Basisprincipes van pcb

Wat is PCB?

PCB is een met koper gelamineerde en niet-geleidende printplaat, waarin alle elektrische en elektronische componenten met elkaar zijn verbonden in één gemeenschappelijke kaart met fysieke ondersteuning voor alle componenten met een basisplaat. Wanneer PCB niet ontwikkeld is, zijn op dat moment alle componenten verbonden met een draad die de complexiteit vergroot en de betrouwbaarheid van de schakeling afneemt, op deze manier kunnen we geen erg grote schakeling maken zoals een moederbord. In PCB zijn alle componenten draadloos verbonden, alle componenten zijn intern verbonden, dus het vermindert de complexiteit van het algehele circuitontwerp. PCB wordt gebruikt om elektriciteit en connectiviteit tussen de componenten te leveren, waardoor het functioneert zoals het is ontworpen. PCB's kunnen worden aangepast aan alle specificaties van de gebruikersvereisten. Het is te vinden in veel elektronische apparaten zoals; TV, mobiel, digitale camera, computers zoals; Grafische kaarten, moederbord, etc. Het wordt ook op veel gebieden gebruikt, zoals; medische apparatuur, industriële machines, auto-industrie, verlichting, etc.

Soorten printplaten:

Er zijn verschillende soorten printplaten beschikbaar voor de schakeling. Van deze soorten printplaten moeten we het juiste type printplaat kiezen op basis van onze toepassing.

Enkellaagse printplaat
Dubbellaagse printplaat
Meerlaagse printplaat
Flexibele printplaat
PCB met aluminium achterkant
Flex-stijve printplaat

1) PCB met één laag:

Een enkellaagse PCB wordt ook wel enkelzijdige PCB genoemd. Dit type printplaat is een eenvoudige en meest gebruikte printplaat omdat deze printplaten eenvoudig te ontwerpen en te vervaardigen zijn. De ene kant van deze printplaat is bedekt met een laag van een geleidend materiaal. Over het algemeen wordt koper gebruikt als geleidend materiaal voor PCB's, omdat koper een zeer goede geleidende eigenschap heeft. Een laag soldeermasker wordt gebruikt om de PCB te beschermen tegen oxidatie, gevolgd door een zeefdruk om alle componenten op de PCB te markeren. Bij dit type PCB wordt slechts één zijde van de PCB gebruikt om verschillende soorten elektrische of elektronische componenten zoals weerstand, condensator, inductor, etc. aan te sluiten. Deze componenten zijn gesoldeerd. Deze PCB's worden gebruikt in goedkope en bulkproductietoepassingen zoals rekenmachines, radio's, printers en de solid-state drive.

2) Dubbellaagse printplaat:

Dubbellaagse PCB is ook bekend als dubbelzijdige PCB. Zoals de naam al doet vermoeden, wordt bij dit type PCB een dunne laag geleidend materiaal, zoals koper, zowel aan de boven- als onderkant van het bord aangebracht. In PCB, op verschillende lagen bord, bestaan via, die twee pads heeft in overeenkomstige positie op verschillende lagen. Deze zijn elektrisch met elkaar verbonden door een gat door het bord, dat is weergegeven in figuur 2b. Flexibeler, relatief lagere kosten en het belangrijkste voordeel van dit type printplaat is de kleinere afmeting die de schakeling compact maakt. Dit type printplaat wordt meestal gebruikt in industriële besturingen, omvormers, UPS-systemen, HVAC-toepassingen, telefoon-, versterker- en vermogensbewakingssystemen.

3) Meerlagige printplaat:

Multilayer PCB heeft meer dan twee lagen. Dit betekent dat dit type printplaat minimaal drie geleidende lagen koper heeft. Voor het bevestigen van de plaat wordt lijm tussen de isolatielaag geklemd die ervoor zorgt dat de overtollige warmte geen enkel onderdeel van het circuit beschadigt. Dit type PCB-ontwerp is zeer complex en wordt gebruikt bij zeer gecompliceerde en grote elektrische taken in een zeer kleine ruimte en een compact circuit. Dit type printplaat wordt gebruikt in grote toepassingen zoals GPS-technologie, satellietsysteem, medische apparatuur, fileserver en gegevensopslag.

