Spausdintinės plokštės (PCB) ir spausdintinių plokščių mazgai (PCBA) yra šiuolaikinės elektronikos atrama. Nors PCB yra pagrindas su vario pėdsakais, kurie sujungia signalus, PCBA atgaivina jį komponentais. Jų vaidmenų, gamybos procesų, programų ir iššūkių supratimas padeda priimti pagrįstus sprendimus dėl patikimo, didelio našumo elektroninio dizaino.
Katalogas
PCB (spausdintinės plokštės) apžvalga
PCBA (spausdintinės plokštės surinkimo) supratimas
PCB ir PCBA funkcionalumas
PCB ir PCBA gamyba
PCB ir PCBA pritaikymas
PCB ir PCBA testavimas ir kokybės kontrolė
Dažni PCB ir PCBA defektai
PCB ir PCBA privalumai ir trūkumai
PCB ir PCBA ateities tendencijos
Išvada
PCB (spausdintinės plokštės) apžvalga
Spausdintinė plokštė (PCB) yra beveik kiekvieno elektroninio prietaiso pagrindinė platforma. Jis pagamintas iš nelaidžio pagrindo, dažniausiai stiklo pluošto, laminuoto vario sluoksniais. Varis yra išgraviruotas į tikslius pėdsakus, kurie sudaro grandinės kelius. Pati PCB suteikia mechaninę atramą ir elektros jungtis, tačiau negali veikti savarankiškai. Tai "drobė", kurioje montuojami ir sujungiami komponentai.
PCBA (spausdintinės plokštės surinkimo) supratimas
Kai elektroninės dalys, tokios kaip rezistoriai, kondensatoriai, IC ir tranzistoriai, lituojamos ant PCB, ji tampa spausdintinės plokštės mazgu (PCBA). Šiame etape lenta iš pasyvaus rėmo virsta aktyvia, veikiančia sistema. Pagalvokite apie PCB kaip tuščią namo rėmą, o PCBA yra apstatyti namai su paruoštais laidais, prietaisais ir komunalinėmis paslaugomis.
PCB ir PCBA funkcionalumas
• PCB (spausdintinė plokštė): PCB iš esmės yra pasyvi platforma. Pagrindinis jo vaidmuo yra užtikrinti stabilią struktūrą, kurioje laidūs pėdsakai sujungia skirtingus grandinės taškus. Nors jis užtikrina signalo nukreipimą, įžeminimą ir energijos paskirstymą, jis pats aktyviai neapdoroja ir nemanipuliuoja elektriniais signalais.
• PCBA (spausdintinės plokštės surinkimas): PCBA paverčia tą pasyvią plokštę veikiančia elektronine sistema. Užpildytas komponentais, tokiais kaip mikrovaldikliai, jutikliai, atminties lustai ir galios reguliatoriai, agregatas gali atlikti apibrėžtas užduotis. Pavyzdžiui, išmaniajame telefone PCBA ne tik laiko dalis, bet ir koordinuoja energijos tiekimą, valdo vartotojo įvestį, apdoroja duomenis ir signalus bei įgalina belaidį ryšį (Wi-Fi, Bluetooth, korinis). Būtent ši PCB integracija su komponentais paverčia dizaino projektą funkciniu įrenginiu.
PCB ir PCBA gamyba
PCB gamyba
Spausdintinių plokščių (PCB) gamyba prasideda nuo ėsdinimo, kai vario sluoksniai yra raštuojami taip, kad liktų tik reikalingi pėdsakai, formuojant elektros kelius. Daugiasluoksnėms plokštėms seka sluoksniavimo procesas, kurio metu laidūs ir izoliaciniai lakštai yra suspaudžiami kartu, ir įvedamos vias (padengtos skylės), kad signalai galėtų praeiti tarp sluoksnių. Kitas yra gręžimas, kurio metu sukuriamos tikslios skylės kiaurymių komponentams ir tarpsluoksnių jungtims. Išgręžus plokštę atliekama litavimo maskacija, kai padengiama apsauginė žalia (arba kartais kitos spalvos) danga, kad būtų išvengta oksidacijos ir netyčinio trumpojo jungimo. Procesas remiasi pagrindinėmis medžiagomis: stiklo pluoštas užtikrina mechaninį stiprumą, varis užtikrina laidumą, o litavimo kaukė suteikia izoliacijos ir ilgaamžiškumo.
