Canllaw Dewis Deunydd PCB

Y rhan bwysicaf o electroneg yw'r bwrdd cylched printiedig (PCB). Fel arall, mae'r acronym hefyd wedi cyfrif am fyrddau gwifrau printiedig a chardiau gwifrau printiedig, sydd yn y bôn yr un peth. Oherwydd rôl hanfodol y byrddau hyn ym mhopeth o gyfrifiaduron i gyfrifianellau, dylid dewis deunydd bwrdd PCB gyda gofal a gwybodaeth am anghenion trydanol darn penodol o offer.

Cyn datblygiad y PCB, roedd deunyddiau byrddau cylched yn bennaf wedi'u gorchuddio â nythod o wifrau wedi'u clymu, yn gorgyffwrdd, a allai fethu'n hawdd mewn rhai mannau. Gallent hefyd achosi cylched fer unwaith y byddai heneiddio'n cymryd gafael a rhai gwifrau'n dechrau cracio. Fel y gellid disgwyl, roedd y broses â llaw a oedd yn gysylltiedig â gwifrau'r byrddau cynnar hyn yn ddryslyd ac yn boenus.

Wrth i amrywiaeth gynyddol o gydrannau electronig bob dydd ddechrau dibynnu ar fyrddau cylched, dechreuodd y ras i ddatblygu dewisiadau amgen symlach a mwy cryno, ac arweiniodd hyn at ddatblygu'r deunydd, PCB. Gyda deunyddiau PCB, gellir llwybro cylchedau rhwng llu o wahanol gydrannau. Gelwir y metel sy'n hwyluso trosglwyddo cerrynt rhwng y bwrdd ac unrhyw gydrannau ynghlwm yn sodr, sydd hefyd yn gwasanaethu dau ddiben gyda'i rinweddau gludiog.

Cyfansoddiad Deunydd PCB

Mae cyfansoddiad PCB fel arfer yn cynnwys pedair haen, sy'n cael eu lamineiddio â gwres gyda'i gilydd yn un haen. Mae'r deunydd a ddefnyddir mewn PCB yn cynnwys yr haenau canlynol o'r top i'r gwaelod:

• Sgrin sidan

• Mwgwd sodr

• Copr

• Swbstrad

Mae'r olaf o'r haenau hynny, swbstrad, wedi'i wneud o wydr ffibr ac fe'i gelwir hefyd yn FR4, gyda'r llythrennau FR yn sefyll am "gwrth-dân." Mae'r haen swbstrad hon yn darparu sylfaen gadarn ar gyfer PCBs, er y gall y trwch amrywio yn ôl defnyddiau bwrdd penodol.

Mae ystod rhatach o fyrddau hefyd yn bodoli ar y farchnad nad ydynt yn defnyddio'r un deunyddiau PCB a grybwyllwyd uchod ond yn hytrach yn cynnwys ffenolau neu epocsi. Oherwydd sensitifrwydd thermol y byrddau hyn, maent yn tueddu i golli eu lamineiddio'n hawdd. Yn aml, mae'r byrddau rhatach hyn yn hawdd i'w hadnabod yn ôl yr arogl maen nhw'n ei roi i ffwrdd wrth gael eu sodro.

Yr ail haen o PCB yw copr, sy'n cael ei lamineiddio ar y swbstrad gyda chymysgedd o wres a glud. Mae'r haen copr yn denau, ac ar rai byrddau, mae dwy haen o'r fath - un uwchben ac un islaw'r swbstrad. Mae PCBs gydag un haen o gopr yn unig yn tueddu i gael eu defnyddio ar gyfer dyfeisiau electronig rhatach.

Gellir dosbarthu'r laminad wedi'i orchuddio â chopr (CCL) a ddefnyddir yn helaeth i wahanol gategorïau yn ôl gwahanol safonau dosbarthu gan gynnwys deunydd atgyfnerthu, glud resin a ddefnyddir, fflamadwyedd, perfformiad CCL.