4) Flexibele printplaat:

Flexibele PCB is ook bekend als Flex-circuit. Dit type PCB gebruikt flexibel plastic materiaal zoals polymide, PEEK (Polyether ether keton) of transparante geleidende polyester film. De printplaat wordt over het algemeen gevouwen of gedraaid geplaatst. Dit is een zeer complex type PCB en het bevat ook verschillende lagen zoals een enkelzijdig flexcircuit, dubbelzijdig flexcircuit en meerzijdig flexcircuit. Flex-circuit wordt gebruikt in organische lichtemitterende diodes, LCD-fabricage, flexibele zonnecel, auto-industrie, mobiele telefoons, camera en complexe elektronische apparaten zoals laptops.

5) Stijve PCB:

Starre printplaten zijn gemaakt van stevig materiaal waardoor de printplaat niet kan draaien. Hetzelfde als flexibele PCB, hebben stijve PCB's ook een verschillende laagconfiguratie zoals enkellaagse, dubbellaagse en meerlagige stijve PCB. De vorm van deze printplaat verandert niet na installatie. Deze PCB kan niet worden gebogen volgens de vorm van de basis, daarom staat deze PCB bekend als RIGID PCB. De levensduur van dit type PCB is erg hoog, dus dit wordt in veel delen van de computer gebruikt, zoals RAM, GPU en CPU. Eenvoudig van ontwerp en meest gebruikte en meest vervaardigde PCB is een enkelzijdige stijve PCB. Meerlagige stijve PCB kan compacter worden door 9-10 lagen te bevatten.

6) Flex-stijve printplaat:

Combinatie van flexibel circuit en star circuit is het belangrijkste bord. Flex-rigid boards bestaan uit meerdere lagen flexibele PCB die zijn bevestigd aan een aantal stijve PCB-lagen. Flex-rigide plaat is zoals weergegeven in de afbeelding. Het wordt gebruikt in mobiele telefoons, digitale camera's en auto's enz.

Soorten printplaten volgens montagesysteem

Doorlopende printplaat
Opbouw printplaat

1) Doorlopende printplaat:

Bij dit type printplaat moeten we een gat boren met een boor op printplaat. In deze gaten worden kabels van componenten gemonteerd en gesoldeerd op pads aan de andere kant van de printplaat. Deze technologie is het nuttigst omdat het meer mechanische ondersteuning geeft aan elektrische componenten en een zeer betrouwbare technologie voor het monteren van componenten, maar het boren in PCB's maakt het duurder. In enkellaagse PCB's is deze montagetechniek eenvoudig te implementeren, maar in het geval van dubbellaagse en meerlaagse PCB's is het maken van een gat moeilijker.

2) Opbouw printplaat:

Bij dit type printplaat zijn componenten klein van formaat omdat deze componenten een zeer kleine lead hebben of er geen kabels nodig zijn voor montage op de printplaat. Hier worden in deze technologie SMD-componenten direct op het oppervlak van het bord gemonteerd en hoeven er geen gaten aan boord te worden gemaakt.

Verschillende delen van PCB:

Pad: Pad is niets anders dan een stuk koper waarop lood van componenten is gemonteerd en waarop gesoldeerd wordt. Pad zorgt voor de mechanische ondersteuning van de componenten.

Spoor: op PCB zijn componenten niet verbonden met behulp van draden. Alle componenten zijn verbonden met een geleidend materiaal zoals koper. Dit koperen deel van PCB dat wordt gebruikt om alle componenten te verbinden die bekend staat als trace. Het spoor ziet eruit als onderstaand figuur.

