המעגל המודפס (PCB) הוא בסיס פיזי או פלטפורמה שעליה ניתן להלחים רכיבים אלקטרוניים. עקבות נחושת מחברים את הרכיבים הללו זה לזה, ומאפשרים ללוח המעגלים המודפסים (PCB) לבצע את תפקידיו באופן שתוכנן.

המעגל המודפס הוא הליבה של המכשיר האלקטרוני. זה יכול להיות בכל צורה וגודל, בהתאם ליישום של המכשיר האלקטרוני. חומר המצע/מצע הנפוץ ביותר עבור PCB הוא FR-4. PCB מבוססי FR-4 נמצאים בדרך כלל במכשירים אלקטרוניים רבים, והייצור שלהם נפוץ. בהשוואה ל-PCBs רב-שכבתיים, PCB חד-צדדי ודו-צדדי קל יותר לייצור.

FR-4 PCB is made of glass fiber and epoxy resin combined with laminated copper cladding. Some of the main examples of complex multi-layer (up to 12 layers) PCBs are computer graphics cards, motherboards, microprocessor boards, FPGAs, CPLDs, hard drives, RF LNAs, satellite communications antenna feeds, switch mode power supplies, Android phones, etc. There are many examples where simple single-layer and double-layer PCBs are used, such as CRT TVs, analog oscilloscopes, handheld calculators, computer mice, and FM radio circuits.

יישום של PCB:

1. ציוד רפואי:

ההתקדמות של היום במדע הרפואה נובעת לחלוטין מהצמיחה המהירה של תעשיית האלקטרוניקה. רוב הציוד הרפואי, כגון מד pH, חיישן פעימות לב, מדידת טמפרטורה, מכשיר א.ק.ג/EEG, מכשיר MRI, רנטגן, סריקת CT, מכונת לחץ דם, ציוד למדידת רמת הסוכר בדם, חממה, ציוד מיקרוביולוגי וציוד רב נוסף. מבוסס PCB אלקטרוני נפרד. PCBs אלה הם בדרך כלל צפופים ויש להם גורם צורה קטן. צפוף פירושו שרכיבי SMT קטנים יותר ממוקמים ב-PCB בגודל קטן יותר. מכשירים רפואיים אלה עשויים קטנים יותר, קלים לנשיאה, קלים במשקל וקלים לתפעול.

2. ציוד תעשייתי.

PCBs נמצאים בשימוש נרחב גם בייצור, במפעלים ובמפעלים הממשמשים ובאים. לתעשיות אלו יש מכונות וציוד בעלי הספק גבוה המונעים על ידי מעגלים הפועלים בהספק גבוה ודורשים זרמים גבוהים. מסיבה זו, שכבת נחושת עבה מודבקת על ה-PCB, השונה מ-PCB אלקטרוניים מורכבים, שיכולים למשוך זרמים גבוהים עד 100 אמפר. זה חשוב במיוחד ביישומים כמו ריתוך קשת, כונני מנועי סרוו גדולים, מטעני סוללות עופרת, תעשייה צבאית ומכונות מעורפלות מכותנה.

3. תאורה.

In terms of lighting, the world is moving in the direction of energy-saving solutions. These halogen bulbs are rarely found now, but now we see LED lights and high-intensity LEDs around. These small LEDs provide high-brightness light and are mounted on PCBs based on aluminum substrates. Aluminum has the property of absorbing heat and dissipating it in the air. Therefore, due to high power, these aluminum PCBs are usually used in LED lamp circuits for medium and high power LED circuits.

4. תעשיות רכב וחלל.

