TehnologijaProces projektovanja
Projektovanje štampanih ploca
Z. Prijic
Elektronski fakultet NišKatedra za mikroelektroniku
Uvod (2019.)
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Sadržaj
1 TehnologijaTehnološki nizKomponenteDodatni elementi
2 Proces projektovanja
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Tehnološki nizKomponenteDodatni elementi
Sadržaj
1 TehnologijaTehnološki nizKomponenteDodatni elementi
2 Proces projektovanja
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Tehnološki nizKomponenteDodatni elementi
PodelaPCB - Printed Circuit Board
Jednoslojne–jednostrane (elektricne veze samo sa jednestrane)Jednoslojne–dvostrane (elektricne veze sa obe strane)Višeslojne
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Tehnološki nizKomponenteDodatni elementi
Dvostrana plocaPolazni materijal
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Tehnološki nizKomponenteDodatni elementi
Dvostrana plocaPolazni materijal
Cu
Cu
FR4
FR4 je fiberglas ocvrsnut epoksidnom smolom. Elektricni jeizolator i nije lako zapaljiv. Standardne debljine su: 0,8mm;1,0mm; 1,6mm; 1,8mm; 2,3mmi 3,2mm. Najcešce se koristi FR4debljine 1,6mm.
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Tehnološki nizKomponenteDodatni elementi
Dvostrana plocaDebljina bakarnih slojeva
Debljina bakra se cesto definiše korišcenjem broja unci (1 oz =28,3495 g) na površini od jedne kvadratne stope (1 ft2 = 929,03cm2). Pošto je gustina bakra 8,9 g/cm3 dobija se:
28,3495929,03
8, 9= 34, 3 · 10−4(cm)
U praksi se uzima vrednost debljine od 35µm i ona se najcešcekoristi. Ostale vrednosti koje se koriste su 17µm, 70µm, itd.Kao jedinica dužine se, ravnopravno sa mm, koristi i Mils(naziva se još ili mil i thou). Mils je hiljaditi deo inca, tako da je:1 Mils = 0.0254mm.
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Tehnološki nizKomponenteDodatni elementi
Elektricni spoj dva sloja bakra (via)Bušenje rupa
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Tehnološki nizKomponenteDodatni elementi
Elektricni spoj dva sloja bakra (via)Oblaganje rupa bakrom (plating)
Debljina bakra na zidovima je tipicno 1 mil.
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Tehnološki nizKomponenteDodatni elementi
Elektricni spoj dva sloja bakra (via)Nanošenje foto-rezista
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Tehnološki nizKomponenteDodatni elementi
Elektricni spoj dva sloja bakra (via)Maskiranje rezista, ekspozicija pod UV svetlom i nagrizanje
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Tehnološki nizKomponenteDodatni elementi
Elektricni spoj dva sloja bakra (via)Nagrizanje bakra
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Tehnološki nizKomponenteDodatni elementi
Elektricni spoj dva sloja bakra (via)Uklanjanje rezista
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Tehnološki nizKomponenteDodatni elementi
Elektricni spoj dva sloja bakra (via)Prekrivanje slojem polimera (soldermask)
Identican postupak se paralelno odvija i na donjoj strani ploce.Via koja ostaje ispod sloja polimera zove se tented via.
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Tehnološki nizKomponenteDodatni elementi
Sadržaj
1 TehnologijaTehnološki nizKomponenteDodatni elementi
2 Proces projektovanja
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Tehnološki nizKomponenteDodatni elementi
PodelaPo nacinu na koji ostvaruju elektricni kontakt sa linijama veza na ploci
Through-holeSMD (Surface Mounting Devices)
Komponente se mogu montirati sa jedne ili sa obe straneštampane ploce! Oblik elektricnog i fizickog kontaktakomponente i ploce naziva se otisak (footprint) komponente.
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Tehnološki nizKomponenteDodatni elementi
Through-holeFoto postupak na sloju polimera
Nagrizanje polimera vrši se do bakra.Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Tehnološki nizKomponenteDodatni elementi
Through-holeNanošenje provodnog metalnog sloja (solder)
solder
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Tehnološki nizKomponenteDodatni elementi
Through-holeSito štampa (silkscreen)
R4
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Tehnološki nizKomponenteDodatni elementi
Through-holeUmetanje komponente
Umetanje se vrši rucno ili pomocu automatskih (pick and place)mašina.
