Spausdinta plokštė (PCB) yra esminis elektroninės įrangos komponentas, daugiausia naudojamas įvairiems elektroniniams komponentams sujungti ir palaikyti, siekiant realizuoti grandinės ryšį ir funkcijas. Ji daugiausia pagaminta iš stiklo pluošto, puikių laidžių metalų ir armatūrinių medžiagų, pasižymi dideliu tvirtumu, dideliu stiprumu ir matmenų stabilumu. Spausdinta plokštė yra plastikinė plokštė, padengta laidžia vario folija, su daug gręžiamų skylių, kurios užpildytos laidais arba elektroninių komponentų kaiščiais. Elektroniniai komponentai sujungiami vienas su kitu naudojant elektros pakavimo technologiją. Spausdintos grandinės plokštės grandinės jungties struktūra yra plokščia, todėl grandinės išdėstymas ir dizainas atrodo kompaktiškesnis ir glaustesnis.
Šiuolaikiniuose elektroniniuose įrenginiuose valdymo signalas ir duomenų signalas yra panašaus dydžio, o duomenys dažnai užšifruojami ir jų negalima perimti šnipai ar vagys. Spausdinta plokštė gali apsaugoti elektroninius komponentus nuo išorinių įtakų, tokių kaip statinė elektra, elektromagnetinės bangos, drėgmė ir kt. Ji gali labai supaprastinti elektroninės įrangos projektavimą ir gamybą, integruojant sudėtingas ir tikslias grandines bei jų komponentus. Spausdinta plokštė yra nepakeičiama ir svarbi šiuolaikinių elektroninių gaminių dalis, kurios funkcija yra sujungti, perduoti, apsaugoti ir realizuoti sudėtingas grandines.
Spausdintinė plokštė yra nepakeičiama elektroninės įrangos dalis mokslo ir technologijų amžiuje. Jos išvaizda leidžia daugeliui elektroninių produktų funkcionuoti ir integruoti grandinę. Ji daugiausia susideda iš pado, per skylę, montavimo angos, vielos, komponentų, jungties, užpildymo, elektros ribos ir kt. Pagrindinės spausdintinės plokštės komponentų funkcijos: padas, per skyles, montavimo anga, laidininkas, jungtis, užpildymas, elektrinė riba. Su tuo susidaro įvairūs konstrukcijos elementai, kurie užtikrina tinkamą grandinių veikimą.
Spausdintinės plokštės klasifikacija
Spausdintos plokštės skirstomos į tris pagrindines kategorijas: vienpusės, dvipusės ir daugiasluoksnės plokštės.
Vienpusė plokštė
Vienpusėje plokštėje dalys sutelktos vienoje pusėje, o laidai - kitoje. Kadangi laidininkai pasirodo tik vienoje pusėje, šis PCB vadinamas vienpuse plokšte.
Dvipusė plokštė
Dvipusė plokštė yra vieno skydelio išplėtimas ir gali būti naudojama, kai vieno laidų sluoksnio nepakako elektroninių produktų poreikiams patenkinti. Abiejose pusėse yra vario apvalkalo laidai ir gali būti naudojami laidams tarp dviejų sluoksnių per skyles atlikti, kad būtų suformuotas norimas tinklo ryšys.
Daugiasluoksnė plokštė
Daugiasluoksnė plokštė reiškia spausdintą plokštę su trimis ar daugiau laidžios grafikos ir izoliacinių medžiagų sluoksnių tarp laminuotų, o laidi grafika yra tarpusavyje sujungta pagal reikalavimus. Lanksčios spausdintinės plokštės (FPC), plokšti lankstūs kabeliai (FFC) ir elastomerinės juostelės turi savo specifinę paskirtį ir taikymą.
FPC (Flexible Printed Circuit)
FPC yra lanksčios plokštės su sudėtinga grandine. Jos yra pagamintos išėsdinant grandines ant lanksčių substratų, tokių kaip poliimido plėvelė. Gali turėti sudėtingas daugiasluoksnes grandines su įterptais elektroniniais komponentais, leidžiančiais atlikti sudėtingus sujungimus kompaktiškuose įrenginiuose. Dėl daugiasluoksnės konstrukcijos užtikrina puikų lankstumą ir atsparumą nuovargiui.
FFC (Flat Flexible Cable)
FFC yra paprastesni plokšti kabeliai, skirti pagrindiniam signalų perdavimui. Sudaryti iš kelių plonų laidininkų, laminuotų tarp lanksčių plėvelių. Daugiau naudojami paprastoms vidinėms jungtims tarp pagrindinės plokštės ir ekrano ar kitų komponentų.
