Circuitele electronice au componente precum rezistențe, condensatori, tranzistoare și circuite integrate conectate între ele pentru a face produse la fel de simple ca o sonerie sau la fel de complexe ca un computer.
Cele mai vechi circuite au fost asamblate manual, o metodă plictisitoare care, într-o formă, presupunea tăierea manuală, tăierea și lipirea a numeroase fire individuale libere. Fabricarea în acest mod a fost lentă și predispusă la erori. În plus, amplasarea firelor a variat de la tehnician la tehnician, provocând dificultăți în verificarea muncii sau corectarea greșelilor.
Invenția plăcii cu circuite imprimate, denumită și placă PC sau PCB, a dus la o mai rapidă, mai ușoară asamblarea electronică și a permis crearea de circuite cu sute de componente - imposibil cu munca manuala.
PCB-ul tipic este construit cu o placă din fibră de sticlă epoxidică și înlocuiește firele cu „urme” imprimate fotografic și apoi gravate chimic pe straturi de cupru. Rezultatul este un model de linii conductoare lipite în siguranță de placă și conectarea pieselor electronice la fel ca firele.
Tipuri de PCB-uri
Multe tipuri de PCB-uri au fost dezvoltate în scopuri diferite. O jucărie ieftină ar putea folosi un unilaterală placă cu circuite imprimate, deoarece puținele componente și numărul mic de urme s-ar potrivi pe o parte. Un circuit mai mare ar putea avea nevoie de un cu două fețe PCB, care necesită urme pe ambele părți pentru a face toate conexiunile necesare.
Chiar și circuitele mai complexe necesită straturi suplimentare. A cu patru straturi PCB-ul are două straturi interioare, de obicei pentru conexiuni la masă și de alimentare la componente, lăsând cele două straturi exterioare pentru cablarea dintre componente. În acest caz, straturile interioare sunt planuri largi de cupru pentru o distribuție de înaltă calitate a energiei și o protecție superioară împotriva zgomotului - avantaje distincte ale PCB față de plăcile cablate manual.
Computerele desktop și laptopul au multe circuite integrate, cu mii de conexiuni între ele. Au nevoie de un multi-strat placă cu circuite imprimate, care poate avea mai mult de 40 de straturi și urme la fel de subțiri ca un fir de păr uman. Acest tip de PCB permite unui circuit mare și complex să ocupe o zonă mică.
Deși majoritatea plăcilor cu circuite imprimate sunt fabricate din fibră de sticlă epoxidică, în schimb pot fi utilizate alte materiale, precum hârtia fenolică sau teflonul, pentru a îndeplini cerințele produsului. PCB-urile tipice sunt rigide, dar pot fi fabricate și din foi subțiri de plastic rezistent la temperatură, care pot fi pliate pentru a se potrivi în spații mici sau neobișnuite.
Proiectarea și fabricarea unui PCB
Inginerii proiectează acum PCB-uri cu computere, care ajută la crearea și verificarea aranjamentului componentelor și direcționarea urmelor între ele. Proiectarea finită poate fi apoi transmisă digital către o companie specializată în fabricarea plăcilor.
Deoarece pot fi produse în serie la viteză mare, plăcile de circuite imprimate costă mult mai puțin decât o placă echivalentă cablată manual. Spre deosebire de plăcile cu fir manual, mașinile pot instala rapid componente pe un PCB și le pot lipi simultan.
Avantaje suplimentare PCB
Tehnologia plăcilor de circuite imprimate, cu conexiuni de înaltă densitate și urme subțiri, permite utilizarea dispozitivelor electronice din ce în ce mai mici pentru produse din ce în ce mai compacte. La extremitate, componentele pasive, cum ar fi rezistențele, sunt abia mai mari decât granulele de nisip; circuitele integrate ar putea avea o sută de conexiuni împachetate într-un spațiu de mărimea unei unghii.
Deoarece PCB-urile produse în serie cu același design sunt identice, ele pot fi testate cu ușurință pentru a diagnostica și repara problemele. PCB-urile au urme și componente clar definite care sunt etichetate pe suprafața plăcii, ambele ajutoare semnificative pentru tehnicienii de service.
Oferind o bază stabilă pentru componente și eliminând variabilitatea cauzată de cablarea manuală, plăcile de circuite imprimate au sporit enorm fiabilitatea produselor electronice.
Piesele nu se mișcă atunci când placa tremură, ceea ce este important pentru PCB-urile vehiculelor precum mașinile sau navele spațiale. Componentele pot fi amplasate într-un mod care reduce captarea interferențelor electronice între ele sau din surse externe. Amplasarea consecventă a componentelor și a urmelor înseamnă performanță constantă, esențială pentru toate dispozitivele noastre complexe moderne, de la smartphone-uri la computere laptop.