> Νέα > Ειδήσεις για τη βιομηχανία

Εισαγωγή του πίνακα PCB και του πεδίου εφαρμογής του

2021-07-06

Εκτυπωμένη πλακέτα κυκλώματος:
Ένας πίνακας τυπωμένου κυκλώματος (PCB) είναι μια φυσική βάση ή πλατφόρμα στην οποία μπορούν να συγκολληθούν ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Τα ίχνη χαλκού συνδέουν αυτά τα στοιχεία μεταξύ τους και επιτρέπουν στο PCB να λειτουργεί με τον τρόπο που έχει σχεδιαστεί.

Ο πίνακας τυπωμένου κυκλώματος είναι ο πυρήνας της ηλεκτρονικής συσκευής, μπορεί να έχει οποιοδήποτε σχήμα και μέγεθος, ανάλογα με την εφαρμογή της ηλεκτρονικής συσκευής. Το πιο συνηθισμένο υλικό υποστρώματος/υποστρώματος για PCB είναι το FR-4. Τα PCB που βασίζονται σε FR-4 βρίσκονται συνήθως σε πολλές ηλεκτρονικές συσκευές και η κατασκευή τους είναι κοινή. Σε σύγκριση με τα PCB πολλαπλών στρωμάτων, τα PCB μονής και διπλής όψης κατασκευάζονται ευκολότερα.

Το FR-4 PCB είναι κατασκευασμένο από ίνες γυαλιού και εποξειδική ρητίνη σε συνδυασμό με επένδυση από πολυστρωματικό χαλκό. Μερικά από τα κυριότερα παραδείγματα πολύπλοκων πολυστρωματικών (έως 12 επιπέδων) PCB είναι κάρτες γραφικών υπολογιστών, μητρικές πλακέτες, πίνακες μικροεπεξεργαστών, FPGA, CPLD, σκληροί δίσκοι, RF LNA, τροφοδοσίες κεραίας δορυφορικής επικοινωνίας, τροφοδοτικά εναλλαγής, τηλέφωνα Android και άλλα Το Υπάρχουν επίσης πολλά παραδείγματα όπου χρησιμοποιούνται απλά PCB ενός στρώματος και διπλού στρώματος, όπως τηλεοράσεις CRT, αναλογικοί παλμογράφοι, φορητοί υπολογιστές, ποντίκια υπολογιστών, κυκλώματα ραδιοφώνου FM.

Εφαρμογή PCB:
1. Ιατρικός εξοπλισμός:
Οι σημερινές εξελίξεις στην ιατρική επιστήμη οφείλονται εξ ολοκλήρου στην ταχεία ανάπτυξη της βιομηχανίας ηλεκτρονικών ειδών. Οι περισσότερες ιατρικές συσκευές όπως μετρητές pH, αισθητήρες παλμών, μετρήσεις θερμοκρασίας, μηχανήματα ΗΚΓ/ΗΕΓ, μηχανές μαγνητικής τομογραφίας, ακτινογραφίες, αξονικές τομογραφίες, μηχανές πίεσης αίματος, συσκευές μέτρησης επιπέδου γλυκόζης, θερμοκοιτίδες, μικροβιολογικές συσκευές και πολλές άλλες συσκευές βασίζονται ξεχωριστά ηλεκτρονικά PCB. Αυτά τα PCB είναι συνήθως συμπαγή και έχουν μικρό συντελεστή σχήματος. Η πυκνότητα σημαίνει ότι μικρότερα εξαρτήματα SMT τοποθετούνται σε μικρότερα μεγέθη PCB. Αυτές οι ιατρικές συσκευές είναι μικρότερες, φορητές, ελαφριές και εύχρηστες.

2. Βιομηχανικός εξοπλισμός.
Τα PCB χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως στη μεταποίηση, στα εργοστάσια και στα επικείμενα εργοστάσια. Αυτές οι βιομηχανίες διαθέτουν μηχανικό εξοπλισμό υψηλής ισχύος που κινείται από κυκλώματα που λειτουργούν σε υψηλή ισχύ και απαιτούν υψηλό ρεύμα. Για να γίνει αυτό, ένα παχύ στρώμα χαλκού πιέζεται πάνω από το PCB, το οποίο είναι διαφορετικό από τα εξελιγμένα ηλεκτρονικά PCB, όπου το ρεύμα αυτών των PCB υψηλής ισχύος φτάνει τα 100 αμπέρ. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό στη συγκόλληση τόξου, στους μεγάλους οδηγούς σερβοκινητήρων, στους φορτιστές μπαταριών μολύβδου-οξέος, στη στρατιωτική βιομηχανία, στους βαμβακερούς αργαλειούς και σε άλλες εφαρμογές.

