Pcb pamati

Kas ir PCB?

PCB ir vara laminēta un nevadoša iespiedshēmas plate, kurā visi elektriskie un elektroniskie komponenti ir savienoti vienā kopīgā plāksnē ar fizisku atbalstu visām sastāvdaļām ar tā pamatni. Ja PCB nav izstrādāts, tajā laikā visas sastāvdaļas ir savienotas ar vadu, kas palielina ķēdes sarežģītību un samazina uzticamību, tādējādi mēs nevaram izveidot ļoti lielu ķēdi, piemēram, mātesplatē. PCB visi komponenti ir savienoti bez vadiem, visi komponenti ir savienoti iekšēji, tāpēc tas samazinās ķēdes kopējās konstrukcijas sarežģītību. PCB izmanto, lai nodrošinātu elektrību un savienojamību starp sastāvdaļām, ar kuras palīdzību tā darbojas tā, kā tā tika projektēta. PCB var pielāgot jebkurām specifikācijām atbilstoši lietotāja prasībām. To var atrast daudzās elektronikas ierīcēs, piemēram; TV, mobilie, digitālās fotokameras, datoru daļas, piemēram; Grafiskās kartes, mātesplatē utt. To izmanto arī daudzās jomās, piemēram; medicīnas ierīces, rūpniecības mašīnas, automobiļu rūpniecība, apgaismojums utt.

PCB veidi:

Shēmai ir pieejami vairāki PCB veidi. No šiem PCB veidiem mums jāizvēlas atbilstošais PCB tips atbilstoši mūsu pielietojumam.

Viena slāņa PCB
Divslāņu PCB
Daudzslāņu PCB
Elastīga PCB
PCB ar alumīnija pamatni
Elastīgi cieta PCB

1) Viena slāņa PCB:

Viena slāņa PCB sauc arī par vienpusēju PCB. Šis PCB veids ir vienkāršs un visbiežāk izmantotais PCB, jo šos PCB ir viegli projektēt un izgatavot. Viena šī PCB puse ir pārklāta ar jebkura vadoša materiāla slāni. Parasti vara tiek izmantots kā vadošais materiāls PCB, jo varam ir ļoti labas vadīšanas īpašības. Lodēšanas maskas slānis tiek izmantots, lai aizsargātu PCB pret oksidēšanos, kam seko sietspiede, lai iezīmētu visus komponentus PCB. Šāda veida PCB, lai savienotu dažāda veida elektriskos vai elektroniskos komponentus, piemēram, rezistoru, kondensatoru, induktoru utt., Tiek izmantota tikai viena PCB puse. Šie komponenti ir pielodēti. Šos PCB izmanto zemu izmaksu un lielapjoma ražošanas lietojumos, piemēram, kalkulatoros, radio, printeros un cietvielu diskdziņos.

2) dubultā slāņa PCB:

Divslāņu PCB ir pazīstama arī kā divpusēja PCB. Kā norāda nosaukums, šāda veida PCB gan plāksnes augšējā, gan apakšējā pusē tiek uzklāts plāns vadoša materiāla slānis, piemēram, varš. PCB, uz dažādu dēļu slāni, sastāv via, kam ir divi spilventiņi atbilstošā pozīcijā uz dažādiem slāņiem. Tos elektriski savieno caur caurumu caurums, kas parādīts 2.b attēlā. Elastīgāka, salīdzinoši zemākas izmaksas un vissvarīgākā šāda veida PCB plātņu priekšrocība ir tā mazais izmērs, kas padara ķēdi kompaktu. Šāda veida PCB galvenokārt izmanto rūpnieciskajās vadības ierīcēs, pārveidotājos, UPS sistēmā, HVAC lietojumprogrammās, tālruņos, pastiprinātājos un strāvas uzraudzības sistēmās.

3) daudzslāņu PCB:

Daudzslāņu PCB ir vairāk nekā divi slāņi. Tas nozīmē, ka šāda veida PCB ir vismaz trīs vara vadošie slāņi. Dēļa nostiprināšanai starp izolācijas slāni ir iestiprināta līme, kas nodrošina, ka liekais siltums nesabojās nevienu ķēdes sastāvdaļu. Šāda veida PCB projektēšana ir ļoti sarežģīta un tiek izmantota ļoti sarežģītos un lielos elektriskos uzdevumos ļoti zemā telpā un kompaktā ķēdē. Šāda veida PCB tiek izmantots lielos lietojumos, piemēram, GPS tehnoloģijā, satelītu sistēmā, medicīniskajā aprīkojumā, failu serverī un datu glabāšanā.

