PCB (Πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος) είναι ένα σημαντικό ηλεκτρονικό εξάρτημα που χρησιμεύει ως υποστηρικτική δομή για ηλεκτρονικά εξαρτήματα και ως φορέας για ηλεκτρικές συνδέσεις. Ονομάζεται «τυπωμένη» πλακέτα κυκλώματος επειδή παράγεται με τη χρήση τεχνικών ηλεκτρονικής εκτύπωσης. Τα PCB είναι ένα από τα βασικά εξαρτήματα στη βιομηχανία ηλεκτρονικών. Σχεδόν κάθε ηλεκτρονική συσκευή, από μικρά αντικείμενα όπως ψηφιακά ρολόγια και αριθμομηχανές έως μεγάλα συστήματα όπως υπολογιστές, ηλεκτρονικά επικοινωνιών και στρατιωτικά όπλα, χρησιμοποιεί πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων για τη σύνδεση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων και άλλων. ηλεκτρονικά εξαρτήματα ηλεκτρικά.
Μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος αποτελείται από ένα μονωτικό υπόστρωμα, συνδετικά καλώδια και υποθέματα για τη συναρμολόγηση και συγκόλληση ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, χρησιμεύοντας τόσο ως αγώγιμες οδοί όσο και ως μονωτική βάση. Μπορεί να αντικαταστήσει πολύπλοκες καλωδιώσεις για την επίτευξη ηλεκτρικών συνδέσεων μεταξύ διαφόρων εξαρτημάτων, απλοποιώντας τις διαδικασίες συναρμολόγησης και συγκόλλησης, μειώνοντας το φόρτο εργασίας που σχετίζεται με τις παραδοσιακές μεθόδους καλωδίωσης και μειώνοντας σημαντικά την ένταση της εργασίας. Επιπλέον, PCB βοηθούν στη μείωση του συνολικού μεγέθους των συσκευών, στη μείωση του κόστους των προϊόντων και στη βελτίωση της ποιότητας και της αξιοπιστίας του ηλεκτρονικού εξοπλισμού. Προσφέρουν καλή ομοιομορφία προϊόντων και μπορούν να τυποποιηθούν στον σχεδιασμό, διευκολύνοντας τη μηχανοποίηση και τον αυτοματισμό στην παραγωγή. Επιπλέον, μια πλήρως συναρμολογημένη και δοκιμασμένη πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος μπορεί να χρησιμεύσει ως ανεξάρτητο ανταλλακτικό, διευκολύνοντας την αντικατάσταση και τη συντήρηση ολόκληρων προϊόντων.
Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων κατασκευάζονταν αρχικά από ελασματοποιημένα φύλλα χαλκού με βάση το χαρτί. Από την εισαγωγή των τρανζίστορ ημιαγωγών τη δεκαετία του 1950, η ζήτηση για πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων έχει αυξηθεί κατακόρυφα. Η ταχεία ανάπτυξη και η ευρεία εφαρμογή των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων έχουν οδηγήσει σε μικρότερες ηλεκτρονικές συσκευές με αυξανόμενη πυκνότητα και πολυπλοκότητα κυκλωμάτων, καθιστώντας απαραίτητη τη συνεχή καινοτομία στις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων. Σήμερα, οι ποικιλίες PCB έχουν εξελιχθεί από πλακέτες μονής όψης σε πλακέτες διπλής όψης, πλακέτες πολλαπλών στρώσεων και εύκαμπτες πλακέτες. Η δομή και η ποιότητά τους έχουν εξελιχθεί σε εξαιρετικά υψηλή πυκνότητα, σμίκρυνση και υψηλή αξιοπιστία. Νέες μέθοδοι σχεδιασμού, υλικά και διαδικασίες κατασκευής εμφανίζονται συνεχώς. Τα τελευταία χρόνια, διάφορες τεχνολογίες με τη βοήθεια υπολογιστή... λογισμικό σχεδιασμού (CAD) για PCB έχει υιοθετηθεί ευρέως στη βιομηχανία και η μηχανοποιημένη και αυτοματοποιημένη παραγωγή έχει αντικαταστήσει πλήρως τις χειροκίνητες διαδικασίες σε εξειδικευμένους κατασκευαστές PCB.
Ταξινόμηση κατά αριθμό στρώσεων
Σύμφωνα με τον αριθμό των στρώσεων κυκλώματος, τα PCB μπορούν να ταξινομηθούν σε πλακέτες μονής όψης, σανίδες διπλής όψης, και πολυστρωματικές πλακέτες. Οι κοινές πολυστρωματικές πλακέτες έχουν συνήθως τέσσερα ή έξι στρώματα, ενώ οι πιο σύνθετες πλακέτες μπορούν να έχουν δεκάδες στρώματα. Οι τρεις κύριοι τύποι ταξινομήσεων PCB είναι:
Πίνακες μονής όψης
Οι πλακέτες μονής όψης (Single-Sided Boards) έχουν εξαρτήματα συγκεντρωμένα στη μία πλευρά και αγώγιμα ίχνη στην αντίθετη πλευρά (ή και τα δύο ίχνη και εξαρτήματα τοποθετημένα στην επιφάνεια στη μία πλευρά, με εξαρτήματα διαμπερούς οπής στην άλλη). Δεδομένου ότι τα ίχνη εμφανίζονται μόνο στη μία πλευρά, αυτός ο τύπος PCB ονομάζεται μονής όψης. Λόγω των αυστηρών περιορισμών στις σχεδιασμό κυκλωμάτων (τα ίχνη δεν μπορούν να διασταυρωθούν και πρέπει να ακολουθήσουν ξεχωριστές διαδρομές), οι μονόπλευρες πλακέτες χρησιμοποιούνται συνήθως μόνο σε πρώιμα σχέδια κυκλωμάτων.
