Was ist eine Leiterplatte?
Eine Leiterplatte (PCB) ist eine elektronische Baugruppe, die Kupferleiter verwendet, um elektrische Verbindungen zwischen Komponenten herzustellen und diese mechanisch zu unterstützen. Leiterplatten bestehen aus nichtleitendem Material, in das Leiterbahnen aufgedruckt oder eingeätzt sind. Anschließend werden elektronische Komponenten auf der Platine montiert und die Leiterbahnen verbinden die Komponenten zu einem funktionierenden Schaltkreis.
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Leiterplatten werden hergestellt, indem die leitende Schicht der Kupferfolie an der Oberfläche durch das Isolationsmaterial der Leiterplattenbasis isoliert wird, was den Stromfluss durch verschiedene Komponenten entlang einer vorgefertigten Route ermöglicht und letztendlich Funktionen wie Stromerzeugung, Verstärkung, Dämpfung, Modulation, Demodulation usw. erfüllt Codierung.
Um zu verstehen, wie eine Leiterplatte funktioniert, sollte man mit ihrer Zusammensetzung beginnen. Die gesamte PCBA-Platine besteht aus unbestückten Platinen und Komponenten wie Mikrochips, Widerständen, Kondensatoren und Anschlüssen. Hersteller befestigen Komponenten durch Lötmontage oder andere Techniken auf der Leiterplatte. Nehmen Sie zum Beispiel eine einseitige Leiterplatte, eine Platine, die nur auf einer Seite der Platine elektronische Komponenten und Drähte aufweist. Normalerweise montieren wir die Komponenten mittels SMT-Montagetechnik oder PCBA-DIP-Montagetechnik auf einer nichtleitenden Platine und verbinden sie über kleine Pfade, sogenannte Leiterbahnen. Die Leiterbahnen ermöglichen die Funktion der elektrischen Komponenten auf der gesamten Platine, indem sie sie mit Strom versorgen. Nicht alle Hardwaregeräte werden direkt auf der Leiterplatte montiert. Komponenten wie Monitore und Kameras werden über passende Steckverbinder und Flachkabel mit der Leiterplatte verbunden.
Das Funktionsprinzip doppelseitiger und mehrschichtiger Leiterplatten besteht darin, Prozessgas (Ar, N2, O2 usw.) in die Hochvakuumverbindung einzuleiten und das Gas zu Plasma zu ionisieren. Unter der Wirkung des elektrischen Feldes bewegen sich diese Plasmen in Richtung eines hohen bzw. niedrigen Potentials. Die Atomgruppen, die sich in Richtung des niedrigen Potenzials bewegen, bombardieren das Ziel (Kupfer), sodass die Kupferatome vom Kupfer abgetrennt werden und schließlich auf dem Substrat (FRP), also dem kupferkaschierten Laminat, abgedeckt werden. Dabei handelt es sich um eine traditionelle physikalische Methode, die den Vorteil hat, dass keine Umweltverschmutzung entsteht und die Technologie ausgereift ist. Der Nachteil besteht darin, dass die Effizienz langsam und der Zyklus lang ist. Wenn Sie den PCB-Herstellungsprozess schnell realisieren möchten, können Sie das geätzte Muster im Voraus auflegen und dann die PCB auf die oben beschriebene Weise formen. Das innere Loch für die Verbindung kann auch mit Metallkupfer plattiert werden, um es zu metallisieren.
Vorteile von Leiterplatten
Eine kompakte Lösung
Eine Leiterplatte kann eine Reihe von Teilen und Elementen enthalten. Da sie Kupferschienen anstelle von tatsächlichen Drähten verwenden, können dieselben Ergebnisse erzielt werden, ohne dass stromführende Drähte verwendet werden müssen. Die Bretter sind kleiner und nicht so sperrig. Dies ist einer der Gründe dafür, dass so viele verschiedene Arten elektronischer Geräte kleiner sind als früher. Die Leiterplatten haben auf verschiedene Weise dazu beigetragen, die Technologie voranzutreiben. Mittlerweile ist es möglich, hochkomplizierte Schaltkreise in sehr kleinen Gehäusen zu realisieren.