4) Elastīga PCB:

Elastīgo PCB sauc arī par Flex shēmu. Šāda veida PCB tika izmantots elastīgs plastmasas materiāls, piemēram, polimīds, PEEK (poliētera ētera ketons) vai caurspīdīga vadoša poliestera plēve. Shēmas plate parasti ir salocīta vai savīta. Tas ir ļoti sarežģīts PCB veids, un tajā ir arī dažādi slāņu diapazoni, piemēram, vienpusēja lokanā ķēde, divpusējā lokanā ķēde un daudzpusīgā lokanā ķēde. Elastīgo shēmu izmanto organiskās gaismas diodēs, LCD ražošanā, elastīgās saules baterijās, automobiļu rūpniecībā, mobilajos tālruņos, kamerās un sarežģītās elektronikas ierīcēs, piemēram, klēpjdatoros.

5) Ciets PCB:

Cietie PCB ir izgatavoti no cieta materiāla, kas neļauj PCB savērpties. Tāpat kā elastīgajai PCB, cietajai PCB ir arī atšķirīga slāņa konfigurācija, piemēram, viena slāņa, dubultā un daudzslāņu cietā PCB. Pēc instalēšanas šīs PCB forma nemainās. Šo PCB nevar saliekt atbilstoši pamatnes formai, tāpēc šo PCB sauc par RIGID PCB. Šāda veida PCB kalpošanas laiks ir ļoti augsts, tāpēc to izmanto daudzās datora daļās, piemēram, RAM, GPU un CPU. Vienkārša konstrukcija un visbiežāk izmantotā un lielākā daļa ražošanas PCB ir vienpusēja cieta PCB. Daudzslāņu cietais PCB var būt kompaktāks, saturot 9–10 slāņus.

6) elastīgs cietais PCB:

Elastīgās ķēdes un stingrās ķēdes kombinācija ir vissvarīgākā plāksne. Elastīgi cietās plātnes sastāv no vairākiem elastīga PCB slāņiem, kas piestiprināti vairākiem stingriem PCB slāņiem. Elastīgi cieta dēlis ir parādīts attēlā. To lieto mobilajos tālruņos, digitālajās kamerās un automašīnās utt.

PCB veidi atbilstoši montāžas sistēmai

Caururbuma PCB
Uz virsmas uzstādīts PCB

1) Caururbuma PCB:

Šāda veida PCB mums ir jāizveido caurums, izmantojot urbumu uz PCB. Šajās atverēs komponentu vadi ir uzstādīti un pielodēti spilventiņiem, kas atrodas PCB pretējā pusē. Šī tehnoloģija ir visnoderīgākā, jo tā nodrošina lielāku mehānisko atbalstu elektriskajām sastāvdaļām un ļoti uzticamu tehnoloģiju komponentu montāžai, bet urbšana PCB sadārdzina to. Viena slāņa PCB šī montāžas tehnoloģija ir viegli īstenojama, bet divslāņu un daudzslāņu PCB izgatavošanas caurums ir grūtāk.

2) Uz virsmas uzstādīts PCB:

Šāda veida PCB komponentiem ir mazs izmērs, jo šiem komponentiem ir ļoti mazs svins vai arī montāžai uz tāfeles nav nepieciešami nekādi vadi. Šajā tehnoloģijā SMD komponenti ir tieši uzstādīti uz dēļa virsmas, un tiem nav nepieciešams izveidot caurumu uz kuģa.

Dažādas PCB daļas:

Spilventiņš: spilventiņš ir nekas cits kā vara gabals, uz kura ir uzstādīts komponentu svins un uz kura tiek veikta lodēšana. Pad nodrošina mehānisko atbalstu komponentiem.

Trace: PCB komponentus nesavieno ar vadu palīdzību. Visas sastāvdaļas ir savienotas ar vadošu materiālu, piemēram, varu. Šī vara PCB daļa, ko izmanto, lai savienotu visus komponentus, kas pazīstams kā trace. Trace izskatās zemāk redzamajā attēlā.

