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小师妹深夜求助,记录一次不太成功的泰山派硬件拆解经历!

04/24 17:17
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我是老温,一名热爱学习的嵌入式工程师关注我,一起变得更加优秀!

两三个月前,经常在一起加班的实习小师妹向我求助,“师兄,几位同学拉着我一起组队参加学院的电赛,要我负责硬件原理图设计和画PCB,怎么办,我现在好慌?”

作为师兄,我按捺不住好为人师的虚荣心,赶紧撸起袖子给小师妹一顿分析:“硬件相关的知识你现在学得怎样啦?在学校做过什么硬件相关的项目?”

“之前跟工作室的同学买模块搭建电路,然后写过一些调试代码,上课的时候学过画电路板,但还没试过打板,焊接也比较少。”,师妹回答道。

我接着说:“那你当务之急,可能需要系统性地学习一遍如何设计出一块能工作的电路板,过程包括物料选型,原理设计,画板子,打板,焊接,调试,。。。”

小师妹听后皱了皱眉头,“啊,这么复杂啊?几个月的时间要学这么多,能来得及吗?”

“放心,有我在怕啥,肯定没问题!你先网上学习一下基本的电路知识,然后学一下EDA工具的使用,然后。。。”,我虚荣且自信地接着说~

。。。。。。(大概两个月后)

晚上加完班没啥事做,小师妹又找到我,“谢谢师兄指导,我现在已经学会设计原理图和画两层板了,现在尝试用立创的泰山派核心板做主控,然后自己画个四层底板,做往年电赛的题目。”

一顿扒拉之后,小师妹突然问:“师兄,为啥泰山派做得这么小了,还能塞下这么多的芯片和元器件啊?对比起我现在画的丑大胖底板,这是什么神仙设计啊?”

看着小师妹手上的泰山派,我瞬间来了兴趣,上网扒拉了一下这款板子的信息,是立创开发板的产品之一,网上有全部的开源资料。

于是,我联系了嘉立创的朋友,让她寄了一块泰山派开发板和它的PCB板子给我,周末在家闲着无聊,打算对它捣鼓一番(把它拆了)。

我看了一下,泰山派用的是八层沉金PCB设计,这八个层分别是:

TOP1 / GND2 / SIG3 / VCC4 / GND5 / SIG6 / VCC7 / BOT8

所以,它能在有限的电路板面积内放下尽可能多的元器件,且能保证电路的相对稳定,网上的资料说,这块板子是用了盘中孔和沉金加厚工艺,盘中孔是啥?看以下图片说明。

由于小师妹对硬件比较感兴趣,为了更好地进行硬件科普,我决定进一步把泰山派的PCB拆开,看看这八层PCB里面究竟是长啥样儿的,于是,我搬出了很久没使用过的加热台。。。

我先把泰山派八层沉金PCB切割分成一大一小两块,把加热台的温度设置到了350度以上,然后开机预热。

温度稳定后,把泰山派放在加热台上,高温可以让PCB的叠层间膨胀并且软化,这样就可以使用美工刀一层一层地把PCB剥开,顶层TOP1在软化之后还是比较好剥开的。

第二层的网络是GND2,从PCB设计文件上看,直接就是一大块铺铜,在充分加热后剥开铜皮,能感受到铜皮在高温下变得很软。

接着就是绝缘芯板,芯板本身比较硬,有一定的脆性,而且由于绝缘芯板被多块铜皮包夹着,一直高温加热加上铜皮优良的导热性能,直接就让绝缘芯板开始发黑,并且冒出大量浓烟,非常不好拆。

嘉立创的八层PCB压合得非常紧,在继续一顿猛如虎的操作之后,还是没能把八层PCB全部剥开分离,再加热下去我感觉会把整块PCB给毁掉。

还有一块小的PCB,再继续尝试一下,看看这块小的PCB好不好拆,我用同样的方法加热到350℃以上后,用美工刀和钳子很轻松就把第一层完全剥离开。

这是泰山派的Wi-Fi/BT模组AP6212的位置,可以看到用了一部分圆弧走线的方式,这种走线方式可以减少电磁干扰,提高信号完整性

第二层就不好拆了,长时间的加热让PCB冒大量浓烟,这块小的PCB最后结局估计还是跟那块大的PCB一样(不能再继续拆了,浓烟太大),不得不再次感叹,嘉立创把八层PCB压合得太紧了。

对着泰山派的PCB设计文件,我仔细观察了那块拆开的PCB,可以看到被掀开的顶层TOP1和SIG3的走线非常工整,GND2大面积的铺铜,还有加热得发黑的绝缘芯板。

泰山派的RK3566 CPU,BGA焊盘处用了大量的盘中孔布线,在嘉立创,6层以上的PCB板子是可以免费使用盘中孔的,盘中孔工艺的优势可以网上问问AI,这里就不过多展开了。

长时间的高温加热,PCB的黑色阻焊已经开始脱落,但加厚的沉金焊盘还是没有剥开掉落的迹象,对于6层以上的PCB板子,现在嘉立创可以把沉金免费加厚至2u''的厚度。

这次泰山派八层PCB拆解,虽然只拆开到前面的三四层,不算是太成功,但还是可以比较清晰地观察到PCB的内部构造和加工工艺。

由此可见,嘉立创PCB的叠层压合,盘中孔工艺,沉金加厚,黑色阻焊油墨,等等,在行业内的质量和性价比还是非常高的。

整个拆解过程可以看看以下视频,拆解的时候,左手拿钳右手拿刀,我感觉我在做煎饼果子。

小师妹对硬件的兴趣越来越大,嵌入式硬件设计的难度,一点都不亚于嵌入式软件,看来我还是得不断努力加深对硬件相关知识的学习,才能更好地和小师妹继续交流。

如果哪位工程师有八层板的拆解经验,欢迎评论区交流,感谢阅读!

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