Uwchben y masg sodr gwyrdd mae'r haen sgrin sidan, sy'n ychwanegu llythrennau a dangosyddion rhifiadol sy'n gwneud PCB yn ddarllenadwy i raglenwyr technoleg. Mae hyn, yn ei dro, yn ei gwneud hi'n haws i gydosodwyr electroneg osod pob PCB yn y lle cywir ac i'r cyfeiriad cywir ar bob cydran. Mae'r haen sgrin sidan fel arfer yn wyn, er bod lliwiau fel coch, melyn, llwyd a du hefyd yn cael eu defnyddio weithiau.

Termau Technegol Haen PCB

Ynghyd â dealltwriaeth o sut mae'r PCB wedi'i haenu, mae hefyd yn bwysig gwybod y termau technegol canlynol sy'n cyd-fynd â defnyddio PCBs:

• Cylch cylchog. Y cylch copr sy'n amgylchynu'r tyllau ar PCB.

• DRC. Acronym am wirio rheolau dylunio. Yn ei hanfod, mae DRC yn arfer lle mae dyluniad PCB yn cael ei wirio am ei ymarferoldeb. Mae'r manylion sy'n cael eu gwirio yn cynnwys lled y traciau a'r tyllau drilio.

• Taro dril. Fe'i defnyddir i ddisgrifio pob twll ar PCB, boed yn gywir neu'n anghywir. Mewn rhai achosion, gallai twll fod ychydig yn anghywir oherwydd offer drilio diflas a ddefnyddir yn ystod y cynhyrchiad.

• Bysedd. Metel sydd wedi'i amlygu ar hyd ymyl y bwrdd sy'n gwasanaethu fel pwyntiau cysylltu rhwng dau PCB. Mae bysedd i'w cael amlaf ar hen gemau fideo a chardiau cof.

• Darnau llygoden. Rhan o'r bwrdd sydd wedi'i ddrilio'n ormodol i'r pwynt lle mae'n bygwth cyfanrwydd strwythurol PCB.

• Pad. Ardal o fetel agored ar PCB, y mae darn wedi'i sodro fel arfer yn cael ei roi arno.

• Panel. Bwrdd cylched mawr sy'n cynnwys byrddau llai, sy'n cael eu gwahanu yn y pen draw ar gyfer defnydd unigol. Y rheswm dros yr arfer hwn yw dileu'r anhawster y mae trinwyr yn ei brofi o ran delio â byrddau llai.

• Stensil past. Stensil metel ar fwrdd, y rhoddir past arno ar gyfer sodro.

• Plân. Rhan fwy o gopr agored ar PCB, sydd wedi'i farcio gan ffiniau ond sydd heb lwybr.

• Twll trwodd wedi'i blatio. Twll sy'n mynd yn syth trwy PCB, fel arfer at ddiben cysylltu cydran arall. Mae'r twll wedi'i blatio ac fel arfer mae ganddo gylch cylchog.

• Slot. Unrhyw dwll nad yw'n grwn. Mae PCBs gyda slotiau yn aml yn ddrud oherwydd costau cynhyrchu creu tyllau siâp od ar fwrdd cylched. Fel arfer nid yw slotiau wedi'u platio.

• Mowntio arwyneb. Dull lle mae cydrannau allanol yn cael eu gosod yn uniongyrchol ar y bwrdd heb ddefnyddio tyllau trwodd.

• Olrhain. Llinell barhaus o gopr ar draws PCB.

• Sgôr-V. Man lle mae'r bwrdd wedi'i dorri'n rhannol. Gall hyn wneud PCB yn agored i dorri.

• Trwyd. Twll lle mae signalau'n teithio rhwng haenau. Gwelir trwydiau mewn fersiynau pabell a di-babell. Mae fersiynau pabell wedi'u gorchuddio â masg sodr amddiffynnol, tra bod y trwydiau di-babell yn cael eu defnyddio ar gyfer atodiadau cysylltydd.

Mae'r rhif sy'n dod o flaen haen yn cyfeirio at union nifer yr haenau dargludol, boed yn haen llwybro neu haen wastad — y ddau fath o haen. Mae haenau'n tueddu i gael y rhif 1, neu unrhyw un o'r pedwar rhif eilrif nesaf: 2, 4, 6, 8. Weithiau mae gan fyrddau haen rifau odrif, ond mae'r rhain yn brin ac ni fyddent yn gwneud fawr o wahaniaeth. Er enghraifft, byddai deunydd y PCB mewn bwrdd 5 haen neu 6 haen bron yn union yr un fath.

