و vytlačená obvodová doska (PCB) je fyzický základ alebo platforma, na ktorej je možné spájkovať elektronické súčiastky. Medené stopy spájajú tieto komponenty navzájom, čo umožňuje doske plošných spojov (PCB) vykonávať svoje funkcie navrhnutým spôsobom.

Doska plošných spojov je jadrom elektronického zariadenia. Môže mať akýkoľvek tvar a veľkosť v závislosti od použitia elektronického zariadenia. Najbežnejším substrátom/materiálom substrátu pre DPS je FR-4. PCB na báze FR-4 sa bežne nachádzajú v mnohých elektronických zariadeniach a ich výroba je bežná. V porovnaní s viacvrstvovými DPS sa jednostranné a obojstranné DPS ľahšie vyrábajú.

FR-4 PCB je vyrobený zo sklenených vlákien a epoxidovej živice v kombinácii s laminovaným medeným plášťom. Niektoré z hlavných príkladov komplexných viacvrstvových (až 12 vrstiev) PCB sú počítačové grafické karty, základné dosky, mikroprocesorové dosky, FPGA, CPLD, pevné disky, RF LNA, napájacie antény satelitnej komunikácie, spínané zdroje napájania, telefóny s Androidom, atď. Existuje mnoho príkladov, kde sa používajú jednoduché jednovrstvové a dvojvrstvové PCB, ako sú CRT TV, analógové osciloskopy, ručné kalkulačky, počítačové myši a FM rádiové obvody.

Aplikácia PCB:

1. Lekárske vybavenie:

Dnešný pokrok v lekárskej vede je úplne spôsobený rýchlym rastom elektronického priemyslu. Väčšina medicínskych zariadení, ako je pH meter, snímač srdcového tepu, meranie teploty, EKG/EEG prístroj, MRI prístroj, röntgen, CT vyšetrenie, prístroj na meranie krvného tlaku, prístroj na meranie hladiny cukru v krvi, inkubátor, mikrobiologické vybavenie a mnoho ďalších zariadení samostatnej elektronickej dosky plošných spojov. Tieto PCB sú vo všeobecnosti husté a majú malý tvarový faktor. Hustota znamená, že menšie SMT komponenty sú umiestnené v menšej veľkosti PCB. Tieto zdravotnícke pomôcky sú menšie, ľahko sa prenášajú, majú nízku hmotnosť a jednoducho sa obsluhujú.

2. Priemyselné zariadenia.

PCB sú tiež široko používané vo výrobe, továrňach a hroziacich továrňach. Tieto odvetvia majú vysokovýkonné stroje a zariadenia, ktoré sú poháňané obvodmi, ktoré pracujú s vysokým výkonom a vyžadujú vysoké prúdy. Z tohto dôvodu je na doske plošných spojov nalaminovaná hrubá medená vrstva, ktorá sa líši od zložitých elektronických plošných spojov, ktoré môžu odoberať prúdy až 100 ampérov. Toto je obzvlášť dôležité v aplikáciách, ako je oblúkové zváranie, veľké servomotorové pohony, nabíjačky olovených batérií, vojenský priemysel a stroje na výrobu odevov a bavlny.

3. osvetlenie.

V oblasti osvetlenia sa svet uberá smerom k energeticky úsporným riešeniam. Tieto halogénové žiarovky sa v súčasnosti nachádzajú len zriedka, ale teraz vidíme LED svetlá a LED diódy s vysokou intenzitou. Tieto malé LED diódy poskytujú svetlo s vysokým jasom a sú osadené na doskách plošných spojov na báze hliníkových substrátov. Hliník má vlastnosť absorbovať teplo a rozptyľovať ho vo vzduchu. Preto sa kvôli vysokému výkonu tieto hliníkové PCB zvyčajne používajú v obvodoch LED svietidiel pre obvody LED so stredným a vysokým výkonom.

