Doska plošných spojov (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 are usually made of fiberglass, composite epoxy resin, or other composite materials.

Predstavenie typu DPS

Most PCBS for simple electronic devices are simple and consist of only a single layer. Zložitejší hardvér, ako sú počítačové grafické karty alebo základné dosky, môže mať viac vrstiev, niekedy až 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. Okrem použitia v spotrebnej elektronike a počítačoch sa rôzne typy PCBS používajú v mnohých ďalších oblastiach, vrátane:

• Medical equipment. Elektronika je teraz hustejšia a spotrebúva menej energie ako predchádzajúce výrobky, takže je možné testovať nové a vzrušujúce lekárske technológie. Most medical devices use high-density PCBS for creating the smallest and most dense designs. To pomáha zmierniť niektoré jedinečné obmedzenia súvisiace s vývojom zariadení na použitie v lekárskej oblasti kvôli potrebe malých rozmerov a nízkej hmotnosti. PCBS prenikli do všetkého, od malých zariadení (ako kardiostimulátorov) po veľké (ako röntgenové zariadenia alebo skenery CAT).

• Priemyselné stroje. PCBS sa bežne používajú v priemyselných strojoch s vysokým výkonom. Hrubé medené PCBS je možné použiť tam, kde súčasné jedno uncové medené PCBS nespĺňajú požiadavky. Hrubšie medené PCBS sú výhodné v prípadoch, vrátane regulátorov motora, vysokonapäťových nabíjačiek batérií a testerov priemyselného zaťaženia.

• lighting. Pretože riešenia osvetlenia na báze LED sú obľúbené kvôli nízkej spotrebe energie a vysokej účinnosti, používajú sa na ich výrobu aj hliníkové prepojovacie dosky PCBS. Tieto PCBS slúžia ako radiátory a umožňujú vyššie úrovne prenosu tepla ako štandardné PCBS. These same aluminum backboard PCBS form the basis of high lumen LED applications and basic lighting solutions.

• Automotive and aerospace industries. The automotive and aerospace industries use flexible PCBS designed to withstand the high vibration environments common in both fields. V závislosti od špecifikácie a dizajnu môžu byť tiež veľmi ľahké, čo je nevyhnutné pre výrobu dielov v dopravnom priemysle. 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.

Existuje mnoho typov dosiek plošných spojov, z ktorých každá má svoje vlastné jedinečné výrobné špecifikácie, typy materiálov a použitia: jednovrstvová doska plošných spojov, dvojvrstvová doska plošných spojov, viacvrstvová doska plošných spojov, tuhá doska plošných spojov, flexibilná doska plošných spojov, pevná flexibilná doska plošných spojov, vysokofrekvenčná doska plošných spojov, hliníková zadná strana DPS.

Jednovrstvová DPS

Jednostranný alebo jednostranný plošný spoj je plošný spoj alebo substrát vyrobený z jedného substrátu. Jedna strana substrátu je potiahnutá tenkou kovovou vrstvou. Copper is the most common coating because of its good electrical conductivity. 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.

Predstavenie typu DPS

Jednovrstvové/jednostranné PCBS sa ľahko navrhujú a vyrábajú, pretože spájajú rôzne obvody a komponenty iba na jednej strane. Táto všadeprítomnosť znamená, že je možné ich kúpiť za nízke ceny, najmä pre veľkoobjemové objednávky. Nízkorozpočtové a vysokokapacitné modely znamenajú, že sa bežne používajú v rôznych aplikáciách vrátane kalkulačiek, fotoaparátov, rádií a stereo zariadení, diskov SSD, tlačiarní a napájacích zdrojov.

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. Otvory vyvŕtané v doske umožňujú pripojenie obvodov na jednej strane dosky k obvodom na druhej strane.

Predstavenie typu DPS

Components of a circuit and a double-layer PCB board are usually connected in one of two ways: using a through-hole or using a surface mount. 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.

Povrchová montáž PCBS nemôže používať vodiče ako konektory. 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. To umožňuje, aby bol obvod dokončený s menším priestorom, čím sa uvoľní miesto, aby doska mohla vykonávať viac funkcií, často rýchlejšie a s hmotnosťou nižšou, ako by umožnila doska s priechodným otvorom.

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.

