Τα ηλεκτρονικά κυκλώματα έχουν εξαρτήματα όπως αντιστάσεις, πυκνωτές, τρανζίστορ και ολοκληρωμένα κυκλώματα συνδεδεμένα μεταξύ τους για να κάνουν τα προϊόντα τόσο απλά όσο ένα κουδούνι πόρτας ή τόσο περίπλοκο όσο ένας υπολογιστής.
Τα πρώτα κυκλώματα συναρμολογήθηκαν με το χέρι, μια κουραστική μέθοδος που, σε μία μορφή, περιελάμβανε χειροκίνητη κοπή, κοπή και συγκόλληση πολλών χαλαρών, μεμονωμένων καλωδίων. Η κατασκευή με αυτόν τον τρόπο ήταν αργή και επιρρεπής σε λάθη. Επιπλέον, η τοποθέτηση καλωδίων ποικίλλει από τεχνικό σε τεχνικό, προκαλώντας δυσκολίες στον έλεγχο της εργασίας ή τη διόρθωση λαθών.
Η εφεύρεση της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, που ονομάζεται επίσης πλακέτα PC ή PCB, οδήγησε σε γρηγορότερη, ευκολότερη ηλεκτρονική συναρμολόγηση και επέτρεψε τη δημιουργία κυκλωμάτων με εκατοντάδες εξαρτήματα - αδύνατο με χειρωνακτική εργασία.
Το τυπικό PCB είναι κατασκευασμένο με μια πλακέτα εποξειδικού υαλοβάμβακα και αντικαθιστά τα σύρματα με «ίχνη» τυπωμένα φωτογραφικά και στη συνέχεια χημικά χαραγμένα σε στρώματα χαλκού. Το αποτέλεσμα είναι ένα μοτίβο αγώγιμων γραμμών που συνδέονται με ασφάλεια στην πλακέτα και συνδέουν ηλεκτρονικά μέρη όπως και τα καλώδια.
Τύποι PCB
Πολλοί τύποι PCB έχουν αναπτυχθεί για διαφορετικούς σκοπούς. Ένα φθηνό παιχνίδι μπορεί να χρησιμοποιήσει ένα μονής όψης τυπωμένη πλακέτα κυκλώματος επειδή τα λίγα εξαρτήματα και ο μικρός αριθμός ιχνών ταιριάζουν στη μία πλευρά. Ένα μεγαλύτερο κύκλωμα μπορεί να χρειαστεί ένα διπλής όψης PCB, το οποίο απαιτεί ίχνη και στις δύο πλευρές για να κάνει όλες τις απαραίτητες συνδέσεις.
Ακόμα πιο περίπλοκα κυκλώματα απαιτούν επιπλέον στρώματα. ΕΝΑ τέσσερα στρώματα Το PCB έχει δύο εσωτερικά στρώματα, συνήθως για συνδέσεις γείωσης και ισχύος σε εξαρτήματα, αφήνοντας τα δύο εξωτερικά στρώματα για την καλωδίωση μεταξύ των εξαρτημάτων. Σε αυτήν την περίπτωση, τα εσωτερικά στρώματα είναι πλατιά επίπεδα χαλκού για διανομή ισχύος υψηλής ποιότητας και ανώτερη θωράκιση έναντι θορύβου - διακριτά πλεονεκτήματα PCB σε σχέση με τις ενσύρματοι πίνακες.
Οι επιτραπέζιοι και φορητοί υπολογιστές έχουν πολλά ολοκληρωμένα κυκλώματα με χιλιάδες συνδέσεις μεταξύ τους. Χρειάζονται ένα πολλαπλών επιπέδων τυπωμένη πλακέτα κυκλώματος, η οποία μπορεί να έχει περισσότερα από 40 στρώματα και ίχνη τόσο λεπτά όσο τα ανθρώπινα μαλλιά. Αυτός ο τύπος PCB επιτρέπει σε ένα μεγάλο, περίπλοκο κύκλωμα να καταλαμβάνει μια μικρή περιοχή.
