Placa de circuit imprès (PCBS) are boards used as substrates in most electronic devices – both as physical supports and as wiring areas for surface mount and socket assemblies. Els PCBS solen estar fets de fibra de vidre, resina epoxi composta o altres materials compostos.

Introducció tipus PCB

La majoria de PCBS per a dispositius electrònics simples són simples i consisteixen només en una sola capa. El maquinari més complex, com ara les targetes gràfiques per ordinador o les plaques base, pot tenir diverses capes, de vegades fins a 12.

Although PCBS are usually associated with computers, they can be found in many other electronic devices, such as televisions, radios, digital cameras and cell phones. A més d’utilitzar-se en electrònica de consum i ordinadors, s’utilitzen diferents tipus de PCBS en una gran varietat d’altres àrees, incloses:

• Equip mèdic. Ara l’electrònica és més densa i consumeix menys energia que els productes anteriors, de manera que es poden provar noves i emocionants tecnologies mèdiques. Most medical devices use high-density PCBS for creating the smallest and most dense designs. Això ajuda a pal·liar algunes de les limitacions úniques que implica el desenvolupament de dispositius per al seu ús en l’àmbit mèdic a causa de la necessitat de reduir la mida i el pes. PCBS ha incidit en tot, des de dispositius petits (com ara marcapassos) fins a grans (com ara equips de raigs X o escàners CAT).

• Maquinària industrial. Els PCBS s’utilitzen habitualment en maquinària industrial d’alta potència. Es pot utilitzar PCBS de coure gruixut quan el PCBS de coure actual d’una unça no compleix els requisits. Els PCBS de coure més gruixuts són beneficiosos en casos com ara controladors de motors, carregadors de bateries d’alta intensitat i provadors de càrrega industrials.

• il·luminació. Com que les solucions d’il·luminació basades en LED són populars pel seu baix consum d’energia i la seva alta eficiència, també ho són les PCBS de fons d’alumini que s’utilitzen per fabricar-les. Aquests PCBS serveixen com a radiadors i permeten nivells més elevats de transferència de calor que els PCBS estàndard. These same aluminum backboard PCBS form the basis of high lumen LED applications and basic lighting solutions.

• Indústries automotriu i aeroespacial. Les indústries de l’automoció i aeroespacial utilitzen PCBS flexibles dissenyats per suportar els entorns d’alta vibració comuns en ambdós camps. Depenent de l’especificació i el disseny, també poden ser molt lleugers, cosa que és necessària per a la fabricació de peces a la indústria del transport. They can also fit into tight Spaces that may exist in these applications, such as inside the dashboard or behind the instruments on the dashboard.

Hi ha molts tipus de taules de PCB, cadascuna amb les seves pròpies especificacions de fabricació, tipus de materials i usos: PCB d’una sola capa, PCB de doble capa, PCB multicapa, PCB rígid, PCB flexible, PCB flexible rígid, PCB d’alta freqüència, posterior d’alumini PCB.

Un PCB d’una sola capa

El PCB d’una sola cara o d’una sola cara és un PCB o substrat fet d’un sol substrat. Un costat del substrat està recobert d’una fina capa metàl·lica. El coure és el revestiment més comú per la seva bona conductivitat elèctrica. Once a copper-based coating is applied, a protective welding mask is usually used, followed by the use of all elements on the last screen printing plate.

Introducció tipus PCB

Els PCBS monocapa / simple cara són fàcils de dissenyar i fabricar perquè solden els diferents circuits i components en un sol costat. Aquesta omnipresència significa que es poden comprar a baix cost, especialment per a comandes de gran volum. Els models de baix cost i alta capacitat signifiquen que s’utilitzen habitualment en diverses aplicacions, com ara calculadores, càmeres, equips de ràdio i estèreo, unitats d’estat sòlid, impressores i fonts d’alimentació.

Double-layer printed circuit board

El material de substrat per a una placa de circuit imprès de doble o de doble cara té una fina capa de metall conductor, com ara coure, aplicada als dos costats de la placa. Els forats perforats a través de la placa permeten que els circuits d’un costat de la placa es connectin als circuits de l’altre costat.

Introducció tipus PCB

Els components d’un circuit i una placa PCB de doble capa solen connectar-se de dues maneres: mitjançant un forat passant o mitjançant un muntatge superficial. A through-hole connection means that small wires called leads are fed through the hole, with each end of the leads welded to the right-hand component.

PCBS de muntatge superficial no pot utilitzar cables com a connectors. Instead, many of the small leads are welded directly to the board, meaning that the board itself is used as a wiring surface for the different components. Això permet que el circuit es completi amb menys espai, alliberant espai per permetre a la placa realitzar més funcions, sovint més ràpides i amb un pes inferior al que permetria la placa de forats passants.

