Основи на печатни платки

Какво е ПХБ?

PCB е медна ламинирана и непроводима печатна платка, в която всички електрически и електронни компоненти са свързани заедно в една обща платка с физическа поддръжка за всички компоненти с основата на платката. Когато печатната платка не е разработена, по това време всички компоненти са свързани с проводник, който увеличава сложността и намалява надеждността на веригата, по този начин не можем да направим много голяма схема като дънната платка. В печатната платка всички компоненти са свързани без проводници, всички компоненти са свързани вътрешно, така че ще намали сложността на цялостния дизайн на веригата. ПХБ се използва за осигуряване на електричество и свързаност между компонентите, чрез което функционира по начина, по който е проектиран. ПХБ могат да бъдат персонализирани за всякакви спецификации според изискванията на потребителя. Може да се намери в много електронни устройства като; Телевизор, Мобилен, Цифров фотоапарат, Компютри като части; Графични карти, дънна платка и др. Използва се и в много области като; медицински изделия, индустриални машини, автомобилна индустрия, осветление и др.

Видове печатни платки:

За веригата има няколко вида печатни платки. От тези видове печатни платки трябва да изберем подходящия тип печатни платки според нашето приложение.

Еднослойна печатна платка
Двуслойна печатна платка
Многослойна платка
Гъвкава печатна платка
ПХБ с алуминиева основа
Гъвкава твърда платка

1) Еднослойна печатна платка:

Еднослойната ПХБ е известна още като едностранна ПХБ. Този тип печатни платки са прости и най-използвани печатни платки, тъй като тези печатни платки са лесни за проектиране и производство. Едната страна на тази PCB е покрита със слой от който и да е проводящ материал. Като цяло медта се използва като проводящ материал за печатни платки, тъй като медта има много добри проводими характеристики. За защита на ПХБ срещу окисляване се използва слой запоена маска, последван от копринен екран за маркиране на всички компоненти на ПХБ. При този тип печатни платки само едната страна на печатната платка се използва за свързване на различни видове електрически или електронни компоненти като резистор, кондензатор, индуктор и др. Тези компоненти са запоени. Тези печатни платки се използват в нискотарифни и масови производствени приложения, като калкулатори, радио, принтери и SSD устройство.

2) Двуслойна печатна платка:

Двуслойната ПХБ е известна още като двустранна ПХБ. Както подсказва името, при този тип печатни платки върху горната и долната страна на плочата се нанася тънък слой проводящ материал, като мед. В PCB, на различен слой дъска, се състои чрез, който има две подложки в съответно положение на различни слоеве. Те са електрически свързани чрез отвор през дъската, както е показано на фигура 2b. По-гъвкав, относително по-ниска цена и най-важното предимство на този тип платки е неговият намален размер, което прави веригата компактна. Този тип печатни платки се използва най-вече в индустриални контроли, преобразувател, UPS система, HVAC приложение, телефон, усилвател и системи за наблюдение на мощността.

3) Многослойна печатна платка:

Многослойната ПХБ има повече от два слоя. Това означава, че този тип печатни платки има поне три проводими слоя мед. За закрепване на плоскостта лепилото е поставено между изолационния слой, което гарантира, че излишната топлина няма да повреди нито един компонент на веригата. Този тип проектиране на печатни платки е много сложен и се използва при много сложни и големи електрически задачи в много малко пространство и компактна верига. Този тип печатни платки се използва в големи приложения като GPS технология, сателитна система, медицинско оборудване, файлов сървър и съхранение на данни.

4) Гъвкава печатна платка:

Гъвкавата печатна платка е известна още като Flex схема. Този тип печатни платки използва гъвкав пластмасов материал като полимид, PEEK (полиефирен етер кетон) или прозрачен проводим полиестерен филм. Печатната платка обикновено е поставена в сгънато или усукано. Това е много сложен тип печатни платки и също така съдържа различна гама от слоеве като едностранна гъвкава верига, двустранна гъвкава верига и многостранна гъвкава верига. Flex веригата се използва в органични светодиоди, производство на LCD, гъвкави слънчеви клетки, автомобилна индустрия, клетъчни телефони, фотоапарати и сложни електронни устройства като лаптопи.