3. Φωτισμός.
Όσον αφορά τον φωτισμό, ο κόσμος κινείται προς ενεργειακά αποδοτικές λύσεις. Αυτοί οι λαμπτήρες αλογόνου βρίσκονται σπάνια τώρα, αλλά τώρα βλέπουμε φώτα LED γύρω και LED υψηλής έντασης. Αυτά τα μικρά LED παρέχουν φως υψηλής φωτεινότητας και είναι τοποθετημένα σε PCB με βάση το υπόστρωμα αλουμινίου. Το αλουμίνιο έχει την ιδιότητα να απορροφά τη θερμότητα και να τη διαχέει στον αέρα. Επομένως, λόγω της υψηλής ισχύος, αυτά τα PCB αλουμινίου χρησιμοποιούνται συνήθως σε κυκλώματα λαμπτήρων LED για κυκλώματα LED μέσης και υψηλής ισχύος.

4. Η αυτοκινητοβιομηχανία και η αεροδιαστημική βιομηχανία.
Μια άλλη εφαρμογή για τα PCB είναι η αυτοκινητοβιομηχανία και η αεροδιαστημική βιομηχανία. Ένας κοινός παράγοντας εδώ είναι η αντήχηση που δημιουργείται από την κίνηση ενός αεροσκάφους ή ενός αυτοκινήτου. Επομένως, για να αντιμετωπιστούν αυτές οι δονήσεις υψηλής δύναμης, το PCB γίνεται εύκαμπτο. Έτσι χρησιμοποιείται ένα PCB που ονομάζεται Flex PCB. Τα εύκαμπτα PCB μπορούν να αντέξουν υψηλούς κραδασμούς και είναι μικρού βάρους, γεγονός που μπορεί να μειώσει το συνολικό βάρος του διαστημικού σκάφους. Αυτά τα εύκαμπτα PCB μπορούν επίσης να ρυθμιστούν σε στενό χώρο, κάτι που είναι ένα άλλο μεγάλο πλεονέκτημα. Αυτά τα εύκαμπτα PCB χρησιμεύουν ως συνδετήρες, διασυνδέσεις και μπορούν να συναρμολογηθούν σε συμπαγείς χώρους, όπως πίσω από πίνακες, κάτω από ταμπλό κλπ. Χρησιμοποιείται επίσης ένας συνδυασμός άκαμπτου και εύκαμπτου PCB.
Τύπος PCB:

Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων (PCB) ανήκουν σε 8 μεγάλες κατηγορίες. Αυτοί είναι

Μονής όψης PCB:
Τα εξαρτήματα του PCB μονής όψης είναι τοποθετημένα μόνο στη μία πλευρά, ενώ η άλλη πλευρά χρησιμοποιείται για σύρμα χαλκού. Ένα λεπτό στρώμα αλουμινόχαρτου εφαρμόζεται στη μία πλευρά του υποστρώματος RF-4 και στη συνέχεια εφαρμόζεται μια μάσκα συγκόλλησης για την παροχή μόνωσης. Τέλος, η εκτύπωση οθόνης χρησιμοποιείται για την παροχή των πληροφοριών σήμανσης των C1, R1 και άλλων εξαρτημάτων στο PCB. Αυτά τα μονοστρωματικά PCB είναι εύκολο να σχεδιαστούν και να κατασκευαστούν σε μεγάλη κλίμακα, έχουν μεγάλη ζήτηση και είναι φθηνά να αγοραστούν. Πολύ συχνά χρησιμοποιείται σε οικιακά προϊόντα όπως αποχυμωτές/μπλέντερ, ανεμιστήρες φόρτισης, αριθμομηχανές, μικροφορτιστές μπαταριών, παιχνίδια, τηλεχειριστήρια τηλεόρασης κ.λπ.

