Płytki PCB (Printed Circuit Board) – Co to i jak wybrać obwód drukowany do produkcji elektroniki?

Nie wiesz czym są płytki PCB i jak wybrać je do produkcji elektroniki? Przeczytaj poniższy wpis, z którego wszystkiego się dowiesz.

Co to jest płytka PCB?

Płytka drukowana (PCB) to układ elektroniczny wykorzystywany w wielu zastosowaniach, od prostych zabawek po skomplikowane urządzenia przemysłowe. PCB składa się z kilku warstw laminatu pokrytego miedzią z materiałem izolacyjnym pomiędzy każdą warstwą.

Warstwy te są połączone ścieżkami przewodzącymi, które tworzą obwody i drogi przepływu prądu. Elementy na płycie, takie jak rezystory, kondensatory i układy scalone, są lutowane do płyty, aby stworzyć działający obwód elektryczny. 

Co oznacza skrót PCB?

PCB to skrót od Printed Circuit Board i jest to niezwykle ważny element w urządzeniach oraz systemach elektronicznych. 

Jakie jest zastosowanie płytki PCB?

Płytka obwodu drukowanego (PCB) jest krytycznym elementem niemal każdego urządzenia elektronicznego, ponieważ:

• Zapewnia strukturę i wsparcie dla elementów elektronicznych czyt. komponentów, które tworzą system, umożliwiając efektywną transmisję energii elektrycznej, danych i sygnałów.
• Zapewnia ochronę przed zwarciami, przepięciami i zakłóceniami elektromagnetycznymi. Umożliwia ona nie tylko precyzyjne budowanie złożonych systemów, ale także pozwala zmieścić dużą liczbę komponentów na małej przestrzeni.
• Ponadto płytki PCB wykorzystują przestrzeń bardziej efektywnie niż obwody okablowane ręcznie i zmniejszają koszty produkcji, ponieważ umożliwiają szybką zmianę lub dostosowanie projektu bez konieczności ponownego okablowania całego systemu. 

Gdzie wykorzystywane są obwody drukowane?

Oto 10 zastosowań płytek PCB:

1. Elektronika użytkowa: PCB są szeroko stosowane w urządzeniach codziennego użytku, takich jak telewizory, telefony komórkowe, laptopy, drukarki i wiele innych.
2. Przemysł: W przemyśle PCB wykorzystywane są do produkcji systemów sterowania procesami przemysłowymi, maszynami produkcyjnymi i systemami kontroli jakości.
3. Elektronika motoryzacyjna: Płytki PCB są również wykorzystywane w samochodach, w celu sterowania elektroniką, taką jak systemy audio i nawigacyjne, klimatyzacja.
4. Komunikacja: PCB są stosowane w urządzeniach komunikacyjnych, takich jak routery, modemy, telewizja kablowa i satelitarna.
5. Energetyka: W energetyce PCB są stosowane w urządzeniach zasilających, takich jak zasilacze awaryjne, przetwornice napięcia i wiele innych.
6. Urządzenia medyczne: PCB są stosowane w urządzeniach medycznych, takich jak defibrylatory, monitory EKG i wiele innych.
7. Przemysł kosmiczny: W przemyśle kosmicznym PCB są stosowane w urządzeniach, takich jak satelity i rakiety, w celu zapewnienia niezawodności i trwałości.
8. Elektronika wojskowa: W elektronice wojskowej PCB są wykorzystywane do produkcji systemów sterowania różnymi urządzeniami, takimi jak systemy radarowe, satelitarne.
9. Automatyka budynków: PCB są stosowane w systemach automatyki budynkowej, takich jak systemy kontroli oświetlenia, klimatyzacji i innych.
10. Elektronika przemysłowa: PCB są stosowane w przemyśle elektronicznym, w celu sterowania różnymi procesami produkcyjnymi, jak również w systemach kontroli jakości.
    

