Переосмыслите свое понимание печатных плат и печатных плат с помощью лучшего руководства 2023 года!

1. Введение

1.1 Краткое описание печатной платы и печатной платы

В нашем цифровом взаимосвязанном мире скрытые волшебники, которые поддерживают работу наших устройств, — это печатные платы и печатные платы. Являясь неотъемлемыми компонентами почти каждого электронного устройства, которое мы используем ежедневно – от скромного будильника до наших смартфонов, компьютеров и даже высокотехнологичных дронов – понимание основ печатных плат (PCB) и сборок печатных плат (PCBA) может быть по-настоящему поучительным.

Но что такое печатные платы и печатные платы? Как они вдыхают жизнь в гаджеты, которые мы считаем само собой разумеющимися? Разгадав эти, казалось бы, сложные концепции, вы сможете не только глубже оценить повседневные чудеса технологий, но и принять обоснованные решения, если ваша работа или интересы когда-либо пересекаются с этими сложными и важными компонентами.

Итак, готовы ли вы отправиться в увлекательное путешествие в мир печатных плат и печатных плат, исследуя их сложные слои, понимая значение паяльных масок, погружаясь в материалы, из которых они изготовлены, и, наконец, понимая, как ориентироваться в процессе закупок, например профи? Давайте начнем! Это руководство обещает стать наиболее полным введением в печатные платы и печатные платы, которое вы найдете в Интернете. Пристегнитесь и давайте нырнем!

2. Глубокое понимание печатной платы.

Сложный мир печатных плат является свидетельством того, как далеко продвинулась электроника. Углубление этой темы не только улучшит ваше понимание современных технологий, но и даст вам ценные знания о скрытых героях в каждом электронном устройстве.

2.1. Базовые знания о печатной плате

Печатные платы, или печатные платы, представляют собой тонкие платы, изготовленные из изоляционного материала, покрытые проводящим материалом с обеих или с одной стороны. Они играют ключевую роль в соединении различных электронных компонентов через протравленные пути, создавая таким образом цепь. Эти платы широко используются практически во всех электронных устройствах: от мобильных телефонов и ноутбуков до промышленного оборудования и медицинского оборудования.

2.2. Слои в печатной плате

Печатные платы подразделяются на категории в зависимости от количества проводящих слоев: односторонние (один слой), двухсторонние (два слоя) и многослойные (три и более слоев). Каждый слой несет в себе разные части схемы и сообщается с другими слоями через небольшие отверстия, называемые «переходными отверстиями».

• На односторонних печатных платах проводящий материал нанесен только на одну сторону.
• Двусторонние печатные платы имеют проводящий материал с обеих сторон платы.
• Многослойные печатные платы состоят из трех или более слоев проводящего материала, которые ламинируются под воздействием высокой температуры и давления. Они часто используются в сложных электронных схемах высокой плотности.

2.3. Понимание сопротивления припоя (паяльной маски)

Паяльная маска, также известная как паяльный резист, представляет собой слой изолирующего материала, нанесенный на поверхность печатной платы. Его основная функция — защитить медные дорожки от окисления, обеспечить электрическую изоляцию и предотвратить образование мостиков припоя в процессе пайки. Этот слой обычно зеленый, но может быть и разных цветов, например синего, красного или черного.

2.4. Материалы, используемые в печатной плате

Печатные платы преимущественно изготавливаются из стекловолокна, в частности FR4 (огнестойкого 4), что обеспечивает высокий уровень прочности и долговечности. Другие материалы включают медь, образующую проводящие пути, и паяльную маску, обеспечивающую изоляцию. Выбор материалов часто зависит от сложности и требований конкретного устройства, в котором будет использоваться печатная плата.

2.5. Процесс изготовления печатной платы

Неотъемлемой частью понимания основ печатных плат является ознакомление с процессом изготовления печатных плат. Этот процесс включает в себя несколько этапов, требующих пристального внимания к деталям и точности. Именно на этих этапах в игру вступают различные методы отделки поверхности печатной платы. Здесь мы рассмотрим некоторые из наиболее распространенных методов изготовления печатных плат:

• 1. Бессвинцовая HASL (выравнивание припоем горячим воздухом): Поскольку стремление к экологически безопасным практикам в электронной промышленности продолжается, бессвинцовый HASL становится все более популярным. Этот процесс включает в себя нанесение на печатную плату расплавленного оловянно-свинцового припоя с последующей обдувкой горячим воздухом для выравнивания и удаления излишков припоя. В результате получается очень надежная и экономичная отделка.

