Τυπωμένου κυκλώματος (PCBS) are boards used as substrates in most electronic devices – both as physical supports and as wiring areas for surface mount and socket assemblies. Τα PCBS είναι συνήθως κατασκευασμένα από υαλοβάμβακα, σύνθετη εποξική ρητίνη ή άλλα σύνθετα υλικά.

Εισαγωγή τύπου PCB

Τα περισσότερα PCBS για απλές ηλεκτρονικές συσκευές είναι απλά και αποτελούνται από ένα μόνο στρώμα. Το πιο πολύπλοκο υλικό, όπως κάρτες γραφικών υπολογιστών ή μητρικές, μπορεί να έχει πολλαπλά επίπεδα, μερικές φορές έως και 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. Εκτός από τη χρήση σε ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης και υπολογιστές, διαφορετικοί τύποι PCBS χρησιμοποιούνται σε διάφορους άλλους τομείς, όπως:

• Ιατρικός εξοπλισμός. Τα ηλεκτρονικά είναι πλέον πιο πυκνά και καταναλώνουν λιγότερη ενέργεια από τα προηγούμενα προϊόντα, έτσι ώστε να δοκιμάζονται νέες και συναρπαστικές ιατρικές τεχνολογίες. Most medical devices use high-density PCBS for creating the smallest and most dense designs. Αυτό βοηθά στην ανακούφιση μερικών από τους μοναδικούς περιορισμούς που σχετίζονται με την ανάπτυξη συσκευών για χρήση στον ιατρικό τομέα λόγω της ανάγκης για μικρό μέγεθος και μικρό βάρος. Το PCBS έχει εισχωρήσει σε όλα, από μικρές συσκευές (όπως βηματοδότες) έως μεγάλες (όπως εξοπλισμός ακτίνων Χ ή σαρωτές CAT).

• Βιομηχανικά μηχανήματα. Τα PCBS χρησιμοποιούνται συνήθως σε βιομηχανικά μηχανήματα υψηλής ισχύος. Το χοντρό PCBS χαλκού μπορεί να χρησιμοποιηθεί όταν το τρέχον PCBS χαλκού μιας ουγγιάς δεν πληροί τις απαιτήσεις. Το παχύτερο χαλκό PCBS είναι επωφελές σε περιπτώσεις που περιλαμβάνουν ελεγκτές κινητήρα, φορτιστές μπαταριών υψηλής τάσης και βιομηχανικούς ελεγκτές φορτίου.

• φωτισμός. Επειδή οι λύσεις φωτισμού που βασίζονται σε LED είναι δημοφιλείς λόγω της χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας και της υψηλής απόδοσης, το ίδιο και το αλουμινένιο πλάνο PCBS που χρησιμοποιείται για την κατασκευή τους. Αυτά τα PCBS χρησιμεύουν ως θερμαντικά σώματα και επιτρέπουν υψηλότερα επίπεδα μεταφοράς θερμότητας από το τυπικό PCBS. These same aluminum backboard PCBS form the basis of high lumen LED applications and basic lighting solutions.

• Βιομηχανίες αυτοκινήτων και αεροδιαστημικής. The automotive and aerospace industries use flexible PCBS designed to withstand the high vibration environments common in both fields. Ανάλογα με τις προδιαγραφές και το σχεδιασμό, μπορούν επίσης να είναι πολύ ελαφριά, κάτι που είναι απαραίτητο για την κατασκευή ανταλλακτικών στη βιομηχανία μεταφορών. 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.

Υπάρχουν πολλοί τύποι πλακετών PCB, καθένα με τις δικές του μοναδικές προδιαγραφές κατασκευής, είδη υλικών και χρήσεις: PCB μονής στρώσης, PCB διπλού στρώματος, PCB πολλαπλών στρωμάτων, άκαμπτο PCB, εύκαμπτο PCB, άκαμπτο εύκαμπτο PCB, PCB υψηλής συχνότητας, πλάτη αλουμινίου PCB.

PCB ενός στρώματος

Το μονόπλευρο ή μονόπλευρο PCB είναι ένα PCB ή υπόστρωμα κατασκευασμένο από ένα μόνο υπόστρωμα. Η μία πλευρά του υποστρώματος είναι επικαλυμμένη με ένα λεπτό μεταλλικό στρώμα. Ο χαλκός είναι η πιο κοινή επίστρωση λόγω της καλής ηλεκτρικής αγωγιμότητάς του. 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.