5) Твърда ПХБ:

Твърдите ПХБ са изработени от твърд материал, който не позволява на ПХБ да се усуква. Подобно на гъвкавите печатни платки, твърдите печатни платки също имат различна конфигурация на слоя като еднослойна, двуслойна и многослойна твърда печатна платка Формата на тази платка не се променя след инсталирането. Тази PCB не може да се огъва според формата на основата, поради което тази PCB е известна като ТВЪРДА PCB. Продължителността на живота на този тип печатни платки е много висока, така че това се използва в много части на компютъра като RAM, GPU и CPU. Опростена по дизайн и най-използвана и най-произвеждана ПХБ е едностранна твърда ПХБ. Многослойната твърда печатна платка може да бъде по-компактна, като съдържа 9-10 слоя.

6) Гъвкава твърда платка:

Комбинацията от гъвкава верига и твърда верига е най-важната платка. Гъвкавите твърди плоскости се състоят от множество слоеве гъвкава печатни платки, прикрепени към множество твърди печатни платки. Гъвкаво-твърда дъска е както е показано на фигурата. Използва се в мобилни телефони, цифрови фотоапарати и автомобили и др.

Видове печатни платки според системата за монтиране

ПХБ с отвор
Повърхностно монтирана платка

1) ПХБ с отвор:

При този тип печатни платки трябва да направим дупка с помощта на бормашина върху печатни платки. В тези отвори се монтират изводи на компоненти и се запояват на подложки, разположени от противоположната страна на печатната платка. Тази технология е най-полезна, тъй като дава повече механична поддръжка на електрическите компоненти и много надеждна технология за монтиране на компоненти, но пробиването в печатни платки я оскъпява. В еднослойната печатна платка тази технология за монтиране е лесна за изпълнение, но в случай на двуслойна и многослойна печатна платка отворът е по-труден.

2) Повърхностно монтирана платка:

При този тип печатни платки компонентите са с малки размери, тъй като тези компоненти имат много малък олово или не са необходими изводи за монтиране на платката. Тук, при тази технология, SMD компонентите са директно монтирани на повърхността на дъската и не изискват да се правят дупки на борда.

Различни части на печатни платки:

Подложка: Подложката не е нищо друго освен парче мед, върху което са монтирани олово на компоненти и върху което се запоява. Подложката осигурява механична опора на компонентите.

Проследяване: В печатни платки компонентите не са свързани с помощта на проводници. Всички компоненти са свързани с проводящ материал като мед. Тази медна част от печатни платки, която се използва за свързване на всички компоненти, която е известна като следа. Trace is изглежда като фигурата по-долу.

Слоеве: Според приложението, цената и наличното пространство на веригата, потребителят може да избере слоя от печатни платки. Най-опростената конструкция, лесна за проектиране и най-полезна в рутинния живот е еднослойната ПХБ. Но за много голяма и сложна схема, двуслойната ПХБ или Многослойната ПХБ е най-предпочитана в сравнение с еднослойната ПХБ. Сега на ден, в многослойна печатна платка, могат да се свържат 10-12 слоя и най-важното е да се комуникира между компонентите в различен слой.

Копринен слой: Коприненият слой се използва за отпечатване на линия, текст или друго изкуство върху повърхността на печатни платки. Обикновено за ситопечат се използва епоксидно мастило. Копринен слой може да се използва в горния и / или долния слой на печатни платки според изискванията на потребителя, който е известен като копринен екран отгоре и копринен екран ДОЛНО

Горен и долен слой: В горния слой на печатни платки всички компоненти са монтирани в този слой на печатни платки. По принцип този слой е в зелен цвят. В долния слой на ПХБ всички компоненти са запоени през отвора и оловото на компонентите е известно като долния слой на ПХБ. Понякога в горния и / или долния слой ПХБ е покрит със зелен цвят слой, който е известен като спойка маска.

Маска за спойка: В горната част на меден слой има още един допълнителен слой, наречен Маска за запояване. Този слой обикновено има зелен цвят, но може да бъде от всякакъв цвят. Този изолационен слой се използва за предотвратяване на случаен контакт на подложки с други проводими материали върху печатни платки.

ПХБ материали:

Основният елемент е диелектричната основа, която е твърда или гъвкава. Този диелектричен субстрат се използва с проводящ материал като мед върху него. Като диелектричен материал се използват стъклените епоксидни ламинати или композитни материали.

1) FR4:

FR е щанд за FIRE RETARDENT. За всички видове производство на печатни платки най-често срещаният ламиниран стъклен материал е FR4. Въз основа на тъкани стъкло-епоксидни съединения, FR4 е композитен материал, който е най-полезен, защото осигурява много добра механична якост.