Viacvrstvové PCB

Viacvrstvová PCB pozostáva zo série troch alebo viacerých vrstiev dvojvrstvových PCBS. 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. Najväčšia viacvrstvová doska plošných spojov, aká bola kedy postavená, má hrúbku 50 vrstiev.

Predstavenie typu DPS

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.

Pevné 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.

Rigid PCB composition is perhaps the largest number of PCBS manufactured. 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. Tuhé PCBS môžu byť jednoduché jednovrstvové PCBS alebo 8-vrstvové alebo 10-vrstvové PCBS.

Predstavenie typu DPS

Všetky tuhé PCBS majú jednoduchú, dvojitú alebo viacvrstvovú štruktúru, takže zdieľajú rovnakú aplikáciu.

Flexibilné dosky plošných spojov

Na rozdiel od tuhých PCBS, ktoré používajú nepriľnavé materiály, ako sú sklenené vlákna, sú flexibilné PCBS vyrobené z materiálov, ktoré je možné ohýbať a posúvať, napríklad z plastu. Similar to rigid PCBS, flexible PCBS come in single, double, or multi-layer formats. Pretože je potrebné ich tlačiť na flexibilné materiály, ich výroba je spravidla drahšia.

Predstavenie typu DPS

Napriek tomu flexibilné PCBS ponúkajú mnoho výhod oproti pevným PCBS. The most striking of these advantages is their flexibility. To znamená, že môžu byť zložené okolo okrajov a navinuté okolo rohov. Their flexibility saves on cost and weight by using a single flexible PCB to cover areas that might need multiple rigid PCBS.

Flexibilné PCBS je možné použiť aj v oblastiach, ktoré môžu byť ovplyvnené viacnásobnými tuhými PCBS. Environmental hazards. Za týmto účelom sú vyrábané iba z materiálov, ktoré môžu byť vodotesné, nárazuvzdorné, odolné voči korózii alebo vysokoteplotnému oleju-čo je možnosť, ktorú tradičné tuhé PCBS nemusia mať.

Flexibilný pevný PCB

When it comes to the two most important overall PCBS, flexible rigid PCBS combine the best of both. The flexible rigid board is composed of multiple flexible PCB layers attached to multiple rigid PCB layers.

Flexibilné pevné PCBS majú mnoho výhod oproti používaniu pevných alebo flexibilných PCBS iba v určitých aplikáciách. Napríklad pevné ohybné dosky majú menší počet dielov ako tradičné pevné alebo ohybné dosky, pretože možnosti zapojenia oboch je možné kombinovať do jednej dosky. 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.

Predstavenie typu DPS

Flexibilné tuhé PCBS sa najčastejšie nachádzajú v aplikáciách, kde je najväčší problém priestor alebo hmotnosť, vrátane mobilných telefónov, digitálnych fotoaparátov, kardiostimulátorov a automobilov.

Vysokofrekvenčný plošný spoj

Hf PCBS odkazujú skôr na všeobecné prvky návrhu DPS než na konštrukciu DPS ako v predchádzajúcich modeloch. Hf PCBS sú obvodové dosky navrhnuté na prenos signálov nad 1 gigahertz.

Predstavenie typu DPS

Hf PCB materiály typicky zahrnujú epoxidový laminát vystužený sklenenými vláknami triedy FR4, polyfenylénéterovú (PPO) živicu a teflón. Teflon je jednou z najdrahších možností kvôli svojej malej a stabilnej dielektrickej konštante, malým dielektrickým stratám a celkovo nízkej absorpcii vody.

Pri výbere vysokej frekvencie je potrebné vziať do úvahy mnoho aspektov dosky plošných spojov a jej zodpovedajúceho typu konektora plošných spojov, vrátane dielektrickej konštanty (DK), rozptylu, straty a hrúbky dielektrika.

Najdôležitejším z nich je Dk predmetného materiálu. Materiály s vysokou pravdepodobnosťou zmeny dielektrických konštant často produkujú zmeny impedancie, ktoré narúšajú harmonické, ktoré tvoria digitálny signál, a vedú k celkovej strate integrity digitálneho signálu – čo je faktor, ktorému je hf PCBS navrhnuté zabrániť.

Medzi ďalšie úvahy pri výbere typu obvodovej dosky a konektora PC, ktoré sa majú použiť pri navrhovaní hf PCBS, patria:

• Dielectric loss (DF), which affects the quality of signal transmission. Malá dielektrická strata môže mať za následok malé množstvo signálu.

