מה זה PCB?
PCB היא נחושת רבודה שאינו מוליך מעגלים מודפסים Board, שבו כל רכיבי חשמל ואלקטרוניקה מחוברים יחדיו הלוח הנפוץ אחד עם תמיכה פיזית עבור כל הרכיבים עם בסיס של הלוח. כאשר PCB אינו מפותח, באותה עת כל הרכיבים מחוברים בחוט המגביר את המורכבות ומקטין את אמינות המעגל, בדרך זו איננו יכולים ליצור מעגל גדול מאוד כמו לוח האם. ב- PCB, כל הרכיבים מחוברים ללא חוטים, כל הרכיבים מחוברים פנימית, כך שזה יפחית את המורכבות של תכנון המעגל הכללי. PCB משמש לספק חשמל וקישוריות בין הרכיבים, באמצעותם הוא מתפקד באופן שתוכנן. ניתן להתאים אישית מעגלים PCB לכל מפרט לדרישות המשתמש. ניתן למצוא אותו במכשירי אלקטרוניקה רבים כמו; טלוויזיה, נייד, מצלמה דיגיטלית, חלקי מחשבים כמו; כרטיסים גרפיים, לוח אם וכו '. הוא השתמש גם בתחומים רבים כמו; מכשירים רפואיים, מכונות תעשייתיות, תעשיות רכב, תאורה וכו '.
סוגי PCB:
ישנם מספר סוגים של PCB זמינים למעגל. מתוך סוגים אלה של PCB, עלינו לבחור את סוג PCB המתאים בהתאם ליישום שלנו.
- PCB חד שכבתי
- PCB שכבה כפולה
- PCB רב שכבתי
- PCB גמיש
- PCB מגובה אלומיניום
- PCB נוקשה
1) PCB שכבה אחת:
PCB של שכבה אחת מכונה גם PCB חד צדדי. סוג זה של PCB הוא PCB פשוט והכי נפוץ מכיוון ש- PCB אלה קלים לתכנון וייצור. צד אחד של PCB זה מצופה בשכבה של כל חומר מוליך. בדרך כלל, נחושת משמשת כחומר מוליך עבור PCB, מכיוון שלנחושת יש מאפיין מוליך טוב מאוד. שכבת מסיכת הלחמה משמשת להגנה על PCB מפני חמצון ואחריה מסך משי לסימון כל הרכיבים על גבי PCB. בסוג זה של PCB, רק צד אחד של PCB משמש לחיבור סוגים שונים של רכיבי חשמל או אלקטרוניקה כמו נגד, קבלים, משרנים וכו '. רכיבים אלה מולחמים. מחשבי PCB אלה משמשים ביישומי ייצור בעלות נמוכה וכמויות גדולות כמו מחשבונים, רדיו, מדפסות וכונן מצב מוצק.
2) PCB שכבה כפולה:
PCB שכבה כפולה מכונה גם PCB דו צדדי. כפי שהשם מרמז, בסוג זה של PCB, מוחלת שכבה דקה של חומר מוליך, כמו נחושת, על צדי הלוח העליונים והתחתונים. ב- PCB, על שכבת לוח אחרת, מורכב באמצעות, שיש לו שתי רפידות במיקום המתאים לשכבות שונות. אלה מחוברים חשמלית באמצעות חור דרך הלוח, המוצג באיור -2 ב. גמיש יותר, עלות נמוכה יחסית והיתרון החשוב ביותר של סוג זה של לוחות PCB הוא גודלו המופחת שהופך את המעגל לקומפקטי. סוג זה של PCB משמש בעיקר בבקרות תעשייתיות, ממיר, מערכת UPS, יישום HVAC, טלפון, מגבר ומערכות ניטור כוח.
3) PCB רב שכבתי:
PCB רב שכבתי כולל יותר משתי שכבות. משמעות הדבר היא כי סוג זה של PCB כולל לפחות שלוש שכבות מוליכות של נחושת. לאבטחת הלוח דבק בין שכבת הבידוד שמבטיחה שעודף החום לא יפגע באף רכיב במעגל. עיצוב PCB מסוג זה מורכב מאוד ומשמש במשימה חשמלית מאוד מורכבת וגדולה במרחב נמוך מאוד ובמעגל קומפקטי. סוג זה של PCB משמש ביישומים גדולים כמו טכנולוגיית GPS, מערכת לווין, ציוד רפואי, שרת קבצים ואחסון נתונים.