Παρόλο που οι περισσότερες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων είναι κατασκευασμένες από εποξυ-υαλοβάμβακα, άλλα υλικά όπως φαινολικό χαρτί ή Teflon μπορούν να χρησιμοποιηθούν, αντ 'αυτού, για την κάλυψη των απαιτήσεων του προϊόντος. Τα τυπικά PCB είναι άκαμπτα, αλλά μπορούν επίσης να κατασκευαστούν από λεπτά φύλλα από ανθεκτικό στη θερμοκρασία πλαστικό που μπορούν να διπλωθούν για να χωρέσουν σε μικρούς ή ασυνήθιστους χώρους.
Σχεδιασμός και κατασκευή PCB
Οι μηχανικοί σχεδιάζουν τώρα PCB με υπολογιστές, οι οποίοι βοηθούν στη δημιουργία και τον έλεγχο της διάταξης των εξαρτημάτων και της δρομολόγησης των ιχνών μεταξύ τους. Ο τελικός σχεδιασμός μπορεί στη συνέχεια να μεταδοθεί ψηφιακά σε μια εταιρεία που ειδικεύεται στην κατασκευή χαρτονιού.
Επειδή μπορούν να παραχθούν μαζικά σε υψηλή ταχύτητα, οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων κοστίζουν πολύ λιγότερο από μια αντίστοιχη χειροκίνητη πλακέτα. Σε αντίθεση με τις συρματόσχοινες σανίδες, τα μηχανήματα μπορούν να εγκαταστήσουν γρήγορα εξαρτήματα σε PCB και να τα κολλήσουν όλα ταυτόχρονα.
Πρόσθετα πλεονεκτήματα PCB
Η τεχνολογία πλακέτας τυπωμένων κυκλωμάτων, με συνδέσεις υψηλής πυκνότητας και λεπτά ίχνη, επιτρέπει τη χρήση μικρότερων και μικρότερων ηλεκτρονικών συσκευών για ολοένα και πιο συμπαγή προϊόντα. Στο άκρο του, τα παθητικά εξαρτήματα όπως οι αντιστάσεις είναι μόλις μεγαλύτερα από τους κόκκους άμμου. Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα ενδέχεται να έχουν εκατοντάδες συνδέσεις συσκευασμένες σε χώρο με μέγεθος νυχιού.
Επειδή τα μαζικά παραγόμενα PCB του ίδιου σχεδιασμού είναι πανομοιότυπα, μπορούν εύκολα να δοκιμαστούν για τη διάγνωση και την επιδιόρθωση προβλημάτων. Τα PCB έχουν σαφώς καθορισμένα ίχνη και εξαρτήματα που επισημαίνονται στην επιφάνεια του πίνακα, και τα δύο σημαντικά βοηθήματα στους τεχνικούς σέρβις.
Παρέχοντας μια σταθερή βάση για εξαρτήματα και εξαλείφοντας τη μεταβλητότητα που προκαλείται από χειροκίνητη καλωδίωση, οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων αύξησαν σημαντικά την αξιοπιστία των ηλεκτρονικών προϊόντων.
Τα ανταλλακτικά δεν κινούνται όταν ανακινείται η πλακέτα, κάτι που είναι σημαντικό για PCB σε οχήματα όπως αυτοκίνητα ή διαστημόπλοια. Τα στοιχεία μπορούν να εντοπιστούν με τρόπο που μειώνει τη λήψη ηλεκτρονικών παρεμβολών μεταξύ τους ή από εξωτερικές πηγές. Η συνεπής τοποθέτηση εξαρτημάτων και ιχνών σημαίνει συνεπή απόδοση, κρίσιμη για όλες τις σύνθετες σύγχρονες συσκευές μας, από smartphone έως φορητούς υπολογιστές.