Double side PCBS are commonly used in applications that require intermediate levels of circuit complexity, such as industrial controls, power supplies, instrumentation, HVAC systems, LED lighting, car dashboards, amplifiers, and vending machines.

PCB multicapa

El PCB multicapa consisteix en una sèrie de tres o més capes de PCBS de doble capa. These plates are then held together with special glue and clamped between the insulation pieces to ensure that excess heat does not melt any of the components. Multi-layer PCBS come in a variety of sizes, as small as four layers or as large as ten or twelve. El PCB multicapa més gran mai construït té 50 capes de gruix.

Introducció tipus PCB

For multilayer printed circuit boards, designers can produce very thick, complex designs suitable for a variety of complex electrical tasks. Beneficial applications for multilayer PCBS include file servers, data storage, GPS technology, satellite systems, weather analysis and medical devices.

PCB rígid

Rigid printed circuit boards are printed circuit boards made of a strong substrate material that prevents the board from twisting. Probably the most common example of a rigid PCB is a computer motherboard. The motherboard is a multi-layer PCB designed to distribute power from the power supply while allowing all parts of the computer to communicate with each other, such as the CPU, GPU and RAM.

La composició de PCB rígida és potser el major nombre de PCBS fabricats. These PCBS can be used anywhere the PCB itself needs to be set to a shape and remain so for the rest of the life of the device. Els PCBS rígids poden ser PCBS simples d’una sola capa o PCBS de 8 o 10 capes.

Introducció tipus PCB

Tots els PCBS rígids tenen estructures simples, dobles o multicapa, de manera que comparteixen la mateixa aplicació.

PCB flexible

A diferència dels PCBS rígids, que utilitzen materials antiadherents com la fibra de vidre, els PCBS flexibles estan fets de materials que es poden doblegar i moure, com ara el plàstic. Similar to rigid PCBS, flexible PCBS come in single, double, or multi-layer formats. Com que s’han d’imprimir en materials flexibles, solen ser més costosos de fabricar.

Introducció tipus PCB

Tot i això, el PCBS flexible ofereix molts avantatges respecte al PCBS rígid. The most striking of these advantages is their flexibility. Això significa que es poden plegar al voltant de les vores i enrotllar-se per les cantonades. La seva flexibilitat permet estalviar costos i pes mitjançant l’ús d’un únic PCB flexible per cobrir zones que poden necessitar múltiples PCBS rígids.

El PCBS flexible també es pot utilitzar en zones que poden estar afectades per múltiples PCBS rígids. Riscos ambientals. Amb aquest objectiu, només es fabriquen a partir de materials que poden ser impermeables, resistents als cops, resistents a la corrosió o a alta temperatura, una opció que potser no tingui el PCBS rígid tradicional.

PCB rígid flexible

When it comes to the two most important overall PCBS, flexible rigid PCBS combine the best of both. El tauler rígid flexible es compon de múltiples capes de PCB flexibles unides a diverses capes de PCB rígides.

El PCBS rígid flexible té molts avantatges respecte a l’ús de PCBS rígid o flexible només en determinades aplicacions. Per exemple, les plaques rígides-flexibles tenen un nombre menor de peces que les plaques rígides o flexibles tradicionals, ja que les opcions de cablejat per a totes dues es poden combinar en una sola placa. Combining rigid and flexible boards into a single rigid-flexible board also allows for a more streamlined design that reduces overall board size and package weight.

Introducció tipus PCB

Els PCBS rígids flexibles es troben més sovint en aplicacions on l’espai o el pes són els que més preocupen, inclosos els telèfons mòbils, càmeres digitals, marcapassos i cotxes.

PCB d’alta freqüència

Hf PCBS es refereixen a elements generals de disseny de PCB en lloc de la construcció de PCB com en els models anteriors. Les PCBS Hf són plaques de circuits dissenyades per transmetre senyals superiors a 1 gigahertz.

Introducció tipus PCB

Els materials de PCB Hf solen incloure laminat epoxi reforçat amb fibra de vidre de grau FR4, resina de polifenilè èter (PPO) i tefló. El tefló és una de les opcions més cares per la seva constant dielèctrica petita i estable, la seva pèrdua dielèctrica petita i la seva baixa absorció d’aigua.

Cal tenir en compte molts aspectes de la placa PCB i el seu tipus de connector de PCB corresponent a l’hora de seleccionar alta freqüència, inclosa la constant dielèctrica (DK), la dissipació, la pèrdua i el gruix dielèctric.

