第1步：所需的BOM，工具和技能

您將需要：

必要的工具：

烙鐵

焊錫絲

砂紙

扁嘴鉗

剪鉗

精細(xì)鑷子

可選（但方便）工具：

煙霧提取器

萬用表

華麗的玻璃

技能：

基本的焊接技巧

物料清單：

組件供應(yīng)商批發(fā)價(jià)格（$）每PCB價(jià)格（$）

11x 0805 SMD閃爍LEDAliexpress15，790，2 9

1x CR1220電池Aliexpress0，750，15

1x電池座Aliexpress6，580，07

1x切換開關(guān)Aliexpress2，620，03

2x 2針頭Aliexpress0，510，01

1x PCBSeeedStudio4， 900，12

我選擇了便宜的元件，以使BOM低于每個(gè)圣誕樹PCB 1美元的象征性價(jià)格。焊接所有電子元件的一塊PCB圣誕樹的總價(jià)估計(jì)為0.67美元。

第2步：尋找靈感。..。..

我想設(shè)計(jì)一個(gè)真實(shí)的PCB圣誕樹，其中兩個(gè)垂直組裝的PCB可以提供可以站立的3D形狀。創(chuàng)建兩個(gè)不同的PCB并不會(huì)使設(shè)計(jì)變得更復(fù)雜，但更昂貴，因?yàn)楫?dāng)PCB包含多個(gè)設(shè)計(jì)時(shí)，制造商會(huì)收取更多費(fèi)用。為了保持盡可能低的價(jià)格，我需要考慮對PCB設(shè)計(jì)進(jìn)行巧妙的空間管理，以減少浪費(fèi)和成本。在我為自己的目的設(shè)計(jì)完美的PCB圣誕樹的過程中，我在Google和Instructables上搜索了類似的項(xiàng)目。

我遇到了bluquesh的設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)這個(gè)設(shè)計(jì)特別有趣并且記錄得非常好。在他的第一個(gè)Instructable中，這個(gè)成員描述了他如何設(shè)法創(chuàng)建一個(gè)具有許多功能的小型PCB圣誕樹：

嵌入式Arduino芯片

雙色SMD LED

電容式觸控

嵌入式電池

DC/DC升壓電路

。..。..等等！

其中一些功能與我的項(xiàng)目不兼容，該項(xiàng)目旨在簡單且低成本。盡管如此，他的項(xiàng)目的另一個(gè)細(xì)節(jié)引起了我的注意：bluquesh成功地將他的3D圣誕樹設(shè)計(jì)融入了一個(gè)沒有浪費(fèi)空間的方形區(qū)域。通過在主冷杉旁邊創(chuàng)造兩個(gè)半杉木形狀的鰭，他重復(fù)利用浪費(fèi)的空間創(chuàng)造了另一個(gè)完整的樹，盡管他的形狀復(fù)雜。

我在我的項(xiàng)目中改編并重用了這個(gè)聰明的設(shè)計(jì)。

第3步：PCB設(shè)計(jì)

我使用Autodesk EAGLE設(shè)計(jì)了我的PCB圣誕樹。 EAGLE是一款電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）軟件，可實(shí)現(xiàn)原理圖設(shè)計(jì)，元件布局和PCB布線。

我通過創(chuàng)建電子電路原理圖開始設(shè)計(jì)。它由11個(gè)并聯(lián)的閃爍LED組成，由3 V紐扣電池供電。開關(guān)可以打開或關(guān)閉電路。最后，在電池電壓和地之間放置一個(gè)10μF的可選濾波電容。

我選擇不包括與LED串聯(lián)的電阻，因?yàn)? V非常接近正向電壓許多LED顏色：

原理圖和PCB分為三個(gè)部分：

主板：它有圣誕樹形狀，包括電池座，開關(guān)，頂面有3個(gè)LED，底面有2個(gè)LED。兩個(gè)2針針頭連接器允許連接兩個(gè)散熱片并為其供電，一個(gè)位于頂面，另一個(gè)位于底面。

