Che cos'è una scheda PCB?
Una scheda PCB si riferisce a una scheda che fornisce un collegamento elettrico per diversi componenti utilizzando fili e conduttori e offre supporto meccanico anche per componenti montati su superficie e con prese.
Contiene sottili piste di rame, o tracce, inciso in modo complesso nel materiale del substrato che fornisce isolamento, come fibra di vetro o resina epossidica composita. Le tracce di rame formano il cablaggio tra componenti sulla scheda PCB. Il processo di produzione del PCB utilizza fotolitografia per stampare accuratamente il circuito sulla scheda. Una volta prodotta la scheda PCB, i componenti elettronici possono essere saldati sui pad di rame per formare un circuito completo. La scheda PCB fornisce i collegamenti tra questi componenti montati e li integra in un sistema elettronico funzionale.
Mentre oggi le schede PCB si trovano in quasi tutte le apparecchiature elettroniche, il termine si riferisce specificamente alla scheda nuda senza alcun componente popolato su di essa. Quando i componenti sono saldati su un circuito stampato, il prodotto risultante è più precisamente descritto come un assieme di circuito stampato (PCA) o assemblaggio di circuiti stampati (PCBA).
Tipi di scheda PCB
Scheda PCB a lato singolo
Si riferisce a una scheda PCB costituita da un substrato a strato singolo con tutti i suoi circuiti e componenti montati su un solo lato. Schede PCB a faccia singola sono caratterizzati da un semplice processo di progettazione e produzione, alta efficienza produttiva, a basso costo, e una vasta gamma di applicazioni.
Scheda PCB a doppia faccia
Fedele al suo nome, un PCB a doppia faccia scheda si riferisce alla scheda su cui sono montati i componenti elettronici su entrambi i lati del substrato. E ci sono due metodi per assemblare i componenti: SMT (Tecnologia a montaggio superficiale) e THT (tecnologia a foro passante). Di solito viene applicato per applicazioni richieste con circuiti più complessi come l'illuminazione a LED, distributori automatici, controlli industriali, e così via.
Scheda PCB multistrato
Scheda PCB multistratos sono costituiti da tre o più strati di circuiti stampati, a seconda dell'applicazione e delle esigenze. Questo tipo di PCB offre ai progettisti una maggiore flessibilità per layout complessi, ecco perché li troverai nelle centrali elettriche come i dispositivi medici, sistemi di archiviazione dei dati, Tecnologia GPS, e altre applicazioni avanzate. Avere più strati conduttivi significa che componenti e tracce possono incrociarsi senza cortocircuiti, consentendo progetti molto più densi. Quindi, quando hai bisogno di una scheda ad alte prestazioni per gestire alcune richieste elettriche importanti, i multistrati sono la strada da percorrere.
Scheda PCB rigida
I PCB rigidi sono comuni tipo di circuito stampato, che sono fatti di materiale di substrato resistente. La loro flessibilità e flessione sono notevolmente ridotte, quindi i componenti elettronici utilizzati per i PCB rigidi hanno una durata di vita più lunga. Inoltre, questo tipo di scheda PCB produce un basso rumore elettronico, quindi l'uso di una scheda PCB rigida aiuta a ridurre in una certa misura l'impatto negativo sull'ambiente. La scheda PCB rigida viene utilizzata principalmente in applicazioni come i satelliti, automobili e aerospaziale, eccetera.
Scheda PCB flessibile
A differenza dei PCB rigidi, circuiti stampati flessibili sono fatti di materiali che possono piegarsi facilmente, ma tendono ad essere più costosi da produrre. Le schede PCB flessibili presentano molti vantaggi, la più importante è la loro flessibilità. Possono essere piegati su bordi o angoli, mentre, grazie alla loro flessibilità, un singolo PCB flessibile può coprire aree che potrebbero richiedere più PCB rigidi. Inoltre, i PCB flessibili richiedono meno spazio di assemblaggio e sono adatti per applicazioni in cui peso e spazio sono importanti.
PCB rigido-flessibile
Circuiti rigido-flessibili combinano i vantaggi dei PCB rigidi e dei PCB flessibili, e sono implementati collegando più strati di PCB flessibili a strati PCB rigidi. Rispetto alle tavole rigide o flessibili, le schede rigid-flex hanno meno componenti elettronici e non richiedono connettori, intestazioni e crimpature di contatto, con conseguente riduzione delle dimensioni complessive del PCB e del peso del pacchetto. Troverai spesso PCB rigidi flessibili in cose come i telefoni cellulari, fotocamere digitali, e pacemaker.