El més important és el Dk del material en qüestió. Els materials amb una alta probabilitat de canvi constant dielèctric sovint produeixen canvis d’impedància que interrompen els harmònics que componen el senyal digital i condueixen a una pèrdua global de la integritat del senyal digital, un factor que els PCBS hf estan dissenyats per evitar.

Altres consideracions a l’hora de triar el tipus de placa de circuit i connector de PC que s’utilitzaran en dissenyar PCS hf són:

• Pèrdua dielèctrica (DF), que afecta la qualitat de la transmissió del senyal. Una petita pèrdua dielèctrica pot provocar una petita quantitat de residus de senyal.

• Thermal expansion. Si els materials utilitzats per construir el PCB, com ara la làmina de coure, tenen velocitats d’expansió tèrmica diferents, els materials poden separar-se els uns dels altres a causa dels canvis de temperatura.

• Absorció d’aigua. Un consum elevat d’aigua pot afectar la constant dielèctrica i la pèrdua dielèctrica d’un PCB, especialment quan s’utilitza en entorns humits.

• Altres resistències. Els materials utilitzats per construir HF PCBS s’han de classificar segons els requisits de resistència a la calor, resistència a l’impacte i productes químics perillosos.

PCB de suport d’alumini

El disseny d’un PCB recolzat en alumini és aproximadament el mateix que el d’un PCB recolzat en coure. Tanmateix, en lloc d’utilitzar fibra de vidre, que és habitual en la majoria de tipus de taules de PCB, el PCBS de pla d’alumini utilitza substrats d’alumini o coure.

Introducció tipus PCB

El suport d’alumini està revestit d’aïllament i està dissenyat per tenir una resistència tèrmica baixa, cosa que significa que es transmet menys calor de l’aïllament al suport. Un cop s’aplica l’aïllament, s’apliquen capes de circuit de coure d’1 unça a 10 polzades de gruix.

El PCBS amb suport d’alumini té una sèrie d’avantatges respecte al PCBS amb suport de fibra de vidre, com ara:

• Baix cost. L’alumini és un dels metalls més abundants a la Terra, ja que representa el 8.23% del pes terrestre. L’extracció d’alumini és fàcil i econòmic, cosa que ajuda a reduir els costos en el procés de fabricació. Com a resultat, és més barat fabricar productes amb alumini.

• protecció ambiental. L’alumini no és tòxic i és fàcil de reciclar. Fer plaques de circuits impresos amb alumini també és una bona manera d’estalviar energia perquè és fàcil de muntar.

• dissipació de calor. L’alumini és un dels millors materials que es poden utilitzar per dissipar la calor dels components clau d’una placa de circuit. No irradia calor a la resta de la placa, sinó a l’aire lliure. El PCBS d’alumini es refreda més ràpidament que el PCBS de coure de la mateixa mida.

• Durabilitat del material. L’alumini és més resistent que materials com la fibra de vidre o la ceràmica i és especialment bo per a proves de caiguda. L’ús de substrats més forts ajuda a reduir els danys durant la fabricació, el transport i la instal·lació.

Tots aquests avantatges fan que el PCBS d’alumini sigui una opció excel·lent per a aplicacions que requereixen una potència de sortida elevada dins de toleràncies molt reduïdes, inclosos els fars de trànsit, la il·luminació de l’automòbil, les fonts d’alimentació, els controladors de motors i els circuits d’alta intensitat.

A més de les seves àrees d’ús principals, també es pot utilitzar PCBS amb suport d’alumini quan es requereix un alt grau d’estabilitat mecànica o quan el PCB pugui suportar alts nivells d’estrès mecànic. Són menys susceptibles a l’expansió tèrmica que els panells de fibra de vidre, cosa que significa que és menys probable que es desprenguin altres materials del tauler, com ara la làmina de coure i l’aïllament, que prolongaran la vida del producte.

Amb el pas dels anys, el PCBS ha evolucionat des d’un simple PCBS d’una sola capa, com ara calculadores per a dispositius electrònics, a sistemes més complexos, com ara dissenys de tefló d’alta freqüència. PCBS s’ha trobat en gairebé totes les indústries de la terra, des d’electrònica senzilla com solucions d’il·luminació fins a indústries més complexes com la tecnologia mèdica o aeroespacial.

El desenvolupament de PCBS també ha conduït al desenvolupament de materials de construcció de PCB: ja no només PCBS de làmina de coure recolzada per fibra de vidre. Els nous materials de construcció inclouen l’alumini, el tefló i fins i tot els plàstics flexibles. Els plàstics flexibles i l’alumini, en particular, han facilitat la creació de productes com PCBS rígid-flexible i amb suport d’alumini per resoldre problemes comuns associats a moltes indústries.