Definicija i važnost štampanih ploča (PCB)
Štampane ploče (PCB) su osnovne komponente elektronskih uređaja, pružajući osnovu za međusobno povezivanje različitih električnih komponenti. Kroz složene provodljive tragove, jastučiće i druge funkcije povezivanja, PCB-i efikasno prenose signale i snagu između fizičkih uređaja. Ukratko, PCB-i su kamen temeljac pravilnog funkcioniranja elektroničkih uređaja i široko su prisutni u raznim elektroničkim proizvodima u našem svakodnevnom životu.
Istorija razvoja PCB-a
Prije pojave široko korišćene tehnologije proizvodnje PCB-a danas, ožičenje kola se često obavljalo ručno, što je bilo neefikasno. Sve elektronske komponente bile su povezane jedna po jedna, što je rezultiralo složenom i zamršenom mrežom žica.
Ovo ne samo da je zahtijevalo veliku količinu posla za proizvodnju kola, već je i kola učinila glomaznim, lako oštećenim i skupim. Nadalje, budući da su sve komponente u to vrijeme bile povezane žicama, jer je izolacija žica ostarjela i popucala, često su se javljali kvarovi na spojevima žica, što je dovelo do kratkih spojeva. Jasno je da tradicionalne metode više ne mogu zadovoljiti potrebe modernih elektronskih proizvoda.
Kako je elektronika prešla iz ere vakuumskih cijevi i releja u eru silicija i integriranih kola, veličina i cijena elektroničkih komponenti su se smanjivali, dok su potražnje potrošača za manjim i pristupačnijim proizvodima nastavile rasti. Ovaj pritisak je podstakao proizvođače da istraže efikasnija rešenja, što je dovelo do razvoja modernih PCB-a.
Dakle, od čega je tačno PCB napravljen? Izrađena je od više slojeva materijala kroz proces toplinskog{0}}ljepljenja i laminiranja, sličan pravljenju lazanja. Svaki sloj igra jedinstvenu ulogu, zajedno čineći ključnu komponentu elektronskog uređaja.
podloga (FR4)
Podloga je osnovni materijal PCB-a, obično napravljen od staklenih vlakana, pri čemu je FR4 najčešći tip. U poređenju sa drugim osnovnim materijalima, FR4 je omiljen zbog svoje odlične izdržljivosti. Ova čvrsta-podloga ne samo da pruža potrebnu krutost i debljinu za PCB, već također osigurava izolacijske performanse ostalih slojeva. Za PCB-e koji zahtijevaju veću fleksibilnost, fleksibilna visokotemperaturna plastika, kao što je Kapton ili njegovi ekvivalenti, može se koristiti kao osnovni materijal.
Pored podloge je tanka bakarna folija. U zavisnosti od specifičnih zahteva štampane ploče, bakar se može naneti na jednu ili obe strane podloge. Broj slojeva bakra je ključni faktor u razlikovanju tipova PCB-a. Na primjer, dvostrane - ili dvoslojne - ploče imaju sloj bakra sa obje strane podloge, dok jednostrane - ploče imaju bakar samo na jednoj strani. Kod konvencionalnih PCB-a, broj slojeva bakra može biti od 1 do 16, a najčešće su dvoslojne bakrene ploče.
Bakarni slojevi igraju provodnu ulogu u PCB-ima. Kroz hemijsko jetkanje, bakar je pažljivo oblikovan u više provodnika, ili tragova, koji se povezuju na jastučiće i formiraju osnovnu arhitekturu kola na PCB-u. Ovi tragovi ne samo da zamjenjuju fizičke žice koje se koriste u tradicionalnim krugovima, već i izoliraju od zraka i materijala podloge, osiguravajući stabilnost i sigurnost kola. Pored slojeva bakra nalazi se maska za lemljenje, koja je obično zelena, ali može biti i druge boje ovisno o zahtjevima.
Glavna funkcija maske za lemljenje je da izoluje tragove bakra, sprečavajući slučajni kontakt sa drugim metalima, lemom ili provodljivim elementima. Na PCB-u, maska za lemljenje pokriva većinu područja, uključujući male tragove, ali namjerno ostavlja male prstenove i jastučiće za operacije lemljenja.
Nakon sloja maske za lemljenje nalazi se -odštampani sloj na ekranu. Ovaj sloj je prvenstveno u estetske svrhe, dodavanjem slova, brojeva i simbola na PCB kako bi se olakšalo sklapanje i poboljšalo razumijevanje funkcionalnosti ploče. Sito štampa se obično koristi za označavanje specifične funkcije svake igle ili LED-a, obično u bijeloj boji, ali se po potrebi mogu koristiti i druge boje mastila.
Razlika između PCB-a i razvojne ploče je u tome što razvojna ploča dodaje mikroprocesor ili mikrokontroler na PCB, zajedno sa minimalnom, lako dostupnom podrškom. Ovo pojednostavljuje proces razvoja, omogućavajući programerima da se fokusiraju na razvoj softvera bez trošenja značajnog vremena na hardver. Ukratko, razvojna ploča je specijalizovani PCB sa dodatnim hardverom i softverom.