Zeit und Energie sparen
Einer der größten Vorteile der Verwendung von Leiterplatten ist die Zeitersparnis. Das Anschließen von Komponenten nimmt traditionell viel Zeit in Anspruch, während der Zusammenbau der Leiterplatte nach Abschluss des Designs deutlich weniger Zeit in Anspruch nehmen wird. Die Entwurfsphase nimmt bei Leiterplatten oft die meiste Zeit in Anspruch, aber auch diese kann verkürzt werden, wenn für die Erstellung die richtige Software verwendet wird. AdvancedPCB stellt seinen Kunden tatsächlich eine kostenlose Software namens PCB Artist zur Verfügung. Es ist einfach und intuitiv zu bedienen und bietet eine relativ einfache Möglichkeit, die Leiterplatte zu entwerfen und zu testen, bevor mit dem Rest des Prozesses fortgefahren wird.
Keine losen Verbindungen
Die Verbindungen in der Leiterplatte werden über die Kopierleiterbahnen hergestellt und bei fachgerechter Fertigung ist mit Kurzschlüssen oder Wackelkontakten nicht zu rechnen. Vergleichen Sie dies mit anderen Methoden, bei denen echte Drähte verwendet werden, die sich lösen könnten, wenn sich die Platine bewegt. In einigen Fällen liegt möglicherweise ein Verbindungsproblem am Kabel selbst vor. Es kann schwierig sein, die Ursache des eigentlichen Problems aufzuspüren und zu lokalisieren. Bei Leiterplatten gibt es solche Probleme nicht. Wenn es Probleme mit der Platine gibt, ist diese in der Regel leicht zu diagnostizieren und zu reparieren.
Eine zuverlässige Option
Es ist kein Zufall, dass heute so viele Unternehmen und Privatpersonen Leiterplatten verwenden. Sie sind eine zuverlässige Lösung, die für eine Vielzahl von Anwendungen und Produkten sowohl großer als auch kleinerer Größe eingesetzt werden kann. Bei ordnungsgemäßer Herstellung können sie eine lange Lebensdauer haben, was den Menschen mehr Vertrauen in die von ihnen verwendete Elektronik gibt. Dies gilt unabhängig davon, ob es sich bei dem Gerät um ein Telefon, einen Computer oder ein militärisches Gerät handelt, das in einer weniger toleranten Umgebung verwendet wird.
Niedrige Kosten
Wenn es um die Entwicklung und Herstellung verschiedener Arten von Elektrogeräten geht, sind die Kosten natürlich sehr wichtig. Glücklicherweise ist die Massenproduktion sehr erschwinglich, sobald die Leiterplatte entworfen und getestet wurde, um sicherzustellen, dass sie ordnungsgemäß funktioniert. In den meisten Fällen werden weniger Komponenten verwendet, was dazu beiträgt, die Kosten für die meisten Unternehmen auf ein erschwingliches Niveau zu senken.
Arten von Leiterplatten
Im Allgemeinen können Boards in drei Kategorien eingeteilt werden: starr, flexibel oder Metallkern.
Starre Platinen sind oft die überwiegende Mehrheit der Platinen, mit denen ein Designer konfrontiert wird, wobei das Layout der Platine in einem starren Substrat enthalten ist, das durch einen Laminierungsprozess mit hoher Hitze und hohem Druck hergestellt wird. Das übliche Material für diese Platinen ist FR-4, aber abhängig von den besonderen Anforderungen des Designs kann dieses modifiziert werden, um bestimmte Eigenschaften der Platine hervorzuheben oder auf andere Weise zu verbessern.