PCBA gamyba
Spausdintinės plokštės surinkimas (PCBA) prideda elektroninius komponentus prie plikos PCB. Procesas prasideda nuo komponentų išdėstymo, kurį atlieka didelės spartos paėmimo ir padėjimo mašinos, kurios labai tiksliai nustato rezistorius, kondensatorius, integrinius grandynus ir kitus įrenginius. Kitas etapas yra litavimas, kai priklausomai nuo komponento tipo naudojami skirtingi metodai: pakartotinis litavimas būdingas paviršiaus montavimo įtaisams, o banginis litavimas tinka kiaurymių dalims. Galiausiai, tikrinimas ir bandymai užtikrina kokybę ir patikimumą. Automatizuota optinė apžiūra (AOI) tikrina, ar nėra paviršiaus defektų, rentgeno analizė įvertina paslėptas jungtis, tokias kaip BGA (Ball Grid Arrays), o funkcinis testavimas patvirtina, kad agregatas veikia taip, kaip numatyta.
PCB ir PCBA pritaikymas
PCB programos
• Pramoniniai valdikliai: užtikrina patikimą automatikos įrangos ir variklių tvarkyklių nukreipimą.
• Kompiuterinė aparatūra: įgalinkite tankias jungtis pagrindinėse plokštėse ir vaizdo plokštėse.
• Buitinė elektronika: randama išmaniuosiuose telefonuose, televizoriuose ir žaidimų konsolėse, kad signalas būtų stabilus.
• Buitinė technika: palaiko šaldytuvų, skalbimo mašinų ir orkaitių valdymo ir maitinimo grandines.
PCBA programos
• Išmanieji telefonai: integruokite procesorius, atmintį ir belaidžius modulius į vieną funkcinį bloką.
• Medicinos prietaisai: maitinkite gyvybei svarbius įrankius, tokius kaip širdies stimuliatoriai ir diagnostikos sistemos.
• Automobilių elektronika: paleiskite ECU, ABS ir oro pagalvių išsiskleidimo sistemas.
• IoT ir nešiojamieji įrenginiai: kompaktiški, mažos galios sprendimai jutikliams, kūno rengybos stebėjimo įrenginiams ir išmaniesiems namams.
PCB ir PCBA testavimas ir kokybės kontrolė
PCB testavimas
• Skraidančio zondo testas: judančių zondų rinkinys liečiasi su bandymo taškais, kad patikrintų tęstinumą, išmatuotų varžą ir aptiktų atvirą ar trumpąjį jungimą. Jis yra labai lankstus ir idealiai tinka prototipams ar nedideliems gamybos tiražams.
• Tvirtinimo (nagų lovos) testas: pasirinktinis armatūra su keliais fiksuotais zondais prispaudžia PCB, kad vienu metu patikrintų jungtis. Šis metodas yra greitesnis ir ekonomiškesnis didelės apimties gamybai, užtikrinant nuoseklius rezultatus.
PCBA testavimas
• In-Circuit Test (ICT): zondai arba bandymo trinkelės matuoja tokius parametrus kaip varža, talpa ir įtampa, kad patvirtintų, kad kiekvienas lituojamas komponentas yra tinkamai įdėtas ir veikia pagal leistiną nuokrypį. Šis testas taip pat nustato trumpus, atidarytus ir neteisingas reikšmes.
• Funkcinis testas: surinkta plokštė maitinama ir veikia sąlygomis, imituojančiomis faktinį veikimą. Įėjimai ir išėjimai stebimi, siekiant užtikrinti, kad PCBA veiktų taip, kaip numatyta.
Dažni PCB ir PCBA defektai
PCB defektai
• Sugedę arba neteisingai sulygiuoti pėdsakai: nutraukite signalo srautą arba sukelkite trumpuosius ryšius.
• Sluoksnių nesutapimas: daugiasluoksnėse plokštėse gali iškraipyti signalus arba sukurti trumpuosius taškus.
• Gręžimo klaidos: neteisingas skylių dydis ar išdėstymas turi įtakos komponentų tinkamumui ir jungtims.
PCBA defektai
• Trūksta arba netinkamai išdėstyti komponentai: neteisinga orientacija arba nebuvimas trukdo veikti.
• Prastos litavimo jungtys: silpnas arba šaltas litavimas lemia nepatikimas jungtis.
• Surinkimo klaidos: neteisingos dalių vertės, poliškumo klaidos arba litavimo tilteliai sukelia gedimus.