Mae gan y ddau fath o haen swyddogaethau gwahanol. Mae haenau llwybro yn cynnwys traciau. Mae haenau plân yn gwasanaethu fel cysylltwyr pŵer ac yn cynnwys planau copr. Mae haenau plân hefyd yn cynnwys ynysoedd sy'n pennu pwrpas signalau bwrdd, boed yn 3.3 V neu 5 V.

FR4 yw'r enw cod ar gyfer dalennau laminedig epocsi wedi'u hatgyfnerthu â gwydr. Oherwydd ei gryfder, yn ogystal â'i allu i wrthsefyll lleithder a thân, mae FR4 yn un o'r deunyddiau PCB mwyaf poblogaidd.

Ystyriaethau Dylunio PCB Ychwanegol

Defnyddir ffigur fel 1.6 mm i nodi trwch bwrdd haen. Ar fyrddau 4 haen, 1.6 mm yw'r mesur safonol. Mae trwch yn rhywbeth i edrych amdano wrth ddewis byrddau ar gyfer dyfais. Bydd byrddau â thrwch mwy, er enghraifft, yn cynnig mwy o gefnogaeth pan fydd angen cefnogi gwrthrychau cysylltu trwm.

Y lefel safonol o drwch copr ar haenau gwastad yw 35 micron. Fel arall, weithiau nodir trwch copr mewn ownsau neu gramau. Mae'n well mynd am drwch copr uwch na'r arfer ar fyrddau sy'n cefnogi llawer o gymwysiadau.

Nid yw traciau i fod i drosglwyddo pŵer, ond gall hyn ddigwydd weithiau pan nad yw signalau'n trin amleddau'n iawn. Os na chaiff y broblem ei datrys, gallai'r traciau golli llawer iawn o bŵer. Er mwyn symud cymaint o bŵer â phosibl o un ochr i drac i'r llall, rhaid i gynllun y trac ystyried hafaliadau trosglwyddo.

Yn gyffredinol, dwy fodfedd yw'r pellter trac cywir ar fyrddau haen sy'n cynnwys deunydd PCB FR4 wedi'i olrhain â chopr, ar yr amod bod yr amser signal yn un nanoeiliad. Fodd bynnag, rhaid i chi hefyd ystyried effeithiau'r llinell drosglwyddo ar gyfer hyd trac hir, yn enwedig os yw uniondeb signal yn hanfodol. Mae'r Rhyngrwyd yn llawn rhaglenni a thaenlenni sydd wedi'u cynllunio i helpu pobl i wneud cyfrifiadau impedans priodol ar gyfer byrddau haen penodol.

Ar y rhan fwyaf o fyrddau, mae vias yn wag, a gallwch fel arfer weld drwyddynt. Serch hynny, mae yna amrywiol amgylchiadau y gellir llenwi vias o danynt. I ddechrau, mae'n angenrheidiol llenwi'r vias o ran ffurfio rhwystrau amddiffynnol rhag llwch ac amhureddau eraill. Yn ail, gellid llenwi vias i hybu gallu cario cerrynt, ac os felly gellid defnyddio deunyddiau dargludol. Rheswm arall y gellid llenwi vias yw lefelu bwrdd.

Fel arfer, mae vias yn cael eu llenwi â darnau arae grid pêl (BGA). Os bydd cyswllt rhwng pin BGA a haen fewnol, gallai sodr lithro trwy'r via ac i haen wahanol. Felly, mae'r vias yn cael eu llenwi i sicrhau nad yw sodr yn gollwng i haen arall, a bod cyfanrwydd cysylltiadau yn cael ei gynnal fel y bwriadwyd.

Un o'r digwyddiadau mwyaf trafferthus ar fwrdd haenau yw pan fydd cyswllt yn torri i mewn ac allan ar ryw adeg ar hyd y bwrdd. Po fwyaf y bydd hyn yn digwydd, y cynharaf y bydd y rhan honno o'r bwrdd yn dueddol o roi'r gorau iddi'n llwyr. Bydd y defnyddiwr electroneg cartref cyffredin yn profi'r broblem hon pan fydd un o'r botymau ar gyfrifiannell yn rhoi'r gorau i weithio. Mae pob botwm yn pwyso i lawr ar ran benodol o fwrdd haenau, a phan fydd un man yn mynd yn ddiffygiol, ni all y botwm sy'n gysylltiedig â'r man hwnnw anfon ei signal.