יישום נוסף של PCB הוא תעשיית הרכב והתעופה והחלל. הגורם המשותף כאן הוא הדהוד שנוצר מתנועת מטוסים או מכוניות. לכן, על מנת לספק רעידות בכוח גבוה אלו, ה-PCB הופך גמיש. לכן, נעשה שימוש במעין PCB הנקרא Flex PCB. ה-PCB הגמיש יכול לעמוד ברטט גבוה והוא קל במשקל, מה שיכול להפחית את המשקל הכולל של החללית. ניתן לכוונן את ה-PCB הגמישים הללו גם בחלל צר, וזה גם יתרון גדול. לוחות PCB גמישים אלו משמשים כמחברים, ממשקים, וניתנים להרכבה בחלל קומפקטי, כמו מאחורי הפאנל, מתחת ללוח המחוונים וכו’. נעשה שימוש גם בשילוב של PCB קשיח וגמיש.

סוג PCB:

לוחות מעגלים מודפסים (PCB) מחולקים ל-8 קטגוריות. הם

PCB חד צדדי:

הרכיבים של PCB חד צדדי מותקנים רק בצד אחד, והצד השני משמש לחוטי נחושת. שכבה דקה של רדיד נחושת מוחל על צד אחד של מצע RF-4, ולאחר מכן מורחים מסכת הלחמה כדי לספק בידוד. לבסוף, הדפסת מסך משמשת לספק מידע סימון עבור רכיבים כגון C1 ו-R1 על ה-PCB. קל מאוד לעצב ולייצר את ה-PCB החד-שכבתיים הללו בקנה מידה גדול, הביקוש בשוק גדול, והם גם זולים מאוד לקנייה. נפוץ מאוד במוצרים ביתיים, כגון מסחטות/בלנדרים, מאווררי טעינה, מחשבונים, מטענים קטנים לסוללות, צעצועים, שלטי טלוויזיה וכו’.

PCB דו-שכבתי:

PCB דו צדדי הוא PCB עם שכבות נחושת מיושמות משני צידי הלוח. חורים מקדחים ורכיבי THT עם מובילים מותקנים בחורים אלה. חורים אלה מחברים חלק צדדי אחד לחלק הצד השני באמצעות פסי נחושת. מובילי הרכיב עוברים דרך החורים, הלידים העודפים נחתכים על ידי החותך, והמובילים מרותכים לחורים. כל זה נעשה באופן ידני. ישנם גם רכיבי SMT ורכיבי THT של PCB דו-שכבתי. רכיבי SMT אינם זקוקים לחורים, אך רפידות מיוצרות על ה-PCB, ורכיבי SMT מקובעים על ה-PCB על ידי הלחמה חוזרת. רכיבי SMT תופסים מעט מאוד מקום על ה-PCB, כך שניתן להשתמש יותר מקום פנוי בלוח המעגלים כדי להשיג יותר פונקציות. לוחות PCB דו צדדיים משמשים עבור ספקי כוח, מגברים, דרייברים של מנוע DC, מעגלי מכשירים וכו’.

PCB רב שכבתי:

Multi-layer PCB is made of multi-layer 2-layer PCB, sandwiched between dielectric insulating layers to ensure that the board and components are not damaged by overheating. Multi-layer PCB has various dimensions and different layers, from 4-layer PCB to 12-layer PCB. The more layers, the more complicated the circuit and the more complicated the PCB layout design.

ל-PCBs רב-שכבתיים יש בדרך כלל מטוסי קרקע עצמאיים, מטוסי כוח, מטוסי אות מהירים, שיקולי שלמות האות וניהול תרמי. יישומים נפוצים הם דרישות צבאיות, אלקטרוניקה תעופה וחלל, תקשורת לוויינית, אלקטרוניקת ניווט, מעקב GPS, מכ”ם, עיבוד אותות דיגיטלי ועיבוד תמונה.

PCB קשיח:

All the PCB types discussed above belong to the rigid PCB category. Rigid PCBs have solid substrates such as FR-4, Rogers, phenolic resin and epoxy resin. These plates will not bend and twist, but can maintain their shape for many years for up to 10 or 20 years. This is why many electronic devices have a long lifespan because of the rigidity, robustness and rigidity of rigid PCBs. The PCBs of computers and laptops are rigid. Many TVs, LCD and LED TVs commonly used in homes are made of rigid PCBs. All of the above single-sided, double-sided and multilayer PCB applications are also applicable to rigid PCBs.