PCB ir PCBA privalumai ir trūkumai
| Kategorija | PCB (spausdintinė plokštė) | PCBA (spausdintinės plokštės surinkimas) |
|---|---|---|
| Privalumai | • Kompaktiškas, erdvę taupantis dizainas • Greitesnė ir pigesnė plikų plokščių gamyba • Patikima ir ilgaamžė • Lengvesnis trikčių šalinimas ir modifikavimas • Platus dizaino lankstumas | • Visiškai funkcionalios, paruoštos naudoti plokštės • Greitesnis pateikimo į rinką laikas su automatizuotu surinkimu • Nuoseklios, aukštos kokybės konstrukcijos • Sumažina rankų darbą ir tiekimo sudėtingumą • Visapusiškas testavimas užtikrina patikimumą |
| Minusai | • Didesnė sudėtingų daugiasluoksnių plokščių kaina • Jautrus karščiui, drėgmei ir aplinkai • Ribotas perdirbamumas • Mechaninis standumas ir svorio apribojimai | • Didesnės bendros išlaidos (surinkimas + komponentai) • Ilgesnis pristatymo laikas, jei perkamos dalys visame pasaulyje • Mažiau lankstus dizaino pakeitimai surinkus • Kokybės rizika, jei surinkimo standartai yra prasti • Aplinkosaugos problemos dėl litavimo cheminių medžiagų |
PCB ir PCBA ateities tendencijos
• Miniatiūrizacija: mažesnių, lengvesnių įrenginių paklausa skatina inovacijas, tokias kaip mikrovijos, įterptieji pasyvūs / aktyvūs komponentai ir itin ploni laminatai. Tai užtikrina didesnį grandinės tankį, o plokštės yra kompaktiškos išmaniesiems telefonams, nešiojamiesiems įrenginiams ir medicininiams implantams.
• Didelės spartos ir RF PCB: Populiarėjant 5G tinklams, palydovinėms sistemoms ir aukšto dažnio ryšiui, PCB turi naudoti pažangias mažų nuostolių medžiagas ir tikslią varžos kontrolę. Signalo vientisumui palaikyti gigahercų dažniais naudojami specializuoti laminatai ir griežtesni nuokrypiai.
• Įterptosios sistemos: šiuolaikiniai dizainai vis dažniau integruoja jutiklius, procesorius ir belaidžius modulius tiesiai į plokštę, o ne pasikliauja atskirais moduliais. Tai sumažina dydį, pagerina našumą ir palaiko daiktų interneto, automobilių elektronikos ir krašto kompiuterijos augimą.
• Išmanioji gamyba: PCB ir PCBA gamyba naudoja dirbtinį intelektą ir mašininį mokymąsi tikrinimui, defektų aptikimui ir procesų optimizavimui. Nuspėjamoji analizė padeda sumažinti prastovas, pagerinti derlių ir užtikrinti pastovią masinės gamybos kokybę.
• 3D spausdinimas: atsiranda priedų PCB gamybos metodų, leidžiančių greitai kurti prototipus, pasirinktines grandinių geometrijas ir gaminti pagal poreikį. Vis dar tobulėjant 3D spausdinta elektronika žada greitesnes dizaino iteracijas ir naujas lanksčių ar netradicinių formų galimybes.
Išvada
Nuo paprastų vieno sluoksnio plokščių iki pažangių daugiasluoksnių mazgų – PCB ir PCBA yra gyvybiškai svarbūs šiuolaikinėms technologijoms. Vien PCB siūlo struktūrą, tačiau surinkta į PCBA ji tampa funkcine sistema. Pripažindami jų pranašumus, apribojimus ir ateities tendencijas, kiekvienas gali pasirinkti tinkamus sprendimus besivystančioms elektroninėms inovacijoms ir programoms.
Dažnai užduodami klausimai [DUK]
Kuo skiriasi PCB gamyba ir surinkimas?
PCB gamyba sukuria pliką plokštę su vario pėdsakais ir izoliaciniais sluoksniais. Surinkimas (PCBA) prideda elektroninius komponentus litavimo ir bandymo būdu, paversdamas pliką plokštę darbine grandine.
Kaip pasirinkti vieno sluoksnio ir daugiasluoksnes PCB?
Naudokite vieno sluoksnio PCB paprastiems, nebrangiems dizainams, pvz., LED tvarkyklėms. Rinkitės daugiasluoksnes PCB, kai reikia didesnio tankio, signalo vientisumo ar kompaktiško išdėstymo, pvz., išmaniuosiuose telefonuose ar didelės spartos kompiuteriuose.
Kodėl testavimas yra svarbus PCBA gamyboje?
Bandymai užtikrina, kad kiekviena litavimo jungtis, pėdsakas ir komponentas veiktų tinkamai. Tai apsaugo nuo brangių gedimų vėliau, nes užfiksuoja defektus, tokius kaip šalto litavimo jungtys, netinkamai išdėstytos dalys ar trumpasis jungimas, kol produktai pasiekia klientus.
Kokius sertifikatus turėtų turėti PCB gamintojas?
Pagrindiniai sertifikatai yra ISO 9001 kokybės valdymas, IPC-A-600 PCB priimtinumas ir IPC-A-610 surinkimo standartai. Tai garantuoja nuoseklius procesus, patikimumą ir atitiktį pramonės etalonams.
Ar PCBA galima taisyti, jei komponentai sugenda?
Taip. Sugedę komponentai dažnai gali būti išlituoti ir pakeisti, ypač kiaurymių konstrukcijose. Tačiau smulkaus žingsnio paviršiaus montavimo dalims ar daugiasluoksnėms plokštėms gali prireikti pažangios perdirbimo įrangos ir kvalifikuotų technikų.