Flexible Boards bestehen aus einem weniger steifen Material, das eine weitaus größere Durchbiegung ermöglicht. Das Material erinnert haptisch an eine Filmrolle und die Plattenstärke ist in der Regel weitaus geringer als bei einer herkömmlichen starren Platte. Obwohl sie bereits in großem Umfang eingesetzt werden, besteht die Hoffnung, dass flexible Platinen den nächsten Schritt der tragbaren Technologie einleiten und die aktuellen planaren Einschränkungen, die starren Platinengeräten innewohnen, beseitigen werden.
Eine Metallkern-Leiterplatte ist so etwas wie ein Ableger starrer Platinendesigns und verfügt über eine erhöhte Fähigkeit, Wärme über die gesamte Platine abzuleiten, um empfindliche Schaltkreise zu schützen. Dieser Stil kann eine Option für Hochstromkonstruktionen sein, um thermischen Verschleiß und Ausfälle zu verhindern.
Überall dort, wo kontrollierter Elektromagnetismus existiert, bilden Leiterplatten die Infrastruktur, um ihn aufrechtzuerhalten. Natürlich entstehen Leiterplatten nicht einfach aus dem Nichts – ihr Design und ihre Herstellung sind ein riesiges technisches Unterfangen für sich.
Der Prozess des Leiterplattendesigns
Bevor eine Leiterplatte gebaut werden kann, muss sie entworfen werden. Dies wird mithilfe von CAD-Tools für die Leiterplattenkonstruktion erreicht. Das PCB-Design ist in zwei Hauptkategorien unterteilt: Schaltplanerfassung zur Erstellung der Schaltungsverbindungen in einem Diagramm und PCB-Layout zur Gestaltung der eigentlichen physischen Leiterplatte.
Entwickeln Sie die CAD-Teilebibliothek
Der erste Schritt besteht darin, die für den Entwurf benötigten Bibliotheks-CAD-Teile zu entwickeln. Dazu gehören schematische Symbole, Simulationsmodelle, Footprints für das PCB-Layout und Stufenmodelle für die 3D-Anzeige von Leiterplatten. Sobald die Bibliotheken fertig sind, besteht der nächste Schritt darin, die logische Darstellung der Schaltung auf einem Schaltplan zu erstellen. Mithilfe von CAD-Tools werden die Symbole auf einem Schaltplanblatt platziert und dann zu den Schaltkreisen verbunden.
Gleichzeitig wird eine Schaltungssimulation durchgeführt, um zu überprüfen, ob das Design elektrisch wie beabsichtigt funktioniert. Sobald diese Aufgaben abgeschlossen sind, senden die Schaltplan-Tools ihre Konnektivitätsdaten an die Layout-Tools.
Layout
Auf der Layoutseite des PCB-Designs wird die Schaltplankonnektivität als Netze empfangen und verarbeitet, die zwei oder mehr Bauteilpins verbinden. Mit einem Umriss der beabsichtigten Platinenform auf dem Bildschirm platziert der Layouter die Komponenten-Footprints an den richtigen Stellen. Sobald diese Komponenten optimal organisiert sind, besteht der nächste Schritt darin, die Netze mit den Stiften zu verbinden, indem die Leiterbahnen und Ebenen zwischen den Stiften gezeichnet werden. In die CAD-Tools sind Entwurfsregeln integriert, die verhindern, dass die Spuren eines Netzes ein anderes Netz berühren, und die viele andere Breiten und Abstände regeln, die für einen vollständigen Entwurf erforderlich sind. Sobald das Routing abgeschlossen ist, werden die Designtools erneut verwendet, um Fertigungszeichnungen und Ausgabedateien zu erstellen, die der Hersteller zum Bau der Platine verwendet.
Das Design und die Herstellung einer Leiterplatte ist ein schrittweiser Prozess: Schaltplanerstellung und Simulation, Einrichten von PCB-Designgittern und DRCs, Platzierung der Komponenten, PCB-Routing, Stromversorgungsebenen und schließlich Zusammenbau der Stückliste und Aufbau der Platine.
