המעגל המודפס (PCBS) are boards used as substrates in most electronic devices – both as physical supports and as wiring areas for surface mount and socket assemblies. PCBS עשויים בדרך כלל מפיברגלס, שרף אפוקסי מרוכב או חומרים מרוכבים אחרים.

מבוא מסוג PCB

רוב ה- PCBS למכשירים אלקטרוניים פשוטים הם פשוטים ומורכבים משכבה אחת בלבד. חומרה מורכבת יותר כגון כרטיסי מסך ממוחשבים או לוחות אם יכולים להיות בעלי שכבות מרובות, לעתים עד 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. בנוסף לשימוש במכשירי אלקטרוניקה ומחשבים, סוגים שונים של PCBS משמשים במגוון תחומים אחרים, כולל:

• ציוד רפואי. אלקטרוניקה כעת צפופה יותר וצורכת פחות כוח מאשר מוצרים קודמים, כך שניתן לבדוק טכנולוגיות רפואיות חדשות ומרגשות. Most medical devices use high-density PCBS for creating the smallest and most dense designs. זה עוזר להקל על כמה מהמגבלות הייחודיות הכרוכות בפיתוח מכשירים לשימוש בתחום הרפואי בשל הצורך בגודל קטן ומשקל קל. PCBS עשו דרכים לכל דבר, החל ממכשירים קטנים (כמו קוצבי לב) ועד גדולים (כמו ציוד רנטגן או סורקי CAT).

• מכונות תעשייתיות. PCBS משמשים בדרך כלל במכונות תעשייתיות בעלות עוצמה גבוהה. ניתן להשתמש ב- PCBS נחושת עבה במקומות בהם PCBS נחושת הנוכחי של גרם אחד אינו עומד בדרישות. PCBS נחושת עבה יותר מועילים במקרים הכוללים בקרי מנוע, מטעני סוללות בעלי זרם גבוה ובודקי עומס תעשייתי.

• lighting. מכיוון שפתרונות תאורה מבוססי LED פופולריים בגלל צריכת החשמל הנמוכה והיעילות הגבוהה שלהם, כך גם ה- PCBS האחורי של האלומיניום המשמש לייצורם. PCBS אלה משמשים רדיאטורים ומאפשרים העברת חום גבוהה יותר מאשר PCBS רגיל. These same aluminum backboard PCBS form the basis of high lumen LED applications and basic lighting solutions.

• תעשיות הרכב והחלל. The automotive and aerospace industries use flexible PCBS designed to withstand the high vibration environments common in both fields. בהתאם למפרט ולעיצוב, הם יכולים להיות גם קלים מאוד, דבר הנחוץ לייצור חלקים בתעשיית התחבורה. 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.

ישנם סוגים רבים של לוחות PCB, לכל אחד מפרטי הייצור הייחודיים שלו, סוגי חומרים ושימושים: PCB שכבה אחת, PCB שכבה כפולה, PCB רב שכבתי, PCB קשיח, PCB גמיש, PCB גמיש קשיח, PCB בתדירות גבוהה, גב אלומיניום PCB.

PCB שכבה אחת

PCB חד-או חד צדדי הוא PCB או מצע העשוי מצע יחיד. צד אחד של המצע מצופה בשכבת מתכת דקה. נחושת היא הציפוי הנפוץ ביותר בשל מוליכותו החשמלית הטובה. 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.

מבוא מסוג PCB

קל לעצב ולייצר PCBS חד שכבתי/חד צדדי מכיוון שהם מרתכים את המעגלים והרכיבים השונים בצד אחד בלבד. כל מקום זה אומר שניתן לרכוש אותם בעלות נמוכה, במיוחד עבור הזמנות בהיקפים גבוהים. מודלים בעלות נמוכה ובקיבולת גבוהה פירושם שהם נמצאים בשימוש נפוץ במגוון יישומים, כולל מחשבונים, מצלמות, מכשירי רדיו וציוד סטריאו, כונני מצב מוצק, מדפסות וספקי כוח.

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. חורים שנקדחו דרך הלוח מאפשרים למעגלים בצד אחד של הלוח להתחבר למעגלים בצד השני.

מבוא מסוג PCB

רכיבי מעגל ולוח PCB שכבתי כפול מחוברים בדרך כלל באחת משתי דרכים: שימוש בחור דרך או באמצעות הר משטח. 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 הר למשטח לא יכול להשתמש בחוטים כמחברים. 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. זה מאפשר להשלים את המעגל עם פחות מקום, לפנות מקום כדי לאפשר ללוח לבצע יותר פונקציות, לרוב מהר יותר ולשקול פחות ממה שהלוח דרך החור יאפשר.