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Tehnološki nizKomponenteDodatni elementi
Through-holeLemljenje (soldering)
Kalajno kupatilo (soldering bath).Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Tehnološki nizKomponenteDodatni elementi
SMDSoldermask contact opening
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Tehnološki nizKomponenteDodatni elementi
SMDSolder
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Tehnološki nizKomponenteDodatni elementi
SMDUmetanje komponente
Umetanje se vrši pomocu automatskih mašina (izuzetno rucno,kada su u pitanju prototipovi).
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Tehnološki nizKomponenteDodatni elementi
SMDLemljenje
Lemljenje razlivanjem (Reflow soldering)Talasno lemljenje (Wave soldering)
Sve komponente u tehnickim specifikacijama sadrže podatkevezane za termicke karakteristike pri lemljenju!
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Tehnološki nizKomponenteDodatni elementi
Sadržaj
1 TehnologijaTehnološki nizKomponenteDodatni elementi
2 Proces projektovanja
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Tehnološki nizKomponenteDodatni elementi
Rupe za mehanicku montažuMounting holes
Mounting hole
Ucvršcivanje konektora za plocuUcvršcivanje ploce za kucište
Ove rupe nisu metalizirane.Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Tehnološki nizKomponenteDodatni elementi
Panelizacija
Ploce se izraduju iz panela. Na jedan panel staje više ploca.Nakon završetka procesa izrade, a pre montaže komponenata,paneli se isecaju. Nakon isecanja ploce odlaze na obradu ivica.
Keep out
Keep
out
Cutting line
BoardBoard
Cutting line
Panel edge
BoardBoard
Keep out rastojanje omogucava siguran prolaz testere. Tipicnavrednost je 1,3mm.
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Tehnološki nizKomponenteDodatni elementi
Tehnološka ogranicenja
Minimalna širina linijaMinimalno rastojanje izmedu linijaMinimalni precnik viaMinimalno rastojanje izmedu komponenata
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Tehnološki nizKomponenteDodatni elementi
Linije vezaŠirina linija
Širina linija zavisi prvenstveno od maksimalne struje koja trebakroz nju da prode! Za debljinu bakra od 35µm(1 oz) i porasttemperature od 10◦C minimalne širine linija su:
I (A) W (mm)1 0,252 0,763 1,274 2,03
Za izracunavanja se mogu koristiti posebni programi (PCBtrace calculators).
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Tehnološki nizKomponenteDodatni elementi
Linije vezaKarakteristike linija
ImpedansaPad naponaDisipacija snage
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
Faze
Logicko projektovanjeElektricno projektovanjeMehanicko projektovanjeProjektovanje ploceVerifikacijaIzrada proizvodne dokumentacije
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
FazeLogicko projektovanje
Definisanje funkcionalnih specifikacijaDefinisanje elektricnih specifikacijaDefinisanje mehanickih specifikacijaPodela na funkcionalne celine (blokove)
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
FazeElektricno projektovanje
Izbor komponenataIzrada elektricnih šemaSimulacijaIzrada prototipova blokovaMerenja
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
FazeMehanicko projektovanje
Izbor kucištaIzbor elektromehanickih komponenata (tasteri, prekidaci)Izbor mehanickih komponenata (nosaci, šrafovi)3D modeliranje
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
FazeProjektovanje ploce
Definisanje tipa i dimenzijaRazmeštaj komponenata (layout)Definisanje pravila projektovanjaDefinisanje linija veza (routing)3D modeliranje
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
FazeVerifikacija
Provera ploce prema pravilima projektovanja3D modeliranje sklopa kucišta i ploceDetekcija delova u koliziji i drugih mehanickih nedostatakaIspravke dizajna
Proces se odvija iterativno.
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
FazeIzrada proizvodne dokumentacije
Generisanje i provera GERBER fajlovaIzrada montažnih šema za plocuIzrada sklopnih crtežaIzrada liste materijala (bill of materials - BOM)
GERBER je standardni format za uredaje u proizvodnjištampanih ploca.
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
ProgramiZa projektovanje štampanih ploca
CADENCEAltium DesignerNI Ultiboard (Multisim)DipTraceEagle...
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
ProgramiZa 3D modeliranje
CATIASolidEdgeSolidWorksAlibreDesignAutodesk Inventor...
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca
TehnologijaProces projektovanja
3D modeliranjeElementi
Deo (Part)Sklop (Assembly)Tehnicki crtež (Drawing)
Postoji medusobna asocijativnost.
Z. Prijic Projektovanje štampanih ploca