Struktur und Anwendungen von Leiterplatten
Viele der wichtigen Leistungsmerkmale einer Leiterplatte werden durch den Aufbau oder die Anordnung der Schichten auf der Leiterplatte definiert. Der Schichtaufbau besteht aus abwechselnden Schichten aus leitfähigem und isolierendem Material sowie aus abwechselnden Schichten aus Kern und Prepreg (zwei Arten von Dielektrika, die im Schichtaufbau verwendet werden). Die dielektrischen und mechanischen Eigenschaften des Kerns und des Prepregs bestimmen die Zuverlässigkeit und Signal-/Leistungsintegrität im Design und sollten beim Design für hochzuverlässige Anwendungen sorgfältig ausgewählt werden. Beispielsweise erfordern militärische und medizinische Anwendungen äußerst zuverlässige Designs, die in rauen Umgebungen eingesetzt werden können, und eine Leiterplatte für ein Telekommunikationssystem erfordert möglicherweise ein verlustarmes PTFE-Laminat in einem kleinen Gehäuse.
Ein Beispiel für einen PCB-Aufbau ist unten dargestellt. In diesem Beispiel implementiert der Stapel eine 4--Schichtstruktur mit zwei internen Ebenenschichten (L02_GND für Masse und L03_PWR für Strom). Diese Art von Stapelung eignet sich für IoT-Geräte, leichte eingebettete Systeme und viele andere Designs, die Hochgeschwindigkeitsprotokolle verwenden. Die interne Ebenenanordnung trägt dazu bei, die Stromversorgungsintegrität sicherzustellen und bietet gleichzeitig eine gewisse Abschirmung gegen externe elektromagnetische Störungen. Die internen Ebenenschichten bieten außerdem eine konsistente Referenz für kontrollierte Impedanzsignale. Diese Art der Stapelung ist typisch für viele Designs und oft Ausgangspunkt für viele moderne Leiterplatten.
Gemeinsame Komponenten von Leiterplatten
Leiterplatten werden aus einer Vielzahl von PCB-Materialien und elektrischen Komponenten hergestellt. Zu den gängigen PCB-Komponenten gehören:
Widerstände
Widerstände übertragen einen elektrischen Strom, um eine Spannung zu erzeugen und elektrische Energie als Wärme abzuleiten. Es gibt sie in verschiedenen Materialien.
Kondensatoren
Die Aufgabe eines Kondensators besteht darin, eine elektrische Ladung innerhalb der Platine zu halten und diese dann abzugeben, wenn an anderer Stelle im Schaltkreis mehr Strom benötigt wird. Kondensatoren funktionieren typischerweise dadurch, dass sie entgegengesetzte Ladungen auf zwei leitenden Schichten sammeln, die durch ein Isoliermaterial getrennt sind.
Induktoren
Diese ähneln Kondensatoren darin, dass sie Energie speichern. Sie werden jedoch häufig verwendet, um Signale innerhalb der Leiterplatte zu blockieren, beispielsweise Störungen durch andere elektronische Geräte.
Transistoren
Ein Transistor ist ein Verstärker. Es dient zum Schalten oder Steuern der elektronischen Signale in einer Platine. Es gibt verschiedene Versionen von Transistoren, die gebräuchlichste ist jedoch der Bipolartransistor.
Transformatoren
Diese werden verwendet, um die elektrische Energie durch Erhöhung oder Verringerung der Spannung von einem Stromkreis auf einen anderen zu übertragen.
Dioden
Eine Diode lässt den elektrischen Strom in die eine Richtung fließen, in die andere jedoch nicht. Daher werden Dioden eingesetzt, um zu verhindern, dass der elektrische Strom in die falsche Richtung fließt und die Platine und das Gerät beschädigt. Die beliebteste Diodenform ist die LED (die Abkürzung steht für Light Emitting Diode).
