自己动手设计电路板-序


自己动手设计电路板-序

    放在以前,设计并制作电路样板是一件很费时费事的事情,个人DIY要打样一板板子,从原理图设计,PCB制作,到元件购买,焊接都需要自己动手来做。周期长,要做的事情也很琐碎,往往做着做着就陷入了焊板子调板子的轮回中,忘了初衷是啥了。现在SMT技术大行其道,电路板密度越来越高,以前的那种大块头的器件越来越少,电路板制作对喜欢DIY的人来说也越来越不友好了 。不过随着时代的发展,互联网+渗透到了各行各业,传统的制板行业也不例外,电路板制作也进入了互联网时代。在家设计一块板子,通过互联网将设计文件发给PCB打样厂家,厂家就能做出已经贴装好的板子,上电就能跑起来了。接下我将用一个实际的案例,走完一块电路板从设计到打样的全部流程。

    这里我选择KiCad做为PCB的设计软件,因为KiCad是一个“跨平台的开源电路设计套件”,拥有丰富的原理图库和封装库。对于一些不复杂的电路设计,特别是个人DIY,是一个很好的选择。选择开源的KiCad也不会有版权纠纷,不光是个人爱好者,对于一些电路不是特别复杂的公司,KiCad也是一个不错的选择,为公司正规化铺平道路。

    设计出的电路板需要发到工厂生产电装,这里我选择嘉立创的一站式PCB打样平台,这个平台提供元器件采购,PCB制作以及喜闻乐见的SMT服务。 能够根据你的设计文件最终生成贴装好的样板,也就是PCBA。

电路板是什么

家里面用电的设备几乎都有电路板,随便拆开一个就能看到电路板,电路板就是一块有电路的板子,上面还装着一些电子元件和连接件。

上图是一块电路板的局部图片,有一些阻容器件和芯片在上面。

浅绿色的是铜皮,可以导电,电子器件之间的连接就靠它了,铜皮实际是金黄色的,因为有绿色的阻焊,所以看起来是浅绿色了。

深绿色部分是因为没有铜皮,透过阻焊直接看到了板子的底材,这部分没有铜皮,所以是不导电的。

白色的是丝印字符,在电气连接上没有什么用,最要是给人看的,这里画什么都可以,只要不影响电气连接。

银白色的是助焊/锡膏,要贴装元件的地方,需要抹上锡膏。

板上的洞是用来连接不同层的铜皮的。

电路板需要设计什么

电路板设计就是让板厂把铜皮按照我们需要的方式给分割成各种形状,把不需要阻焊的地方给我们露出来,把需要装器件的地方抹上锡膏,把不同层连接的地方打上孔,最后印上我们想要的丝印字符。

总结一下就是:

要设计铜皮,不需要的阻焊,锡膏,过孔以及丝印在板子上的形状和位置,当然还有板子的外型,是方是圆还是别的什么,有多厚,1mm还是2mm。阻焊在这里是个特殊的存在,因为默认板子上是有阻焊的,我们只需要画出不需要阻焊的部分就行了。

再总结一下:

需要设计外型(外框及板厚)、铜皮、阻焊、锡膏、孔、丝印这五个东西,只要有这五个东西,就能做出板子来。

电路板电装需要什么

搞过DIY的都知道,装电路板需要采购元器件,然后用烙铁把焊丝烫化,再把元件用熔化的锡装在电路板上。

比如有一个电阻编号是R9,阻值是10K欧姆,如果我们要把他装在电路板上,首先得去买回来(这不是废话么),然后找到板子上R9在哪,然后把这个电阻放在板子上,用烙铁把锡烫化了装上去。

买回来的电阻不能是其他阻值的,如果画的是0603封装的,千万别买成0805封装的了,那样会装不下,也别买0402的,那样虽然能装下,不牢靠。

在板子上找到R9的位置时,两只脚直接装上就行。如果是二极管就不能这么干了,因为二极管有方向,装反了就不能正常工作了。

有些板子两面都有器件,所以还得确定器件的是在哪一面

所以装电路板需要元件的封装型号,在电路板上的位置、方向以及在哪一面

 

很多时候装电路板的人和买器件的人不是同一个人,对于买器件的人,我们只要告诉他器件编号对应的封装型号就行了,还有一些种类信息,不能把100欧姆的电阻买成100欧姆的磁珠。这就是BOM表,BOM表中可以把相同的器件合并到一起,方便采购。

而对于电装的人,只要告诉他器件编号所在的位置就行了。这就是坐标文件,坐标文件需要详细列出每一个器件在板子上的位置和方向。

总的来说:

采购器件需要BOM表,包含元件的编号,型号,封装,种类信息,为了方便采购,还可以包含更多信息,比如购买连接。

电装需要坐标文件,包含元件的编号,封装型号,位置,方向,层

制作一块电装好的PCBA需要什么

根据前面的分析,要制作一块电装好的PCBA,我们需要电路板制作文件,这个文件包含外框、板厚、铜皮、阻焊、锡膏、孔、丝印这些内容。

需要BOM表,根据BOM采购我们需要的器件,需要坐标文件,根据坐标文件贴装我们采购回来的器件。

电路板制作文件,BOM表,坐标文件,这三样东西就是我们设计的输出,同时也是电路板厂家的输入,根据这些输入信息,厂家就能生产出我们设计的板子了。