Πίνακες Διπλής Όψης
Οι πλακέτες διπλής όψης (Double-Sided Boards) διαθέτουν καλωδίωση και στις δύο πλευρές, απαιτώντας κατάλληλες ηλεκτρικές συνδέσεις μεταξύ των δύο πλευρών. Αυτές οι συνδέσεις, γνωστές ως vias, είναι μικρές οπές γεμισμένες ή επικαλυμμένες με μέταλλο που επιτρέπουν τη σύνδεση ιχνών και από τις δύο πλευρές. Οι πλακέτες διπλής όψης, οι οποίες έχουν διπλάσια επιφάνεια από τις πλακέτες μονής όψης, λύνουν τα προβλήματα διασύνδεσης. σχέδια μονής όψης (επιτρέποντας την πραγματοποίηση συνδέσεων μέσω διαύλων). Είναι πιο κατάλληλα για κυκλώματα που είναι πιο περίπλοκα από αυτά που συνήθως χειρίζονται πλακέτες μονής όψης.
Εύκαμπτη σανίδα, Άκαμπτη-εύκαμπτη σανίδα
Οι πλακέτες πολλαπλών στρώσεων (Multi-Layer Boards) αυξάνουν την διαθέσιμη περιοχή καλωδίωσης χρησιμοποιώντας πολλαπλές πλακέτες μονής ή διπλής όψης. Για παράδειγμα, μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος τεσσάρων στρώσεων μπορεί να αποτελείται από μια πλακέτα διπλής όψης ως εσωτερικό στρώμα, πλαισιωμένη από δύο πλακέτες μονής όψης ως εξωτερικά στρώματα ή δύο πλακέτες διπλής όψης ως εσωτερικά στρώματα με δύο πλακέτες μονής όψης ως εξωτερικά στρώματα. Αυτές οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων είναι παρεμβαλλόμενες με μονωτικά συγκολλητικά υλικά και διασυνδεδεμένες σύμφωνα με τις απαιτήσεις σχεδιασμού. Ο αριθμός των στρώσεων δεν υποδεικνύει απαραίτητα τον αριθμό των ανεξάρτητων στρώσεων καλωδίωσης. Σε ειδικές περιπτώσεις, μπορούν να προστεθούν κενά στρώματα για τον έλεγχο του πάχους της πλακέτας, με τον αριθμό των στρώσεων να είναι συνήθως ομοιόμορφος και να περιλαμβάνει τα δύο εξωτερικά στρώματα. Οι περισσότερες μητρικές πλακέτες αποτελούνται από 4 έως 8 στρώματα, αν και τεχνικά, η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος μπορεί να έχει σχεδόν 100 στρώσεις. Οι υπερυπολογιστές υψηλής τεχνολογίας χρησιμοποιούν συχνά μητρικές πλακέτες με πολλά επίπεδα, αλλά καθώς οι ομάδες τυπικών υπολογιστών μπορούν πλέον να αντικαταστήσουν τέτοια συστήματα, οι πλακέτες υπερ-πολυστρωματικών πλακετών γίνονται λιγότερο συνηθισμένες. Κάθε στρώμα σε ένα PCB είναι στενά ενσωματωμένο, γεγονός που καθιστά δύσκολη τη διάκριση του πραγματικού αριθμού στρώσεων, αν και η προσεκτική παρατήρηση ενός... μητρική πλακέτα μπορεί να αποκαλύψει αυτές τις πληροφορίες.
Εύκαμπτη σανίδα, Άκαμπτη-εύκαμπτη σανίδα
Οι εύκαμπτες πλακέτες, οι άκαμπτες-εύκαμπτες πλακέτες, κατηγοριοποιούνται σε άκαμπτες πλακέτες κυκλωμάτων και εύκαμπτες πλακέτες κυκλωμάτων. Γενικά, η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB) που φαίνεται στην πρώτη εικόνα αναφέρεται ως άκαμπτη PCB, ενώ οι κίτρινες συνδέσεις στη δεύτερη εικόνα ονομάζονται εύκαμπτη PCB. Η διαισθητική διαφορά είναι ότι η εύκαμπτη PCB μπορεί να λυγίσει. Τα συνηθισμένα πάχη για την άκαμπτη PCB περιλαμβάνουν 0.2mm, 0.4mm, 0.6mm, 0.8mm, 1.0mm, 1.2mm, 1.6mm και 2.0mm. Το συνηθισμένο πάχος για την εύκαμπτη PCB είναι 0.2mm, με παχύτερα στρώματα που προστίθενται στο πίσω μέρος για συγκόλληση εξαρτημάτων, τα οποία μπορούν να κυμαίνονται από 0.2mm έως 0.4mm. Η κατανόηση αυτών των λεπτομερειών παρέχει στους δομικούς μηχανικούς μια χωρική αναφορά κατά τον σχεδιασμό. Τα συνηθισμένα υλικά για την άκαμπτη PCB περιλαμβάνουν φαινολικά ελασματοποιημένα φύλλα χαρτιού, εποξειδικά ελασματοποιημένα φύλλα χαρτιού, πολυεστερικά ελασματοποιημένα φύλλα υαλοβάμβακα και εποξειδικά ελασματοποιημένα φύλλα υαλοβάμβακα. Τα συνηθισμένα υλικά για την εύκαμπτη PCB περιλαμβάνουν μεμβράνη πολυεστέρα, μεμβράνη πολυϊμιδίου και μεμβράνη φθοριωμένου αιθυλενίου-προπυλενίου.
