Projektowanie PCB to jedno z istotniejszych osiągnięć poprzedniego wieku. Możemy znaleźć m.in. płytki drukowane PCB zarówno w masowych sprzętach, jak i rzadkich towarach elektrycznych, a nawet wojskowym sprzęcie. Co warto wiedzieć o płytkach drukowanych? W jaki sposób działają i jakie błędy zdarzają się najczęściej podczas procesu projektowania? Odpowiadamy na wszystkie pytania!
Rodzaje projektowania PCB – co warto wiedzieć?
Najbardziej podstawowym rodzajem projektowania PCB jest oryginalna płytka jednowarstwowa, która, jak sama nazwa wskazuje, polega na zamontowaniu jednej warstwy miedzi na podłożu.
Późniejsze osiągnięcia technologiczne doprowadziły do produkcji dwuwarstwowych i wielowarstwowych płytek drukowanych PCB. Projektowanie PCB tego rodzaju modeli pozwoliło na zastosowanie wielu warstw miedzi nałożonych na dwie lub więcej warstw podłoża. Umożliwiło to dodanie znacznie większej gęstości komponentów do PCB i wykorzystanie ich do tworzenia mocniejszych urządzeń. Chociaż płyty wielowarstwowe utrudniły konserwację, wkrótce stały się tak tanie w wykonaniu, że obecnie często bardziej opłacalna jest wymiana całej płyty niż jej naprawa.
Obecnie najpopularniejszym podłożem jest szkło epoksydowe FR-4, chociaż wraz ze wzrostem popularności projektowania PCB pojawiły się dostępne także różne nowe materiały. Przykłady konfiguracji PCB obejmują:
- sztywne PCB,
- elastyczne PCB,
- sztywno-elastyczne PCB,
- PCB o wysokiej częstotliwości.
Różne konfiguracje często wykorzystują różne podłoża.
Projektowanie PCB – jakie błędy zdarzają się przy tej czynności?
Projektowanie PCB, w tym także płytek drukowanych PCB, jest procesem trudnym. Niektórzy niestety podejmują się zadania, zachowując błędne standardy! Jakie są najczęstsze błędy przy projektowaniu?
Jednym z najczęstszych błędów podczas projektowania PCB jest stosowanie tzw. nieprawidłowych wzorców lądowania. Problem pojawia się, gdy stosowane są komponenty niedostępne w bibliotekach. W takiej sytuacji zadaniem inżyniera jest samodzielne przygotowanie schematu. Właśnie podczas tego najczęściej występuje błąd! Trzeba bardzo uważać, ponieważ odstępy na płytkach muszą być wyważone co do milimetra.
Drugim dość częstym błędem podczas projektowania PCB jest nieoptymalny układ anteny bezprzewodowej. Inną przyczyną bywa nieprawidłowe położenie kondensatorów – te zaś wymagają stabilnego źródła napięcia. Bardzo istotne jest, aby umieścić kondensator wyjściowy regulatora najbliżej styku wyjściowego.
Zastosowanie obwodów drukowanych – co warto wiedzieć?
Aluminium jest stosowane głównie w płytach znanych jako izolowane podłoża metalowe (IMS) lub płytki drukowane z aluminiowym podkładem. Płyty projektowane PCB są często używane w zastosowaniach, w których ważne jest rozpraszanie ciepła, takich jak przełączniki mocy lub systemy LED.
Alternatywą jest użycie standardowego podłoża i tak zwanej ciężkiej warstwy miedzi. Zwiększenie grubości miedzi do ponad trzech uncji na stopę kwadratową znacznie poprawia rozpraszanie ciepła, a obwód jest w stanie wytrzymać wyższe prądy.
Projektowanie PCB ma często sztywną konstrukcję, ale jeśli wymagana jest elastyczność (np. w urządzeniu do noszenia), warstwę miedzi można zamontować na materiałach takich jak folia, elastyczny materiał, który jest również odporny na wysokie temperatury. W rzeczywistości istnieje obecnie prawie tyle materiałów na podłoże, ile jest zastosowań w płytkach drukowanych.
Projektowanie PCB – jak wygląda proces krok po kroku?
Zastanawiasz się, w jaki sposób dochodzi do projektowania PCB? Jest to skomplikowany proces, który dzieli się na etapy takie jak:
- Zebranie niezbędnych informacji, a następnie przekonwertowanie ich na pliki produkcyjne, w celu wytworzenia PCB.
- Fotolitografia – poddanie panelu działaniu światła.
- Wytrawianie obwodu, czyli usuwanie zbędnej miedzi.
- Laminowanie PCB.
- Wiercenie otworów i czyszczenie PCB z pozostałej żywicy.
- Poszycie otworów przelotowych, czyli zastosowanie specjalnej powłoki bezprądowej.
- Tworzenie warstw obwodowych zewnętrznych.
- Wykończenie powierzchni PCB – mechaniczne oczyszczenie, nałożenie maski, zabarwienie, oznaczenie styków.
- Cięcie paneli PCB na wymiar zaprezentowany przez klienta.
- Test elektryczny projektu PCB.