• 2. OSP (органический консервант для пайки): OSP — это органическое покрытие на водной основе, которое избирательно наносится на непокрытую медь. Он работает путем нанесения защитного слоя на медь, чтобы предотвратить ее окисление и сохранить ее паяемость. Этот процесс экологически безопасен и позволяет легко перерабатывать печатные платы.

• 3. ENIG (электрическое никель-иммерсионное золото): Эта обработка поверхности включает в себя нанесение первоначального слоя никеля на медь, за которым следует тонкий слой иммерсионного золота. ENIG обеспечивает превосходную плоскостность поверхности и идеально подходит для плотных и плоских печатных плат. Его особенно ценят из-за превосходного срока хранения и хорошей коррозионной стойкости.

• 4. Иммерсионное серебро: Это простой процесс, при котором тонкий слой серебра наносится непосредственно на медь. Покрытие Immersion Silver выбрано из-за его низкой стоимости, хорошей паяемости и строгого соблюдения требований RoHS.

• 5. Погружная банка: Эта отделка предполагает нанесение плоского слоя олова непосредственно на медь. Известный своей превосходной плоскостностью поверхности, он часто используется для технологии точного шага и установки штифтов с запрессовкой.

• 6. Твердое золотое покрытие: Эта отделка предполагает покрытие меди слоем твердого золота поверх слоя никеля. Эта отделка чаще всего используется для кромочных соединителей из-за ее высокой износостойкости.

Понимание этих различных методов изготовления дает исчерпывающий обзор возможностей, доступных при проектировании и производстве печатных плат, что, в свою очередь, может существенно повлиять на производительность, стоимость и надежность конечного продукта.

Помните, что каждый метод имеет свой набор преимуществ и недостатков, и выбор часто зависит от области применения, условий окружающей среды и стоимости.

Предпочитаемый вами производитель печатных плат, например Rowsum, может предоставить дополнительные рекомендации, основанные на специфике вашего проекта. Они будут обладать знаниями в области различных методов изготовления, что позволит вам сделать лучший выбор для ваших нужд печатных плат.

Получите доступ сейчас: Rowsum

2.6. Контактные площадки на печатной плате

Контактные площадки — это небольшие участки меди на печатной плате, где припаяны контакты компонентов. Существует два типа площадок: площадки со сквозными отверстиями, которые имеют отверстия для компонентов с выводами для вставки, и площадки для поверхностного монтажа, которые позволяют размещать компоненты непосредственно на поверхности платы.

2.7. Расширенная общая терминология в печатных платах

Чтобы лучше понять печатные платы, давайте рассмотрим некоторые наиболее часто используемые в отрасли термины:

• Палец: это позолоченные клеммы, выступающие вдоль края печатной платы. Их часто используют в качестве точки интерфейса с другими печатными платами.
• Кольцевое кольцо: Медное кольцо, окружающее просверленные отверстия на печатной плате, называется кольцевым кольцом.
• Земля: это еще один термин для обозначения площадки, места, где компонент припаян к печатной плате.
• Слоты: это некруглые отверстия или вырезы в печатной плате, которые часто используются для монтажа платы или для размещения компонентов, которым требуется дополнительный зазор.
• Множество: Это относится к группировке печатных плат меньшего размера на панели большего размера, что упрощает обращение с ней во время сборки.
• Подача: Этот термин используется для описания расстояния от центра одного компонента до центра следующего компонента.
• Субстрат: Изоляционный материал, составляющий основную часть печатной платы.
• Самолет: большая часть открытой меди на печатной плате, обычно подключаемая либо к питанию, либо к земле.
• Гербер-файлы: это стандартные файлы данных, содержащие информацию о конструкции печатной платы. Их используют в производственном процессе.
• DRC (проверка правил проектирования): программная проверка, чтобы убедиться, что в разводке печатной платы нет ошибок, таких как расположение дорожек слишком близко друг к другу или слишком маленькие отверстия.

Это лишь некоторые из часто используемых терминов, с которыми вы столкнетесь, углубляясь в сферу печатных плат. Они дают представление о тонкостях создания этих основополагающих элементов всех электронных устройств.