4) PCB גמיש:
PCB גמיש ידוע גם בשם Flex circuit. סוג זה של PCB השתמש בחומר פלסטי גמיש כמו פולימיד, PEEK (קטרון אתר אתרי) או סרט פוליאסטר מוליך שקוף. הלוח בדרך כלל ממוקם מקופל או מעוות. זהו סוג PCB מורכב מאוד והוא מכיל גם מגוון שונה של שכבות כמו מעגל פלקס חד צדדי, מעגל פלקס דו צדדי ומעגל פלקס רב-צדדי. מעגל Flex משמש לדיודות פולטות אור אורגני, ייצור LCD, תא סולארי flex, תעשיות רכב, טלפונים סלולריים, מצלמות ומכשירי אלקטרוניקה מורכבים כמו מחשבים ניידים.
5) PCB קשיח:
לוחות PCB קשיחים עשויים מחומר מוצק אשר אינו מאפשר לסובב PCB. זהה ל- Flex PCB, ל- PCB קשיח יש גם תצורת שכבה שונה כמו שכבה אחת, שכבה כפולה ו- PCB קשיח רב שכבתי. צורת ה- PCB הזו אינה משתנה לאחר ההתקנה. לא ניתן לכופף PCB זה בהתאם לצורת הבסיס ולכן PCB זה מכונה PCB RIGID. תוחלת החיים של סוג זה של PCB גבוהה מאוד, ולכן משתמשים בה בחלקים רבים של מחשב כמו RAM, GPU ו- CPU. עיצוב פשוט ופיתוח PCB הנפוץ ביותר והייצור ביותר הוא PCB נוקשה חד צדדי. PCB קשיח רב שכבתי יכול להיות קומפקטי יותר על ידי מכיל 9-10 שכבות.
6) PCB נוקשה:
שילוב של מעגל גמיש ומעגל קשיח הוא הלוח החשוב ביותר. לוחות גמישים קשיחים מורכבים ממספר שכבות של PCB גמיש המחובר למספר שכבות PCB קשיחות. לוח קשיח קשיח הוא כפי שמוצג באיור. הוא משמש בטלפונים סלולריים, מצלמות דיגיטליות ומכוניות וכו '.
סוגי PCB על פי מערכת הרכבה
- PCB דרך חור
- PCB משטח רכוב
1) PCB דרך חור:
בסוג זה של PCB, עלינו לבצע חור באמצעות קידוח על PCB. בחורים אלה מותקנים מוליכי רכיבים ומולחמים לרפידות הממוקמות בצד הנגדי של PCB. טכנולוגיה זו שימושית ביותר מכיוון שהיא נותנת יותר תמיכה מכנית לרכיבים חשמליים וטכנולוגיה אמינה מאוד להרכבת רכיבים אך קידוחים ב- PCB מייקרים אותה. ב- PCB בשכבה אחת, טכנולוגיית הרכבה זו קלה ליישום, אך במקרה של שכבה כפולה ו PCB רב שכבתי קשה יותר.
2) PCB משטח רכוב:
בסוג זה של PCB, הרכיבים קטנים בגודלם מכיוון שלרכיבים אלה יש עופרת קטנה מאוד או שלא נדרשים לידים להתקנה על הלוח. כאן, בטכנולוגיה זו, רכיבי SMD מותקנים ישירות על פני הלוח ואינם דורשים לבצע חור על הסיפון.
חלקים שונים של PCB:
כרית: כרית אינה אלא חתיכת נחושת שעליה מותקנים עופרת רכיבים ועליה נעשה הלחמה. Pad מספק את התמיכה המכנית לרכיבים.
מעקב: ב- PCB רכיבים אינם מחוברים בעזרת חוטים. כל הרכיבים מחוברים בחומר מוליך כמו נחושת. חלק נחושת זה של PCB המשמש לחיבור כל הרכיבים המכונים עקבות. עקבות נראים כמו מתחת לדמות.