Εισαγωγή τύπου PCB

Το PCBS μονής στρώσης/μονής πλευράς είναι εύκολο να σχεδιαστεί και να κατασκευαστεί επειδή συγκολλά τα διάφορα κυκλώματα και εξαρτήματα μόνο στη μία πλευρά. Αυτή η πανταχού παρούσα σημαίνει ότι μπορούν να αγοραστούν με χαμηλό κόστος, ειδικά για παραγγελίες μεγάλου όγκου. Τα μοντέλα χαμηλού κόστους και υψηλής χωρητικότητας σημαίνουν ότι χρησιμοποιούνται συνήθως σε διάφορες εφαρμογές, όπως υπολογιστές, κάμερες, ραδιόφωνα και στερεοφωνικό εξοπλισμό, μονάδες στερεάς κατάστασης, εκτυπωτές και τροφοδοτικά.

Double-layer printed circuit board

The substrate material for a double – or double-sided printed circuit board has a thin layer of conductive metal, such as copper, applied to both sides of the board. Οι τρύπες που διανοίγονται μέσω της σανίδας επιτρέπουν τη σύνδεση κυκλωμάτων στη μία πλευρά του πίνακα με κυκλώματα στην άλλη πλευρά.

Εισαγωγή τύπου PCB

Τα εξαρτήματα ενός κυκλώματος και μιας πλακέτας διπλού στρώματος PCB συνδέονται συνήθως με έναν από τους δύο τρόπους: χρησιμοποιώντας μια διαμπερή οπή ή χρησιμοποιώντας μια βάση στήριξης. 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.

Η επιφάνεια στήριξης PCBS δεν μπορεί να χρησιμοποιήσει καλώδια ως συνδετήρες. 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. Αυτό επιτρέπει στο κύκλωμα να συμπληρωθεί με λιγότερο χώρο, απελευθερώνοντας χώρο για να επιτρέψει στην πλακέτα να εκτελέσει περισσότερες λειτουργίες, συχνά ταχύτερα και με βάρος μικρότερο από ό, τι θα επέτρεπε η πλακέτα διάτρησης.

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.

Πολυστρωματικό PCB

Το PCB πολλαπλών στρωμάτων αποτελείται από μια σειρά τριών ή περισσότερων στρωμάτων PCBS διπλού στρώματος. 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. Το μεγαλύτερο πολυστρωματικό PCB που κατασκευάστηκε ποτέ έχει πάχος 50 στρώσεων.

Εισαγωγή τύπου 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.

Άκαμπτο PCB

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.

Η άκαμπτη σύνθεση PCB είναι ίσως ο μεγαλύτερος αριθμός κατασκευασμένων PCBS. 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. Το άκαμπτο PCBS μπορεί να είναι απλό PCBS ενός στρώματος ή PCBS 8 στρωμάτων ή 10 στρωμάτων.

Εισαγωγή τύπου PCB

Όλα τα άκαμπτα PCBS έχουν μονές, διπλές ή πολυστρωματικές δομές, επομένως μοιράζονται την ίδια εφαρμογή.

Ευέλικτο PCB

Σε αντίθεση με το άκαμπτο PCBS, το οποίο χρησιμοποιεί αντικολλητικά υλικά όπως ίνες γυαλιού, το εύκαμπτο PCBS είναι κατασκευασμένο από υλικά που μπορούν να λυγίσουν και να μετακινηθούν, όπως το πλαστικό. Similar to rigid PCBS, flexible PCBS come in single, double, or multi-layer formats. Επειδή πρέπει να εκτυπωθούν σε εύκαμπτα υλικά, τείνουν να είναι πιο ακριβά στην κατασκευή τους.

Εισαγωγή τύπου PCB

Ωστόσο, το εύκαμπτο PCBS προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα έναντι του άκαμπτου PCBS. The most striking of these advantages is their flexibility. Αυτό σημαίνει ότι μπορούν να διπλωθούν στις άκρες και να τυλιχτούν στις γωνίες. Η ευελιξία τους εξοικονομεί κόστος και βάρος χρησιμοποιώντας ένα μόνο εύκαμπτο PCB για να καλύψει περιοχές που μπορεί να χρειάζονται πολλαπλά άκαμπτα PCBS.

Το εύκαμπτο PCBS μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε περιοχές που μπορεί να επηρεαστούν από πολλαπλά άκαμπτα PCBS. Περιβαντολλογικοί κίνδυνοι. Για το σκοπό αυτό, κατασκευάζονται μόνο από υλικά που μπορεί να είναι αδιάβροχα, ανθεκτικά σε κραδασμούς, ανθεκτικά στη διάβρωση ή λάδια υψηλής θερμοκρασίας-μια επιλογή που μπορεί να μην έχει το παραδοσιακό άκαμπτο PCBS.

Ευέλικτο άκαμπτο PCB

When it comes to the two most important overall PCBS, flexible rigid PCBS combine the best of both. Ο εύκαμπτος άκαμπτος πίνακας αποτελείται από πολλαπλά εύκαμπτα στρώματα PCB προσαρτημένα σε πολλαπλά άκαμπτα στρώματα PCB.