3. Типы печатных плат

Понимание разнообразных типов печатных плат, используемых в различных отраслях, имеет основополагающее значение для полного понимания мира печатных плат. Вот некоторые из распространенных типов печатных плат, с которыми вы можете столкнуться:

3.1. Печатные платы FR-4

Это, безусловно, наиболее часто используемый тип печатных плат в электронной промышленности. Термин FR-4 означает «огнестойкий 4» и представляет собой тип материала подложки, изготовленного из тканой стекловолоконной ткани и эпоксидной смолы. Печатные платы FR-4 пользуются популярностью за свою доступность, доступность и превосходные электрические свойства, что делает их пригодными для широкого спектра применений.

3.2. Гибкие печатные платы (FPC)

Гибкие печатные платы или FPC — это именно то, что следует из их названия — гибкие! В отличие от жестких печатных плат FR-4, FPC могут сгибаться и изгибаться, сохраняя при этом целостность своих электрических соединений. Это свойство делает их невероятно полезными в приложениях, где требуется пространство или движение, например, в смартфонах, носимых устройствах и автомобильных приложениях.

3.3. Печатные платы с алюминиевой основой

Печатные платы с алюминиевой основой имеют уникальную конструкцию по сравнению с FR-4 и FPC. Основным материалом этих плат является алюминий, который действует как радиатор для рассеивания тепла, выделяемого схемой. Это делает их отличным выбором для мощных и высокотемпературных устройств, таких как светодиодное освещение и источники питания.

3.4. Высокочастотные печатные платы

Эти типы печатных плат разработаны специально для надежной работы в условиях высокочастотных электронных сигналов, превышающих возможности обычных печатных плат. Они используют специальные материалы, такие как тефлон, для минимизации потерь сигнала и поддержания целостности сигналов, работающих в гигагерцовом диапазоне.

3.5. Жестко-гибкие печатные платы

Жестко-гибкие печатные платы сочетают в себе лучшее из обоих миров: жестких печатных плат FR-4 и гибких FPC. Эти платы имеют участки жесткой печатной платы для компонентов, которым требуется прочное основание, и гибкие секции, где необходимы изгибы и перемещения.

Понимание этих различных типов печатных плат может помочь вам оценить разнообразие технологий и материалов, используемых при проектировании и производстве печатных плат, каждый из которых имеет свои уникальные области применения и преимущества.

Это лишь некоторые из часто используемых терминов, с которыми вы столкнетесь, углубляясь в сферу печатных плат. Они дают представление о тонкостях создания этих основополагающих элементов всех электронных устройств. В следующем разделе мы продолжим наше глубокое погружение в мир печатных плат.

Я ценю ваш отзыв. Давайте усилим эти моменты:

4. Глубокое погружение в PCBA

Мир сборки печатных плат, или PCBA, — это увлекательное путешествие от простой печатной платы к полностью функциональной электронной схеме. Это требует деликатного сочетания точности, опыта и глубокого понимания.

4.1. Что такое ПКБА?

PCBA означает сборка печатной платы. Этот процесс включает в себя пайку или сборку различных электронных компонентов на печатной плате. После заполнения компонентами плата превращается в печатную плату.

4.2. Важные предварительные требования для PCBA

Прежде чем углубляться в процесс сборки, важно понять некоторые важные предпосылки для успешной сборки печатной платы:

1. Компоновка компонентов: Хорошо спланированная компоновка компонентов жизненно важна для эффективной сборки и оптимальной работы схемы. Это также помогает в устранении неполадок в будущем.
2. Расположение отверстий: Точное расположение и сверление отверстий имеют решающее значение для правильного монтажа компонентов и обеспечения надлежащего функционирования печатной платы.
3. Ширина трассы: Ширина медных дорожек на плате может влиять на величину тока, которую может пропускать дорожка без перегрева.
4. Паяльная маска: Паяльная маска помогает предотвратить образование мостиков между близко расположенными контактными площадками, а также защищает дорожки от окисления.
5. Шелкография: Шелкография, обычно наносимая поверх паяльной маски, добавляет на плату символы, цифры и буквы, облегчающие сборку, тестирование и обслуживание.
6. Чистота поверхности: Тип отделки поверхности может повлиять на паяемость и срок хранения платы. Распространенные варианты отделки включают HASL, ENIG, OSP и другие.