Sensoren
Mit diesen Geräten werden Veränderungen der Umgebungsbedingungen erkannt und ein elektrisches Signal erzeugt, das der Veränderung entspricht. Dieses Signal wird dann an andere Komponenten auf der Leiterplatte gesendet. Sensoren wandeln ein physikalisches Element wie Lichtbewegung, Luftqualität oder Schall in elektrische Energie um.
Gängige PCB-Schichten
Jeder PCB-Typ enthält eine unterschiedliche Anzahl von Schichten, die zu seiner Funktionalität beitragen. Unabhängig davon, für welchen Leiterplattentyp Sie sich entscheiden, enthält jede Platine die gleichen wesentlichen Grundlagen. Das bedeutet, dass alle Leiterplatten die folgenden vier Schichten enthalten:
Substratschicht
Dieses besteht meist aus Fiberglas, was dem Board seine Steifigkeit verleiht. Substratschichten können auch mit Epoxidharzen hergestellt werden, diesen fehlt jedoch die Haltbarkeit, die Glasfaser bietet.
Kupferschicht
Wie der Name vermuten lässt, besteht die Kupferschicht einer Leiterplatte aus einer dünnen Schicht Kupferfolie, die durch Hitze auf die Leiterplatte laminiert wird.
Wenn wir über verschiedene „Schichten“ von Leiterplatten sprechen, sprechen wir davon, aus wie vielen Kupferschichten sie bestehen. Beispielsweise verfügt eine einseitige Leiterplatte nur über eine Schicht aus leitendem Material auf einer Seite der Platine. In diesem Szenario wird die andere Seite der Platine zum Einbau verschiedener elektronischer Komponenten verwendet. Bei einer doppelseitigen Leiterplatte werden das leitende Kupfer und die Komponenten auf beiden Seiten der Leiterplatte montiert.
Die Dicke der Kupferschicht wird durch die Stromstärke bestimmt, die die Leiterplatte aushalten muss. Leiterplatten, die eine höhere Leistung verarbeiten müssen, weisen eine dickere Kupferschicht auf.
Lötmaskenschicht
Die Lötmaskenschicht wird auf das Kupfer gelegt und verleiht den meisten Leiterplatten ihre grüne Farbe. Diese Schicht isoliert das Kupfer und sorgt dafür, dass es nicht mit anderen Elementen in Kontakt kommt.
Siebdruckschicht
Die Siebdruckschicht dient in erster Linie dem Wohl des Menschen. Dabei werden der Platine Buchstaben, Zahlen und Symbole hinzugefügt, damit Benutzer die Funktionalität verschiedener Pins und LEDs leichter verstehen können.
Unsere Fabrik
Sihui Fuji Electronics Technology Co., Ltd. wurde 2009 gegründet und konzentriert sich seit 14 Jahren auf eine langfristige und zuverlässige Leiterplattenproduktion. Mit der Produktionsstärke des Allegro-Proofings, der Massenproduktion, mehreren Produktnamen, verschiedenen Chargen und kurzen Lieferzeiten bietet das Unternehmen umfassende Dienstleistungen aus einer Hand, um die Bedürfnisse der Kunden bestmöglich zu erfüllen. Es handelt sich um einen chinesischen Hersteller elektronischer Leiterplatten mit umfangreicher Erfahrung im Qualitätsmanagement japanischer Unternehmen. Geschäft.
FAQ
Als einer der führenden Hersteller und Lieferanten von Leiterplatten in China heißen wir Sie herzlich willkommen, hier in unserer Fabrik Leiterplatten in großen Mengen zu kaufen oder zu verkaufen. Alle kundenspezifischen Produkte zeichnen sich durch hohe Qualität und wettbewerbsfähige Preise aus. Kontaktieren Sie uns für ein Angebot und ein kostenloses Muster.