FR4	Температура на стъклен преход
Стандартен	130	Най-често срещани и широко използвани Най-евтино
С по-висока температура на преход на стъкло.	170-180	Съвместим с технологията за оползотворяване без олово
Безхалогенни	-	Съвместим с технологията за оползотворяване без олово

2) FR-1 и FR-2:

Този материал е направен от хартия и фенолни съединения и този материал се използва само за еднослойни печатни платки. Както FR1, така и FR2 имат сходни характеристики, единствената разлика е температурата на преминаване на стъклото. FR1 има по-висока температура на преминаване на стъклото в сравнение с FR2. Тези материали също са разделени на стандартни, без халоген и нехидрофобни.

3) CEM-1:

Този материал е направен от хартия и двуслойно тъкано стъклено епоксидно и фенолно съединение и този материал се използва само за Едностранна ПХБ. CEM-1 може да се използва вместо FR4, но цената на CEM1 е по-висока от FR4.

4) CEM-3:

този материал е бяло оцветено стъклено епоксидно съединение, което се използва най-вече в двуслойна печатна платка. CEM-3 има по-ниска механична якост в сравнение с FR4, но е по-евтина от FR4. Така че, това е добра алтернатива на FR4.

5) Полиимид:

Този материал се използва в гъвкави печатни платки. Този материал е направен от кептон, роджърс, дюпонт. Този материал има добри електрически свойства, полезност, широк температурен диапазон и висока химическа устойчивост. Работната температура на този материал е от -200 ͦC до 300 ͦC.

6) Prepreg:

Prepreg означава предварително импрегниран. Това е фибростъкло, импрегнирано със смола. Тези смоли са предварително изсушени, така че когато се нагреят, текат, залепват и се потапят напълно. Prepreg има адхезивен слой, който придава здравина, подобна на FR4. Има много версии на този материал според съдържанието на смола, SR - стандартна смола, MR - средна смола и HR - висока смола. Това се избира според необходимата дебелина, структура на слоя и импеданс. Този материал се предлага и при висока температура на преминаване на стъкло и без халоген.

Софтуер за проектиране на печатни платки:

По-долу са някои от най-популярните софтуер за проектиране на печатни платки. Можете да знаете повече за този софтуер за проектиране на печатни платки тук.

Орел:

EAGLE е най-популярният и най-лесният начин за проектиране на печатни платки. EAGLE означава Лесно приложим графичен редактор на оформление, който преди това е разработен от CadSoft Computer и в момента Autodesk е разработчик на този софтуер. За проектиране на електрическа схема EAGLE има схематичен редактор. Файловото разширение EAGLE е.SCH и различни части и компоненти са дефинирани в.LBR разширението. Разширението на файла на борда е.BRD.

Мултисим:

Multisim също е много мощен и лесен софтуер за обучение. Което първоначално е разработено от Electronics Workbench, а сега е подразделение на National Instruments (NI). Той включва симулация на микроконтролер (MultiMCU) и интегрирани функции за износ на импорт към софтуера за оформление на печатни платки. Този софтуер се използва широко в академичните, а също и в индустрията за кръгово обучение.

EasyEDA:

EasyEDA е софтуер, който се използва за проектиране и симулиране на вериги. Този софтуер е интегриран инструмент за схематично улавяне, симулация на SPICE верига, базирана на Ngspice и PCB оформление. Най-важното предимство на този софтуер е, че той е уеб базиран софтуер и се използва в прозореца на браузъра. И така, този софтуер е независим от операционната система.

Altium Designer:

Този софтуер е разработен от австралийска софтуерна компания Altium Limited. Основната характеристика на този софтуер е схематично заснемане, 3D дизайн на печатни платки, разработка на FPGA и управление на освобождаване / данни. Това е първият софтуер, който предлага 3D визуализация и проверка на клиренса на ПХБ директно от редактора на ПХБ.

KiCad: Този софтуер е разработен от Jean-Pierre Charras. Този софтуер разполага с инструменти, които могат да създават BoM (Bill of Material), произведения на изкуството и 3D изглед на печатни платки, както и всички компоненти, използвани във веригата. Много компоненти са налични в библиотеката на този софтуер и има функция, която потребителят може да добави своите персонализирани компоненти. Този софтуер поддържа много човешки езици.

CircuitMaker: Този софтуер също е разработен от Altium. Схематичният редактор на този софтуер включва разположение на основни компоненти и този софтуер се използва за проектиране на усъвършенствани многоканални и йерархични схеми. Цялата схема се качва на сървъра и тези файлове са достъпни за преглед от всеки, при условие че имате нужда от акаунт в CircuitMaker.