Ffordd arall y gall cysylltiadau gael eu rhwbio allan mewn rhai mannau yw pan roddir slot cerdyn eilaidd ar famfwrdd. Os caiff y cerdyn ei drin yn wael, gallai un o'r mannau ar hyd y cerdyn gael ei ddifrodi a methu â gweithio o hynny ymlaen. Y ffordd orau o amddiffyn arwynebau'r bwrdd sy'n dod i gysylltiad â'i gilydd yw defnyddio haen aur, sy'n gweithredu fel rhwystr sy'n gwella bywyd. Gall aur fod yn gostus, fodd bynnag, ac mae ei ddefnydd yn y tabiau yn ychwanegu cam arall yn y broses o weithgynhyrchu PCB.

Masg Sodro PCB

Y lliw y mae'r rhan fwyaf o bobl yn gyfarwydd ag ef o ran mamfyrddau yw gwyrdd, lliw'r mwgwd solder. Er nad yw mor gyffredin, mae mwgwd solder weithiau'n ymddangos mewn lliwiau eraill, fel coch neu las. Mae mwgwd solder hefyd yn cael ei adnabod gan yr acronym LPISM, sy'n sefyll am fwgwd solder llun-ymddangosadwy hylifol. Pwrpas mwgwd solder yw atal gollyngiadau sodr hylifol. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae achosion o hyn wedi dod yn fwy cyffredin oherwydd diffyg mwgwd solder. Yn ôl y rhan fwyaf o adroddiadau, fodd bynnag, mae defnyddwyr yn gyffredinol yn well ganddynt fyrddau sydd â mwgwd solder dros fyrddau nad oes ganddynt.

Ar ôl rhoi masg sodr ar y PCB, mae'r PCB yn cael ei roi dan sodr tawdd. Wrth i'r broses hon ddigwydd, mae arwynebau copr agored yn cael eu sodro. Mae hyn i gyd yn rhan o broses a elwir yn lefelu sodr aer poeth (HASL). Wrth i'r sglodion SMD gael eu sodro, mae'r bwrdd yn cael ei gynhesu i'r pwynt lle mae'r sodr yn cymryd ffurf dawdd ac mae'r cydrannau'n cael eu rhoi yn eu lle priodol. Wrth i'r sodr sychu, mae'r cydrannau hefyd yn cael eu sodro. Fel arfer, mae HASL yn cynnwys plwm fel un o'r cyfansoddion yn y sodr, er bod opsiynau di-blwm hefyd yn bodoli.

Mae bylchau lled y trac wedi'u nodi gan linyn. Er enghraifft, pan welwch y ffigur 6/6 mil, byddai hynny'n nodi 6 mil fel y lled trac lleiaf, yn ogystal â'r bylchau trac lleiaf. Felly, dylai pob bylchau ar y bwrdd dan sylw naill ai gwrdd â 6 mil neu fod yn fwy na hynny. I'r rhai sy'n anghyfarwydd, defnyddir unedau mil i bennu pellteroedd ar ddeunyddiau PCB. Mae lled a bylchau yn arbennig o bwysig o ran byrddau sydd wedi'u cynllunio i ymdopi â symiau uchel o gerrynt.

Pan fydd bwrdd PCB yn amlhaenog, ni ellir archwilio gwahanol draciau yn weledol am eu hygyrchedd. Felly, cynhelir prawf sy'n gosod chwiliedyddion ar ddiwedd y traciau i wirio bod yr holl signalau yn gyraeddadwy. Cynhelir y prawf gyda chymwysiadau o foltiau o un pen. Os yw'r folteddau hyn yn cael eu synhwyro o'r ochr arall, ystyrir bod y traciau mewn cyflwr gweithio. Er nad yw'r prawf bob amser yn hanfodol ar fyrddau sydd ag un neu ddwy haen yn unig, mae'n dal i gael ei argymell os ydych chi wir yn poeni am ansawdd.

