Wprowadzenie typu PCB

Płytka drukowana (PCBS) are boards used as substrates in most electronic devices – both as physical supports and as wiring areas for surface mount and socket assemblies. PCB są zwykle wykonane z włókna szklanego, kompozytowej żywicy epoksydowej lub innych materiałów kompozytowych.

Większość PCB dla prostych urządzeń elektronicznych jest prosta i składa się tylko z jednej warstwy. Bardziej złożony sprzęt, taki jak komputerowe karty graficzne lub płyty główne, może mieć wiele warstw, czasami nawet 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. Oprócz zastosowania w elektronice użytkowej i komputerach, różne typy PCB są wykorzystywane w wielu innych obszarach, w tym:

• Wyposażenie medyczne. Elektronika ma teraz większą gęstość i zużywa mniej energii niż poprzednie produkty, dzięki czemu można testować nowe i ekscytujące technologie medyczne. Most medical devices use high-density PCBS for creating the smallest and most dense designs. Pomaga to złagodzić niektóre z unikalnych ograniczeń związanych z opracowywaniem urządzeń do stosowania w medycynie ze względu na potrzebę małych rozmiarów i niewielkiej wagi. PCBs wkroczyły do wszystkiego, od małych urządzeń (takich jak rozruszniki serca) po duże (takie jak sprzęt rentgenowski lub skanery CAT).

• Maszyny przemysłowe. PCB są powszechnie stosowane w maszynach przemysłowych dużej mocy. Grube miedziane PCB mogą być stosowane tam, gdzie obecne jednouncjowe miedziane PCB nie spełniają wymagań. Grubsze miedziane płytki PCB są korzystne w przypadku sterowników silników, wysokoprądowych ładowarek akumulatorów i przemysłowych testerów obciążenia.

• oświetlenie. Ponieważ rozwiązania oświetleniowe oparte na diodach LED są popularne ze względu na ich niskie zużycie energii i wysoką wydajność, do ich wykonania wykorzystywane są również aluminiowe płytki PCB. Te PCB służą jako radiatory i pozwalają na wyższy poziom wymiany ciepła niż standardowe PCB. These same aluminum backboard PCBS form the basis of high lumen LED applications and basic lighting solutions.

• Przemysł motoryzacyjny i lotniczy. Przemysł motoryzacyjny i lotniczy używa elastycznych płytek drukowanych zaprojektowanych tak, aby wytrzymać wysokie wibracje, które są powszechne w obu dziedzinach. W zależności od specyfikacji i konstrukcji mogą być również bardzo lekkie, co jest niezbędne do produkcji części w branży transportowej. 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.

Istnieje wiele rodzajów płytek PCB, z których każda ma własne unikalne specyfikacje produkcyjne, rodzaje materiałów i zastosowania: jednowarstwowa płytka PCB, dwuwarstwowa płytka drukowana, wielowarstwowa płytka drukowana, sztywna płytka drukowana, elastyczna płytka drukowana, sztywna elastyczna płytka drukowana, płytka drukowana wysokiej częstotliwości, aluminiowy tył PCB.

Jednowarstwowa płytka drukowana

Jednostronna lub jednostronna płytka drukowana to płytka drukowana lub podłoże wykonane z jednego podłoża. Jedna strona podłoża pokryta jest cienką warstwą metalu. Najpopularniejszą powłoką jest miedź ze względu na dobrą przewodność elektryczną. 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.

Wprowadzenie typu PCB

Jednowarstwowe/jednostronne PCB są łatwe do zaprojektowania i wyprodukowania, ponieważ spawają różne obwody i komponenty tylko z jednej strony. Ta wszechobecność oznacza, że można je kupić po niskich kosztach, zwłaszcza w przypadku dużych zamówień. Niedrogie modele o dużej pojemności oznaczają, że są one powszechnie używane w różnych zastosowaniach, takich jak kalkulatory, aparaty fotograficzne, radia i sprzęt stereo, dyski półprzewodnikowe, drukarki i zasilacze.

Double-layer printed circuit board

Materiał podłoża dla dwustronnej lub dwustronnej płytki drukowanej ma cienką warstwę przewodzącego metalu, takiego jak miedź, nałożoną po obu stronach płytki. Otwory wywiercone w płytce pozwalają obwodom po jednej stronie płytki połączyć się z obwodami po drugiej stronie.

Wprowadzenie typu PCB

Komponenty obwodu i dwuwarstwowej płytki PCB są zwykle łączone na dwa sposoby: za pomocą otworu przelotowego lub za pomocą montażu powierzchniowego. 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.