Διπλό PCB:
Το PCB διπλής όψης εφαρμόζεται στο PCB στρώματος χαλκού και στις δύο πλευρές του πίνακα. Τρυπήστε τρύπες στις οποίες είναι εγκατεστημένα στοιχεία THT με καλώδια. Αυτές οι οπές συνδέουν το ένα μέρος με το άλλο μέσω ράγες χαλκού. Τα καλώδια εξαρτημάτων περνούν μέσα από την οπή, τα πλεονάζοντα καλώδια κόβονται από έναν κόφτη και τα καλώδια συγκολλούνται στην οπή. Όλα αυτά γίνονται χειροκίνητα. Μπορείτε επίσης να έχετε εξαρτήματα SMT και εξαρτήματα THT με 2 στρώματα PCB. Δεν απαιτούνται τρύπες για τα εξαρτήματα SMT, αλλά τα τακάκια κατασκευάζονται στο PCB και τα εξαρτήματα SMT στερεώνονται στο PCB με συγκόλληση με επαναφορά. Τα εξαρτήματα SMT καταλαμβάνουν πολύ λίγο χώρο στο PCB, επομένως μπορούν να χρησιμοποιήσουν περισσότερο ελεύθερο χώρο στον πίνακα για να επιτύχουν περισσότερες λειτουργίες. Το PCB διπλής όψης χρησιμοποιείται για τροφοδοσία, ενισχυτή, οδηγό κινητήρα DC, κύκλωμα οργάνων κ.λπ.

Πολυστρωματικό PCB:
Το πολυστρωματικό PCB είναι κατασκευασμένο από PCB πολλαπλών στρωμάτων 2 επιπέδων, τοποθετημένο ανάμεσα σε διηλεκτρικά στρώματα μόνωσης για να διασφαλιστεί ότι ο πίνακας και τα εξαρτήματα δεν θα υποστούν ζημιά από υπερθέρμανση. Τα πολυστρωματικά PCB διατίθενται σε διάφορα σχήματα και στρώματα, που κυμαίνονται από PCB 4 επιπέδων έως 12 στρώσεων. Όσο περισσότερα στρώματα, τόσο πιο περίπλοκο είναι το κύκλωμα, τόσο πιο περίπλοκος είναι ο σχεδιασμός της διάταξης PCB.
Τα πολυστρωματικά PCB έχουν συνήθως ξεχωριστά στρώματα γείωσης, επίπεδα ισχύος, στρώματα σήματος υψηλής ταχύτητας, ζητήματα ακεραιότητας σήματος και θερμική διαχείριση. Κοινές εφαρμογές είναι οι στρατιωτικές απαιτήσεις, η αεροδιαστημική και η αεροδιαστημική ηλεκτρονική, οι δορυφορικές επικοινωνίες, τα ηλεκτρονικά πλοήγησης, η παρακολούθηση GPS, τα ραντάρ, η επεξεργασία ψηφιακού σήματος και η επεξεργασία εικόνας.

Άκαμπτο PCB:
Όλοι οι τύποι PCB που συζητήθηκαν παραπάνω ανήκουν στην άκαμπτη κατηγορία PCB. Τα άκαμπτα PCB έχουν στερεά υποστρώματα όπως FR-4, Rogers, φαινολικές και εποξικές ρητίνες. Αυτές οι σανίδες δεν λυγίζουν και δεν στρίβουν, αλλά μπορούν να παραμείνουν σε φόρμα για πολλά χρόνια έως και 10 ή 20 χρόνια. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο πολλές ηλεκτρονικές συσκευές έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής λόγω της ακαμψίας, της στιβαρότητας και της ακαμψίας ενός άκαμπτου PCB. Τα PCB για υπολογιστές και φορητούς υπολογιστές είναι άκαμπτα και πολλές οικιακές τηλεοράσεις, τηλεοράσεις LCD και LED είναι κατασκευασμένες από άκαμπτα PCB. Όλες οι παραπάνω εφαρμογές μονής όψης, διπλής όψης και πολυστρωματικών PCB ισχύουν επίσης για άκαμπτα PCB.

Ένα εύκαμπτο PCB ή εύκαμπτο PCB δεν είναι άκαμπτο, αλλά είναι εύκαμπτο και μπορεί να λυγίσει εύκολα. Έχουν ελαστικότητα, υψηλή αντοχή στη θερμότητα και εξαιρετικές ηλεκτρικές ιδιότητες. Το υλικό υποστρώματος για Flex PCB εξαρτάται από την απόδοση και το κόστος. Τα κοινά υλικά υποστρώματος για το Flex PCB είναι το φιλμ πολυαμιδίου (PI), το φιλμ πολυεστέρα (PET), το PEN και το PTFE.
Το κόστος κατασκευής του Flex PCB δεν είναι μόνο άκαμπτο PCB. Μπορούν να διπλωθούν ή να τυλιχτούν σε γωνίες. Καταλαμβάνουν λιγότερο χώρο από τους άκαμπτους ομολόγους τους. Είναι ελαφριά αλλά έχουν πολύ χαμηλή αντοχή στο σχίσιμο.