שכבות: על פי יישום, עלות ומרחב מעגל זמין, המשתמש יכול לבחור את שכבת ה- PCB. הפשוט ביותר בבנייה, קל לתכנון והשימושי ביותר בחיי השגרה הוא PCB שכבה אחת. אך עבור מעגלים גדולים ומורכבים מאוד, PCB בעל שכבה כפולה או PCB רב שכבתי הוא המועדף ביותר בהשוואה ל- PCB של שכבה אחת. עכשיו ביום, ב- PCB רב שכבתי, ניתן לחבר 10-12 שכבות והדבר הקריטי ביותר הוא לתקשר בין הרכיבים בשכבה שונה.
שכבת משי: שכבת משי משמשת להדפסת קו, טקסט או כל אמנות על פני PCB. בדרך כלל, לצורך הדפסת מסך משתמשים בדיו אפוקסי. ניתן להשתמש בשכבת משי בשכבה העליונה ו / או התחתונה של PCB בהתאם לדרישת המשתמש המכונה מסך משי TOP ומסך משי תחתון.
שכבה עליונה ותחתונה: בשכבה העליונה של PCB, כל הרכיבים מותקנים בשכבה זו של PCB. בדרך כלל, שכבה זו בצבע ירוק. בשכבה התחתונה של PCB, כל הרכיבים מולחמים דרך החור והעופרת של הרכיבים ידועה כשכבה התחתונה של PCB. מתישהו, בשכבה העליונה ו / או בשכבה התחתונה PCB מצופה בשכבת צבע ירוקה, המכונה מסכת הלחמה.
מסכת הלחמה: ישנה שכבה נוספת אחת על גבי שכבת הנחושת הנקראת מסכת הלחמה. לרוב לשכבה זו יש צבע ירוק אך היא יכולה להיות בכל צבע. שכבת בידוד זו משמשת למניעת מגע מקרי של רפידות עם חומר מוליך אחר על גבי PCB.
חומרי PCB:
היסוד העיקרי הוא מצע דיאלקטרי שהוא נוקשה או גמיש. מצע דיאלקטרי זה משמש עם חומר מוליך כמו נחושת עליו. כחומר דיאלקטרי משתמשים במינציה אפוקסי מזכוכית או בחומרים מרוכבים.
1) FR4:
FR הוא דוכן של Fire RETARDENT. עבור כל סוגי ייצור ה- PCB, החומר הנפוץ ביותר של למינציה מזכוכית הוא FR4. בהתבסס על תרכובות ארוגות מזכוכית אפוקסי, FR4 הוא חומר מרוכב שהשימושי ביותר מכיוון שהוא מספק חוזק מכני טוב מאוד.
|
FR4 |
טמפ 'מעבר זכוכית. |
|
|
תֶקֶן |
130 |
|
|
עם טמפ 'מעבר זכוכית גבוה יותר. |
170-180 |
|
|
ללא הלוגן |
- |
|
2) FR-1 ו- FR-2:
חומר זה עשוי מתרכובות נייר ופנול וחומר זה משמש רק עבור PCB שכבה אחת. גם ל- FR1 וגם ל- FR2 יש מאפיין דומה, ההבדל היחיד הוא טמפרטורת מעבר זכוכית. ל- FR1 טמפרטורת מעבר זכוכית גבוהה יותר בהשוואה ל- FR2. חומרים אלה מחולקים גם הם בתקן, ללא הלוגן ולא הידרופובי.
3) CEM-1:
חומר זה עשוי מנייר ושתי שכבות של תרכובות אפוקסי ופנול מזכוכית ארוגות וחומר זה משמש למחשבי לוח יחיד בלבד. ניתן להשתמש ב- CEM-1 במקום FR4, אך מחיר ה- CEM1 גבוה מ- FR4.
4) CEM-3:
חומר זה הוא תרכובת אפוקסי זכוכית בצבע לבן המשמשת בעיקר PCB שכבה כפולה. ל- CEM-3 חוזק מכני נמוך בהשוואה ל- FR4, אך הוא זול יותר מ- FR4. אז זו חלופה טובה של FR4.
