Der Leiterplatte (PCB) ist eine physikalische Basis bzw. eine Plattform, auf der elektronische Bauteile gelötet werden können. Kupferleiterbahnen verbinden diese Komponenten miteinander, sodass die Leiterplatte (PCB) ihre Funktionen in der vorgesehenen Weise ausführen kann.

Die Leiterplatte ist das Herzstück des elektronischen Geräts. Sie kann je nach Anwendung des elektronischen Geräts jede beliebige Form und Größe haben. Das gängigste Substrat/Substratmaterial für PCB ist FR-4. PCBs auf FR-4-Basis sind häufig in vielen elektronischen Geräten zu finden, und ihre Herstellung ist üblich. Im Vergleich zu Multilayer-Leiterplatten sind einseitige und doppelseitige Leiterplatten einfacher herzustellen.

FR-4 PCB besteht aus Glasfaser und Epoxidharz in Kombination mit einer laminierten Kupferverkleidung. Einige der wichtigsten Beispiele für komplexe mehrschichtige (bis zu 12 Schichten) PCBs sind Computergrafikkarten, Hauptplatinen, Mikroprozessorplatinen, FPGAs, CPLDs, Festplatten, HF-LNAs, Antennenspeisungen für Satellitenkommunikation, Schaltnetzteile, Android-Telefone, usw. Es gibt viele Beispiele, bei denen einfache einlagige und doppellagige Leiterplatten verwendet werden, wie CRT-Fernseher, analoge Oszilloskope, Taschenrechner, Computermäuse und FM-Radioschaltungen.

Anwendung von PCB:

1. Medizinische Ausrüstung:

Der heutige Fortschritt in der Medizin ist ausschließlich auf das schnelle Wachstum der Elektronikindustrie zurückzuführen. Die meisten medizinischen Geräte, wie pH-Meter, Herzschlagsensor, Temperaturmessung, EKG / EEG-Gerät, MRT-Gerät, Röntgen, CT-Scan, Blutdruckgerät, Blutzuckermessgerät, Inkubator, mikrobiologische Geräte und viele andere Geräte eine separate elektronische Leiterplatte basiert. Diese PCBs sind im Allgemeinen dicht und haben einen kleinen Formfaktor. Dicht bedeutet, dass kleinere SMT-Komponenten in einer kleineren Leiterplatte platziert werden. Diese medizinischen Geräte sind kleiner, leicht zu transportieren, leicht und einfach zu bedienen.

2. Industrielle Ausrüstung.

PCBs werden auch häufig in der Fertigung, in Fabriken und drohenden Fabriken verwendet. Diese Industrien verfügen über Hochleistungsmaschinen und -geräte, die von Schaltkreisen angetrieben werden, die mit hoher Leistung arbeiten und hohe Ströme erfordern. Aus diesem Grund wird auf die Leiterplatte eine dicke Kupferschicht laminiert, die sich von komplexen elektronischen Leiterplatten unterscheidet, die Ströme von bis zu 100 Ampere ziehen können. Dies ist besonders wichtig bei Anwendungen wie Lichtbogenschweißen, großen Servomotorantrieben, Blei-Säure-Batterieladegeräten, der Militärindustrie und Bekleidungsmaschinen.

3. Beleuchtung.

Bei der Beleuchtung bewegt sich die Welt in Richtung energiesparender Lösungen. Diese Halogenbirnen sind jetzt selten zu finden, aber jetzt sehen wir LED-Leuchten und lichtstarke LEDs. Diese kleinen LEDs bieten Licht mit hoher Helligkeit und werden auf Leiterplatten auf Basis von Aluminiumsubstraten montiert. Aluminium hat die Eigenschaft, Wärme aufzunehmen und an die Luft abzugeben. Aufgrund der hohen Leistung werden diese Aluminium-Leiterplatten daher normalerweise in LED-Lampenschaltungen für LED-Schaltungen mit mittlerer und hoher Leistung verwendet.

4. Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie.

Eine weitere Anwendung von PCB ist die Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie. Gemeinsam ist hier der Nachhall, der durch die Bewegung von Flugzeugen oder Autos erzeugt wird. Daher wird die PCB flexibel, um diesen starken Schwingungen gerecht zu werden. Daher wird eine Art PCB namens Flex PCB verwendet. Die flexible Leiterplatte hält hohen Vibrationen stand und ist leicht, was das Gesamtgewicht des Raumfahrzeugs reduzieren kann. Auch diese flexiblen Leiterplatten lassen sich auf engstem Raum verstellen, was ebenfalls ein großer Vorteil ist. Diese flexiblen Leiterplatten werden als Steckverbinder, Schnittstellen verwendet und können auf kompaktem Raum montiert werden, z. B. hinter der Verkleidung, unter dem Armaturenbrett usw. Auch eine Kombination aus starrer und flexibler Leiterplatte wird verwendet.

