info@igembedded.com

לוח ה-PCB (ראשי תיבות של Printed Circuit Board) הוא התשתית הפיזית והחשמלית שמחזיקה ומחברת את הרכיבים האלקטרוניים במערכת. לעתים ה-PCB יכול להוות אלמנט מכאני או אלקטרוני בפני עצמו, ואפילו דקורטיבי. הרכיבים מולחמים לצד אחד או שניים של ה-PCB, כאשר על פני השטח שלו – ובשכבות פנימיות, אם יש – עוברים פסי נחושת מוליכים (traces) שמעבירים חשמל ואותות מידע בין רכיב לרכיב.

עריכת מעגל היא עבודת התכנון, באמצעות תוכנה ייעודית, של הלוח: צורה וממדים, מקום וסימונים לכל רכיב, ובעיקר סבך המוליכים הנדרשים. המספר המוגבל של השכבות ב-PCB ואילוצים חשמליים ומכאניים מחייבים חשיבה מעמיקה, יצירתיות ואפילו ניסוי וטעייה כדי להגיע לפתרון טוב שעומד בכל הדרישות.

מהו תהליך העבודה בתכנון PCB?

כדי לגשת לעריכה של PCB חדש אנחנו זקוקים קודם כל לשרטוט סכמטי מלא של המערכת. השרטוט הזה אינו חלק משלב העריכה, אך הוא יתבצע באותה תוכנה שבה נעשה לאחר מכן את העריכה.

כשכל הרכיבים והחיבורים ביניהם מוגדרים היטב ברמה הסכמטית, צריך להקצות לכל רכיב טביעת-רגל (footprint), כלומר את סידור וצורת החורים או המשטחים (פדים) על ה-PCB שאליהם הרכיב יולחם. לרכיבים נפוצים יש טביעות-רגל סטנדרטיות שמוכנות מראש בתוכנה, לאחרים צריך ליצור אותן לבד מאפס.

השלב הבא הוא לשרטט את קווי המתאר של ה-PCB, בהתחשב באילוצים המכניים (למשל, אם הוא צריך להתאים לקופסת זיווד מסוימת), למקם את כל טביעות-הרגל השונות בהתאם לדרישות המוצר (כגון מיקומי חיישנים או תצוגות) ולדרישות טכניות, ולנתב את כל המוליכים כך שלא יפריעו ויתנגשו זה בזה.

בסיום העבודה מפיקים בעזרת התוכנה קובצי ייצור, אותם אפשר לשלוח למפעל שמייצר PCB.

כמה עולה עריכת PCB?

באופן מסורתי, עריכת PCB נחשבת תחום שדורש התמחות ייחודית ותוכנות יקרות מאוד. זה עדיין נכון אם רוצים לתכנן לוח-אם לסמארטפון, מערכות שמשלבות אותות רדיו (RF) בתדרים גבוהים וכדומה. עם זאת, בשנים האחרונות הופיעו תוכנות איכותיות זולות ואף בקוד פתוח וחינמיות (כגון KiCAD בה אני משתמש), כך שגם מפתחים עצמאיים יכולים ללמוד עריכת PCB ולתכנן מעגלים במחיר נמוך מהמקובל בתעשייה.

מניסיוני האישי, בהרבה פרויקטים אפשר להגיע ל-PCB בעלות של כמה אלפי שקלים, ואם מדובר בלוח בסיסי ופשוט במיוחד, אפילו מאות. מצד שני, חשוב מאוד לזכור שעריכת ה-PCB היא רק חלק מהפרוייקט השלם, ושלבים נוספים כמו בחירת רכיבים, בדיקות מקדימות, תכנות וכו' נושאים בעלויות משלהם.

בגדול, ככל שהאילוצים קשוחים ומגבילים יותר, וככל שיש יותר רכיבים ורכיבים מתקדמים במעגל, כך העריכה מאתגרת יותר והעלויות עולות בהתאם. בסוף התהליך יש להוסיף לעלות העריכה גם את עלות הייצור הפיזי של הלוחות במפעל, שילוח הלוחות לארץ, מסים וכו'.

טיפים להקטנת המחיר

• להגיע מוכנים, בלי תוספות ושינויים של הרגע האחרון: לוח PCB הוא תוצר של איזון בין הרבה דרישות שונות, ולכן גם שינוי שנראה לך קטן (למשל להזיז חור לבורג כמה מילימטרים ימינה או שמאלה) עלול לפעמים להפר את האיזון ולחייב שינויים נרחבים בעריכה כולה.
• לקבוע מראש סדרי עדיפויות לפרמטרים השונים של ה-PCB (גודל וצורה, מיקומי רכיבים וכו'): כשיודעים מה חיוני לגמרי ואיפה אפשר להתגמש, הדבר נותן מרחב פעולה גדול יותר לעורכי המעגלים ומקל על העבודה.
• להיות שמרניים: היצמדות ככל שניתן לצורות פשוטות, רכיבים נפוצים, גדלים ומרווחים סטנדרטיים וכו' חוסכת זמן ומאמץ בתכנון ה-PCB.

איפה כדאי לייצר את ה-PCB בסיום העריכה?

כיום, ברוב המקרים, ייצור בסין הוא האופציה הטובה ביותר: ישנם מספר מפעלים גדולים, מוכרים ואמינים, שמתמחים בייצור בכמויות קטנות במחירי רצפה ממש (דולרים בודדים ליחידה של PCB דו-שכבתי, לפני משלוח ומסים). גם העבודה מולם פשוטה מאוד, ומסתכמת בדרך כלל בשליחת הקבצים והכסף, והמתנה של שבועיים-שלושה לתוצאות בהתאם לשיטת השילוח שנבחרה, חגים בסין ובישראל וכדומה.

אם יש צורך חריג, כגון סיווג בטחוני, דיוק גבוה מאוד או חומרים יוצאי דופן, ניתן לבצע את הייצור גם במקומות אחרים – כולל בישראל. אלא שאז העלויות יכולות לגדול בקלות פי עשרה ויותר, וגם הלוגיסטיקה יכולה להסתבך.

מה עוד כדאי לקחת בחשבון

• ה-PCB הוא עדיין לא המוצר, גם אחרי שלב הלחמת הרכיבים. במערכות מורכבות יש עוד הרבה בדיקות שצריך לעשות, ואפילו ב-PCB עצמו עלולות להיות תקלות בתכנון או בייצור. לכן נהוג לייצר קודם כל כמות קטנה מאוד של לוחות, כאבטיפוס, לפני שעוברים לייצור של סדרות שלמות.
• אם צפוי שלב אינטנסיבי במיוחד של בדיקות תוכנה/קושחה, תקשורת פנימית במערכת, אותות וכדומה, כדאי לשקול ייצור של PCB ייעודי לבדיקות, גדול ומרוּוח יחסית עם גישה נוחה לציוד מדידה. עלות התכנון שלו תוחזר מעל ומעבר בזכות הזמן שהוא יחסוך במעבדה.

צרו קשר!

שילחו מייל ל- info@igembedded.com . סודיות מובטחת.