PCB pagrindai

Kas yra PCB?

PCB yra vario laminuota ir nelaidi spausdintinių plokščių plokštė, kurioje visi elektriniai ir elektroniniai komponentai yra sujungti į vieną bendrą plokštę su fizine visų komponentų atrama su plokštės pagrindu. Kai PCB nėra sukurta, tuo metu visi komponentai yra sujungti laidu, kuris padidina grandinės sudėtingumą ir sumažina patikimumą, tokiu būdu mes negalime sukurti labai didelės grandinės, tokios kaip pagrindinė plokštė. PCB visi komponentai yra prijungti be laidų, visi komponentai yra prijungti viduje, taigi tai sumažins visos grandinės konstrukcijos sudėtingumą. PCB naudojamas elektros energijos tiekimui ir komponentų sujungimui, kuris veikia taip, kaip buvo suprojektuotas. PCB galima pritaikyti bet kokioms specifikacijoms pagal vartotojo reikalavimus. Tai galima rasti daugelyje elektronikos prietaisų, tokių kaip; TV, mobilieji, skaitmeniniai fotoaparatai, kompiuterių dalys, pavyzdžiui; Vaizdo plokštės, pagrindinė plokštė ir kt. Jis taip pat naudojamas daugelyje sričių, pavyzdžiui; medicinos prietaisai, pramonės mašinos, automobilių pramonė, apšvietimas ir kt.

PCB tipai:

Grandinei yra keletas tipų PCB. Iš šių PCB tipų turime pasirinkti tinkamą PCB tipą pagal savo taikymą.

Vieno sluoksnio PCB
Dviejų sluoksnių PCB
Daugiasluoksnė PCB
Lanksti PCB
Aliuminio pagrindo PCB
Lanksčiai standi PCB

1) Vieno sluoksnio PCB:

Vieno sluoksnio PCB taip pat žinomas kaip vienpusis PCB. Šis PCB tipas yra paprastas ir dažniausiai naudojamas PCB, nes šiuos PCB lengva projektuoti ir gaminti. Viena šios PCB pusė yra padengta bet kurios laidžios medžiagos sluoksniu. Paprastai varis naudojamas kaip laidžiosios medžiagos PCB, nes varis turi labai geras laidumo charakteristikas. Lydmetalio kaukės sluoksnis naudojamas apsaugoti PCB nuo oksidacijos, o po to šilkinis ekranas pažymi visus komponentus PCB. Šio tipo PCB naudojama tik viena PCB pusė, skirta sujungti skirtingų tipų elektrinius ar elektroninius komponentus, tokius kaip rezistorius, kondensatorius, induktorius ir kt. Šie komponentai yra lituojami. Šie PCB naudojami nebrangiai ir nebrangiai gaminant, pavyzdžiui, skaičiuotuvuose, radijuje, spausdintuvuose ir kietojo kūno diskuose.

2) Dvigubo sluoksnio PCB:

Dvigubo sluoksnio PCB taip pat žinomas kaip dvipusis PCB. Kaip rodo pavadinimas, šio tipo PCB plonas laidžios medžiagos, pavyzdžiui, vario, sluoksnis dedamas tiek į viršutinę, tiek į apatinę plokštės puses. PCB, ant skirtingo plokštės sluoksnio, susideda iš via, kuris turi dvi trinkeles atitinkamoje padėtyje skirtinguose sluoksniuose. Juos elektra sujungia skylė per lentą, kuri parodyta 2b paveiksle. Lankstesnė, santykinai mažesnė kaina ir svarbiausias šio tipo PCB plokščių pranašumas yra sumažintas dydis, dėl kurio grandinė yra kompaktiška. Šis PCB tipas dažniausiai naudojamas pramoniniuose valdikliuose, keitikliuose, UPS sistemose, ŠVOK programose, Telefono, Stiprintuvų ir Maitinimo stebėjimo sistemose.

3) Daugiasluoksnė PCB:

Daugiasluoksnė PCB turi daugiau nei du sluoksnius. Tai reiškia, kad šio tipo PCB turi bent tris laidžius vario sluoksnius. Lentos klijai tvirtinami tarp izoliacijos sluoksnio, kuris užtikrina, kad šilumos perteklius nepažeis nė vieno grandinės komponento. Šio tipo PCB projektavimas yra labai sudėtingas ir naudojamas labai sudėtingoms ir didelėms elektros užduotims atlikti labai mažoje erdvėje ir kompaktiškose grandinėse. Šis PCB tipas naudojamas didelėse programose, tokiose kaip GPS technologija, palydovinė sistema, medicinos įranga, failų serveris ir duomenų saugykla.

