Bazele pcb-ului

Ce este PCB?

PCB este un cupru laminat și neconductoare plăcii cu circuite imprimate, în care toate componentele electrice și electronice sunt conectate împreună într - o placă comună cu suport fizic pentru toate componentele cu baza de bord. Când PCB-ul nu este dezvoltat, în acel moment toate componentele sunt conectate cu un fir care crește complexitatea și scade fiabilitatea circuitului, astfel nu putem realiza un circuit foarte mare, cum ar fi placa de bază. În PCB, toate componentele sunt conectate fără fire, toate componentele sunt conectate intern, deci va reduce complexitatea proiectării generale a circuitului. PCB este utilizat pentru a furniza electricitate și conectivitate între componente, prin care funcționează așa cum a fost proiectat. PCB-urile pot fi personalizate pentru orice specificație în funcție de cerințele utilizatorului. Poate fi găsit în multe dispozitive electronice precum; TV, mobil, aparat de fotografiat digital, computere piese precum; Plăci grafice, placă de bază etc. De asemenea, este utilizat în multe domenii precum; dispozitive medicale, utilaje industriale, industrii auto, iluminat etc.

Tipuri de PCB:

Există mai multe tipuri de PCB disponibile pentru circuit. Dintre aceste tipuri de PCB, trebuie să alegem tipul adecvat de PCB în funcție de aplicația noastră.

PCB cu un singur strat
PCB cu strat dublu
PCB multi-strat
PCB flexibil
PCB din aluminiu
PCB flexibil-rigid

1) PCB cu un singur strat:

Un PCB cu un singur strat este, de asemenea, cunoscut sub numele de PCB cu o singură față. Acest tip de PCB este simplu și cel mai utilizat PCB, deoarece aceste PCB sunt ușor de proiectat și fabricat. O parte a acestui PCB este acoperită cu un strat din orice material conductor. În general, cuprul este utilizat ca material conductor pentru PCB, deoarece cuprul are o caracteristică de conducere foarte bună. Un strat de mască de lipit este folosit pentru a proteja PCB-ul împotriva oxidării, urmat de serigrafie pentru a marca toate componentele de pe PCB. În acest tip de PCB, doar o parte a PCB este utilizată pentru a conecta diferite tipuri de componente electrice sau electronice, cum ar fi rezistor, condensator, inductor etc. Aceste componente sunt lipite. Aceste PCB-uri sunt utilizate în aplicații de fabricație în vrac și costuri mici, cum ar fi calculatoare, radio, imprimante și unitatea SSD.

2) PCB dublu strat:

PCB cu strat dublu este, de asemenea, cunoscut sub numele de PCB cu două fețe. După cum sugerează și numele, în acest tip de PCB, un strat subțire de material conductor, cum ar fi cuprul, se aplică atât pe părțile superioare, cât și pe cele inferioare ale plăcii. În PCB, pe un strat diferit de placă, constă via, care are două tampoane în poziția corespunzătoare pe diferite straturi. Acestea sunt conectate electric printr-o gaură prin placa, care este prezentată în figura-2b. Mai flexibil, cu un cost relativ mai mic și cel mai important avantaj al acestui tip de placă PCB este dimensiunea redusă, ceea ce face ca circuitul să fie compact. Acest tip de PCB este utilizat în principal în controale industriale, convertoare, sistem UPS, aplicații HVAC, telefon, amplificator și sisteme de monitorizare a puterii.

3) PCB multi-strat:

PCB multistrat are mai mult de două straturi. Înseamnă că acest tip de PCB are cel puțin trei straturi conductoare de cupru. Pentru fixarea plăcii, lipiciul este blocat între stratul de izolație, ceea ce asigură că excesul de căldură nu va deteriora nicio componentă a circuitului. Acest tip de proiectare PCB este foarte complex și utilizat în sarcini electrice foarte complicate și mari în spațiu foarte redus și circuit compact. Acest tip de PCB este utilizat în aplicații mari, cum ar fi tehnologia GPS, sistemul de satelit, echipamentul medical, serverul de fișiere și stocarea datelor.

4) PCB flexibil:

PCB flexibil este, de asemenea, cunoscut sub numele de circuit Flex. Acest tip de PCB folosea material plastic flexibil, cum ar fi polimida, PEEK (polieter eter cetonă) sau folie de poliester conductivă transparentă. Placa de circuit este în general amplasată sau răsucită. Acesta este un tip foarte complex de PCB și conține, de asemenea, o gamă diferită de straturi, cum ar fi circuitul flex pe o singură față, circuitul flex pe două fețe și circuitul flex pe mai multe laturi. Circuitul Flex este utilizat în diode emițătoare de lumină organică, fabricarea LCD, celule solare flexibile, industriile auto, telefoanele celulare, aparatele foto și dispozitivele electronice complexe, cum ar fi laptopurile.