4. Automobilový a letecký priemysel.

Ďalšou aplikáciou PCB je automobilový a letecký priemysel. Spoločným faktorom je tu dozvuk generovaný pohybom lietadiel alebo áut. Preto, aby sa uspokojili tieto vibrácie vysokej sily, DPS sa stáva flexibilným. Preto sa používa druh PCB nazývaný Flex PCB. Flexibilná doska plošných spojov odolá vysokým vibráciám a má nízku hmotnosť, čo môže znížiť celkovú hmotnosť kozmickej lode. Tieto flexibilné DPS sa dajú upraviť aj v úzkom priestore, čo je tiež veľká výhoda. Tieto flexibilné dosky plošných spojov sa používajú ako konektory, rozhrania a možno ich zostaviť v kompaktnom priestore, napríklad za panelom, pod prístrojovou doskou atď. Používa sa aj kombinácia pevnej a flexibilnej dosky plošných spojov.

Typ PCB:

Dosky plošných spojov (PCB) sú rozdelené do 8 kategórií. Oni sú

Jednostranná doska plošných spojov:

Komponenty jednostrannej dosky plošných spojov sú namontované iba na jednej strane a druhá strana sa používa na medené vodiče. Na jednu stranu substrátu RF-4 sa nanesie tenká vrstva medenej fólie a potom sa na izoláciu aplikuje spájkovacia maska. Nakoniec sa sieťotlač používa na poskytnutie informácií o označovaní komponentov, ako sú C1 a R1 na doske plošných spojov. Tieto jednovrstvové dosky plošných spojov sa veľmi ľahko navrhujú a vyrábajú vo veľkom meradle, dopyt na trhu je veľký a ich nákup je tiež veľmi lacný. Veľmi často sa používa vo výrobkoch pre domácnosť, ako sú odšťavovače/mixéry, nabíjacie ventilátory, kalkulačky, malé nabíjačky batérií, hračky, diaľkové ovládače televízorov atď.

Dvojvrstvová doska plošných spojov:

Obojstranná DPS je DPS s medenými vrstvami nanesenými na oboch stranách dosky. Vyvŕtajte otvory a do týchto otvorov sú nainštalované komponenty THT s vodičmi. Tieto otvory spájajú jednu bočnú časť s druhou bočnou časťou medenými dráhami. Vodiče komponentov prechádzajú cez otvory, prebytočné vodiče sú rezané frézou a vodiče sú privarené k otvorom. Toto všetko sa robí ručne. Existujú aj SMT komponenty a THT komponenty 2-vrstvovej dosky plošných spojov. SMT komponenty nepotrebujú otvory, ale podložky sú vyrobené na DPS a SMT komponenty sú pripevnené na DPS spájkovaním pretavením. Komponenty SMT zaberajú na doske plošných spojov veľmi málo miesta, takže na doske plošných spojov možno použiť viac voľného miesta na dosiahnutie viacerých funkcií. Obojstranné dosky plošných spojov sa používajú pre napájacie zdroje, zosilňovače, budiče jednosmerných motorov, obvody prístrojov atď.

Viacvrstvová doska plošných spojov:

Viacvrstvová DPS je vyrobená z viacvrstvovej 2-vrstvovej DPS vloženej medzi dielektrické izolačné vrstvy, aby sa zabezpečilo, že doska a komponenty nebudú poškodené prehriatím. Viacvrstvová DPS má rôzne rozmery a rôzne vrstvy, od 4-vrstvovej DPS po 12-vrstvovú DPS. Čím viac vrstiev, tým zložitejší obvod a komplikovanejší návrh rozloženia PCB.

Viacvrstvové PCB majú zvyčajne nezávislé uzemňovacie roviny, napájacie roviny, vysokorýchlostné signálové roviny, úvahy o integrite signálu a tepelné riadenie. Bežné aplikácie sú vojenské požiadavky, letecká a kozmická elektronika, satelitná komunikácia, navigačná elektronika, sledovanie GPS, radar, digitálne spracovanie signálu a spracovanie obrazu.

Pevná doska plošných spojov:

Všetky typy DPS diskutované vyššie patria do kategórie pevných DPS. Pevné dosky plošných spojov majú pevné substráty, ako sú FR-4, Rogers, fenolová živica a epoxidová živica. Tieto dosky sa neohýbajú a nekrútia, ale môžu si zachovať svoj tvar po mnoho rokov až 10 alebo 20 rokov. To je dôvod, prečo mnohé elektronické zariadenia majú dlhú životnosť kvôli tuhosti, robustnosti a tuhosti pevných dosiek plošných spojov. Dosky plošných spojov počítačov a notebookov sú pevné. Mnoho televízorov, LCD a LED televízorov bežne používaných v domácnostiach je vyrobených z pevných PCB. Všetky vyššie uvedené jednostranné, obojstranné a viacvrstvové aplikácie DPS sú použiteľné aj pre pevné DPS.

