De printplaatindustrie verslaat verrassend genoeg de kansen ondanks de nasleep van COVID-19. Volgens de newswire zal de PCB-productie in 2033 oplopen tot $108 miljard. Deze statistieken tonen een ongeëvenaarde groei van printplaatbedrijven over de hele wereld.
Het zou niet verkeerd zijn als we zeggen dat printplaten net als het zenuwstelsel van elk elektronisch apparaat zijn. Ze bieden een betrouwbare manier om elektrische signalen in een bepaalde volgorde te laten stromen. Vervolgens is een mooi PCB-ontwerp onmisbaar om soepele prestaties onder zware omstandigheden te garanderen.
Vroege elektronische componenten werden handmatig vervaardigd en verbonden met behulp van draden in een punt-tot-punt-constructie. Daarom had deze oude methode een grotere kans op storingen. Dankzij de nieuwste PCB-ontwerpsoftware kunnen PCB-fabrikanten nu eenvoudig het PCB-fabricage- en PCB-assemblageproces uitvoeren.
Wat is een printplaat?
Een printplaat kan vlak, flexibel of stijf zijn en is voorzien van isolatiemateriaal zoals glasvezel of epoxyhars. Dit fungeert als basis voor het monteren en aansluiten van elektronische componenten.
Printplaat historisch gedrukt met een zeefdruk op een bord. Voordat we in de details duiken, nemen we even de tijd om te kijken hoe ze er normaal uitzien. Over het algemeen hebben ze een groene uitstraling met gouden of koperen stippen. Mocht u zich afvragen waar u PCB's kunt vinden in uw dagelijks leven?
Overal. Vanaf uw computer, uw telefoon en ontwikkelapparatuur zoals:
- Een Raspberry Pi
- Je koptelefoon
- USB-poort
- Camera
- Spreker
- Rekenmachine of zelfs uw auto
De evolutie en ontwikkeling van PCB-technologie
Omdat deze circuits buitengewoon complex waren, was het repareren van een beschadigd circuit een onbetrouwbare, vervelende taak. Daarom herkende Paul Eisler, een geniale ingenieur die voor een krantenbedrijf werkte, in 1936 de hindernissen en vond hij het concept uit van het printen van geleidende koperen circuits op een niet-geleidende plaat.
Een moderne printplaat ziet er echter veel geavanceerder, klein en complex uit. De hedendaagse PCB-productie begint met een eenvoudige koperen vlakke plaat.
Soorten printplaten
Printplaten zijn er in meerdere typen die specifieke doeleinden dienen. Hier bespreken we de 5 meest populaire soorten printplaten. Tegelijkertijd zullen we ook hun belangrijkste specificaties bespreken.
Enkelzijdige printplaten
- Enkelzijdige printplaten hebben een enkele laag. Op dezelfde manier heeft het een soepel ontwerp en is het kosteneffectief.
- Bij dit type bord monteren printplaatfabrikanten componenten aan één zijde. Bovendien kunnen de kopersporen slechts aan één kant van het bord lopen.
- Een enkele printplaat is ideaal voor elektronica waarbij het ontwerp en de afstand geen kritische factor zijn.
Dubbelzijdige printplaten
- Dubbelzijdige printplaten hebben aan beide zijden van de plaat gemonteerde componenten.
- Op dubbelzijdige PCB's komen de kopersporen aan beide zijden. Op dezelfde manier hebben ze doorgeplateerde gatverbindingen.
- Dit soort printplaten komen veel voor in complexe elektronica, bijvoorbeeld industriële apparatuur en consumentenelektronica.
Meerlaagse printplaten
- Meerlaagse printplaten bestaan, zoals de naam al doet vermoeden, uit meer dan 2 lagen substraat. Tussen deze lagen zitten kopersporen.
- Meerlaagse printplaten hebben een hoog verbruik in toepassingen met hoge dichtheid en hoge prestaties.
- We kunnen dit soort printplaten vinden in smartphones, computers en geavanceerde elektronica. In deze elektronica speelt signaalintegriteit een cruciale rol.
Flexibele/Flex-PCB's
- Flexibele PCB-technologie, zoals duidelijk uit de naam blijkt, is flexibel van aard. Over het algemeen gebruiken PCB-fabrikanten materialen zoals polyimide erin.
- Dergelijke soorten platen zijn gemakkelijk te buigen. Daarom kunnen we ze in onregelmatige vormen of krappe ruimtes plaatsen.
- Flex-PCB's zijn ideaal voor draagbare apparaten, auto's en medische apparatuur.
Rigid-Flex/flexibele printplaten
- Rigid-flex printplaat combineert de kenmerken van zowel flexibele als stijve platen.
- Deze platen hebben stijve en flexibele lagen gecombineerd.
- Rigid-flex printplaten zijn ideaal voor toepassingen waarbij we enige stijfheid moeten behouden, zoals bij militaire uitrusting en de ruimtevaart.
Dit zijn slechts enkele voorbeelden van de vele soorten printplaten die verkrijgbaar zijn. Elk elektronicabord speelt een speciale rol en kan tijdens het PCB-ontwerp worden aangepast om te voldoen aan de specifieke behoeften van verschillende industrieën en elektronische apparaten.
PCB-materialen
Iedereen weet hoe een printplaat eruit ziet, maar in eerste instantie weten niet zoveel mensen dat. Dit kleine stukje technologie begint met zo’n groot paneel. – Ja, we beginnen met dit zeer grote paneel. Op dezelfde manier moeten we tijdens dit uitgebreide proces het juiste merk selecteren. Vervolgens hebben we de juiste dikte nodig om uiteindelijk de perfecte print te krijgen.