Slāņi: Saskaņā ar pielietojumu, ķēdes izmaksām un pieejamo vietu lietotājs var izvēlēties PCB slāni. Visvienkāršākā konstrukcijā, viegli projektējamā un visnoderīgākā ikdienas dzīvē ir viena slāņa PCB. Bet ļoti lielām un sarežģītām ķēdēm vispiemērotākais ir divslāņu PCB vai daudzslāņu PCB, salīdzinot ar viena slāņa PCB. Tagad dienā daudzslāņu PCB var savienot 10-12 slāņus, un vissvarīgākais ir sazināties starp komponentiem dažādos slāņos.

Zīda slānis: Zīda slāni izmanto līnijas, teksta vai jebkuras mākslas drukāšanai uz PCB virsmas. Parasti sietspiedei tiek izmantota epoksīda tinte. Zīda slāni var izmantot PCB augšējā un / vai apakšējā slānī saskaņā ar lietotāja prasībām, kas ir pazīstama kā sietspiede TOP un sietspiede BOTTOM.

Augšējais un apakšējais slānis: PCB augšējā slānī visi komponenti ir uzstādīti šajā PCB slānī. Parasti šis slānis ir zaļā krāsā. PCB apakšējā slānī visas sastāvdaļas ir lodētas caur caurumu, un komponentu svins ir pazīstams kā PCB apakšējais slānis. Dažreiz augšējā un / vai apakšējā slānī PCB ir pārklāts ar zaļu krāsu slāni, kas ir pazīstams kā lodēšanas maska.

Lodēšanas maska: Vara slāņa augšpusē ir vēl viens slānis, ko sauc par lodēšanas masku. Šim slānim parasti ir zaļa krāsa, bet tas var būt jebkuras krāsas. Šis izolācijas slānis tiek izmantots, lai novērstu nejaušu spilventiņu saskari ar citu vadošu materiālu uz PCB.

PCB materiāli:

Galvenais elements ir stingrs vai elastīgs dielektriskais substrāts. Šis dielektriskais substrāts tiek izmantots ar vadošu materiālu, piemēram, varu. Kā dielektrisko materiālu tiek izmantoti stikla epoksīda lamināti vai kompozītmateriāli.

1) FR4:

FR ir Ugunsdrošs. Visu veidu PCB ražošanai visizplatītākais stikla laminētais materiāls ir FR4. Pamatojoties uz austiem stikla epoksīda savienojumiem, FR4 ir kompozītmateriāls, kas ir visnoderīgākais, jo nodrošina ļoti labu mehānisko izturību.

FR4	Stikla pārejas temp.
Standarta	130	Visizplatītākais un plaši izmantots Lētākais
Ar augstāku stikla pārejas temp.	170-180	Savietojams ar svina nesaturošu reflow tehnoloģiju
Bez halogēna	-	Savietojams ar svina nesaturošu reflow tehnoloģiju

2) FR-1 un FR-2:

Šis materiāls ir izgatavots no papīra un fenola savienojumiem, un šo materiālu izmanto tikai viena slāņa PCB. Gan FR1, gan FR2 ir līdzīgas īpašības, vienīgā atšķirība ir stikla pārejas temperatūra. FR1 ir augstāka stikla pārejas temperatūra salīdzinājumā ar FR2. Šie materiāli ir sadalīti arī standartos, bez halogēniem un nehidrofobos.

3) CEM-1:

Šis materiāls ir izgatavots no papīra un diviem auduma stikla epoksīda un fenola savienojumu slāņiem, un šo materiālu izmanto tikai vienpusējai PCB. FR4 vietā var izmantot CEM-1, bet CEM1 cena ir augstāka nekā FR4.

4) CEM-3:

Šis materiāls ir baltas krāsas stikla epoksīda savienojums, ko galvenokārt izmanto divslāņu PCB. CEM-3 ir zemāka mehāniskā izturība salīdzinājumā ar FR4, taču tā ir lētāka nekā FR4. Tātad, šī ir laba FR4 alternatīva.