Flex PCB:

Flexibilná doska plošných spojov alebo ohybná doska plošných spojov nie je pevná, ale je ohybná a dá sa ľahko ohnúť. Sú elastické, majú vysokú tepelnú odolnosť a výborné elektrické vlastnosti. Materiál substrátu Flex PCB závisí od výkonu a nákladov. Bežné podkladové materiály pre Flex PCB sú polyamidová (PI) fólia, polyesterová (PET) fólia, PEN a PTFE.

Výrobné náklady Flex PCB sú viac ako len pevné PCB. Môžu byť zložené alebo zabalené okolo rohov. V porovnaní so zodpovedajúcou pevnou doskou plošných spojov zaberajú menej miesta. Sú ľahké, ale majú veľmi nízku odolnosť proti roztrhnutiu.

Pevná doska plošných spojov:

Kombinácia pevných a flexibilných PCB je veľmi dôležitá v mnohých aplikáciách s obmedzeným priestorom a hmotnosťou. Napríklad vo fotoaparáte je obvod komplikovaný, ale kombinácia pevnej a flexibilnej dosky plošných spojov zníži počet častí a zmenší veľkosť dosky plošných spojov. Zapojenie dvoch dosiek plošných spojov je možné kombinovať aj na jednej doske plošných spojov. Bežné aplikácie sú digitálne fotoaparáty, mobilné telefóny, autá, notebooky a zariadenia s pohyblivými časťami

Vysokorýchlostné PCB:

Vysokorýchlostné alebo vysokofrekvenčné dosky plošných spojov sú dosky plošných spojov používané pre aplikácie zahŕňajúce signálovú komunikáciu s frekvenciami vyššími ako 1 GHz. V tomto prípade vstupujú do hry problémy s integritou signálu. Materiál vysokofrekvenčného substrátu PCB by mal byť starostlivo vybraný, aby vyhovoval konštrukčným požiadavkám.

Bežne používané materiály sú polyfenylén (PPO) a polytetrafluóretylén. Má stabilnú dielektrickú konštantu a malé dielektrické straty. Majú nízku absorpciu vody, ale vysoké náklady.

Mnoho iných dielektrických materiálov má premenlivé dielektrické konštanty, čo vedie k zmenám impedancie, čo môže skresliť harmonické a stratu digitálnych signálov a stratu integrity signálu.

Hliníkové PCB:

Substrátové materiály PCB na báze hliníka majú vlastnosti účinného odvádzania tepla. Vďaka nízkemu tepelnému odporu je chladenie PCB na báze hliníka efektívnejšie ako jeho zodpovedajúce PCB na báze medi. Vyžaruje teplo vo vzduchu a v oblasti tepelného spojenia dosky plošných spojov.

Mnohé obvody LED svietidiel, vysokosvietivé LED diódy sú vyrobené z hliníkového podkladu PCB.

Hliník je bohatý kov a jeho ťažobná cena je nízka, takže náklady na PCB sú tiež veľmi nízke. Hliník je recyklovateľný a netoxický, takže je šetrný k životnému prostrediu. Hliník je pevný a odolný, takže znižuje poškodenie počas výroby, prepravy a montáže

Vďaka všetkým týmto vlastnostiam sú dosky plošných spojov na báze hliníka užitočné pre vysokoprúdové aplikácie, ako sú ovládače motorov, nabíjačky batérií pre veľké zaťaženie a LED svetlá s vysokým jasom.

na záver:

V posledných rokoch sa PCB vyvinuli z jednoduchých jednovrstvových verzií na zložitejšie systémy, ako sú vysokofrekvenčné teflónové PCB.

PCB teraz pokrýva takmer všetky oblasti moderných technológií a rozvíjajúcej sa vedy. Mikrobiológia, mikroelektronika, nanotechnológia, letecký priemysel, armáda, avionika, robotika, umelá inteligencia a ďalšie oblasti sú založené na rôznych formách stavebných blokov dosiek plošných spojov (PCB).