5) פולימיד:
חומר זה משמש PCB גמיש. חומר זה מיוצר מ- keepon, rogers, דופונט. לחומר זה תכונות חשמליות טובות, בעלות פנים, טווח טמפרטורות רחב ועמידות כימית גבוהה. טמפרטורת העבודה של חומר זה היא -200 ͦC עד 300 ͦC.
6) Prepreg:
Prepreg פירושו הספגה מראש. זהו פיברגלס ספוג שרף. שרפים אלה מיובשים מראש, כך שכאשר הוא מתחמם, הוא זורם, נדבק ושקוע לחלוטין. Prepreg יש שכבת דבק אשר נותן חוזק דומה FR4. ישנן גרסאות רבות של חומר זה על פי תוכן שרף, שרף סטנדרטי SR, שרף בינוני MR ושרף גבוה HR. זה נבחר על פי עובי נדרש, מבנה שכבה ועכבה. חומר זה זמין גם בטמפרטורת מעבר זכוכית גבוהה וללא הלוגן.
תוכנת עיצוב PCB:
להלן כמה מהתוכנות הפופולריות ביותר לעיצוב PCB. תוכל לדעת יותר על תוכנות עיצוב PCB אלה כאן.
נשר:
EAGLE היא הדרך הפופולרית והקלה ביותר לעיצוב PCB. EAGLE מייצג את עורך הפריסה הגרפית הניתן ליישום, אשר פותח בעבר על ידי CadSoft Computer וכיום Autodesk מפתחת תוכנה זו. לתכנון תרשים מעגלים, ל- EAGLE יש עורך סכמטי. סיומת הקובץ EAGLE היא.SCH וחלקים ורכיבים שונים מוגדרים בסיומת.LBR. סיומת קובץ הלוח היא.BRD.
Multisim:
Multisim היא גם תוכנת למידה חזקה מאוד וקלה. אשר פותחה במקור על ידי Workbench אלקטרוניקה וכעת היא חטיבה של National Instruments (NI). הוא כולל סימולציית מיקרו-בקרים (MultiMCU) ותכונות ייבוא משולבות לייבוא לתוכנת פריסת ה- PCB. תוכנה זו נמצאת בשימוש נרחב באקדמיה וגם בתעשייה לחינוך מעגלי.
EasyEDA:
EasyEDA היא תוכנה המשמשת לעיצוב ומדמה של מעגלים. תוכנה זו היא כלי משולב לצילום סכמטי, הדמיית מעגל SPICE, המבוסס על פריסת Ngspice ו- PCB. היתרון החשוב ביותר של תוכנה זו הוא, שהיא תוכנה מבוססת אינטרנט ומשמשת בחלון הדפדפן. אז תוכנה זו אינה תלויה במערכת ההפעלה.
מעצב אלטיום:
תוכנה זו פותחה על ידי חברת התוכנה האוסטרלית Altium Limited. המאפיין העיקרי של תוכנה זו הוא לכידה סכמטית, תכנון 3D PCB, פיתוח FPGA וניהול שחרור / נתונים. זוהי תוכנה ראשונה המציעה הדמיה תלת ממדית ובדיקת אישור של PCB ישירות מעורך PCB.
KiCad: תוכנה זו פותחה על ידי Jean-Pierre Charras. לתוכנה זו יש כלים שיכולים ליצור BoM (Bill of Material), גרפיקה ותצוגת תלת מימד של PCB וכן את כל הרכיבים המשמשים במעגל. רכיבים רבים זמינים בספרייה של תוכנה זו ויש תכונה שמשתמש יכול להוסיף את הרכיבים המותאמים אישית שלהם. תוכנה זו תומכת בשפות אנושיות רבות.
CircuitMaker: תוכנה זו פותחה גם על ידי Altium. עורך סכמטי של תוכנה זו כולל מיקום רכיבים בסיסי ותוכנה זו משמשת לתכנון סכימות רב ערוציות והיררכיות מתקדמות. כל הסכימות מועלות לשרת והקבצים הללו זמינים לצפייה על ידי כל אחד, בתנאי שאתה זקוק לחשבון CircuitMaker.