Gelwir fias sy'n cysylltu haenau mewnol ac allanol yn fias dall. Mae'r enw'n deillio o'r ffaith mai dim ond o un ochr y gellir gweld fias o'r fath. Gelwir fias sy'n cysylltu dwy haen fewnol neu fwy yn fias claddedig, na ellir eu gweld o'r tu allan ar y naill ochr na'r llall. Ar fyrddau sy'n cynnwys fias dall a chladdedig, defnyddir llenwad fia yn aml. Mae hyn yn cadw'r wyneb allanol yn fwy diogel ac yn helpu i leihau'r posibilrwydd y bydd sodr yn llithro drwodd ac yn treiddio i'r vias mewnol.

Dewisiadau Deunyddiau sy'n Effeithio ar Gost

Mae PCB fel arfer yn costio mwy pan fydd yn cynnwys nodweddion fel tabiau aur, vias dall neu gladdedig, neu lenwad via. Yn yr un modd, mae PCB gyda bylchau llinell / lled o dan 6 mil hefyd yn tueddu i gostio mwy. Y rheswm dros y prisiau uwch hyn yw'r broses amgen sy'n mynd i mewn i gynhyrchu byrddau PCB anarferol. Yn yr un modd, mae rhai cynyrchiadau PCB yn troi allan i fod yn llai proffidiol na llwyddiannus pan fydd mils isel neu vias mewnol yn cael eu cynnwys, ac mae'r pris uwch wedi'i osod i adennill colledion. Mae gwneuthurwyr yn bodoli sy'n cynhyrchu PCB gyda mesuriadau llinell / lled mor isel â 3 mil, ond yn gyffredinol ni argymhellir hyn oni bai mai dyma'ch unig opsiwn ar gyfer cydran benodol.

Effaith Pŵer a Gwres ar Ddewis Deunydd PCB

O'r holl ffactorau sy'n effeithio ar PCBs, dau o'r rhai mwyaf dwys yw pŵer a gwres. Felly, mae'n hanfodol pennu'r trothwyon ar gyfer pob un, y gellir ei wneud trwy asesu dargludedd thermol PCB. Mae hyn yn diffinio sut mae pŵer watedd yn cael ei droi'n dymheredd trwy hyd y deunydd. Fodd bynnag, nid oes unrhyw werthoedd sefydledig ar gyfer y diwydiant cyfan ar gyfer dargludedd thermol.

Er enghraifft, mae Rogers Corp. yn cario deunydd PCB, RT/duroid 5880, a ddefnyddir yn aml mewn EW a chyfathrebu. Mae cysonyn dielectrig y deunydd hwn yn isel, gan ei fod yn ddeunydd cyfansawdd sy'n cynnwys elfennau gwydr micro-ffibrog. Mae'r microffibrau hyn yn gwasanaethu'r diben o hybu cryfder y ffibr yn y deunydd.

Oherwydd y cysonyn dielectrig isel hwn, mae'r PCB yn ddelfrydol ar gyfer cymwysiadau sy'n defnyddio amleddau uchel. Fodd bynnag, oherwydd dargludedd thermol isel y deunydd, gall gynhesu'n hawdd, a all fod yn anfantais enfawr mewn cymwysiadau sy'n ddwys o ran gwres.

Deunyddiau PCB a Chymwysiadau Diwydiant

Ar gyfer cymwysiadau yn y diwydiannau milwrol ac awyrofod, modurol a meddygol, mae PCBs yn cael eu cynhyrchu mewn mathau sengl a dwy ochr, rhai ohonynt wedi'u gorchuddio â chopr ac eraill sy'n defnyddio alwminiwm. Ym mhob un o'r diwydiannau hyn, defnyddir y deunydd ar gyfer perfformiad mwyaf mewn meysydd penodol. O'r herwydd, dewisir deunyddiau PCB am eu hansawdd ysgafn mewn rhai diwydiannau neu am eu gallu i drin symiau uchel o bŵer mewn eraill. O'r herwydd, pan ystyrir galluoedd perfformiad, mae'n hanfodol pennu pa swyddogaethau sydd angen eu cymharu â'i gilydd wrth ddewis deunyddiau PCB, gan fod lefelau deunydd yn cydberthyn â lefelau perfformiad.

