PCB板介紹及其應用領域

印刷電路板 (PCB) 是可以焊接電子元件的物理基礎或平台。 銅跡線將這些組件相互連接起來,使印刷電路板 (PCB) 能夠以設計的方式執行其功能。

印刷電路板是電子設備的核心。 它可以是任何形狀和大小,具體取決於電子設備的應用。 PCB最常見的基板/基板材料是FR-4。 基於 FR-4 的 PCB 常見於許多電子設備中,並且它們的製造很常見。 與多層PCB相比,單面和雙面PCB更容易製造。

印刷電路板

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.

PCB的應用:

1、醫療設備:

當今醫學科學的進步完全歸功於電子行業的快速發展。 大多數醫療設備,如pH計、心跳傳感器、溫度測量、ECG/EEG機、MRI機、X射線、CT掃描、血壓機、血糖水平測量設備、培養箱、微生物設備和許多其他設備它是基於單獨的電子PCB。 這些 PCB 通常很密集,並且外形小巧。 密集意味著較小的 SMT 組件放置在較小尺寸的 PCB 中。 這些醫療器械體積更小、攜帶方便、重量輕且易於操作。

2. 工業設備。

PCB也廣泛用於製造、工廠和若隱若現的工廠。 這些行業擁有高功率機械和設備,它們由以高功率運行並需要高電流的電路驅動。 為此,PCB 上層壓了一層厚銅層,這與復雜的電子 PCB 不同,後者可以汲取高達 100 安培的電流。 這在弧焊、大型伺服電機驅動、鉛酸電池充電器、軍工和服裝棉模糊機等應用中尤為重要。

3. 照明。

在照明方面,世界正朝著節能解決方案的方向發展。 這些鹵素燈泡現在很少見,但現在我們看到周圍有 LED 燈和高強度 LED。 這些小型 LED 提供高亮度光,並安裝在基於鋁基板的 PCB 上。 鋁具有吸收熱量並在空氣中散發的特性。 因此,由於功率大,這些鋁PCB通常用於中高功率LED電路的LED燈電路中。

4. 汽車和航空航天工業。

PCB 的另一個應用是汽車和航空航天工業。 這裡的共同因素是飛機或汽車運動產生的混響。 因此,為了滿足這些強力振動,PCB 變得靈活。 因此,使用了一種稱為 Flex PCB 的 PCB。 柔性PCB可以承受高振動,重量輕,可以減輕航天器的總重量。 這些柔性PCB還可以在狹窄的空間內進行調整,這也是一個很大的優勢。 這些柔性PCB用作連接器、接口,可以組裝在緊湊的空間中,例如面板後面、儀表板下面等。還使用剛性和柔性PCB的組合。

印刷電路板類型:

印刷電路板 (PCB) 分為 8 類。 他們是

單面PCB:

單面PCB的元件只安裝在一側,另一側用於銅線。 在 RF-4 基板的一側塗上一層薄薄的銅箔,然後塗上阻焊層以提供絕緣。 最後,通過絲網印刷為 PCB 上的 C1 和 R1 等元件提供標記信息。 這些單層PCB很容易大規模設計和製造,市場需求量大,而且購買起來也很便宜。 非常常用於家用產品,如榨汁機/攪拌機、充電風扇、計算器、小型電池充電器、玩具、電視遙控器等。

雙層PCB:

Double-sided PCB is a PCB with copper layers applied on both sides of the board. Drill holes, and THT components with leads are installed in these holes. These holes connect one side part to the other side part through copper tracks. The component leads pass through the holes, the excess leads are cut by the cutter, and the leads are welded to the holes. All this is done manually. There are also SMT components and THT components of a 2-layer PCB. SMT components do not need holes, but pads are made on the PCB, and the SMT components are fixed on the PCB by reflow soldering. SMT components occupy very little space on the PCB, so more free space can be used on the circuit board to achieve more functions. Double-sided PCBs are used for power supplies, amplifiers, DC motor drivers, instrument circuits, etc.

多層板:

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.

多層 PCB 通常具有獨立的接地層、電源層、高速信號層、信號完整性考慮和熱管理。 常見應用是軍事要求、航空航天和航天電子、衛星通信、導航電子、GPS 跟踪、雷達、數字信號處理和圖像處理。

剛性PCB:

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.

剛柔結合印刷電路板:

剛性和柔性 PCB 的組合在許多空間和重量受限的應用中非常重要。 例如,在相機中,電路複雜,但剛性和柔性PCB的組合會減少零件數量並減小PCB尺寸。 兩塊PCB的佈線也可以組合在一塊PCB上。 常見的應用是數碼相機、手機、汽車、筆記本電腦和那些帶有移動部件的設備

高速PCB:

高速或高頻 PCB 是用於涉及頻率高於 1 GHz 的信號通信的應用的 PCB。 在這種情況下,信號完整性問題開始發揮作用。 應仔細選擇高頻PCB基板的材料,以滿足設計要求。

常用的材料有聚苯(PPO)和聚四氟乙烯。 它具有穩定的介電常數和小的介電損耗。 它們吸水率低,但成本高。

許多其他介電材料具有可變的介電常數,導致阻抗變化,這會導致諧波失真和數字信號損失以及信號完整性損失

鋁基板:

鋁基PCB基板材料具有有效散熱的特點。 由於熱阻低,鋁基PCB冷卻比其相應的銅基PCB更有效。 它在空氣中和PCB板的熱結區散發熱量。

很多LED燈電路,高亮度LED都是用鋁背板PCB。

鋁是一種富貴金屬,開採價格低,所以PCB的成本也很低。 鋁是可回收的、無毒的,所以是環保的。 鋁堅固耐用,因此可以減少製造、運輸和組裝過程中的損壞

所有這些特性使鋁基 PCB 可用於大電流應用,例如電機控制器、重型電池充電器和高亮度 LED 燈。

結論:

近年來,PCB 已經從簡單的單層版本演變為更複雜的系統,例如高頻 Teflon PCB。

PCB 現在幾乎涵蓋了現代技術和不斷發展的科學的所有領域。 微生物學、微電子學、納米技術、航天工業、軍事、航空電子、機器人、人工智能等領域都基於各種形式的印刷電路板(PCB)積木。