5) poliimīds:

Šis materiāls tiek izmantots elastīgā PCB. Šis materiāls ir izgatavots no kepton, rogers, dupont. Šim materiālam ir labas elektriskās īpašības, smagums, plašs temperatūras diapazons un augsta ķīmiskā izturība. Šī materiāla darba temperatūra ir no -200 ͦC līdz 300 ͦC.

6) Prepreg:

Prepreg nozīmē iepriekš piesūcinātu. Tā ir ar sveķiem piesūcināta stikla šķiedra. Šos sveķus iepriekš žāvē, lai tie karsējot plūst, pielīp un pilnībā iegremdējas. Prepreg ir lipīgs slānis, kas piešķir izturību, kas līdzīga FR4. Šim materiālam ir daudz versiju atbilstoši sveķu saturam, SR - standarta sveķiem, MR - vidējiem sveķiem un HR - augstiem sveķiem. To izvēlas atbilstoši vajadzīgajam biezumam, slāņa struktūrai un pretestībai. Šis materiāls ir pieejams arī augstā stikla pārejas temperatūrā un bez halogēna.

PCB projektēšanas programmatūra:

Zemāk ir daži no populārākajiem PCB projektēšanas programmatūras. Vairāk par šo PCB projektēšanas programmatūru varat uzzināt šeit.

Ērglis:

EAGLE ir vispopulārākais un vienkāršākais veids, kā noformēt PCB. EAGLE ir viegli lietojams grafiskā izkārtojuma redaktors, ko iepriekš izstrādājis CadSoft Computer, un šobrīd šīs programmatūras izstrādātājs ir Autodesk. Lai izveidotu shēmu, EAGLE ir shematisks redaktors. EAGLE faila paplašinājums ir.SCH, un dažādas daļas un komponenti ir definēti paplašinājumā.LBR. Dēļa faila paplašinājums ir.BRD.

Multisim:

Multisim ir arī ļoti spēcīga un viegli apgūstama programmatūra. Sākotnēji to izstrādāja Electronics Workbench, un tagad tas ir Nacionālo instrumentu (NI) sadalījums. Tas ietver mikrokontrolleru simulāciju (MultiMCU) un integrētas importa eksporta funkcijas uz PCB izkārtojuma programmatūru. Šī programmatūra tiek plaši izmantota akadēmiskajā vidē, kā arī rūpniecībā ķēdes izglītībai.

EasyEDA:

EasyEDA ir programmatūra, ko izmanto ķēžu projektēšanai un simulēšanai. Šī programmatūra ir integrēts rīks shematiskai uzņemšanai, SPICE ķēdes simulācijai, kuras pamatā ir Ngspice un PCB izkārtojums. Vissvarīgākā šīs programmatūras priekšrocība ir tā, ka tā ir tīmekļa programmatūra un tiek izmantota pārlūkprogrammas logā. Tātad, šī programmatūra ir neatkarīga no OS.

Altium dizainers:

Šo programmatūru ir izstrādājusi Austrālijas programmatūras kompānija Altium Limited. Šīs programmatūras galvenā iezīme ir shematiska uztveršana, 3D PCB dizains, FPGA izstrāde un izlaišanas / datu pārvaldība. Šī ir pirmā programmatūra, kas piedāvā 3D vizualizāciju un klīringa pārbaudi tieši no PCB redaktora.

KiCad: Šo programmatūru ir izstrādājuši jean-pierre charras. Šai programmatūrai ir rīki, kas var izveidot BoM (Bill of Material), mākslas darbu un 3D skatu PCB, kā arī visus komponentus, ko izmanto ķēdē. Šīs programmatūras bibliotēkā ir pieejami daudzi komponenti, un ir funkcija, kuru lietotājs var pievienot savus pielāgotos komponentus. Šī programmatūra atbalsta daudzas cilvēku valodas.

CircuitMaker: Šo programmatūru izstrādā arī Altium. Šīs programmatūras shematiskais redaktors ietver pamatkomponentu izvietojumu, un šo programmatūru izmanto, lai izstrādātu uzlabotas daudzkanālu un hierarhiskas shēmas. Visa shēma tiek augšupielādēta serverī, un šie faili ir pieejami ikvienam, ja jums ir nepieciešams CircuitMaker konts.