Leiterplattentyp:

Leiterplatten (PCB) werden in 8 Kategorien unterteilt. Sie sind

Einseitige Leiterplatte:

Die Bauteile einer einseitigen Leiterplatte werden nur auf einer Seite bestückt, die andere Seite wird für Kupferdrähte verwendet. Eine dünne Schicht Kupferfolie wird auf eine Seite des RF-4-Substrats aufgebracht und dann wird eine Lötmaske aufgebracht, um eine Isolierung bereitzustellen. Schließlich wird der Siebdruck verwendet, um Markierungsinformationen für Komponenten wie C1 und R1 auf der Leiterplatte bereitzustellen. Diese Single-Layer-Leiterplatten sind sehr einfach zu entwerfen und in großem Maßstab herzustellen, die Marktnachfrage ist groß und sie sind auch sehr günstig in der Anschaffung. Sehr häufig verwendet in Haushaltsprodukten, wie Entsafter/Mixer, Ladelüfter, Taschenrechner, kleine Batterieladegeräte, Spielzeug, TV-Fernbedienungen usw.

Doppelschicht-Leiterplatte:

Bei der doppelseitigen Leiterplatte handelt es sich um eine Leiterplatte mit beidseitig aufgebrachten Kupferschichten. Bohren Sie Löcher, und in diesen Löchern werden THT-Komponenten mit Leitungen installiert. Diese Löcher verbinden ein Seitenteil mit dem anderen Seitenteil durch Kupferbahnen. Die Anschlussdrähte der Komponenten gehen durch die Löcher, die überschüssigen Anschlussdrähte werden mit dem Schneider abgeschnitten und die Anschlussdrähte werden an die Löcher geschweißt. All dies geschieht manuell. Es gibt auch SMT-Bauteile und THT-Bauteile einer 2-Lagen-Leiterplatte. SMT-Komponenten benötigen keine Löcher, aber es werden Pads auf der Leiterplatte hergestellt und die SMT-Komponenten werden durch Reflow-Löten auf der Leiterplatte befestigt. SMT-Komponenten nehmen auf der Leiterplatte nur sehr wenig Platz ein, sodass mehr freier Platz auf der Leiterplatte genutzt werden kann, um mehr Funktionen zu erreichen. Doppelseitige Leiterplatten werden für Netzteile, Verstärker, DC-Motortreiber, Instrumentenschaltungen usw. verwendet.

Mehrschichtplatine:

Die mehrlagige Leiterplatte besteht aus einer mehrlagigen 2-lagigen Leiterplatte, die zwischen dielektrischen Isolierschichten angeordnet ist, um sicherzustellen, dass die Platine und die Komponenten nicht durch Überhitzung beschädigt werden. Multilayer PCB hat verschiedene Abmessungen und verschiedene Layer, von 4-Layer PCB bis 12-Layer PCB. Je mehr Schichten, desto komplizierter die Schaltung und desto komplizierter das PCB-Layout-Design.

Mehrschichtige PCBs haben normalerweise unabhängige Masseebenen, Leistungsebenen, Hochgeschwindigkeits-Signalebenen, Überlegungen zur Signalintegrität und Wärmemanagement. Häufige Anwendungen sind militärische Anforderungen, Luft- und Raumfahrtelektronik, Satellitenkommunikation, Navigationselektronik, GPS-Tracking, Radar, digitale Signalverarbeitung und Bildverarbeitung.

Starre Leiterplatte:

Alle oben diskutierten Leiterplattentypen gehören zur Kategorie der starren Leiterplatten. Starre Leiterplatten haben feste Substrate wie FR-4, Rogers, Phenolharz und Epoxidharz. Diese Platten verbiegen und verdrehen sich nicht, sondern können ihre Form über viele Jahre bis zu 10 oder 20 Jahren beibehalten. Aus diesem Grund haben viele elektronische Geräte aufgrund der Steifigkeit, Robustheit und Steifigkeit starrer Leiterplatten eine lange Lebensdauer. Die Leiterplatten von Computern und Laptops sind starr. Viele Fernseher, LCD- und LED-Fernseher, die üblicherweise in Haushalten verwendet werden, bestehen aus starren Leiterplatten. Alle oben genannten einseitigen, doppelseitigen und mehrschichtigen PCB-Anwendungen sind auch auf starre PCBs anwendbar.

