- Kaj je PCB?
- Vrste PCB:
- Vrste PCB-jev glede na montažni sistem
- Različni deli PCB:
- PCB materiali:
- Programska oprema za načrtovanje PCB:
Kaj je PCB?
PCB je bakreno laminirana in neprevodna tiskana vezja, v kateri so vse električne in elektronske komponente povezane v eno skupno ploščo s fizično podporo za vse komponente z dnom plošče. Ko PCB ni razvit, so takrat vse komponente povezane z žico, ki povečuje zapletenost in zmanjšuje zanesljivost vezja, tako da ne moremo narediti zelo velikega vezja, kot je matična plošča. V PCB so vse komponente povezane brez žic, vse komponente so povezane notranje, zato bo zmanjšala zapletenost celotne zasnove vezja. PCB se uporablja za zagotavljanje električne energije in povezljivost med komponentami, s čimer deluje tako, kot je bil zasnovan. PCB lahko prilagodite za vse specifikacije glede na uporabniške zahteve. Najdemo ga v številnih elektronskih napravah, kot so; TV, mobilni, digitalni fotoaparat, računalniki deli, kot so; Grafične kartice, matična plošča itd. Uporablja se tudi na številnih področjih, kot so; medicinske pripomočke, industrijske stroje, avtomobilsko industrijo, razsvetljavo itd.
Vrste PCB:
Za vezje je na voljo več vrst PCB. Med temi vrstami PCB moramo izbrati ustrezno vrsto PCB glede na našo aplikacijo.
- Enoslojni PCB
- Dvoslojni PCB
- Večslojni PCB
- Prilagodljiva PCB
- PCB z aluminijasto podlago
- Prožno PCB
1) Enoslojna PCB:
Enoslojni PCB je znan tudi kot enostranski PCB. Ta vrsta PCB je enostavna in najbolj uporabljena PCB, ker je te PCB enostavno načrtovati in izdelati. Ena stran te PCB je prevlečena s plastjo katerega koli prevodnega materiala. Na splošno se baker uporablja kot prevodni material za PCB, ker ima baker zelo dobre prevodne lastnosti. Plast maske za spajkanje se uporablja za zaščito PCB pred oksidacijo, čemur sledi sito, da se označijo vse komponente na PCB. Pri tej vrsti PCB se samo ena stran PCB uporablja za povezavo različnih vrst električnih ali elektronskih komponent, kot so upor, kondenzator, induktor itd. Te komponente so spajkane. Ti PCB se uporabljajo v nizkocenovnih in množičnih proizvodnih aplikacijah, kot so kalkulatorji, radio, tiskalniki in pogon SSD.
2) dvoslojni PCB:
Dvoslojni PCB je znan tudi kot dvostranski PCB. Kot že ime pove, se pri tej vrsti PCB na zgornjo in spodnjo stran plošče nanese tanek sloj prevodnega materiala, kot je baker. V PCB-ju so na različnih plasteh plošče sestavljeni skozi, ki imajo dve blazinici v ustreznem položaju na različnih slojih. Ti so električno povezani z luknjo skozi ploščo, kar je prikazano na sliki-2b. Prilagodljivejši, razmeroma nižji stroški in najpomembnejša prednost te vrste PCB plošč je manjša velikost, zaradi česar je vezje kompaktno. Ta vrsta PCB se večinoma uporablja v industrijskih krmilnih napravah, pretvorniku, sistemu UPS, HVAC aplikaciji, telefonu, ojačevalniku in sistemih za nadzor moči.
3) Večplastna PCB:
Večplastni PCB ima več kot dva sloja. To pomeni, da ima ta vrsta PCB vsaj tri prevodne plasti bakra. Za pritrditev plošče je med izolacijsko plastjo vpeto lepilo, ki zagotavlja, da odvečna toplota ne bo poškodovala nobene komponente vezja. Ta vrsta oblikovanja PCB je zelo zapletena in se uporablja v zelo zapletenih in velikih električnih opravilih v zelo majhnem prostoru in kompaktnem vezju. Ta vrsta PCB se uporablja v velikih aplikacijah, kot so tehnologija GPS, satelitski sistem, medicinska oprema, datotečni strežnik in shranjevanje podatkov.
4) Prilagodljiva PCB:
Prilagodljiva PCB je znana tudi kot Flex circuit. Ta vrsta PCB je uporabljala prožen plastični material, kot je polimid, PEEK (polieter etrski keton) ali prozorni prevodni poliestrski film. Vezje je običajno postavljeno v zloženo ali zvito. To je zelo zapletena vrsta PCB in vsebuje tudi različne vrste slojev, kot so enostransko upogibno vezje, dvostransko upogibno vezje in večstransko upogibno vezje. Flex vezje se uporablja v organskih svetlečih diodah, izdelavi LCD, fleksibilnih sončnih celicah, avtomobilski industriji, celičnih telefonih, fotoaparatih in zapletenih elektronskih napravah, kot so prenosniki.