4) Lanksti PCB:

Lanksti PCB taip pat žinoma kaip „ Flex“ grandinė. Šio tipo PCB buvo naudojamos lanksčios plastikinės medžiagos, tokios kaip polimidas, PEEK (polieterio eterio ketonas) arba skaidri laidži poliesterio plėvelė. Grandinės plokštė paprastai yra sulankstyta arba susukta. Tai labai sudėtingas PCB tipas ir jame taip pat yra skirtingų sluoksnių diapazonas, pvz., Vienpusė lanksti grandinė, dvipusė lanksti grandinė ir daugiašalė lanksti grandinė. Lanksti grandinė naudojama organiniams šviesos diodams, LCD gamybai, lankstiems saulės elementams, automobilių pramonei, koriniams telefonams, kameroms ir sudėtingiems elektronikos prietaisams, tokiems kaip nešiojamieji kompiuteriai.

5) standus PCB:

Standūs PCB yra pagaminti iš kietos medžiagos, kuri neleidžia PCB pasisukti. Standusis PCB taip pat turi skirtingą sluoksnių konfigūraciją, pavyzdžiui, vieno sluoksnio, dvigubo ir daugiasluoksnio standaus PCB. Įdiegus šios PCB forma nesikeičia. Šios plokštės negalima sulenkti pagal pagrindo formą, todėl ši plokštė yra žinoma kaip RIGID PCB. Šio tipo PCB tarnavimo laikas yra labai ilgas, todėl jis naudojamas daugelyje kompiuterio dalių, tokių kaip RAM, GPU ir CPU. Paprasto dizaino ir dažniausiai naudojamas bei dažniausiai gaminamas PCB yra vienpusis standus PCB. Daugiasluoksnė standi PCB gali būti kompaktiškesnė, jei joje yra 9–10 sluoksnių.

6) Lankstus standus PCB:

Svarbiausia plokštė yra lanksčios grandinės ir standžios grandinės derinys. Lanksčios standžios plokštės susideda iš kelių lanksčių PCB sluoksnių, pritvirtintų prie daugelio standžių PCB sluoksnių. Lanksti standi lenta yra tokia, kaip parodyta paveiksle. Jis naudojamas mobiliuosiuose telefonuose, skaitmeniniuose fotoaparatuose ir automobiliuose ir kt.

PCB tipai pagal montavimo sistemą

Kiaurymė PCB
Ant paviršiaus montuojama PCB

1) skylių PCB:

Tokio tipo PCB mes turime padaryti skylę naudodami gręžimą ant PCB. Šiose skylėse komponentų laidai yra sumontuoti ir lituojami prie trinkelių, esančių priešingoje PCB pusėje. Ši technologija yra naudingiausia, nes ji suteikia daugiau mechaninių atramų elektriniams komponentams ir labai patikimą komponentų montavimo technologiją, tačiau gręžimas PCB ją brangina. Vieno sluoksnio PCB šią montavimo technologiją lengva įgyvendinti, tačiau dvigubo ir daugiasluoksnio PCB skylė yra sunkesnė.

2) Ant paviršiaus sumontuota PCB:

Šio tipo PCB komponentai yra mažo dydžio, nes šie komponentai turi labai mažą šviną arba norint pritvirtinti ant plokštės nereikia jokių laidų. Pagal šią technologiją SMD komponentai yra tiesiogiai sumontuoti ant plokštės paviršiaus ir jiems nereikia daryti skylės laive.

Skirtingos PCB dalys:

Trinkelė: trinkelė yra ne kas kita, o vario gabalas, ant kurio sumontuotas komponentų švinas ir ant kurio lituojama. Padas suteikia mechaninę atramą komponentams.

Pėdsakas: PCB komponentai nėra sujungiami laidų pagalba. Visi komponentai yra sujungti su laidžia medžiaga, tokia kaip varis. Ši varinė PCB dalis, naudojama prijungti visus komponentus, vadinamus pėdsakais. Pėdsakas atrodo žemiau pav.