5) PCB rigid:

PCB-urile rigide sunt fabricate din material solid care nu permite răsucirea PCB-urilor. La fel ca PCB flexibil, PCB-urile rigide au, de asemenea, configurații de strat diferite, cum ar fi un singur strat, strat dublu și PCB rigid cu mai multe straturi. Forma acestui PCB nu se modifică după instalare. Acest PCB nu poate fi îndoit în funcție de forma bazei, de aceea acest PCB este cunoscut sub numele de PCB RIGID. Durata de viață a acestui tip de PCB este foarte mare, deci aceasta este utilizată în multe părți ale computerului, cum ar fi RAM, GPU și CPU. Simplu ca design și cel mai utilizat și cel mai fabricat PCB este PCB rigid pe o singură față. PCB-ul rigid multistrat poate fi mai compact prin conținerea a 9-10 straturi.

6) PCB flexibil-rigid:

Combinația dintre circuitul flexibil și circuitul rigid este cea mai importantă placă. Plăcile rigide flexibile constau din mai multe straturi de PCB flexibile atașate la un număr de straturi PCB rigide. Placa rigidă flexibilă este așa cum se arată în figură. Se utilizează în telefoane mobile, camere digitale și automobile etc.

Tipuri de PCB-uri în conformitate cu sistemul de montare

PCB prin gaură
PCB montat la suprafață

1) PCB prin gaură:

În acest tip de PCB, trebuie să facem găuri folosind burghiu pe PCB. În aceste găuri, cablurile componentelor sunt montate și lipite pe tampoane situate pe partea opusă a PCB. Această tehnologie este cea mai utilă, deoarece oferă mai mult suport mecanic componentelor electrice și o tehnologie foarte fiabilă pentru montarea componentelor, dar găurirea în PCB o face mai scumpă. În PCB cu un singur strat, această tehnologie de montare este ușor de implementat, dar în cazul unui PCB cu strat dublu și cu mai multe straturi este mai dificilă.

2) PCB montat la suprafață:

În acest tip de PCB, componentele sunt de dimensiuni mici, deoarece aceste componente au cablu foarte mic sau nu sunt necesare cabluri pentru montarea pe placă. Aici, în această tehnologie, componentele SMD sunt montate direct pe suprafața plăcii și nu necesită găuri la bord.

Diferite părți ale PCB:

Tampon: Tamponul nu este altceva decât o bucată de cupru pe care se montează cablul componentelor și pe care se realizează lipirea. Tamponul asigură suportul mecanic al componentelor.

Urmărire: în PCB, componentele nu sunt conectate cu ajutorul firelor. Toate componentele sunt conectate cu un material conductor precum cuprul. Această parte din cupru a PCB-ului, care este utilizată pentru a conecta toate componentele cunoscute sub numele de trace. Urmărirea arată ca în figura de mai jos.

Straturi: În funcție de aplicație, cost și spațiul disponibil al circuitului, utilizatorul poate alege stratul de PCB. Cel mai simplu în construcție, ușor de proiectat și cel mai util în viața de rutină este PCB cu un singur strat. Dar pentru circuite foarte mari și complexe, PCB-ul cu strat dublu sau PCB cu mai multe straturi este cel mai preferat în comparație cu PCB-ul cu un singur strat. Acum, într-o zi, în PCB cu mai multe straturi, pot fi conectate 10-12 straturi și cel mai important lucru este comunicarea între componentele din diferite straturi.

Stratul de mătase: stratul de mătase este utilizat pentru imprimarea liniei, a textului sau a oricărei opere de artă de pe suprafața PCB. De obicei, pentru serigrafie se utilizează cerneală epoxidică. Stratul de mătase poate fi utilizat în stratul superior și / sau inferior al PCB în funcție de cerințele utilizatorului, care este cunoscut sub numele de mătase TOP și mătase BOTTOM.

Stratul superior și inferior: în stratul superior al PCB, toate componentele sunt montate în acest strat de PCB. În general, acest strat este de culoare verde. În stratul inferior al PCB-ului, toate componentele sunt lipite prin gaură, iar cablul componentelor este cunoscut sub numele de strat inferior al PCB-ului. Uneori, în stratul superior și / sau inferior PCB este acoperit cu un strat de culoare verde, cunoscut sub numele de mască de lipit.

Mască de lipit: există un strat suplimentar în partea superioară a stratului de cupru numit Mască de lipit. Acest strat are, în general, culoare verde, dar poate fi de orice culoare. Acest strat izolant este utilizat pentru a preveni contactul accidental al tampoanelor cu alte materiale conductoare de pe PCB.

Materiale PCB:

Elementul principal este substratul dielectric rigid sau flexibil. Acest substrat dielectric este utilizat cu material conductor ca cupru pe el. Ca material dielectric, se folosesc laminatele epoxidice din sticlă sau materialele compozite.

1) FR4:

FR reprezintă standul FIRE RETARDENT. Pentru toate tipurile de fabricație de PCB, cel mai obișnuit material laminat din sticlă este FR4. Pe baza compușilor de sticlă-epoxi, FR4 este un material compozit care este cel mai util deoarece oferă o rezistență mecanică foarte bună.