Το εύκαμπτο άκαμπτο PCBS έχει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με τη χρήση άκαμπτου ή εύκαμπτου PCBS μόνο σε ορισμένες εφαρμογές. Για παράδειγμα, οι άκαμπτες εύκαμπτες πλάκες έχουν μικρότερο αριθμό εξαρτημάτων από τις παραδοσιακές άκαμπτες ή εύκαμπτες πλάκες, επειδή οι επιλογές καλωδίωσης και για τα δύο μπορούν να συνδυαστούν σε ένα μόνο πιάτο. 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.

Εισαγωγή τύπου PCB

Τα εύκαμπτα άκαμπτα PCBS απαντώνται συχνότερα σε εφαρμογές όπου ο χώρος ή το βάρος απασχολούν περισσότερο, συμπεριλαμβανομένων κινητών τηλεφώνων, ψηφιακών φωτογραφικών μηχανών, βηματοδοτών και αυτοκινήτων.

PCB υψηλής συχνότητας

Το Hf PCBS αναφέρεται σε γενικά στοιχεία σχεδιασμού PCB παρά σε κατασκευή PCB όπως στα προηγούμενα μοντέλα. Τα Hf PCBS είναι πίνακες κυκλωμάτων που έχουν σχεδιαστεί για να μεταδίδουν σήματα άνω του 1 gigahertz.

Εισαγωγή τύπου PCB

Τα υλικά PCB της Hf τυπικά περιλαμβάνουν εποξειδικό πολυστρωματικό υλικό ενισχυμένο με ίνες γυαλιού FR4, ρητίνη πολυφαινυλενοαιθέρα (PPO) και τεφλόν. Το τεφλόν είναι μία από τις πιο ακριβές επιλογές λόγω της μικρής και σταθερής διηλεκτρικής σταθεράς, της μικρής διηλεκτρικής απώλειας και της συνολικής χαμηλής απορρόφησης νερού.

Πολλές πτυχές της πλακέτας PCB και του αντίστοιχου τύπου συνδετήρα PCB πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά την επιλογή υψηλής συχνότητας, συμπεριλαμβανομένης της διηλεκτρικής σταθεράς (DK), της διάχυσης, της απώλειας και του διηλεκτρικού πάχους.

Το πιο σημαντικό από αυτά είναι το Dk του εν λόγω υλικού. Υλικά με μεγάλη πιθανότητα διηλεκτρικής σταθερής αλλαγής συχνά παράγουν αλλαγές σύνθετης αντίστασης που διαταράσσουν τις αρμονικές που αποτελούν το ψηφιακό σήμα και οδηγούν σε συνολική απώλεια της ακεραιότητας του ψηφιακού σήματος – παράγοντας που έχει σχεδιαστεί για να αποτρέψει το PCBS.

Άλλες σκέψεις κατά την επιλογή του τύπου της πλακέτας κυκλώματος και του συνδετήρα υπολογιστή που θα χρησιμοποιηθούν κατά το σχεδιασμό του hf PCBS περιλαμβάνουν:

• Διηλεκτρική απώλεια (DF), η οποία επηρεάζει την ποιότητα της μετάδοσης σήματος. Μικρή διηλεκτρική απώλεια μπορεί να οδηγήσει σε μικρή ποσότητα απορριμμάτων σήματος.

• Thermal expansion. Εάν τα υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή του PCB, όπως το φύλλο χαλκού, έχουν διαφορετικούς ρυθμούς θερμικής διαστολής, τα υλικά μπορεί να διαχωριστούν μεταξύ τους λόγω αλλαγών θερμοκρασίας.

• Απορρόφηση νερού. Η υψηλή πρόσληψη νερού μπορεί να επηρεάσει τη διηλεκτρική σταθερά και τη διηλεκτρική απώλεια ενός PCB, ειδικά όταν χρησιμοποιείται σε υγρό περιβάλλον.

• Άλλες αντιστάσεις. Τα υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή του HF PCBS πρέπει να χαρακτηρίζονται όπως απαιτούνται για αντοχή στη θερμότητα, αντοχή σε κρούσεις και επικίνδυνες χημικές ουσίες.

PCB από αλουμίνιο

Ο σχεδιασμός ενός PCB από αλουμίνιο είναι περίπου ο ίδιος με αυτόν ενός PCB με χαλκό. Ωστόσο, αντί για χρήση από υαλοβάμβακα, που είναι συνηθισμένο στους περισσότερους τύπους σανίδων PCB, το αλουμινένιο πλαστικό PCBS χρησιμοποιεί υποστρώματα αλουμινίου ή χαλκού.