Lagen: afhankelijk van de toepassing, kosten en beschikbare ruimte van het circuit, kan de gebruiker de PCB-laag kiezen. Het eenvoudigst van constructie, gemakkelijk te ontwerpen en het meest bruikbaar in het dagelijkse leven is een enkellaagse PCB. Maar voor zeer grote en complexe schakelingen heeft dubbellaagse PCB of meerlagige PCB de meeste voorkeur in vergelijking met enkellaagse PCB's. Nu per dag, in meerlagige PCB's, kunnen 10-12 lagen worden verbonden en het belangrijkste is om te communiceren tussen de componenten in verschillende lagen.

Zijden laag: Zijden laag wordt gebruikt voor het afdrukken van lijn, tekst of kunst op het oppervlak van PCB. Meestal wordt voor zeefdruk epoxyinkt gebruikt. De zijdelaag kan worden gebruikt in de boven- en / of onderlaag van de printplaat volgens de gebruikersvereisten, die bekend staat als zeefdruk BOVENKANT en zeefdruk BODEM.

Boven- en onderlaag: In Toplaag van PCB worden alle componenten in deze laag PCB gemonteerd. Over het algemeen is deze laag groen van kleur. In de onderste laag van de PCB worden alle componenten door het gat gesoldeerd en wordt het lood van de componenten de onderste laag van de PCB genoemd. Soms, in de boven- en / of onderlaag is PCB gecoat met een groene kleurlaag, die bekend staat als soldeermasker.

Soldeermasker: er is een extra laag bovenop de koperlaag genaamd soldeermasker. Deze laag heeft over het algemeen een groene kleur, maar kan elke kleur hebben. Deze isolerende laag wordt gebruikt om onbedoeld contact van pads met ander geleidend materiaal op printplaten te voorkomen.

PCB-materialen:

Het belangrijkste element is een diëlektrisch substraat dat stijf of flexibel is. Dit diëlektrische substraat wordt gebruikt met geleidend materiaal zoals koper erop. Als diëlektrisch materiaal worden de glasepoxylaminaten of composietmaterialen gebruikt.

1) FR4:

FR staat voor FIRE RETARDENT. Voor alle soorten PCB-fabricage is FR4 het meest voorkomende glasgelamineerd materiaal. FR4 is gebaseerd op geweven glas-epoxyverbindingen en is een composietmateriaal dat het nuttigst is omdat het een zeer goede mechanische sterkte biedt.

FR4	Glasovergangstemp.
Standaard	130	Meest voorkomende en meest gebruikte Goedkoopste
Met hogere glasovergangstemperaturen.	170-180	Compatibel met de loodvrije reflow-technologie
Halogeenvrij	-	Compatibel met de loodvrije reflow-technologie

2) FR-1 en FR-2:

Dit materiaal is gemaakt van papier en fenolverbindingen en dit materiaal wordt alleen gebruikt voor enkellaagse PCB's. Zowel FR1 als FR2 hebben vergelijkbare kenmerken, het enige verschil is de glasovergangstemperatuur. FR1 heeft een hogere glasovergangstemperatuur in vergelijking met FR2. Deze materialen zijn ook onderverdeeld in standaard, halogeenvrij en niet-hydrofoob.

3) CEM-1:

Dit materiaal is gemaakt van papier en twee lagen geweven glas epoxy en fenolverbindingen en dit materiaal wordt alleen gebruikt voor enkelzijdige PCB's. CEM-1 kan worden gebruikt in plaats van FR4, maar de prijs van CEM1 is hoger dan FR4.

4) CEM-3:

dit materiaal is wit gekleurd, glas-epoxyverbinding die meestal wordt gebruikt in dubbellaagse PCB's. CEM-3 heeft een lagere mechanische sterkte in vergelijking met FR4, maar is goedkoper dan FR4. Dit is dus een goed alternatief voor FR4.

