמן להתעמק במרכיבי קובץ תכנון המעגל המודפס (PCB). בשלב זה, עברנו משרטוטים כתובים לייצוגים פיזיים שנבנו באמצעות למינציה או חומרים קרמיים. כאשר נדרש חלל קומפקטי במיוחד, יישומים מורכבים יותר דורשים שימוש במעגלים מודפסים גמישים.
תוכן קובץ תכנון המעגל המודפס עוקב אחר התוכנית שנקבעה על ידי זרימת הסכימה, אך, כפי שצוין קודם לכן, השניים שונים מאוד במראה. דנו בסכמטיות של מעגל מודפס, אך אילו הבדלים ניתן להבחין בקבצי התכנון?
כשאנחנו מדברים על קבצי תכנון PCB, אנחנו מדברים על מודל תלת-ממדי, הכולל מעגל מודפס וקבצי תכנון. הם יכולים להיות בשכבה אחת או בשכבות מרובות, אם כי שתי שכבות הן הנפוצות ביותר. אנו יכולים להבחין בכמה הבדלים בין סכמות PCB לקבצי תכנון PCB:
כל הרכיבים בגודל הנכון ובמיקום הנכון
אם שתי נקודות אינן אמורות להיות מחוברות, הן חייבות לעקוף או לעבור לשכבת PCB אחרת כדי למנוע חצייה זו של זו באותה שכבה.
בנוסף, כפי שדיברנו בקצרה, תכנון PCB מקדיש תשומת לב רבה יותר לביצועים בפועל, מכיוון שזהו במידה מסוימת שלב האימות של המוצר הסופי. בנקודה זו, הפרקטיות של התכנון חייבת לעבוד בפועל נכנסת לתמונה, ויש לקחת בחשבון את הדרישות הפיזיות של לוח המעגלים המודפסים. חלק מהן כוללות:
כיצד המרווח בין הרכיבים מאפשר פיזור חום מספק
מחברים בקצה
בנוגע לבעיות זרם וחום, כמה עובי חייבים להיות המסלולים השונים
מכיוון שמגבלות ודרישות פיזיות גורמות לכך שקבצי תכנון PCB בדרך כלל נראים שונים מאוד מהתכנון בסכמה, קבצי התכנון כוללים שכבת הדפסה משי. שכבת הדפס המשי מציינת אותיות, מספרים וסמלים כדי לסייע למהנדסים להרכיב ולהשתמש בלוח.
נדרש לעבוד כמתוכנן לאחר שכל הרכיבים מורכבים על לוח המעגל המודפס. אם לא, יש לצייר מחדש.
לסיכום
למרות שלעתים קרובות מבולבלים בין סכמות של PCB לבין קבצי עיצוב PCB, למעשה, יצירת סכמות של PCB ועיצוב PCB מתייחסים לשני תהליכים נפרדים בעת יצירת מעגל מודפס. יש ליצור את דיאגרמת הסכימה של PCB שיכולה לשרטט את זרימת התהליך לפני שניתן לבצע את עיצוב ה-PCB, ועיצוב ה-PCB הוא חלק חשוב בקביעת הביצועים והשלמות של ה-PCB.