Εισαγωγή τύπου PCB

Το υπόστρωμα αλουμινίου είναι επενδεδυμένο με μόνωση και έχει σχεδιαστεί για να έχει χαμηλή θερμική αντίσταση, πράγμα που σημαίνει ότι μεταφέρεται λιγότερη θερμότητα από τη μόνωση στο υπόστρωμα. Μόλις εφαρμοστεί η μόνωση, εφαρμόζονται στρώματα κυκλώματος χαλκού από 1 ουγγιά έως 10 ίντσες πάχους.

Το PCBS με υποστήριξη αλουμινίου έχει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με το PCBS με υαλοβάμβακα, όπως:

• Χαμηλό κόστος. Το αλουμίνιο είναι ένα από τα πιο άφθονα μέταλλα στη Γη, αντιπροσωπεύοντας το 8.23% του βάρους της γης. Η εξόρυξη αλουμινίου είναι εύκολη και φθηνή, γεγονός που συμβάλλει στη μείωση του κόστους στη διαδικασία κατασκευής. Ως αποτέλεσμα, είναι φθηνότερο να κατασκευάζετε προϊόντα από αλουμίνιο.

• την προστασία του περιβάλλοντος. Το αλουμίνιο είναι μη τοξικό και εύκολο στην ανακύκλωση. Η κατασκευή πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων από αλουμίνιο είναι επίσης ένας καλός τρόπος εξοικονόμησης ενέργειας επειδή είναι εύκολο να συναρμολογηθεί.

• διάχυση θερμότητας. Το αλουμίνιο είναι ένα από τα καλύτερα υλικά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη διάχυση θερμότητας από τα βασικά συστατικά μιας πλακέτας κυκλώματος. Δεν εκπέμπει θερμότητα στην υπόλοιπη πλάκα, αλλά στον υπαίθριο αέρα. Το αλουμινένιο PCBS ψύχεται γρηγορότερα από το χάλκινο PCBS του ίδιου μεγέθους.

• Αντοχή υλικού. Το αλουμίνιο είναι πιο ανθεκτικό από υλικά όπως το fiberglass ή το κεραμικό και είναι ιδιαίτερα καλό για δοκιμές πτώσης. Η χρήση ισχυρότερων υποστρωμάτων βοηθά στη μείωση των ζημιών κατά την κατασκευή, τη μεταφορά και την εγκατάσταση.

Όλα αυτά τα πλεονεκτήματα καθιστούν το PCBS αλουμινίου μια εξαιρετική επιλογή για εφαρμογές που απαιτούν υψηλή ισχύ εξόδου σε πολύ στενές ανοχές, συμπεριλαμβανομένων των προβολέων κυκλοφορίας, του φωτισμού αυτοκινήτων, των τροφοδοτικών, των ελεγκτών κινητήρα και των κυκλωμάτων υψηλού ρεύματος.

Εκτός από τους κύριους τομείς χρήσης τους, το PCBS με υποστήριξη αλουμινίου μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί όταν απαιτείται υψηλός βαθμός μηχανικής σταθερότητας ή όταν το PCB μπορεί να αντέξει υψηλά επίπεδα μηχανικής καταπόνησης. Είναι λιγότερο ευαίσθητα στη θερμική διαστολή από τα πάνελ από υαλοβάμβακα, πράγμα που σημαίνει ότι άλλα υλικά στον πίνακα, όπως το φύλλο χαλκού και η μόνωση, είναι λιγότερο πιθανό να ξεφλουδίσουν, παρατείνοντας περαιτέρω τη διάρκεια ζωής του προϊόντος.

Με την πάροδο των ετών, το PCBS εξελίχθηκε από απλό PCBS ενός στρώματος όπως υπολογιστές για ηλεκτρονικές συσκευές σε πιο πολύπλοκα συστήματα όπως σχέδια Teflon υψηλής συχνότητας. Το PCBS έχει βρει τον δρόμο του σχεδόν σε κάθε βιομηχανία στη γη, από απλά ηλεκτρονικά όπως λύσεις φωτισμού μέχρι πιο περίπλοκες βιομηχανίες όπως η ιατρική ή η αεροδιαστημική τεχνολογία.

Η ανάπτυξη του PCBS οδήγησε επίσης στην ανάπτυξη δομικών υλικών PCB: δεν είναι πλέον μόνο το PCBS από φύλλο χαλκού που υποστηρίζεται από υαλοβάμβακα. Τα νέα δομικά υλικά περιλαμβάνουν αλουμίνιο, τεφλόν και ακόμη και εύκαμπτα πλαστικά. Τα εύκαμπτα πλαστικά και το αλουμίνιο ειδικότερα έχουν διευκολύνει τη δημιουργία προϊόντων όπως το άκαμπτο εύκαμπτο και το PCBS με υποστήριξη αλουμινίου για την επίλυση κοινών προβλημάτων που σχετίζονται με πολλές βιομηχανίες.