Rodzaje płytek PCB stosowanych w elektronice

W elektronice stosuje się różne rodzaje płytek PCB, oto one:

1. Płytka jednostronna (single-sided) – na jednej stronie płytki znajdują się ścieżki przewodzące, a na drugiej elementy montażowe.
2. Płytka dwustronna (double-sided) – na obu stronach płytki znajdują się ścieżki przewodzące oraz elementy montażowe.
3. Płytka wielowarstwowa (multi-layer) – składa się z kilku warstw, z których każda zawiera ścieżki przewodzące, połączone ze sobą przez specjalne otwory w płytkach.
4. Płytka elastyczna (flex PCB) – wykonana jest z elastycznego materiału, co pozwala na jej zginanie i dostosowanie do różnych kształtów.
5. Płytka hybrydowa (hybrid PCB) – zawiera w sobie elementy montażowe, połączenia drukowane oraz inne elementy mechaniczne, takie jak śruby, nity itp.
6. Płytka aluminiowa (metal core PCB) – posiada rdzeń wykonany z metalu, zazwyczaj aluminiowego, co pozwala na lepsze odprowadzanie ciepła z elementów montażowych.
7. Płytka HDI (high-density interconnect) – pozwala na umieszczenie większej liczby połączeń na mniejszej powierzchni płytki, co zwiększa jej funkcjonalność i wydajność.

Z czego wykonane są płytki elektroniczne?

Płytki elektroniczne, czyli PCB, są zazwyczaj wykonane z laminatu epoksydowego lub fenolowego. Laminat to materiał, który składa się z warstw papieru lub tkaniny szklanej nasączonej żywicą epoksydową, lub fenolową. 

Produkcja obwodów drukowanych

Proces ten składa się z kilku kroków:

1. W procesie produkcji płytki PCB laminat jest najpierw cięty na odpowiedni kształt, a następnie pokrywany miedzią, która tworzy warstwę przewodzącą.
2. Płytki jednostronne lub dwustronne mogą mieć grubość od 0,2 mm do 2,0 mm, natomiast płytki wielowarstwowe mogą mieć grubość do 10,0 mm. Warstwy laminatu są zazwyczaj nakładane na siebie i utrzymywane razem za pomocą kleju lub wypełniacza.
3. Po pokryciu miedzią, na płytkę nanoszone są specjalne warstwy światłoczułych lakierów, które umożliwiają utworzenie ścieżek przewodzących oraz miejsc pod elementy montażowe. 
4. Następnie, poprzez ekspozycję i wywołanie w odpowiednich miejscach, ścieżki przewodzące i miejsca pod elementy montażowe zostają wytworzone. 
5. Na końcu, płytki są poddawane procesowi trawienia, aby usunąć nadmiar miedzi i uformować pożądane kształty połączeń. 
6. W zależności od zastosowania, płytki PCB mogą być pokryte dodatkowymi warstwami ochronnymi, takimi jak lutowalne maski, lub dodatkowo zabezpieczone przed korozją.

Płytka PCB wysokiej jakości, czyli jaka?

Wysokiej jakości płyta PCB jest niezbędna dla każdego projektu elektronicznego, ponieważ zapewnia solidne podstawy i gwarantuje, że komponenty są połączone prawidłowo, dlatego:

• Musi być wykonana z niezawodnych materiałów, które mogą wytrzymać warunki środowiskowe, takie jak wilgoć, ciepło, zimno i wibracje.
• Ścieżki powinny być zaprojektowane z precyzją, aby zapewnić prawidłowe połączenia między komponentami.
• Dodatkowo powinna mieć dobre właściwości zarządzania termicznego, aby pomóc w odprowadzaniu ciepła z komponentów.
• Wysokiej jakości PCB może również zawierać takie elementy jak wbudowane kondensatory lub rezystory, ślepe i zakopane przelotki lub zaawansowane techniki trasowania, takie jak pary różnicowe. 
• Podczas ich produkcji kluczowe jest przeprowadzenie testów elektrycznych oraz “Flying Probe” w celu zagwarantowania jakości oraz zapewnienia działania płytek.