Sluoksniai: Pagal programą, kainą ir turimą grandinės vietą vartotojas gali pasirinkti PCB sluoksnį. Paprasčiausia konstrukcija, lengva projektuoti ir naudingiausia kasdieniniame gyvenime yra vieno sluoksnio PCB. Tačiau labai didelei ir sudėtingai grandinei labiausiai pageidautina dvigubo sluoksnio arba daugiasluoksnė PCB, palyginti su vieno sluoksnio PCB. Dabar per dieną daugiasluoksnėje PCB galima sujungti 10–12 sluoksnių, o svarbiausia yra bendrauti tarp skirtingų sluoksnių komponentų.

Šilko sluoksnis: Šilko sluoksnis naudojamas spausdinti liniją, tekstą ar bet kokį meną ant PCB paviršiaus. Paprastai šilkografijai naudojamas epoksidinis rašalas. Šilko sluoksnis gali būti naudojamas viršutiniame ir (arba) apatiniame PCB sluoksnyje pagal vartotojo reikalavimus, kurie yra žinomi kaip šilko ekrano viršus ir šilko ekranas BOTTOM.

Viršutinis ir apatinis sluoksnis: Viršutiniame PCB sluoksnyje visi komponentai yra sumontuoti šiame PCB sluoksnyje. Paprastai šis sluoksnis yra žalios spalvos. Apatiniame PCB sluoksnyje visi komponentai yra lituojami per skylę, o komponentų švinas yra vadinamas apatiniu PCB sluoksniu. Kartais viršutiniame ir (arba) apatiniame sluoksnyje PCB yra padengtas žalios spalvos sluoksniu, kuris yra žinomas kaip lydmetalio kaukė.

Litavimo kaukė: Vario sluoksnio viršuje yra vienas papildomas sluoksnis, vadinamas "Solder Mask". Šis sluoksnis paprastai turi žalią spalvą, tačiau jis gali būti bet kokios spalvos. Šis izoliacinis sluoksnis yra naudojamas siekiant užkirsti kelią netyčia trinkelių sąlyčiui su kita laidžia medžiaga ant PCB.

PCB medžiagos:

Pagrindinis elementas yra standus arba lankstus dielektrinis pagrindas. Šis dielektrinis pagrindas naudojamas ant laidžios medžiagos, pavyzdžiui, vario. Kaip dielektrinė medžiaga naudojami stiklo epoksidiniai laminatai arba kompozicinės medžiagos.

1) FR4:

FR reiškia UGNIŲ RETARDENTĄ. Visų tipų PCB gamybai dažniausiai naudojama stiklo laminuota medžiaga yra FR4. Remiantis austais stiklo epoksidiniais junginiais, FR4 yra sudėtinė medžiaga, kuri yra labiausiai naudinga, nes užtikrina labai gerą mechaninį stiprumą.

FR4	Stiklo perėjimo temp.
Standartinis	130	Dažniausiai ir plačiausiai naudojami Pigiausia
Esant aukštesnei stiklo perėjimo temp.	170–180	Suderinamas su švino neturinčia atšvaito technologija
Be halogenų	-	Suderinamas su švino neturinčia atšvaito technologija

2) FR-1 ir FR-2:

Ši medžiaga pagaminta iš popieriaus ir fenolio junginių ir ši medžiaga naudojama tik vieno sluoksnio PCB. Tiek FR1, tiek FR2 turi panašias charakteristikas, vienintelis skirtumas yra stiklėjimo temperatūra. FR1 stiklo temperatūra yra aukštesnė, palyginti su FR2. Šios medžiagos taip pat skirstomos į standartines, be halogenų ir nehidrofobiškas.

3) CEM-1:

Ši medžiaga pagaminta iš popieriaus ir dviejų austinio stiklo epoksidinių bei fenolio junginių sluoksnių, ir ši medžiaga naudojama tik vienpusiam PCB. CEM-1 gali būti naudojamas vietoj FR4, tačiau CEM1 kaina yra didesnė nei FR4.

4) CEM-3:

ši medžiaga yra baltos spalvos stiklo epoksidinis junginys, kuris dažniausiai naudojamas dvigubo sluoksnio PCB. CEM-3 mechaninis atsparumas yra mažesnis, palyginti su FR4, tačiau jis yra pigesnis nei FR4. Taigi, tai yra gera FR4 alternatyva.