Flex PCB:

Flexible PCB or flexible PCB is not rigid, but it is flexible and can be bent easily. They are elastic, have high heat resistance and excellent electrical properties. The substrate material of Flex PCB depends on performance and cost. Common substrate materials for Flex PCB are polyamide (PI) film, polyester (PET) film, PEN and PTFE.

The manufacturing cost of Flex PCB is more than just rigid PCB. They can be folded or wrapped around corners. Compared with the corresponding rigid PCB, they take up less space. They are lightweight but have very low tear strength.

PCB קשיח-גמיש:

השילוב של PCBs קשיחים וגמישים חשוב מאוד ביישומים רבים עם הגבלת שטח ומשקל. לדוגמה, במצלמה, המעגל מסובך, אך השילוב של PCB קשיח וגמיש יקטין את מספר החלקים ויקטין את גודל ה-PCB. ניתן לשלב את החיווט של שני PCBs גם על PCB בודד. יישומים נפוצים הם מצלמות דיגיטליות, טלפונים ניידים, מכוניות, מחשבים ניידים ואותם מכשירים עם חלקים נעים

PCB מהיר:

PCB במהירות גבוהה או בתדר גבוה הם PCBs המשמשים ליישומים הכוללים תקשורת אות עם תדרים גבוהים מ-1 GHz. במקרה זה, בעיות שלמות האות נכנסות לתמונה. יש לבחור בקפידה את החומר של מצע ה-PCB בתדר גבוה כדי לעמוד בדרישות התכנון.

החומרים הנפוצים הם פוליפנילן (PPO) ופוליטטראפלואורואתילן. יש לו קבוע דיאלקטרי יציב ואובדן דיאלקטרי קטן. יש להם ספיגת מים נמוכה אך עלות גבוהה.

לחומרים דיאלקטריים רבים אחרים יש קבועים דיאלקטריים משתנים, וכתוצאה מכך שינויי עכבה, שעלולים לעוות הרמוניות ואובדן אותות דיגיטליים ואובדן שלמות האות

PCB אלומיניום:

לחומרי מצע PCB מבוססי אלומיניום יש מאפיינים של פיזור חום יעיל. בשל התנגדות תרמית נמוכה, קירור PCB מבוסס אלומיניום יעיל יותר מה-PCB המקביל על בסיס נחושת. הוא מקרין חום באוויר ובאזור הצומת התרמי של לוח ה-PCB.

מעגלים רבים של מנורות LED, נוריות LED בעלות בהירות גבוהה עשויים מ-PCB מגב אלומיניום.

האלומיניום הוא מתכת עשירה ומחיר הכרייה שלו נמוך, כך שגם עלות ה-PCB נמוכה מאוד. אלומיניום ניתן למיחזור ואינו רעיל, ולכן הוא ידידותי לסביבה. האלומיניום חזק ועמיד, כך שהוא מפחית נזקים במהלך ייצור, הובלה והרכבה

כל התכונות הללו הופכות את לוחות ה-PCB מבוססי אלומיניום לשימושיים עבור יישומים בעלי זרם גבוה כגון בקרי מנוע, מטעני סוללות כבדים ונורות LED בעלות בהירות גבוהה.

לסיכום:

בשנים האחרונות, ה-PCB התפתחו מגרסאות חד-שכבתיות פשוטות למערכות מורכבות יותר, כגון PCBs בטפלון בתדר גבוה.

PCB מכסה כעת כמעט כל תחום של טכנולוגיה מודרנית ומדע מתפתח. מיקרוביולוגיה, מיקרואלקטרוניקה, ננוטכנולוגיה, תעשייה אווירית, צבא, אוויוניקה, רובוטיקה, בינה מלאכותית ותחומים נוספים מבוססים כולם על צורות שונות של אבני בניין של מעגלים מודפסים (PCB).