• Thermal expansion. Ak majú materiály použité na stavbu DPS, ako napríklad medená fólia, rôzne teplotné rozťažnosti, môžu sa materiály v dôsledku teplotných zmien navzájom oddeliť.

• Absorpcia vody. Vysoký príjem vody môže ovplyvniť dielektrickú konštantu a dielektrickú stratu PCB, najmä ak sa používa vo vlhkom prostredí.

• Ostatné odpory. Materiály použité na stavbu HF PCBS musia byť hodnotené podľa požiadaviek na tepelnú odolnosť, odolnosť proti nárazu a nebezpečné chemikálie.

DPS s hliníkovým podkladom

Dizajn dosky plošných spojov s hliníkovou podložkou je zhruba rovnaký ako dizajn dosky plošných spojov s medenou podložkou. Namiesto použitia sklolaminátu, ktorý je bežný vo väčšine typov dosiek plošných spojov, však hliníkové podkladové dosky PCBS používajú hliníkové alebo medené substráty.

Predstavenie typu DPS

Hliníková podložka je obložená izoláciou a je navrhnutá tak, aby mala nízky tepelný odpor, čo znamená, že z izolácie na podložku sa prenáša menej tepla. Po nanesení izolácie sa nanesú vrstvy medeného obvodu s hrúbkou od 1 unce do 10 palcov.

Hliníkové PCBS podporované hliníkom majú oproti PCBS so sklenenými vláknami niekoľko výhod, vrátane:

• Nízke náklady. Hliník je jedným z najrozšírenejších kovov na Zemi, predstavuje 8.23% hmotnosti Zeme. Ťažba hliníka je jednoduchá a lacná, čo pomáha znižovať náklady vo výrobnom procese. V dôsledku toho je výroba výrobkov z hliníka lacnejšia.

• ochrana životného prostredia. Hliník je netoxický a ľahko sa recykluje. Výroba dosiek plošných spojov z hliníka je tiež dobrý spôsob, ako ušetriť energiu, pretože sa ľahko montuje.

• heat dissipation. Hliník je jedným z najlepších materiálov, ktoré je možné použiť na odvod tepla z kľúčových komponentov dosky plošných spojov. It does not radiate heat to the rest of the plate, but to the open air. Hliníkové PCBS chladia rýchlejšie ako medené PCBS rovnakej veľkosti.

• Odolnosť materiálu. Hliník je odolnejší ako materiály ako sklolaminát alebo keramika a je obzvlášť vhodný pre skúšky pádom. Použitie silnejších podkladov pomáha znižovať škody počas výroby, prepravy a inštalácie.

Všetky tieto výhody robia z hliníkového PCBS vynikajúcu voľbu pre aplikácie vyžadujúce vysoký výstupný výkon vo veľmi tesných toleranciách vrátane dopravných svetlometov, automobilového osvetlenia, napájacích zdrojov, regulátorov motora a obvodov s vysokým prúdom.

Okrem svojich hlavných oblastí použitia je možné PCBS s hliníkovým podkladom použiť aj tam, kde je požadovaný vysoký stupeň mechanickej stability alebo kde môže PCB odolávať vysokej úrovni mechanického namáhania. They are less susceptible to thermal expansion than fiberglass panels, which means that other materials on the board, such as copper foil and insulation, are less likely to peel off, further extending the life of the product.

V priebehu rokov sa PCBS vyvinul z jednoduchých jednovrstvových PCBS, ako sú kalkulačky pre elektronické zariadenia, na zložitejšie systémy, ako sú vysokofrekvenčné teflónové konštrukcie. PCBS si našli cestu takmer do každého odvetvia na Zemi, od jednoduchej elektroniky, ako sú riešenia osvetlenia, až po zložitejšie odvetvia, ako je lekárska alebo letecká technika.

Rozvoj PCBS viedol aj k vývoju stavebných materiálov PCB: už nie len PCBS vyrobených z medenej fólie podloženej sklolaminátom. Medzi nové stavebné materiály patrí hliník, teflón a dokonca aj ohybné plasty. Najmä ohýbateľné plasty a hliník uľahčili vytváranie produktov, ako sú pevné a flexibilné PCBS s hliníkovým podkladom, na riešenie bežných problémov spojených s mnohými priemyselnými odvetviami.