Na PCB do montażu powierzchniowego nie można używać przewodów jako złączy. Zamiast tego wiele małych przewodów jest przyspawanych bezpośrednio do płytki, co oznacza, że sama płytka służy jako powierzchnia do okablowania dla różnych komponentów. Pozwala to na ukończenie obwodu przy mniejszej ilości miejsca, zwalniając miejsce, aby umożliwić płytce wykonywanie większej liczby funkcji, często szybciej i ważąc mniej niż pozwala na to płytka z otworami przelotowymi.

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.

Wielowarstwowa płytka drukowana

Wielowarstwowa płytka drukowana składa się z serii trzech lub więcej warstw dwuwarstwowych płytek drukowanych. 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. Największa wielowarstwowa płytka drukowana, jaką kiedykolwiek zbudowano, ma grubość 50 warstw.

Wprowadzenie typu 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.

Sztywna płytka drukowana

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.

Sztywna kompozycja PCB jest prawdopodobnie największą liczbą wyprodukowanych PCB. 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. Sztywne obwody drukowane mogą być prostymi jednowarstwowymi obwodami drukowanymi lub 8-warstwowymi lub 10-warstwowymi obwodami drukowanymi.

Wprowadzenie typu PCB

Wszystkie sztywne płytki PCB mają strukturę jedno-, dwu- lub wielowarstwową, dzięki czemu mają to samo zastosowanie.

Elastyczna PCB

W przeciwieństwie do sztywnych PCB, które wykorzystują materiały nieprzywierające, takie jak włókno szklane, elastyczne PCB są wykonane z materiałów, które można zginać i przesuwać, takich jak plastik. Similar to rigid PCBS, flexible PCBS come in single, double, or multi-layer formats. Ponieważ muszą być drukowane na elastycznych materiałach, ich produkcja jest zwykle droższa.

Wprowadzenie typu PCB

Mimo to elastyczne PCB mają wiele zalet w porównaniu ze sztywnymi PCB. The most striking of these advantages is their flexibility. Oznacza to, że można je składać na krawędziach i owijać wokół rogów. Ich elastyczność pozwala zaoszczędzić na kosztach i wadze dzięki zastosowaniu jednej elastycznej płytki drukowanej do pokrycia obszarów, które mogą wymagać wielu sztywnych płytek drukowanych.

Elastyczne PCB mogą być również używane w obszarach, na które może mieć wpływ wiele sztywnych PCB. Zagrożenia środowiskowe. W tym celu są one produkowane wyłącznie z materiałów, które mogą być wodoodporne, odporne na wstrząsy, odporne na korozję lub olej odporny na wysokie temperatury – opcja, której tradycyjne sztywne PCB mogą nie mieć.

Elastyczna sztywna płytka drukowana

When it comes to the two most important overall PCBS, flexible rigid PCBS combine the best of both. Elastyczna sztywna płytka składa się z wielu elastycznych warstw PCB przymocowanych do wielu sztywnych warstw PCB.

Elastyczne sztywne PCB mają wiele zalet w porównaniu ze sztywnymi lub elastycznymi PCB tylko w niektórych zastosowaniach. Na przykład płyty sztywno-elastyczne mają mniejszą liczbę części niż tradycyjne płyty sztywne lub elastyczne, ponieważ opcje okablowania dla obu można połączyć w jedną płytę. 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.

Wprowadzenie typu PCB

Elastyczne sztywne płytki PCB są najczęściej spotykane w zastosowaniach, w których największe znaczenie ma przestrzeń lub waga, w tym w telefonach komórkowych, aparatach cyfrowych, rozrusznikach serca i samochodach.

PCB wysokiej częstotliwościfre

Hf PCBS odnoszą się do ogólnych elementów projektu PCB, a nie do konstrukcji PCB, jak w poprzednich modelach. Hf PCBS to płytki drukowane przeznaczone do przesyłania sygnałów powyżej 1 gigaherca.

Wprowadzenie typu PCB

Materiały PCB Hf zazwyczaj obejmują laminat epoksydowy wzmocniony włóknem szklanym klasy FR4, żywicę z eteru polifenylenowego (PPO) i teflon. Teflon jest jedną z najdroższych opcji ze względu na małą i stabilną stałą dielektryczną, małe straty dielektryczne i ogólnie niską absorpcję wody.

Przy wyborze wysokiej częstotliwości należy wziąć pod uwagę wiele aspektów płytki PCB i odpowiadającego jej typu złącza PCB, w tym stałą dielektryczną (DK), rozpraszanie, straty i grubość dielektryka.

Najważniejszym z nich jest Dk danego materiału. Materiały o wysokim prawdopodobieństwie zmiany stałej dielektrycznej często powodują zmiany impedancji, które zakłócają harmoniczne składające się na sygnał cyfrowy i prowadzą do całkowitej utraty integralności sygnału cyfrowego — czynnikowi, któremu zaprojektowano hf PCBS, aby zapobiec.