5) Togi PCB:
Trdi PCB so izdelani iz trdnega materiala, ki PCB ne omogoča zvijanja. Tako kot fleksibilne PCB imajo tudi trdne PCB različne konfiguracije slojev, kot so enoslojne, dvoslojne in večplastne toge PCB. Oblika tega tiskanega vezja se po namestitvi ne spremeni. Tega PCB-ja ni mogoče upogibati glede na obliko podlage, zato je ta PCB znan kot RIGID PCB. Življenjska doba te vrste PCB je zelo velika, zato se uporablja v mnogih delih računalnika, kot so RAM, GPU in CPU. Preprosta oblika in najbolj uporabljena in najbolj izdelana PCB je enostranska toga PCB. Večslojni togi PCB je lahko bolj kompakten, saj vsebuje 9-10 slojev.
6) Fleksibilni PCB:
Kombinacija fleksibilnega vezja in togega kroga je najpomembnejša plošča. Prožne plošče so sestavljene iz več plasti prožne PCB, pritrjene na številne toge PCB plasti. Flex-trda plošča je prikazana na sliki. Uporablja se v mobilnih telefonih, digitalnih fotoaparatih in avtomobilih itd.
Vrste PCB-jev glede na montažni sistem
- PCB skozi luknjo
- Nadometni PCB
1) PCB skozi luknjo:
Pri tej vrsti PCB moramo narediti luknjo s pomočjo svedra na PCB. V teh luknjah so kabli komponent nameščeni in spajkani na blazinice, ki se nahajajo na nasprotni strani PCB. Ta tehnologija je najbolj uporabna, ker daje večjo mehansko podporo električnim komponentam in zelo zanesljivo tehnologijo za pritrditev komponent, vendar je vrtanje v PCB dražje. V enoslojni PCB je to pritrdilno tehnologijo enostavno uporabiti, vendar je v primeru dvoslojne in večslojne PCB luknja težja.
2) Površinsko nameščena PCB:
Pri tej vrsti PCB so komponente majhne, ker imajo te komponente zelo majhen ali pa kabli niso potrebni za pritrditev na ploščo. Pri tej tehnologiji so komponente SMD neposredno nameščene na površini plošče in na njih ni treba narediti luknje.
Različni deli PCB:
Blazinica: blazinica ni nič drugega kot kos bakra, na katerem je nameščen svinec komponent in na katerem se spajka. Blazinica zagotavlja mehansko podporo komponentam.
Sled: V PCB komponente niso povezane s pomočjo žic. Vse komponente so povezane s prevodnim materialom, kot je baker. Ta bakreni del PCB, ki se uporablja za povezavo vseh komponent, ki je znan kot sled. Trace je videti kot spodaj na sliki.
Plasti: Glede na uporabo, stroške in razpoložljivi prostor vezja lahko uporabnik izbere plast PCB. Najbolj enostavna konstrukcija, enostavna za oblikovanje in najbolj uporabna v običajnem življenju je enoslojna PCB. Toda za zelo veliko in zapleteno vezje je dvoplastna ali večslojna PCB najbolj zaželena v primerjavi z enoslojno PCB. Zdaj je na dan v večplastnih PCB mogoče povezati 10-12 slojev, najbolj kritično pa je komuniciranje med komponentami v različnih plasteh.
Svilena plast: svilena plast se uporablja za tiskanje črte, besedila ali katere koli druge slike na površino PCB. Običajno se za sitotisk uporablja epoksi črnilo. Svileni sloj lahko uporabimo v zgornjem in / ali spodnjem sloju PCB-ja v skladu z zahtevami uporabnika, ki ga poznamo kot sito TOP in sito DNA.
Zgornja in spodnja plast: V zgornji plasti PCB so vsi sestavni deli nameščeni v tej plasti PCB. Na splošno je ta plast zeleno obarvana. V spodnjem sloju PCB so vse komponente spajkane skozi luknjo, svinec komponent pa je znan kot spodnji sloj PCB. Včasih je v zgornji in / ali spodnji plasti PCB prevlečena z zeleno barvno plastjo, ki je znana kot spajkalna maska.
Maska za spajkanje: Na vrhu bakrene plasti je še ena plast, imenovana Solder Mask. Ta plast ima na splošno zeleno barvo, lahko pa je katere koli barve. Ta izolacijski sloj se uporablja za preprečevanje nenamernega stika blazinic z drugim prevodnim materialom na PCB.
PCB materiali:
Glavni element je dielektrična podlaga, ki je toga ali prožna. Ta dielektrična podlaga se uporablja s prevodnim materialom, kot je baker. Kot dielektrični material se uporabljajo stekleni epoksidni laminati ali kompozitni materiali.
1) FR4:
FR je kratica za POŽARNI RETARDENT. Za vse vrste izdelave PCB je najpogostejši stekleno laminiran material FR4. Na osnovi tkanih steklo-epoksidnih spojin je FR4 kompozitni material, ki je najbolj uporaben, ker zagotavlja zelo dobro mehansko trdnost.