FR4	Temp. Tranziție sticlă.
Standard	130	Cele mai frecvente și utilizate pe scară largă Cele mai ieftine
Cu o temperatură de tranziție a sticlei mai mare.	170-180	Compatibil cu tehnologia de reflow fără plumb
Fără halogen	-	Compatibil cu tehnologia de reflow fără plumb

2) FR-1 și FR-2:

Acest material este fabricat din hârtie și compuși fenolici și acest material este utilizat doar pentru PCB cu un singur strat. Atât FR1, cât și FR2 au caracteristici similare, singura diferență este temperatura de tranziție a sticlei. FR1 are o temperatură de tranziție a sticlei mai mare comparativ cu FR2. Aceste materiale sunt, de asemenea, subdivizate în standard, fără halogeni și nehidrofobe.

3) CEM-1:

Acest material este fabricat din hârtie și două straturi de compuși epoxidici și fenolici din sticlă țesută, iar acest material este utilizat doar pentru PCB cu o singură față. CEM-1 poate fi folosit în loc de FR4, dar prețul CEM1 este mai mare decât FR4.

4) CEM-3:

acest material este de culoare albă, compus din sticlă epoxidică, care este utilizat în cea mai mare parte în PCB cu strat dublu. CEM-3 are rezistență mecanică mai mică comparativ cu FR4, dar este mai ieftin decât FR4. Deci, aceasta este o alternativă bună pentru FR4.

5) Poliimidă:

Acest material este utilizat în PCB flexibil. Acest material este realizat din kepton, rogers, dupont. Acest material are proprietăți electrice bune, fericire, o gamă largă de temperaturi și o rezistență chimică ridicată. Temperatura de lucru a acestui material este de -200 ͦC la 300 ͦC.

6) Prepreg:

Prepreg înseamnă pre-impregnat. Este o fibră de sticlă impregnată cu rășină. Aceste rășini sunt pre-uscate, astfel încât atunci când se încălzesc, curg, se lipesc și se scufundă complet. Prepreg are un strat adeziv care conferă o rezistență similară cu FR4. Există multe versiuni ale acestui material în funcție de conținutul de rășină, rășină standard SR, rășină medie MR și rășină înaltă HR. Aceasta este aleasă în funcție de grosimea necesară, structura stratului și impedanța. Acest material este disponibil și în condiții de temperatură ridicată a tranziției sticlei și fără halogen.

Software de proiectare PCB:

Mai jos sunt unele dintre cele mai populare programe de proiectare PCB. Puteți afla mai multe despre aceste software de proiectare PCB aici.

Vultur:

EAGLE este cel mai popular și mai simplu mod de a proiecta PCB. EAGLE reprezintă Editorul de aspect grafic ușor de aplicat, dezvoltat anterior de CadSoft Computer și în prezent Autodesk este dezvoltatorul acestui software. Pentru proiectarea schemei de circuite, EAGLE are un editor schematic. Extensia de fișier EAGLE este.SCH și diferite părți și componente sunt definite în extensia.LBR. Extensia fișierului de bord este.BRD.

Multisim:

Multisim este, de asemenea, un software de învățare foarte puternic și ușor. Care este inițial dezvoltat de Electronics Workbench și acum este o divizie a National Instruments (NI). Include simulare microcontroler (MultiMCU) și funcții integrate de export de import către software-ul de layout PCB. Acest software este utilizat pe scară largă în domeniul academic și, de asemenea, în industrie pentru educația în circuit.

EasyEDA:

EasyEDA este un software folosit pentru proiectarea și simularea circuitelor. Acest software este un instrument integrat pentru captarea schematică, simularea circuitului SPICE, bazat pe aspectul Ngspice și PCB. Cel mai important avantaj al acestui software este că este un software bazat pe web și utilizat în fereastra browserului. Deci, acest software este independent de sistemul de operare.

Proiectant Altium:

Acest software este dezvoltat de compania australiană Altium Limited. Principala caracteristică a acestui software este captarea schematică, proiectarea PCB 3D, dezvoltarea FPGA și gestionarea datelor / lansării. Acesta este primul software care oferă vizualizare 3D și verificare a clearance-ului PCB direct de la editorul PCB.

KiCad: Acest software este dezvoltat de jean-pierre charras. Acest software are instrumente care pot crea BoM (Bill of Material), lucrări de artă și vizualizare 3D a PCB-ului, precum și toate componentele utilizate în circuit. Multe componente sunt disponibile în biblioteca acestui software și există o caracteristică prin care utilizatorul își poate adăuga componentele personalizate. Acest software acceptă multe limbi umane.

CircuitMaker: Acest software este, de asemenea, dezvoltat de Altium. Editorul schematic al acestui software include plasarea componentelor de bază, iar acest software este utilizat pentru a proiecta scheme multicanale avansate și ierarhice. Toate schemele sunt încărcate pe server și aceste fișiere sunt disponibile pentru vizualizare de către oricine, cu condiția să aveți nevoie de un cont CircuitMaker.