頂部翅片：它的形狀有半個(gè)圣誕樹，電池座有一個(gè)凹口，頂面有1個(gè)LED，底面有2個(gè)LED。一個(gè)2針腳頭連接器占位面積允許翅片連接并供電到主板。

底部翅片：它的形狀為半個(gè)圣誕樹，頂面有2個(gè)LED，底面有1個(gè)LED。一個(gè)2針腳頭連接器占位面積允許翅片連接并供電到主板。

我決定通過繪制輪廓選擇每個(gè)冷杉48 * 48 mm的縮小尺寸具有第20層“維度”的董事會(huì)。

我使用寬度為3毫米的第46層“銑削”繪制了杉樹的形狀：該線被解釋為制造商的銑削區(qū)域，并將冷杉與其翅片分開。

一旦電路輪廓清晰明確，我就放置了最大的元件，如電池座和開關(guān)，然后是LED，這樣它們的分布是令人愉快的。

我在一個(gè)翅片上添加了另一個(gè)銑削區(qū)域，因此電池座可以放在樹頂上的一個(gè)洞，以便能夠?qū)⑺鼟煸谌魏蔚胤剑ɡ?，在真正的圣誕樹中）。

然后，我使用頂層和底層布線所有組件：電池電壓分配到具有0.5 mm寬度走線和整個(gè)接地層的LED。

最后，我設(shè)計(jì)了兩個(gè)分離式標(biāo)簽，將它們放置在主冷杉和3毫米銑削軌跡上的散熱片之間，以便將我的電路板保持為單一設(shè)計(jì)并允許PCB面板化。

所有Eagle文件都可以在我的github 或以下▼

找到

步驟4：PCB面板化

大多數(shù)PCB制造商現(xiàn)在為10個(gè)PCB提供5美元的單一價(jià)格最大尺寸為100 * 100 mm。無論電路是50 * 50 mm還是100 * 100 mm，價(jià)格都保持不變。然后，通過最大化該最大區(qū)域上的電路數(shù)量，可以實(shí)現(xiàn)成本優(yōu)化。 PCB面板化包括從幾個(gè)小PCB創(chuàng)建單個(gè)PCB，以降低成本和浪費(fèi)。

大多數(shù)PCB制造商不會(huì)為相同的設(shè)計(jì)面板收取額外成本。這意味著您可以免費(fèi)將幾個(gè)小型PCB組合成一個(gè)，但它必須保持相同的設(shè)計(jì)。更多信息可以在PCB制造商Seeedstudio的網(wǎng)站上找到。

PCB面板化有兩種方式：

V-凹槽鑲板方法：它包括從頂部切割板厚度的1/3和從底部切割厚度的1/3，與頂部切口平行，使用30至45度圓形切割刀片。這只能沿著直線穿過PCB陣列完成。

分離標(biāo)簽面板化方法：它包括在PCB之間留下穿孔標(biāo)簽布線空間。兩塊PCB之間的間距約為2.5毫米，因?yàn)樗谴蠖鄶?shù)制造廠中的標(biāo)準(zhǔn)路由器尺寸，并且只需要一次通過路由器鉆頭來銑削電路板。 N孔穿孔圖案是分離片的標(biāo)準(zhǔn)配置，設(shè)計(jì)易于拆卸而不會(huì)留下不需要的側(cè)板突出物。

更多信息關(guān)于PCB面板設(shè)計(jì)可以在Jack Lucas為www.ElectronicDesign.com撰寫的文章中找到。

為了降低我的項(xiàng)目成本，我決定將我的四個(gè)PCB圣誕樹成一塊單板。首先，我必須將PCB圣誕樹的兩個(gè)翅片連接到主板上。我設(shè)計(jì)了兩個(gè)帶有3孔穿孔圖案的分離式標(biāo)簽，將每個(gè)翅片連接到主圣誕樹板上。分離片由2 * 3個(gè)孔組成，直徑為0.9 mm。