Scheda PCB con supporto in alluminio
PCB con supporto in alluminio si riferisce a PCB che utilizzano substrati di alluminio o rame, mentre la maggior parte dei PCB sono generalmente realizzati in fibra di vetro. Hanno diversi vantaggi: Primo, hanno una migliore efficienza termica, il che li rende una scelta perfetta per alcuni progetti con circuiti più complessi, in quanto possono facilmente dissipare il calore dal circuito nel tempo anche dopo un funzionamento a lungo termine. Secondo, maggiore durata, la scheda PCB in alluminio ha una durata maggiore rispetto alla fibra di vetro. Terzo, sono innocui per l'ambiente. I fogli di alluminio sono atossici e rispettosi dell'ambiente, e facile da riciclare.
Te Applicazioni di PCB Board
Dispositivi medici
Da pacemaker, minuscole telecamere utilizzate nella chirurgia mininvasiva, a grandi apparecchiature mediche come apparecchiature a raggi X e scanner CAT, Le schede PCB svolgono un ruolo importante. Per esempio, PCB flessibili e rigidi-flessibili, che sono di piccole dimensioni, leggero e ad alta densità, può essere utilizzato per produrre dispositivi medici più compatti e leggeri, e per alcuni dispositivi medici complessi, i PCB rigidi-flessibili sono una scelta particolarmente ideale.
Aerospaziale
Con il progresso della tecnologia aerospaziale, la domanda di schede PCB utilizzate negli aerei, satelliti, anche i droni e altri avionica stanno aumentando. In queste applicazioni, Vengono spesso utilizzati PCB di piccole dimensioni e che supportano circuiti complessi. Tra loro, i più usati sono rigidi, PCB flessibili e rigidi-flessibili, che vengono utilizzati nei quadri strumenti, controllo del volo, sistemi di gestione e sicurezza del volo. Il loro design piccolo e leggero riduce il peso complessivo dell'attrezzatura, che riduce i requisiti di consumo di carburante.
Elettronica di consumo
Possiamo trovare schede PCB nell'elettronica comunemente usata in casa e in ufficio come i computer, smartphone, televisori, elettrodomestici, sistemi di intrattenimento, e così via. Questi prodotti hanno requisiti elevati per le schede PCB, inclusa la loro affidabilità, prestazioni di peso e dissipazione del calore.
Equipaggiamento industriale
La maggior parte delle apparecchiature industriali odierne è controllata elettronicamente, con conseguente aumento della domanda di schede PCB in tutto il settore. Attrezzature come apparecchiature di produzione, strumenti di misura, apparecchiature elettriche, tutti i robot richiedono schede PCB. Poiché le apparecchiature industriali di solito operano in ambienti difficili, I PCB utilizzati negli ambienti industriali devono essere sufficientemente durevoli da resistere alla stimolazione chimica, shock fisico, alte temperature, e altri fattori avversi.
Illuminazione
Grazie all'elevata efficienza energetica e alla maggiore durata dei diodi emettitori di luce, stanno diventando sempre più popolari in diversi mercati, che porta al crescente utilizzo di schede PCB LED, in particolare la scheda PCB con retro in alluminio con una migliore dissipazione del calore rispetto ad altri tipi di schede PCB.
Militare e Difesa
Anche le attrezzature militari e di difesa sono inseparabili dalle schede PCB, che sono richiesti per i veicoli, computer, apparecchiature di comunicazione e monitoraggio. I PCB utilizzati in questo campo devono essere molto durevoli e affidabili, e può resistere a temperature e condizioni meteorologiche estreme.
Come produrre una scheda PCB?
- Passo 1 –Progettazione della scheda PCB
Prima della produzione, dobbiamo prima realizzare un progetto PCB in base ai requisiti del progetto. Il design viene normalmente completato utilizzando un software per computer come Altium Designer, O CAD, Pads, eccetera. E quando abbiamo finito il design, dobbiamo convertirlo nel formato Gerber che include informazioni importanti come schemi di perforazione, pozzi, simboli dei componenti.
- Passo 2 – Stampa del disegno
Usiamo una stampante speciale chiamata plotter per stampare il design della scheda PCB. Il plotter è caratterizzato da un'elevata precisione in grado di mostrare dettagli e strati dei circuiti stampati, che è molto utile per i produttori per l'immagine delle schede PCB. E ci sono due colori che verrebbero mostrati nel film: inchiostro trasparente e inchiostro nero. Per strati interni, l'inchiostro trasparente rappresenta le aree non conduttive e l'inchiostro nero rappresenta le tracce e i circuiti conduttivi di rame. Mentre per gli strati esterni, il loro significato è opposto.
- Passo 3- Rimuovere il rame
Per continuare la produzione di schede PCB, dobbiamo rimuovere il rame in eccesso negli strati interni della scheda utilizzando il solvente di rame e il rame desiderato può rimanere intatto. La quantità di solvente per incisione del rame utilizzata può variare, per esempio, la grande scheda PCB richiede l'utilizzo di più rame e tempo.