Laten we eens kijken! Fabrikanten van printplaten helpen bij de fabricage van PCB's. Het zijn geen grondstoffenleveranciers van printplaten, bijvoorbeeld koperfolie of prepreg.
Bovendien worden alle materialen opgeslagen door:
- Type
- Totale dikte
- Koper dikte
- En merk
Deze grote panelen zijn al samengesteld uit koper en FR4. Het koper bedekt de boven- en onderkant van het paneel en binnenin, ingeklemd, bevindt zich de FR4.
FR4 bestaat uit glasvezel en epoxyhars. Deze stap bevindt zich aan het begin van het maken van de printplaat. Het garanderen van de inspectie van elk onderdeel is van cruciaal belang. Omdat dit in de toekomst geen invloed heeft op de prestaties van het apparaat. Voor optimale prestaties moeten we het koper en de totale dikte van de printplaat controleren.
Tegenwoordig besteden fabrikanten van printplaten speciale aandacht aan twee factoren. Dit zijn randafwerking en paneelgeometrie. Daarom selecteert het engineeringteam zorgvuldig het ideale productieproces. Bovendien hangt de fabricage van PCB's ook sterk af van het PCB-ontwerp.
Elk onderdeelnummer heeft zijn eigen selectie van grondstoffen en zijn eigen productieproces, dat afhankelijk is van de hoeveelheid.
Printplaatontwerp
Dit zal de eerste keer zijn dat je de PCB ooit hebt ontworpen en je weet niet veel over PCB-ontwerp. Ik vermoed dat dit voor de meesten van jullie het geval is en er zijn dus een paar belangrijke concepten. We zullen enkele van de belangrijkste stappen in het ontwerpproces doornemen, die in wezen beginnen met het schematisch vastleggen.
U plaatst uw schema goed in de lay-outtool. Dus dat doe je in CAD, wat je dan doet, is dat je dat schema gereed maakt voor lay-out. Netlist creëert voor ons in feite een lijst met alle knooppunten in het circuit en vertelt ons waar alle knooppunten zijn verbonden.
Een PCB-ontwerp is het proces waarbij een lay-out van een printplaat wordt gemaakt volgens een bepaalde lay-out die geschikt moet zijn voor bepaalde elektronische apparaten. Over het algemeen omvat het PCB-ontwerp 10 stappen, namelijk:
- Componentplaatsing:
- Routering:
- Opstapeling van lagen:
- Signaalintegriteit:
- Machtsverdeling:
- Thermisch beheer:
- Ontwerpregels en beperkingen:
- 3D-modellering:
- Testen en simulatie:
- Documentatie:
PCB-ontwerp helpt ons om te gaan met onze vereisteninteracties. Op dezelfde manier hebben al onze ontwerpen een logische en fysieke kant die goed moet worden beheerd om het perfecte ontwerp te creëren.
Wat doen de PCB-ontwerpregels? Hiermee kunt u een systeem definiëren waarmee u de controle van deze vereisten kunt automatiseren. Bovendien biedt PCB-ontwerp u een interface tussen de logische en fysieke kanten, zodat u een bord kunt produceren. Een goed PCB-ontwerp leidt tot een succesvolle PCB-assemblage.
Hoe werkt PCB?
Een printplaat werkt volgens een gespecialiseerde structuur. Deze structuur bestaat uit verschillende elektronische componenten en geavanceerde bedrading. Dankzij dit ontwerp kan een printplaat communiceren en taken uitvoeren. Hier zijn de meest voorkomende printplaatcomponenten die een cruciale rol spelen bij het uitvoeren van alle bewerkingen:
- Componentmontage:Dit onderdeel bestaat uit verschillende onderdelen. De populaire componenten zijn weerstanden, condensatoren, transistors, geïntegreerde schakelingen (IC's) en connectoren.
- Geleidende paden:Een printplaat is afhankelijk van een netwerk van geleidende paden. Deze paden fungeren als elektrische draden en bieden een pad voor elektrische signalen.
- Signaalstroom:Wanneer we de elektrische apparaten inschakelen, stroomt er stroom door de geleidende paden op een printplaat.
- Circuitfunctionaliteit:De opstelling van de componenten tijdens de PCB-fabricage bepaalt de functionaliteit van het elektronische circuit.
- Signaalverwerking:Componenten op een printplaat laten elektrische signalen door. Deze functie varieert van weerstanden tot condensatoren. Wat zit er in de printplaat en hoe werkt het?
We kunnen ook verschillende andere pads op de print vinden, zoals:
- De geheugenchip
- Draadloze chip
- Weerstanden
- Condensatoren
Als er meer sporen zijn, zijn er meer gegevens mogelijk voor soepele en snelle bewerkingen. Interessant genoeg zijn deze sporen elektrisch gescheiden en kunnen ze elkaar niet kruisen.
Conclusie
Samenvattend zorgt de printplaat ervoor dat elk onderdeel dat op het apparaat beschikbaar is, efficiënt met de rest van het systeem kan communiceren. Daarom is het het beste om contact op te nemen met een expert in de PCB-fabricage-industrie.
We raden altijd aan om een professionele PCB-fabrikant in te huren voor PCB-fabricage, PCB-ontwerp en PCB-assemblage. Uiteindelijk zal het je helpen betrouwbare elektronische onderdelen te maken.