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.

רב שכבתי PCB

PCB רב שכבתי מורכב מסדרה של שלוש שכבות או יותר של PCBS דו שכבתי. 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. ה- PCB הרב שכבתי הגדול ביותר שנבנה אי פעם הוא בעובי 50 שכבות.

מבוא מסוג 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 נוקשה

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.

הרכב PCB קשיח הוא אולי המספר הגדול ביותר של PCBS המיוצר. 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. PCBS קשיח יכול להיות PCBS חד שכבתי פשוט, או 8 שכבות או 10 שכבות PCBS.

מבוא מסוג PCB

לכל ה- PCBS הנוקשה יש מבנים בודדים, כפולים או רב שכבתיים, כך שהם חולקים את אותו יישום.

גמיש PCB

שלא כמו PCBS קשיח, שמשתמשים בחומרים שאינם דביקים כמו סיבי זכוכית, PCBS גמיש עשוי מחומרים הניתנים לכופף ולהזיז, כמו פלסטיק. Similar to rigid PCBS, flexible PCBS come in single, double, or multi-layer formats. מכיוון שהם צריכים להיות מודפסים על חומרים גמישים, הם נוטים להיות יקרים יותר לייצור.

מבוא מסוג PCB

ובכל זאת, PCBS גמיש מציע יתרונות רבים על פני PCBS קשיח. The most striking of these advantages is their flexibility. המשמעות היא שניתן לקפל אותם סביב הקצוות ולפצע סביב הפינות. הגמישות שלהם חוסכת בעלות ומשקל באמצעות PCB גמיש אחד לכיסוי אזורים שעשויים להזדקק למספר PCBS קשיח מרובה.

ניתן להשתמש ב- PCBS גמיש גם באזורים שעלולים להיות מושפעים ממספר PCBS קשיח מרובה. מפגעים סביבתיים. לשם כך, הם מיוצרים רק מחומרים שעשויים להיות עמידים למים, עמידים בפני זעזועים, עמידות בפני קורוזיה או טמפרטורה גבוהה-אפשרות שאולי אין PCBS קשיח מסורתי.

PCB קשיח גמיש

When it comes to the two most important overall PCBS, flexible rigid PCBS combine the best of both. הלוח הנוקשה הגמיש מורכב משכבות PCB גמישות מרובות המחוברות לשכבות PCB קשיחות מרובות.

ל- PCBS קשיח גמיש יש יתרונות רבים על פני שימוש ב- PCBS קשיח או גמיש רק ביישומים מסוימים. לדוגמה, ללוחות קשיחים-גמישים יש מספר חלקים קטן יותר מאשר צלחות קשיחות או גמישות מסורתיות מכיוון שניתן לשלב את אפשרויות החיווט לשתיהן לפלטה אחת. 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.

מבוא מסוג PCB

PCBS קשיח גמיש נמצא לרוב ביישומים שבהם מקום או משקל הם הדאגה הגדולה ביותר, כולל טלפונים ניידים, מצלמות דיגיטליות, קוצבי לב ומכוניות.

PCB בתדירות גבוהה

Hf PCBS מתייחסים למרכיבי עיצוב PCB כלליים ולא לבניית PCB כמו בדגמים קודמים. Hf PCBS הם מעגלים המיועדים להעברת אותות העולים על 1 ג’יגה -הרץ.

מבוא מסוג PCB

חומרי HF PCB כוללים בדרך כלל לרבד אפוקסי מחוזק סיבי זכוכית מסוג FR4, שרף אתר פוליפנילן (PPO) וטפלון. טפלון היא אחת האפשרויות היקרות ביותר בגלל הקבוע הדיאלקטרי הקטן והיציב שלה, אובדן דיאלקטרי קטן וספיגת המים הנמוכה הכוללת.

יש לקחת בחשבון היבטים רבים של לוח הלוח והסוג המתאים של מחבר הלוח בעת בחירת תדר גבוה, כולל קבוע דיאלקטרי (DK), פיזור, אובדן ועובי דיאלקטרי.

החשוב מביניהם הוא ה- Dk של החומר המדובר. חומרים בעלי סבירות גבוהה לשינוי קבוע דיאלקטרי מייצרים לעתים קרובות שינויי עכבה המשבשים את ההרמוניות המרכיבות את האות הדיגיטלי ומובילות לאובדן כולל של שלמות האות הדיגיטלי – גורם ש- PCBS נועדו למנוע.

שיקולים אחרים בבחירת סוג המעגל ומחבר ה- PC לשימוש בעת עיצוב hf PCBS כוללים:

• אובדן דיאלקטרי (DF), המשפיע על איכות העברת האותות. אובדן דיאלקטרי קטן עלול לגרום לכמות קטנה של פסולת אותות.