5) poliimidas:

Ši medžiaga naudojama lanksčioje PCB. Ši medžiaga yra pagaminta iš keptos, rogers, dupont. Ši medžiaga pasižymi geromis elektrinėmis savybėmis, nešvankumu, plačiu temperatūros diapazonu ir dideliu cheminiu atsparumu. Šios medžiagos darbo temperatūra yra nuo -200 ͦC iki 300 ͦC.

6) Prepreg:

Prepreg reiškia iš anksto impregnuotą. Tai stiklo pluoštas, įmirkytas derva. Šios dervos iš anksto išdžiovinamos, kad kaitindamos tekėtų, sulimpa ir visiškai panardinamos. Prepreg turi lipnų sluoksnį, kuris suteikia tvirtumą, panašų į FR4. Yra daug šios medžiagos versijų pagal dervos kiekį, SR - standartinę dervą, MR - vidutinę dervą ir HR - daug dervą. Tai pasirenkama pagal reikiamą storį, sluoksnio struktūrą ir varžą. Ši medžiaga taip pat prieinama esant aukštai stiklo temperatūrai ir be halogeno.

PCB projektavimo programinė įranga:

Žemiau yra keletas populiariausių PCB projektavimo programinės įrangos. Daugiau apie šią PCB projektavimo programinę įrangą galite sužinoti čia.

Erelis:

„EAGLE“ yra populiariausias ir paprasčiausias būdas kurti PCB. EAGLE reiškia lengvai pritaikomą grafinio išdėstymo rengyklę, kurią anksčiau sukūrė „CadSoft Computer“, o šiuo metu „Autodesk“ yra šios programinės įrangos kūrėjas. Norėdami sukurti grandinės schemą, EAGLE turi scheminį redaktorių. EAGLE failo plėtinys yra.SCH, o skirtingos dalys ir komponentai yra apibrėžti.LBR plėtinyje. Lentos failo plėtinys yra.BRD.

„Multisim“:

„Multisim“ taip pat yra labai galinga ir lengvai mokoma programinė įranga. Iš pradžių ją sukūrė „Electronics Workbench“, o dabar tai yra „National Instruments“ (NI) padalinys. Tai apima mikrovaldiklių modeliavimą („MultiMCU“) ir integruotas importo eksporto į PCB išdėstymo programinę įrangą funkcijas. Ši programinė įranga yra plačiai naudojama akademiniame, o taip pat pramoniniame - grandinių mokymui.

„EasyEDA“:

„EasyEDA“ yra programinė įranga, naudojama projektuojant ir imituojant grandines. Ši programinė įranga yra integruotas scheminio fiksavimo, SPICE grandinės modeliavimo įrankis, pagrįstas „Ngspice“ ir PCB išdėstymu. Svarbiausias šios programinės įrangos privalumas yra tai, kad ji yra internetinė programinė įranga ir naudojama naršyklės lange. Taigi, ši programinė įranga yra nepriklausoma nuo OS.

„Altium“ dizaineris:

Šią programinę įrangą sukūrė Australijos programinės įrangos įmonė „Altium Limited“. Pagrindinis šios programinės įrangos bruožas yra scheminis fiksavimas, 3D PCB dizainas, FPGA kūrimas ir išleidimo / duomenų valdymas. Tai pirmoji programinė įranga, siūlanti 3D vizualizaciją ir PCB klirenso patikrinimą tiesiai iš PCB redaktoriaus.

KiCad: Šią programinę įrangą sukūrė jean-pierre charras. Ši programinė įranga turi įrankius, kurie gali sukurti „BoM“ (Bill of Material), meno kūrinius ir 3D vaizdą PCB, taip pat visus grandinėje naudojamus komponentus. Šios programinės įrangos bibliotekoje yra daug komponentų ir yra funkcija, kurią vartotojas gali pridėti savo pasirinktinius komponentus. Ši programinė įranga palaiko daugelį žmonių kalbų.

„CircuitMaker“: Šią programinę įrangą taip pat sukūrė „Altium“. Scheminis šios programinės įrangos redaktorius apima pagrindinį komponentų išdėstymą ir ši programinė įranga naudojama kuriant pažangias daugiakanales ir hierarchines schemas. Visa schema yra įkeliama į serverį ir šiuos failus gali peržiūrėti visi, jei jums reikia „CircuitMaker“ paskyros.