Печатная плата (PCB), также называемая печатной монтажной платой (PWB), используется в электронной инженерии для соединения электронных компонентов друг с другом. Обычно медные проводники на печатной плате проектируются и анализируются с использованием схемы, называемой схемой, которая состоит из символов электронных компонентов, соединенных линиями. После того как медные проводники напечатаны на плате в соответствии с успешной схемой, компоненты должны быть способны взаимодействовать контролируемым образом после сборки на плате.
Проще говоря, печатная плата — это просто напечатанная схема медных проводников, готовая для физического и электрического соединения с компонентами. А процесс соединения назначенных электронных компонентов с пустой печатной платой называется сборкой печатной платы (PCBA). В этой статье давайте сосредоточимся на печатной плате!
Структура печатной платы
Обычно самая простая печатная плата представляет собой плоский, жесткий, изолирующий материал с тонкими проводящими медными слоями, покрывающими поверхность с обеих сторон. Во время производственного процесса большая часть меди на поверхности будет вытравлена, оставляя только разработанную схему на поверхности. Это и есть схема, «напечатанная» на плате. После этого, для многослойных плат, чтобы разные слои имели физические и электрические соединения, необходимо будет сверлить площадки и переходные отверстия разных размеров и типов. В зависимости от количества слоев платы этот процесс может повторяться много раз.
Стандартная многослойная печатная плата состоит из сердечников, медных слоев, препрега и паяльных масок на верхней части обеих сторон, при этом сердечник — это стекловолокно, которое придает плате жесткость, а препрег — это клей, связывающий слои вместе. Наиболее часто используемый сердечник — это FR-4, который хорошо функционирует как электрический изолятор и имеет хорошее соотношение прочности к весу, при этом являясь огнестойким. На поверхностных слоях на каждой стороне платы есть слой паяльной маски, покрывающий медь для предотвращения окисления.
Причины использования нескольких слоев в печатной плате
- Снижение сложности
Несколько слоев облегчают прокладку трасс печатной платы, позволяя переходить с одного слоя на другой для завершения пути. Таким образом, многие сложные схемы могут быть легко проложены. - Миниатюризация
Уменьшение размера печатной платы экономит множество ресурсов, начиная от самой платы и заканчивая упаковочными материалами. Также спрос на компактные электронные устройства увеличивает потребность в миниатюризированных схемах. - Изоляция питания и земли
В печатных платах с 4 или более слоями питание и земля обеспечиваются отдельным слоем каждый. Это обеспечивает изоляцию между контактами питания и земли, что позволяет избежать короткого замыкания.
Проектирование печатной платы
Проектирование печатной платы может быть очень сложной и технической работой, так как проектировщики должны понимать все электрические параметры и иметь глубокое понимание функций различных типов электронных компонентов, а также быть знакомыми с правилами и требованиями проектирования для производства печатных плат.
Независимо от сложности и функции схем, проектировщики должны соблюдать несколько обязательств:
- Проектирование схем
- Выбор компонентов, соответствующих стандартам проектирования
- Математический анализ через моделирование
- Прототипирование и тестирование схемы
- Доказательство работоспособности схемы для производства!!!