Metody analizy awarii i wad płytek PCB

Analiza uszkodzeń i defektów PCB może być przeprowadzona przy użyciu różnych metod:

• Kontrola wzrokowa jest często pierwszym krokiem w analizie defektu lub awarii. Przeprowadzając kontrolę wzrokową, można szukać wszelkich oznak uszkodzeń fizycznych, takich jak pęknięte połączenia lutowane lub luźne elementy.
• Badanie za pomocą oscyloskopu lub analizatora logicznego może być również wykorzystane do pomiaru sygnałów elektrycznych i sprawdzenia nieoczekiwanych spadków, lub skoków napięcia.
• W razie potrzeby można również zastosować obrazowanie rentgenowskie, aby wskazać konkretne miejsca defektu lub awarii.
• Inne techniki, takie jak obrazowanie termiczne, badanie emisji akustycznej i mikroskopia rentgenowska 3D mogą być stosowane w zależności od wagi problemu. 

Znaczenie płytek PCB dla przemysłu elektronicznego

Płyty drukowane (PCB) są niezbędne w przemyśle elektronicznym, ponieważ stanowią podstawę wszystkich konstrukcji elektronicznych. Zapewniają one połączenie pomiędzy komponentami i umożliwiają im wzajemną komunikację. Płyty PCB są dostępne w różnych rozmiarach, kształtach i typach, dzięki czemu nadają się do wielu zastosowań. Są one używane we wszystkim, od małych urządzeń elektronicznych, takich jak telefony komórkowe i komputery, do bardziej złożonych systemów, takich jak urządzenia medyczne i roboty przemysłowe.

Bez płytek drukowanych współczesna elektronika nie byłaby w stanie funkcjonować. Od projektowania płytek drukowanych do lutowania komponentów, płytki PCB stanowią niezawodną platformę, na której można tworzyć projekty obwodów. 

Ponadto są one opłacalne i pozwalają projektantom szybko przetestować nowe pomysły lub zmodyfikować istniejące. Znaczenie PCB w przemyśle elektronicznym jest nie do przecenienia; zrewolucjonizowały one sposób, w jaki obcujemy z technologią, umożliwiając nam tworzenie bardziej zaawansowanych obwodów z większą niezawodnością i wydajnością niż kiedykolwiek wcześniej.

Jak wybrać płytki do produkcji elektroniki?

Wybór płytek PCB to zadanie, które może przysporzyć o ból głowy. Dlatego najlepiej skorzystać tutaj z pomocy ekspertów np. producenta elektroniki. Ale na co zwrócić uwagę, by mieć pewność, że realizacja produkcji i organizacja niezbędnych płytek pójdzie sprawnie? 

1. Zamawiamy każdą ilość płytek od pojedynczych zamówień do tysięcy sztuk, dzięki czemu masz pewność, że możemy wykonać dla Ciebie prototyp do testów lub wielotysięczną serię gotową do sprzedaży.
2. Pracujemy na płytkach wielowarstwowych o dowolnych parametrach technologicznych od sprawdzonych dostawców, dzięki czemu możesz mieć pewność, że wyprodukujemy dla Ciebie elektronikę do mniej i bardziej zaawansowanych projektów.
3. Przed rozpoczęciem prac sprawdzamy zgodność płytki z projektem, dokumentacją i parametrami laminatu według procedur DFM (Design For Manufacturing) i IPC-A-610, co gwarantuje możliwość kompleksowej produkcji elektroniki wolnej od wad.
4. Magazynujemy płytki na poczet kolejnych zleceń montażu, dzięki czemu masz pewność, że do prac możemy przystąpić natychmiast po złożeniu zlecenia bez obaw o dostępność, magazynowanie czy ewentualne zgubienie komponentów.

Podsumowanie

Po przeczytaniu tekstu wiesz już, że płytki PCB to stosunkowo niewielkie, jednakże bardzo ważne elementy elektroniki. Ich wybór powinien więc być dobrze przemyślany i skonsultowany z ekspertami. Potrzebujesz takiej konsultacji? 

Zapraszamy do kontaktu z TECHBIT, gdzie możemy kompleksowo zająć się produkcją elektroniki, w tym dobrać, zamówić, sprawdzić, czy przechowywać płytki na poczet Twojego zlecenia. Kliknij i skontaktuj się z nami: Producent elektroniki TECHBIT