4.3. Процесс PCBA

Имея четкое представление о предварительных условиях, давайте более подробно рассмотрим процесс PCBA:

1. Нанесение паяльной пасты: это первый шаг, на котором паяльная паста наносится на плату в местах крепления компонентов.
2. Выбрать и разместить: Автоматизированная машина размещает компоненты в отведенных местах на печатной плате.
3. Пайка оплавлением: плата проходит через печь оплавления, в которой паяльная паста плавится и компоненты закрепляются на плате.
4. Инспекция и контроль качества: Этот этап включает тщательный осмотр на предмет отсутствия дефектов в сборке. Это часто выполняется с использованием методов автоматического оптического контроля (АОИ) и рентгеновского контроля, в которые мы вскоре углубимся.
5. Вставка компонентов через отверстие: Если в конструкции платы предусмотрены компоненты со сквозными отверстиями, они вставляются на этом этапе либо вручную, либо автоматически.
6. Волновая пайка: затем плата проходит через волну расплавленного припоя, припаивая к плате компоненты со сквозными отверстиями.
7. Заключительная проверка и функциональное испытание: Заключительная проверка проверяет, что все компоненты работают должным образом, обычно включает в себя проверку работоспособности при включении питания.

4.4. Инспекция и контроль качества (КК) в PCBA

Контроль качества является неотъемлемой частью процесса изготовления печатных плат, гарантируя, что собранная плата не имеет дефектов и функционирует должным образом. Вот некоторые основные методы проверки:

Автоматический оптический контроль (AOI): AOI использует камеры высокого разрешения для захвата изображений компонентов и паяных соединений на печатной плате. Он проверяет различные дефекты, включая перекосы, неправильные компоненты и неправильную пайку.

Рентгеновский контроль: этот метод обычно используется для обнаружения скрытых дефектов, которые не видны на поверхности, таких как перемычки и недостаточный припой под BGA (матрицами с шариковой решеткой) и другими бесвыводными компонентами.

Функциональное тестирование: Это заключительный этап контроля качества, на котором собранная плата включается и тестируется, чтобы убедиться, что она работает должным образом.

4.5. Типы печатных плат и методы сборки

Как и печатные платы, печатные платы также бывают различных типов, каждый из которых зависит от используемого метода сборки и характера собранных компонентов:

Сборка с технологией поверхностного монтажа (SMT): в этом методе используются компоненты, которые размещаются непосредственно на поверхности печатной платы. Эти компоненты, известные как устройства поверхностного монтажа (SMD), меньше по размеру и имеют больше соединений, чем их аналоги со сквозными отверстиями, что обеспечивает миниатюризацию и высокую плотность сборки.

Сборка по технологии сквозного монтажа (THT): Этот метод предполагает вставку выводов компонентов через отверстия, просверленные в печатной плате, и припаивание их к площадкам на противоположной стороне. Хотя этот метод менее распространен, чем SMT, из-за его меньшей плотности и ручного характера, он обеспечивает более прочные механические связи, что делает его подходящим для компонентов, подвергающихся физическим нагрузкам.

Сборка смешанной технологии: этот метод сочетает в себе методы сборки SMT и THT, обеспечивая преимущества обоих и обеспечивая более гибкую конструкцию.

Понимая тонкости PCBA, вы получаете более глубокое понимание сложных процессов, лежащих в основе повседневной электронной работы.

Перейдем к руководству по закупкам:

5. Приобретение печатных плат и печатных плат: полное руководство

Теперь, когда вы получили более глубокое понимание печатных плат и печатных плат, вы можете задаться вопросом: «Как мне приобрести их для своих нужд?» Не бойтесь, этот раздел проведет вас через весь процесс, гарантируя, что вы будете хорошо подготовлены к принятию обоснованных решений.

5.1. Определение ваших потребностей

Первым шагом к приобретению печатных плат или печатных плат является определение ваших требований. Это во многом будет зависеть от вашего проекта или потребностей продукта. Например, вам необходимо определить тип печатной платы (например, FR-4, алюминиевая или гибкая), количество слоев, размеры и качество поверхности.

Для PCBA необходимо учитывать компоненты, которые необходимо собрать на печатной плате, их размещение и тип технологии сборки (SMT, THT или смешанная).

5.2. Поиск надежного поставщика

После того как вы определили свои требования, следующим шагом будет поиск надежного поставщика. Ищите поставщиков, которые имеют проверенную репутацию в поставке высококачественной продукции. Такие поставщики, как Rowsum, со своей автоматизированной производственной линией, сосредоточены на поставке высококачественных и надежных печатных плат и печатных плат.