- Passaggio 4–Allineamento dei livelli
In questo passaggio, la scheda PCB passerebbe al passaggio successivo: allineamento dei livelli. Sia gli strati interni che quelli esterni devono essere allineati utilizzando una punzonatrice ottica che può guidare un perno attraverso i fori per allineare gli strati dei circuiti stampati.
- Passo 5 – Ispezione
Non è possibile correggere gli errori degli strati interni se gli strati vengono messi insieme, così, l'ispezione è un passaggio molto importante. La macchina di ispezione ottica automatica verrebbe utilizzata per garantire che non vi siano difetti sulle schede. Utilizzando un sensore laser, la macchina eseguirà la scansione dei livelli con attenzione e genererà un'immagine digitale da confrontare con il file Gerber originale. In caso di incoerenza rilevata durante il processo, la macchina presenterebbe il confronto in modo da poter conoscere maggiori dettagli.
- Passo 6- Laminazione degli strati
Primo, gli strati verrebbero fissati insieme utilizzando fascette metalliche, e lo strato di preimpregnato si trova sulla vasca di allineamento. Quindi lo strato di substrato viene coperto sul preimpregnato prima che vengano posizionati gli strati di lamina di rame. E più fogli di preimpregnato verrebbero coperti sulla parte superiore dello strato di rame. Finalmente, il foglio di alluminio e la piastra di stampa in rame completano la pila.
- Passo 7 – Premendo i livelli
Per premere questi strati, i perni devono essere perforati attraverso gli strati per mantenerli allineati, quindi le presse applicherebbero calore e pressione agli strati per fondere la resina epossidica all'interno del preimpregnato per fondere insieme gli strati.
- Passo 8 – Foratura
Prima di perforare, dobbiamo usare macchine a raggi X per localizzare i punti di perforazione, quindi viene applicato il trapano guidato dal computer per praticare fori in ogni strato. Una volta terminata la perforazione, il filo di rame extra sul bordo del pannello verrà rimosso dallo strumento di contorno.
- Passo 9 – Placcatura
Dopo la perforazione, la scheda PCB sarebbe placcata. Usiamo la deposizione chimica per fondere insieme tutti gli strati, e la scheda verrebbe pulita a fondo utilizzando altre soluzioni chimiche che rivestirebbero la superficie del pannello con uno strato sottile (di 1 micron) di rame, che andrebbe nei fori praticati.
- Passo 10 – Imaging dello strato esterno
In questo passaggio, applichiamo uno strato di fotoresist allo strato esterno prima dell'imaging. Durante il processo, dovremmo notare che dovrebbe essere in una stanza sterile per isolare i contaminanti dalla superficie dello strato. Quindi utilizziamo la luce ultravioletta per indurire il fotoresist, mentre qualsiasi fotoresist indesiderato verrebbe rimosso.
- Passo 11 – Placcatura
Proprio come quello che abbiamo fatto al punto 9, dobbiamo placcare il pannello con un sottile strato di rame. Poi, il pannello sarebbe placcato con stagno sottile. Durante questo processo, possiamo rimuovere il rame indesiderato e proteggere il rame dello strato esterno dall'incisione nel passaggio successivo.
- Passo 12 – Acquaforte
Applicando la soluzione chimica, possiamo rimuovere il rame indesiderato in questo passaggio, mentre può rimanere il rame desiderato che è custodito dallo stagno. Questo passaggio può stabilire le aree di conduzione e le connessioni delle schede PCB.
- Passo 13 – Applicazione della maschera di saldatura
Prima della maschera di saldatura, entrambi i lati del pannello devono essere puliti. Quindi verrà applicato un inchiostro epossidico per maschera di saldatura per coprire il pannello. Quindi viene applicata la luce ultravioletta per rimuovere la maschera di saldatura indesiderata, e la maschera di saldatura desiderata verrebbe cotta in un forno per la cura.
- Passaggio 14: serigrafia
In questo passaggio, stamperemmo informazioni critiche sulla lavagna, che è un passaggio molto importante. E una volta completato, la scheda PCB passerebbe all'ultimo processo di rivestimento e polimerizzazione.
- Passo 15 - Finitura superficiale
Secondo diverse esigenze, la scheda PCB può essere placcata con una finitura saldabile che può migliorare la qualità della saldatura.
- Passo 16 – Test
Prima di consegnare la scheda PCB ai clienti, è necessario un test elettrico sulla scheda per testare la funzionalità dei PCB e per confermare se hanno seguito il progetto originale.
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La progettazione e la produzione della scheda PCB è un processo molto complesso. Per garantire la qualità del PCB, è necessario garantire il completamento di alta qualità di ogni collegamento, perché gli errori che si sono verificati in qualsiasi collegamento porteranno al guasto dell'intera scheda PCB. Perciò, è molto importante trovare un fornitore professionale.
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