FR4 |
Temp. Stekla |
|
Standardno |
130 |
|
Z višjo temp. |
170-180 |
|
Brez halogena |
- |
|
2) FR-1 in FR-2:
Ta material je izdelan iz papirja in fenolnih spojin in se uporablja samo za enoslojne PCB. Tako FR1 kot FR2 imata podobne značilnosti, edina razlika je temperatura prehoda stekla. FR1 ima višjo temperaturo prehoda stekla v primerjavi s FR2. Ti materiali so tudi razdeljeni na standardne, brez halogena in nehidrofobne snovi.
3) CEM-1:
Ta material je izdelan iz papirja in dvoslojne steklene epoksi ter fenolne spojine in se uporablja samo za enostranski PCB. Namesto FR4 se lahko uporablja CEM-1, vendar je cena CEM1 višja od FR4.
4) CEM-3:
ta material je belo obarvana steklena epoksidna zmes, ki se večinoma uporablja v dvoslojnih PCB. CEM-3 ima nižjo mehansko trdnost v primerjavi s FR4, vendar je cenejši od FR4. Torej, to je dobra alternativa FR4.
5) Poliimid:
Ta material se uporablja v fleksibilnih PCB. Ta material je izdelan iz keptona, rogerjev, duponta. Ta material ima dobre električne lastnosti, dobro počutje, širok temperaturni razpon in visoko kemično odpornost. Delovna temperatura tega materiala je -200 ͦC do 300 ͦC.
6) Prepreg:
Prepreg pomeni predhodno impregniran. Gre za steklena vlakna, impregnirana s smolo. Te smole predhodno posušimo, tako da ko se segrejejo, tečejo, se držijo in popolnoma potopijo. Prepreg ima lepilni sloj, ki daje moč, podobno FR4. Obstaja veliko različic tega materiala glede na vsebnost smole, SR - standardna smola, MR - srednja smola in HR - visoka smola. To se izbere glede na zahtevano debelino, strukturo sloja in impedanco. Ta material je na voljo tudi pri visoki temperaturi prehoda stekla in brez halogena.
Programska oprema za načrtovanje PCB:
Spodaj je nekaj najbolj priljubljene programske opreme za oblikovanje PCB. Tu lahko veste več o tej programski opremi za oblikovanje PCB.
Orel:
EAGLE je najbolj priljubljen in najlažji način oblikovanja PCB. EAGLE je kratica za enostavno uporabljiv urejevalnik grafične postavitve, ki ga je že razvil CadSoft Computer, trenutno pa je Autodesk razvijalec te programske opreme. Za oblikovanje vezja ima EAGLE urejevalnik shem. Razširitev datoteke EAGLE je.SCH, različni deli in komponente pa so definirani v priponi.LBR. Razširitev datoteke plošče je.BRD.
Multisim:
Multisim je tudi zelo zmogljiva in enostavna programska oprema za učenje. Kar je prvotno razvil Electronics Workbench, zdaj pa je oddelek National Instruments (NI). Vključuje simulacijo mikrokrmilnika (MultiMCU) in integrirane funkcije uvoza izvoza v programsko opremo za postavitev PCB. Ta programska oprema se pogosto uporablja v akademskih in tudi v industriji za krožno izobraževanje.
EasyEDA:
EasyEDA je programska oprema, ki se uporablja za načrtovanje in simulacijo vezij. Ta programska oprema je integrirano orodje za shematsko zajemanje, simulacijo SPICE vezja, ki temelji na postavitvi Ngspice in PCB. Najpomembnejša prednost te programske opreme je, da je spletna programska oprema in se uporablja v oknu brskalnika. Ta programska oprema je torej neodvisna od OS.
Altium Designer:
To programsko opremo je razvilo avstralsko podjetje za programsko opremo Altium Limited. Glavna značilnost te programske opreme je shematsko zajemanje, oblikovanje 3D PCB, razvoj FPGA in upravljanje izdaje / podatkov. To je prva programska oprema, ki ponuja 3D vizualizacijo in preverjanje zračnosti PCB neposredno iz urejevalnika PCB.
KiCad: To programsko opremo je razvil jean-pierre charras. Ta programska oprema ima orodja, ki lahko ustvarijo BoM (Bill of Material), umetniška dela in 3D pogled na PCB ter vse komponente, ki se uporabljajo v vezju. V knjižnici te programske opreme je na voljo veliko komponent, uporabnik pa lahko doda svoje komponente po meri. Ta programska oprema podpira številne človeške jezike.
CircuitMaker: To programsko opremo je razvil tudi Altium. Shematski urejevalnik te programske opreme vključuje umestitev osnovnih komponent in se uporablja za oblikovanje naprednih večkanalnih in hierarhičnih shem. Vsa shema je naložena na strežnik in te datoteke so na voljo vsem, če potrebujete račun CircuitMaker.