Учитывайте сертификаты поставщика (например, ISO 9001 или IPC 610), отзывы клиентов и то, предлагают ли они поддержку на протяжении всего процесса закупок.

5.3. Запрос ценового предложения

После составления списка потенциальных поставщиков вам следует запросить ценовое предложение. Убедитесь, что вы предоставили всю необходимую информацию о ваших требованиях, чтобы получить точное ценовое предложение. Не забудьте спросить о сроках выполнения и вариантах доставки.

5.4. Размещение заказа

Если предложение и возможности поставщика вас устраивают, вы можете приступить к оформлению заказа. Обычно это включает в себя предоставление файлов Gerber для производства печатных плат, а также спецификации (спецификации материалов) и CPL (списка размещения компонентов) для печатных плат.

5.5. Контроль качества и инспекция

После производства печатных плат или печатных плат они проходят строгий контроль качества. Убедитесь, что ваш поставщик внедрил комплексный процесс контроля качества, который включает в себя AOI, рентгеновский контроль и функциональное тестирование. Это позволит гарантировать, что готовый продукт будет соответствовать вашим ожиданиям.

5.6. Доставка и послепродажная поддержка

Наконец, поставщик отправляет готовые печатные платы или печатные платы в указанное вами место. Надежные поставщики предлагают послепродажную поддержку для решения любых проблем или проблем, которые могут возникнуть у вас после доставки.

Помните, что закупка печатных плат и печатных плат — это важнейший процесс, требующий тщательного обдумывания и планирования. Следуя этим шагам и помня эти советы, вы будете на верном пути к успешному процессу закупок.

Я надеюсь, что это руководство поможет вам уверенно ориентироваться в закупках печатных плат и печатных плат! Как всегда, если у вас есть какие-либо вопросы, не стесняйтесь обращаться к нам. И теперь, когда у вас за плечами все эти знания, готовы ли вы сделать следующий шаг?

Получите доступ сейчас: Rowsum

6. Заключение

В быстро развивающемся мире электроники понимание основ печатных плат и печатных плат как никогда важно. Благодаря широкому спектру применений в различных отраслях они составляют основу практически всех электронных устройств, которые мы используем ежедневно.

Мы прошли путь от самых основ печатных плат, углубляясь в их тонкости и жаргон, перешли к чудесам печатных плат и даже прошли через процесс закупок. Помните, что каждое путешествие с печатными платами и печатными платами уникально, и ваше тоже.

Знания и понимание являются ключом к принятию лучших решений, независимо от того, являетесь ли вы менеджером по закупкам, таким как Томас Миллер, или энтузиастом электроники, делающим свои первые шаги. Я надеюсь, что это подробное руководство содержит ценную информацию и послужит вам незаменимым ресурсом в вашем путешествии по печатным платам и печатным платам.

Получите доступ сейчас: Rowsum

7. Часто задаваемые вопросы

1. Что означает печатная плата?
PCB означает печатная плата. Это плата, которая электрически соединяет и механически поддерживает электронные компоненты с помощью проводящих дорожек, площадок и других элементов, вытравленных из одного или нескольких слоев медного листа, ламинированного на непроводящую подложку.

2. Что такое печатная плата и чем она отличается от печатной платы?
PCBA означает сборка печатной платы. Печатная плата — это сама плата, а PCBA — это процесс установки различных электронных компонентов на печатную плату.

3. Какие распространенные типы печатных плат?
Распространенные типы печатных плат включают односторонние печатные платы, двухсторонние печатные платы, многослойные печатные платы, жесткие печатные платы (FR-4), гибкие печатные платы (FPC) и печатные платы с алюминиевой основой.

4. Как обеспечивается контроль качества печатных плат?
Контроль качества печатных плат обеспечивается посредством строгих методов контроля, таких как автоматический оптический контроль (AOI), рентгеновский контроль и функциональное тестирование.

5. Как я могу приобрести печатные платы и печатные платы?
Закупка печатных плат и печатных плат включает в себя определение ваших требований, поиск надежного поставщика, запрос ценового предложения, размещение заказа и, наконец, доставку и послепродажную поддержку. Авторитетные поставщики предлагают поддержку на протяжении всего этого процесса, чтобы гарантировать, что вы получите наилучший продукт.