5) Polyimide:

Dit materiaal wordt gebruikt in flexibele printplaten. Dit materiaal is gemaakt van kepton, rogers, dupont. Dit materiaal heeft goede elektrische eigenschappen, geluk, een breed temperatuurbereik en een hoge chemische bestendigheid. De werktemperatuur van dit materiaal is -200 ͦC tot 300 ͦC.

6) Voorbereiden:

Prepreg betekent voorgeïmpregneerd. Het is een glasvezel geïmpregneerd met hars. Deze harsen zijn voorgedroogd, zodat ze bij verhitting vloeien, kleven en volledig ondergedompeld worden. Prepreg heeft een kleeflaag die dezelfde sterkte geeft als FR4. Er zijn veel versies van dit materiaal op basis van harsgehalte, SR-standaardhars, MR-mediumhars en HR-hoge hars. Deze wordt gekozen op basis van benodigde dikte, laagopbouw en impedantie. Dit materiaal is ook verkrijgbaar in hoge glasovergangstemperatuur en halogeenvrij.

PCB-ontwerpsoftware:

Hieronder staan enkele van de meest populaire PCB-ontwerpsoftware. U kunt hier meer te weten komen over deze PCB-ontwerpsoftware.

Adelaar:

EAGLE is de meest populaire en gemakkelijkste manier om PCB's te ontwerpen. EAGLE staat voor Easily Applicable Graphical Layout Editor die eerder is ontwikkeld door CadSoft Computer en momenteel is Autodesk ontwikkelaar van deze software. Voor het ontwerpen van een schakelschema heeft EAGLE een schematische editor. EAGLE-bestandsextensie is.SCH en verschillende onderdelen en componenten zijn gedefinieerd in.LBR-extensie. Board-bestandsextensie is.BRD.

Multisim:

Multisim is ook een zeer krachtige en gemakkelijk te leren software. Dat is oorspronkelijk ontwikkeld door Electronics Workbench en is nu een divisie van National Instruments (NI). Het omvat microcontrollersimulatie (MultiMCU) en geïntegreerde import-exportfuncties naar de PCB-layout-software. Deze software wordt veel gebruikt in de academische wereld en ook in de industrie voor circuitonderwijs.

EasyEDA:

EasyEDA is software die wordt gebruikt om schakelingen te ontwerpen en te simuleren. Deze software is een geïntegreerde tool voor schematische opname, SPICE-circuitsimulatie, gebaseerd op Ngspice en PCB-lay-out. Het belangrijkste voordeel van deze software is dat het webgebaseerde software is en wordt gebruikt in een browservenster. Deze software is dus onafhankelijk van het besturingssysteem.

Altium Ontwerper:

Deze software is ontwikkeld door het Australische softwarebedrijf Altium Limited. Het belangrijkste kenmerk van deze software is schematische opname, 3D-PCB-ontwerp, FPGA-ontwikkeling en release / gegevensbeheer. Dit is de eerste software die 3D-visualisatie en controle van de vrijgave van PCB rechtstreeks vanuit de PCB-editor biedt.

KiCad: Deze software is ontwikkeld door jean-pierre charras. Deze software heeft tools die BoM (Bill of Material), artwork en 3D-weergave van PCB's kunnen maken, evenals alle componenten die in het circuit worden gebruikt. Veel componenten zijn beschikbaar in de bibliotheek van deze software en er is een functie waarmee de gebruiker zijn gebruikerscomponenten kan toevoegen. Deze software ondersteunt veel menselijke talen.

CircuitMaker: Deze software is ook ontwikkeld door Altium. Schematische editor van deze software omvat de plaatsing van basiscomponenten en deze software wordt gebruikt om geavanceerde meerkanaals en hiërarchische schema's te ontwerpen. Alle schema's worden geüpload naar de server en deze bestanden kunnen door iedereen worden bekeken, op voorwaarde dat u een CircuitMaker-account nodig heeft.