Ο συνδυασμός άκαμπτων και εύκαμπτων PCB είναι σημαντικός σε πολλές εφαρμογές με περιορισμένο χώρο και βάρος. Για παράδειγμα, σε μια κάμερα, τα κυκλώματα είναι περίπλοκα, αλλά ο συνδυασμός άκαμπτων και εύκαμπτων PCB θα μειώσει τον αριθμό των εξαρτημάτων και θα μειώσει το μέγεθος του PCB. Η καλωδίωση δύο PCB μπορεί επίσης να συνδυαστεί σε ένα PCB. Κοινές εφαρμογές είναι οι ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, τα κινητά τηλέφωνα, τα αυτοκίνητα, οι φορητοί υπολογιστές και οι συσκευές με κινούμενα μέρη

PCB υψηλής ταχύτητας:
Τα PCB υψηλής ταχύτητας ή υψηλής συχνότητας είναι PCB που χρησιμοποιούνται για εφαρμογές που περιλαμβάνουν επικοινωνία σήματος σε συχνότητες υψηλότερες από 1 GHz. Σε αυτήν την περίπτωση, τίθενται ζητήματα ακεραιότητας σήματος. Το υλικό του υποστρώματος PCB HF θα πρέπει να επιλέγεται προσεκτικά για να πληροί τις απαιτήσεις σχεδιασμού.
Τα υλικά που χρησιμοποιούνται συνήθως είναι το πολυφαινυλένιο (PPO) και το πολυτετραφθοροαιθυλένιο. Έχει σταθερή διηλεκτρική σταθερά και μικρή διηλεκτρική απώλεια. Απορροφούν λιγότερο νερό αλλά κοστίζουν περισσότερο.
Πολλά άλλα διηλεκτρικά υλικά έχουν μεταβλητές διηλεκτρικές σταθερές που προκαλούν αλλαγές σύνθετης αντίστασης, με αποτέλεσμα την παραμόρφωση των αρμονικών και ψηφιακών σημάτων και την απώλεια της ακεραιότητας του σήματος

Το υπόστρωμα PCBS με βάση το αλουμίνιο έχει τα χαρακτηριστικά της αποτελεσματικής διάχυσης θερμότητας. Λόγω της χαμηλής θερμικής αντίστασης, η ψύξη PCB με βάση το αλουμίνιο είναι πιο αποδοτική από την αντίστοιχη με βάση χαλκού. Ακτινοβολεί θερμότητα στον αέρα και στην περιοχή θερμών συνδέσεων του PCB.

Πολλά κυκλώματα λαμπτήρων LED, LED υψηλής φωτεινότητας είναι κατασκευασμένα από PCB με αλουμίνιο.

Το αλουμίνιο είναι ένα άφθονο μέταλλο και είναι φθηνό για εξόρυξη, οπότε το κόστος του PCB είναι χαμηλό. Το αλουμίνιο είναι ανακυκλώσιμο και μη τοξικό, καθιστώντας το φιλικό προς το περιβάλλον. Το αλουμίνιο είναι στιβαρό και ανθεκτικό, μειώνοντας έτσι τις ζημιές κατά την κατασκευή, τη μεταφορά και τη συναρμολόγηση
Όλα αυτά τα χαρακτηριστικά καθιστούν τα PCB με βάση το αλουμίνιο ευεργετικά για εφαρμογές υψηλής τάσης, όπως ελεγκτές κινητήρα, φορτιστές μπαταριών βαρέως τύπου και φώτα LED υψηλής φωτεινότητας.

Συμπέρασμα:
Τα τελευταία χρόνια, τα PCB έχουν εξελιχθεί από απλές εκδόσεις μονής στρώσης κατάλληλες για πιο πολύπλοκα συστήματα, όπως PCB Teflon υψηλής συχνότητας.
Το PCB διαπερνά τώρα σχεδόν κάθε τομέα της σύγχρονης τεχνολογίας και της εξελισσόμενης επιστήμης. Η μικροβιολογία, η μικροηλεκτρονική, η νανοεπιστήμη και η τεχνολογία, η αεροδιαστημική βιομηχανία, ο στρατός, η αεροηλεκτρονική, η ρομποτική, η τεχνητή νοημοσύνη και άλλοι τομείς βασίζονται σε διάφορες μορφές δομικών στοιχείων του πίνακα τυπωμένων κυκλωμάτων (PCB).

Προηγούμενος:Προοπτικές και προβλέψεις για την παγκόσμια αγορά PCB για την περίοδο 2020-2025

Επόμενο:Η λύση back-end ασφαλείας Rockchip RK3568 επιτρέπει την ολοκληρωμένη αναβάθμιση υλικού NVR/XVR