Flex-Leiterplatte:

Flexible PCB oder flexible PCB ist nicht starr, aber flexibel und lässt sich leicht biegen. Sie sind elastisch, haben eine hohe Hitzebeständigkeit und hervorragende elektrische Eigenschaften. Das Substratmaterial von Flex PCB hängt von Leistung und Kosten ab. Übliche Substratmaterialien für Flex PCB sind Polyamid (PI)-Folie, Polyester (PET)-Folie, PEN und PTFE.

Die Herstellungskosten von Flex PCB sind mehr als nur starre PCB. Sie können gefaltet oder um Ecken gewickelt werden. Im Vergleich zur entsprechenden starren Leiterplatte benötigen sie weniger Platz. Sie sind leicht, haben aber eine sehr geringe Reißfestigkeit.

Starr-Flex-Leiterplatte:

Die Kombination von starren und flexiblen Leiterplatten ist in vielen platz- und gewichtsbeschränkten Anwendungen sehr wichtig. In einer Kamera beispielsweise ist die Schaltung kompliziert, aber die Kombination aus starrer und flexibler Leiterplatte reduziert die Anzahl der Teile und verringert die Leiterplattengröße. Die Verdrahtung von zwei Leiterplatten kann auch auf einer einzigen Leiterplatte kombiniert werden. Häufige Anwendungen sind Digitalkameras, Mobiltelefone, Autos, Laptops und Geräte mit beweglichen Teilen

Hochgeschwindigkeits-Leiterplatte:

Hochgeschwindigkeits- oder Hochfrequenz-Leiterplatten sind Leiterplatten, die für Anwendungen mit Signalkommunikation mit Frequenzen über 1 GHz verwendet werden. In diesem Fall kommen Probleme mit der Signalintegrität ins Spiel. Das Material des Hochfrequenz-PCB-Substrats sollte sorgfältig ausgewählt werden, um die Designanforderungen zu erfüllen.

Häufig verwendete Materialien sind Polyphenylen (PPO) und Polytetrafluorethylen. Es hat eine stabile Dielektrizitätskonstante und einen geringen dielektrischen Verlust. Sie haben eine geringe Wasseraufnahme, aber hohe Kosten.

Viele andere dielektrische Materialien haben variable Dielektrizitätskonstanten, was zu Impedanzänderungen führt, die Oberwellen und den Verlust digitaler Signale und den Verlust der Signalintegrität verzerren können

Aluminiumplatine:

Leiterplatten-Substratmaterialien auf Aluminiumbasis haben die Eigenschaften einer effektiven Wärmeableitung. Aufgrund des geringen thermischen Widerstands ist eine PCB-Kühlung auf Aluminiumbasis effektiver als die entsprechende kupferbasierte PCB. Es strahlt Wärme in die Luft und in den Wärmeübergangsbereich der Leiterplatte ab.

Viele LED-Lampenschaltungen, LEDs mit hoher Helligkeit, bestehen aus einer Aluminium-Trägerplatine.

Aluminium ist ein reichhaltiges Metall und sein Abbaupreis ist niedrig, daher sind auch die Kosten für PCB sehr niedrig. Aluminium ist recycelbar und ungiftig, also umweltfreundlich. Aluminium ist stark und langlebig und reduziert daher Schäden während der Herstellung, des Transports und der Montage

All diese Eigenschaften machen Leiterplatten auf Aluminiumbasis für Hochstromanwendungen wie Motorsteuerungen, Hochleistungsbatterieladegeräte und LED-Leuchten mit hoher Helligkeit nützlich.

abschließend:

In den letzten Jahren haben sich Leiterplatten von einfachen Single-Layer-Versionen zu komplexeren Systemen wie Hochfrequenz-Teflon-Leiterplatten entwickelt.

PCB deckt heute fast alle Bereiche der modernen Technologie und sich entwickelnden Wissenschaft ab. Mikrobiologie, Mikroelektronik, Nanotechnologie, Luft- und Raumfahrtindustrie, Militär, Avionik, Robotik, künstliche Intelligenz und andere Bereiche basieren alle auf verschiedenen Formen von Leiterplatten (PCB)-Bausteinen.