• Thermal expansion. אם לחומרים המשמשים לבניית ה- PCB, כגון נייר כסף, יש קצבי התרחבות תרמיים שונים, החומרים עשויים להיפרד זה מזה עקב שינויי טמפרטורה.

• ספיגת מים. צריכת מים גבוהה יכולה להשפיע על הקבוע הדיאלקטרי וההפסד הדיאלקטרי של PCB, במיוחד כאשר משתמשים בו בסביבות רטובות.

• נגדים אחרים. חומרים המשמשים לבניית HF PCBS יסווגו כנדרש לעמידות בחום, עמידות בפני פגיעות וכימיקלים מסוכנים.

גיבוי אלומיניום PCB

העיצוב של PCB מגובה אלומיניום זהה בערך לזה של PCB המגובה בנחושת. עם זאת, במקום להשתמש בפיברגלס, הנפוץ ברוב סוגי הלוחות PCB, PCBS במטוס אחורי מאלומיניום משתמשים במצעי אלומיניום או נחושת.

מבוא מסוג PCB

גב האלומיניום מרופד בבידוד ונועד להיות בעל עמידות תרמית נמוכה, כלומר פחות חום מועבר מהבידוד לגב. לאחר החלת הבידוד מוחלות שכבות של מעגל נחושת בעובי של 1 גרם לעובי 10 סנטימטרים.

PCBS מגובה אלומיניום יש מספר יתרונות על פני PCBS מגובה פיברגלס, כולל:

• זול. אלומיניום היא אחת המתכות הנפוצות ביותר בכדור הארץ, ומהווה 8.23% ממשקל כדור הארץ. כריית אלומיניום קלה וזולה, מה שעוזר להפחית עלויות בתהליך הייצור. כתוצאה מכך, זול יותר לייצר מוצרים מאלומיניום.

• שמירה על איכות סביבה. האלומיניום אינו רעיל וקל למחזור. הכנת מעגלים מודפסים מאלומיניום היא גם דרך טובה לחסוך באנרגיה מכיוון שהיא קלה להרכבה.

• פיזור חום. אלומיניום הוא אחד החומרים הטובים ביותר שניתן להשתמש בהם כדי לפזר חום מרכיבי מפתח של לוח מעגלים. הוא אינו מקרין חום לשאר הצלחת, אלא לאוויר הפתוח. אלומיניום PCBS מתקרר מהר יותר מאשר PCBS נחושת באותו גודל.

• עמידות חומרית. האלומיניום עמיד יותר מחומרים כמו פיברגלס או קרמיקה והוא טוב במיוחד למבחני ירידה. שימוש במצעים חזקים יותר מסייע בהפחתת הנזקים במהלך הייצור, ההובלה וההתקנה.

כל היתרונות הללו הופכים את PCBS מאלומיניום לבחירה מצוינת עבור יישומים הדורשים הספק פלט גבוה בתוך סובלנות הדוקות ביותר, כולל פנסי תנועה, תאורה לרכב, ספקי כוח, בקרי מנוע ומעגלים גבוהים.

בנוסף לתחומי השימוש העיקריים שלהם, ניתן להשתמש ב- PCBS מגובה אלומיניום גם במקומות בהם נדרשת יציבות מכנית גבוהה או כאשר ה- PCB עשוי לעמוד ברמות מתח מכניות גבוהות. הם פחות רגישים להתרחבות תרמית מאשר לוחות פיברגלס, מה שאומר שחומרים אחרים על הלוח, כמו נייר נחושת ובידוד, נוטים פחות להתקלף ולהאריך את חיי המוצר.

במהלך השנים, PCBS התפתחו מ- PCBS חד שכבתי פשוט כמו מחשבונים למכשירים אלקטרוניים למערכות מורכבות יותר כגון עיצובי טפלון בתדירות גבוהה. PCBS מצאו את דרכם כמעט לכל תעשייה על פני כדור הארץ, החל מאלקטרוניקה פשוטה כמו פתרונות תאורה וכלה בתעשיות מורכבות יותר כמו טכנולוגיה רפואית או חללית.

פיתוח ה- PCBS הוביל גם לפיתוח חומרי בניין PCB: לא עוד רק PCBS העשויים מנייר נחושת המגובה בפיברגלס. חומרי בניין חדשים כוללים אלומיניום, טפלון ואפילו פלסטיק מתכופף. פלסטיק כפוף ואלומיניום בפרט הקלו על יצירת מוצרים כגון PCBS קשיח וגמיש ואלומיניום כדי לפתור בעיות נפוצות הקשורות לתעשיות רבות.