Elastomerinės juostelės
Elastomerinės juostelės yra pasyvios jungtys, skirtos laikiniems sujungimams arba bandymams. Jos sudaro patikimus, slėgiu pagrįstus elektros sujungimus tarp dviejų paviršių be litavimo. Dažnai naudojamos bandymams ir prototipų kūrimui.
Spaudintinių plokščių gamybos procesas
PCB pėdsakų gamybos procesas apima kelis etapus - nuo grandinės projektavimo iki faktinio laidų formavimo. Žingsniai:
- Projektavimas ir paruošimas CAD programinėmis įrangomis (pvz., Altium Designer, Eagle, KiCAD). Generuojami Gerber failai - standartinis PCB gamybos formatas, kuriame pateikiama išsami informacija apie kiekvieną PCB sluoksnį.
- Vaizdo perkėlimas Fotoploteris: konvertuoja CAD projektus į fotokaukes, naudojamas pėdsakų perkėlimui ant spausdintinės plokštės. Ekspozicijos vienetas: UV šviesa perkelia raštą į fotorezistą.
- Ėsdinimas: ėsdinimo mašina naudoja tirpalus, paliekant tik laidininkus rašte.
- Elektrinis dengimas (galvanizavimas): padengia plonas vario sluoksniu išgręžtuose skyliuose ir plokštės paviršiuje.
- Laminavimas: laminavimo mašina pritvirtina vario foliją ant pagrindo.
- Gręžimas CNC staklėmis: tiksliai gręžia skylutes, tvirtinimo angas ir kiaurymes komponentams.
- Valymas ir apžiūra: pašalina cheminių medžiagų likučius ir atliekama vizualinė patikra.
PCB gamybos procesas reikalauja specializuotos įrangos ir kruopštaus dėmesio detalėms. Kievienas žingsnis turi būti atliktas labai tiksliai, kad užtikrintų galutinės plokštės kokybę ir patikimumą.
Spausdintinių plokščių pritaikymas ir pasirinkimas
Standžiosios spausdintinės plokštės sudaro apie 90 % visų gaminamų PCB, o lanksčiosios plokštės apie 10 %. Dauguma standžiųjų-lanksčiųjų plokščių yra vadinamos standžiosiomis-lanksčiomis plokštėmis (rigid-flex). Pasirinkimas priklauso nuo grandinės sudėtingumo, lankstumo ir gyvavimo ciklo poreikių.
FPC yra visiškai funkcionali lanksčios grandinės plokštė su sudėtingais laidais ir įterptais komponentais, tinkama didelio tankio ir sudėtingoms grandinėms (išmanieji telefonai, medicinos įranga, aviacijos ir kosmoso pramonė). FFC yra paprastesni plokščiai kabeliai, skirti pagrindiniam signalų perdavimui, tinkami paprastoms vidinėms jungtims (pagrindinė plokštė - ekranas). Elastomerinės juostelės - laikini, bandymų tikslais naudojami jungčių sprendimai be litavimo.
Montavimo technologijos
Rezistoriai yra vienas iš dažniausiai naudojamų komponentų PCB ir jų paskirtis yra riboti elektros srautą ir išvesti šilumą. SMT (Surface Mount Technology) - paviršiaus montavimo technologija, kuri tapo dominuojančia, užtikrinančia geresnius rezultatus ir didesnį efektyvumą. SMT pakeitė senąjį per skylę (THT) montavimo metodą. SMT leidžia automatizuotą gamybą, mažina rankinį darbą ir didina našumą.
Perforuotos plokštės montavimas dažnai vyksta naudojant plonas vielas prijungti skraidantį laidą arba „skardos sujungimo“ metodą. Paprastai laikui bėgant atliekamos laidų operacijos gali būti sunkesnės ir reikalauti daugiau įgūdžių, tačiau gali pagerinti grandinės patikimumą. Dėstymo etapai apima maitinimo ir žemynų laidų išdėstymo nustatymą, komponentų kaiščių išnaudojimą, naudojimą smeigtukų antraščių bei maksimalų dvipusio plokštės naudojimą atliekant litavimą ir diegimą.
Perforuotų plokščių dizaino ir gamybos kokybė tiesiogiai įtakoja galutinės įrangos kokybę ir sąnaudas, todėl reikalauja kruopštaus planavimo ir tikslumo. Universali plokštė, perforuota pagal standartinį IC atstumą (2,54 mm), gali būti įdėta ir sujungta su komponentais bei laidais pagal poreikį, tačiau perforuotos plokštės privalumai - mažos sąnaudos, paprastas naudojimas ir lanksti plėtra.
tags: #perforuota #spausdintine #plokste