一旦完成了一棵PCB圣誕樹的設(shè)計(jì)，我將其重復(fù)四次，然后將它們并排發(fā)送，以填充制造商施加的100 * 100 mm區(qū)域。所有設(shè)計(jì)間隔3毫米，并與帶有3孔穿孔圖案的分離片連接。

最終PCB的尺寸為100 * 100 mm，包含4個(gè)圣誕樹PCB。 PCB單元的成本除以4！

步驟5：焊接PCB

收集完所有元件后，可以開始焊接PCB！

- 焊接LED -

最好從LED焊接開始，因?yàn)樗鼈兪亲钚〉脑Ｗ詈蠛附铀鼈儠?huì)使任務(wù)變得更加困難，因?yàn)檩^大的組件會(huì)干擾它們的放置。 LED是極化元件，因此在PCB上識(shí)別它們應(yīng)該如何焊接是很重要的。 PCB上的LED占位面積始終相同：連接到接地層的焊盤是質(zhì)量（陰極），連接到軌道的焊盤是電源電壓（陽極）。 CMS LED下方的綠色箭頭表示電流的流向，因此表示其極性。

使用“二極管測試儀”配置的萬用表測試LED有助于確定其極性和顏色。

為了焊接LED，我首先在一個(gè)LED焊盤上放置少量焊料。然后我用精細(xì)的鑷子接近LED，同時(shí)用我的烙鐵保持焊料熔化。一旦LED正確放置，我就移除了烙鐵以固化焊料。然后可以制造第二焊料而無需用鑷子保持LED。對剩余的10個(gè)LED重復(fù)此過程。

- 焊接電池座 -

電池座將紐扣電池固定在PCB上以形成電氣連接。為了牢固地固定電池，我在電池座墊上放了一小層錫。然后放置并焊接連接器。

- 焊接開關(guān) -

最后，將開關(guān)焊接到與電池連接器相同的一側(cè)。肘節(jié)從PCB伸出，便于操作。

步驟6：組裝PCB

一旦焊接了所有組件，就可以組裝圣誕樹了。

- 分離電路板 -

我開始打破電路板扁平鉗子將兩個(gè)散熱片與主板分開。我用剪鉗來移除任何可能受傷的大邊緣。然后，我使用砂紙平滑圣誕樹的兩側(cè)，最后有三塊干凈的木板：主樹和兩個(gè)鰭。

- 連接板 -

一個(gè)鰭是通過焊接它們之間的2針針頭連接器連接到主板上。針頭連接器有兩種用途：將機(jī)翼固定在主板上，并將電壓和質(zhì)量帶到散熱片的LED上。

我從一個(gè)大針頭連接器條上切下2 * 2針頭針頭連接器用砂紙清潔塑料邊緣。然后，我將它們從頭到尾焊接在主板上，如圖所示，一個(gè)在頂面，另一個(gè)在底面。

我將兩個(gè)散熱片焊接到連接器上，小心地將它們正確對齊，然后在電池連接器側(cè)放置一個(gè)凹口。

現(xiàn)在最終組裝了PCB圣誕樹！

- 打開電路 -

PCB由3V的CR1220鋰電池供電。一旦紐扣電池插在電池座上并且開關(guān)關(guān)閉，所有的LED都會(huì)像魔術(shù)一樣閃爍！

此項(xiàng)目中使用的紐扣電池平均容量為40 mAh，這意味著它可以在1小時(shí)內(nèi)提供高達(dá)40 mA的電流，或在2小時(shí)內(nèi)提供20 mA的電流。 PCB圣誕樹的電流消耗約為80 mA，取決于所選LED的顏色：白色，藍(lán)色和紫色LED比紅色，橙色和黃色LED吸收的電流更多。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，我建議你使用紅色，橙色，黃色和綠色LED，因?yàn)樗鼈兛梢怨?jié)省電池壽命，同時(shí)在圣誕精神主題中提供漂亮的顏色：）這些顏色的比例相等，我的PCB圣誕樹在1小時(shí)內(nèi)發(fā)光，直到綠色LED開始褪色。