Byrddau Hyblyg ac Anhyblyg-Hyblyg

Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae byrddau hyblyg ac anhyblyg-hyblyg wedi tyfu mewn poblogrwydd oherwydd yr opsiynau maen nhw'n eu caniatáu mewn amrywiaeth o ddefnyddiau. Yn y bôn, gellir eu plygu, eu plygu a hyd yn oed eu lapio o amgylch gwrthrychau, felly gellir eu defnyddio i gyflawni cymwysiadau na fyddai byth yn bosibl gyda byrddau cylched gwastad. Er enghraifft, gellid defnyddio bwrdd hyblyg ar gyfer darn o offer a fyddai'n gofyn i fwrdd blygu ar ongl a dal i gario cerrynt o un pen i'r llall heb yr angen am baneli cysylltu.

Mae mwyafrif y byrddau hyblyg ar y farchnad yn cynnwys Kapton, ffilm polyimid a grëwyd gan y DuPont Corporation. Mae'r ffilm yn cynnwys rhinweddau fel gwrthsefyll gwres, cysondeb dimensiynol a chysonyn dielectrig o ddim ond 3.6.

Mae Kapton ar gael mewn tair fersiwn o Pyralux:

• Gwrth-fflam (FR)

• Heb fod yn atal fflam (NFR)

• Heb glud / perfformiad uchel (AP)

Dewis Deunyddiau Bwrdd PCB – Ansawdd yn Gyntaf

O ran dewis deunyddiau bwrdd PCB, mae ansawdd o'r pwys mwyaf wrth adeiladu unrhyw fath o fwrdd, boed wedi'i fwriadu ar gyfer electroneg cartref neu offer diwydiannol. Gallai cydran sy'n cynnwys bwrdd cylched printiedig fod yn fawr neu'n fach, yn rhad neu'n ddrud, ond yr hyn sydd bwysicaf yw bod yr eitem dan sylw yn cynnig perfformiad uwch am hyd llawn ei hoes ddisgwyliedig.

Er bod sawl math o ddeunyddiau PCB yn mynd i mewn i fwrdd penodol, dibynadwyedd cynnyrch yw'r hyn y mae defnyddwyr a busnesau'n chwilio amdano mewn cynhyrchion sy'n defnyddio byrddau cylched. Wrth gwrs, mae hefyd yn hanfodol bod deunyddiau bwrdd PCB yn ddigon cryf i ddal at ei gilydd, hyd yn oed os yw cydran yn cael ei gollwng neu ei tharo i'r ochr ar ddamwain.

Ar offer cyfrifiadurol, er enghraifft, mae PCBs gwydn yn sicrhau y gellir gwneud diweddariadau caledwedd heb niweidio deunyddiau'r bwrdd PCB sy'n bodoli eisoes. Mae'r un peth yn wir am ddyfeisiau electronig, microdonnau a dyfeisiau cartref eraill sy'n dibynnu ar dechnoleg PCB i aros mewn cyflwr gweithio. Hyd yn oed mewn cyfleusterau cyhoeddus electronig fel peiriannau ATM, rhaid i PCBs weithio'n ddi-ffael fel y bydd botymau'n gweithio a bydd gorchmynion yn cael eu deall heb oedi.

At Wonderful PCB, rydym yn cynnig ystod lawn o gyflenwadau PCB a gwasanaethau cydosod. Oherwydd ein profiad busnes dros 20 mlynedd a thechnolegau arloesol, Wonderful PCB yn gallu trin gwahanol ddeunyddiau laminedig a deunyddiau swbstrad gan gynnwys FR4, Rogers ac ati sydd fwyaf poblogaidd ac a ddefnyddir yn eang. Mae ein gwasanaethau wedi cael eu defnyddio gan beirianwyr ar draws sectorau diwydiannol, gydag amcanion unigryw o ran gweithrediad a swyddogaeth cydrannau sy'n defnyddio PCB. I ddysgu mwy am ein gwasanaethau, ewch i'n tudalennau trosolwg cydosod a galluoedd neu cysylltwch â ni am ddyfynbris ar unwaith heddiw.