Inne względy przy wyborze typu płytki drukowanej i złącza PC do wykorzystania podczas projektowania obwodów drukowanych hf obejmują:

• Strata dielektryczna (DF), która wpływa na jakość transmisji sygnału. Małe straty dielektryczne mogą skutkować niewielką ilością strat sygnału.

• Thermal expansion. Jeśli materiały użyte do budowy PCB, takie jak folia miedziana, mają różne współczynniki rozszerzalności cieplnej, materiały mogą się od siebie oddzielić z powodu zmian temperatury.

• Absorpcja wody. Wysoki pobór wody może mieć wpływ na stałą dielektryczną i straty dielektryczne płytki drukowanej, szczególnie w wilgotnym środowisku.

• Inne rezystory. Materiały użyte do budowy PCB HF powinny być oceniane zgodnie z wymaganiami pod względem odporności na ciepło, odporności na uderzenia i niebezpiecznych chemikaliów.

Aluminiowa płytka drukowana

Konstrukcja płytki drukowanej z podkładem aluminiowym jest mniej więcej taka sama jak płytki drukowanej z podkładem miedzianym. Jednak zamiast używać włókna szklanego, które jest powszechne w większości typów płyt PCB, aluminiowe płyty montażowe PCB wykorzystują podłoża aluminiowe lub miedziane.

Wprowadzenie typu PCB

Aluminiowy podkład jest wyłożony izolacją i ma niską odporność termiczną, co oznacza, że mniej ciepła jest przenoszone z izolacji na podkład. Po nałożeniu izolacji nakładane są warstwy obwodu miedzianego o grubości od 1 uncji do 10 cali.

Obwody drukowane na podłożu aluminiowym mają wiele zalet w porównaniu z obwodami drukowanymi na podłożu z włókna szklanego, w tym:

• Niska cena. Aluminium jest jednym z najpowszechniej występujących metali na Ziemi, stanowi 8.23% masy Ziemi. Wydobycie aluminium jest łatwe i tanie, co pozwala obniżyć koszty procesu produkcyjnego. Dzięki temu taniej jest wytwarzać produkty z aluminium.

• ochrona środowiska. Aluminium jest nietoksyczne i łatwe do recyklingu. Wykonywanie płytek drukowanych z aluminium to również dobry sposób na oszczędzanie energii, ponieważ jest łatwy w montażu.

• rozpraszanie ciepła. Aluminium jest jednym z najlepszych materiałów, które można wykorzystać do rozpraszania ciepła z kluczowych elementów płytki drukowanej. Nie emituje ciepła do reszty płyty, ale na zewnątrz. Aluminiowe PCB chłodzą się szybciej niż miedziane PCB o tym samym rozmiarze.

• Trwałość materiału. Aluminium jest trwalsze niż materiały takie jak włókno szklane czy ceramika i jest szczególnie dobre do testów upadkowych. Używanie mocniejszych podłoży pomaga zmniejszyć uszkodzenia podczas produkcji, transportu i instalacji.

Wszystkie te zalety sprawiają, że aluminiowe PCB są doskonałym wyborem do zastosowań wymagających wysokiej mocy wyjściowej w bardzo wąskich tolerancjach, w tym reflektorów ulicznych, oświetlenia samochodowego, zasilaczy, sterowników silników i obwodów wysokoprądowych.

Oprócz głównych obszarów zastosowania, płytki drukowane na podłożu aluminiowym mogą być również używane tam, gdzie wymagany jest wysoki stopień stabilności mechanicznej lub gdy płytka drukowana może wytrzymać wysokie naprężenia mechaniczne. Są mniej podatne na rozszerzalność cieplną niż panele z włókna szklanego, co oznacza, że inne materiały na płycie, takie jak folia miedziana i izolacja, są mniej podatne na odklejanie, co dodatkowo wydłuża żywotność produktu.

Z biegiem lat PCBs ewoluowały od prostych jednowarstwowych PCB, takich jak kalkulatory do urządzeń elektronicznych, do bardziej złożonych systemów, takich jak projekty teflonowe o wysokiej częstotliwości. PCBs znalazły swoją drogę do prawie każdej branży na świecie, od prostej elektroniki, takiej jak rozwiązania oświetleniowe, po bardziej złożone branże, takie jak technologia medyczna lub kosmiczna.

Rozwój PCBS doprowadził również do rozwoju materiałów do budowy PCB: nie tylko PCBs wykonane z folii miedzianej z włóknem szklanym. Nowe materiały budowlane obejmują aluminium, teflon, a nawet giętkie tworzywa sztuczne. Giętkie tworzywa sztuczne, a w szczególności aluminium, ułatwiły tworzenie produktów, takich jak sztywno-elastyczne płytki drukowane PCB na podłożu aluminiowym, które rozwiązują typowe problemy występujące w wielu gałęziach przemysłu.