Co je pájecí maska?

/0 Komentáře/v /přidal

Co je pájecí maska?

V elektronickém průmyslu se pájecí masky používají k zajištění úspěšného pájecího procesu. Tyto masky mají běžně zelenou barvu a jejich vyladěné složení umožňuje výrobcům maximalizovat jejich výkon. Masky musí přilnout k laminátu desky plošných spojů, aby bylo dosaženo optimálního výkonu. Dobrá přilnavost umožňuje maskám tisknout úzké přehrady mezi těsnými SMD podložkami. Zelené pájecí masky také dobře reagují na UV záření, které je pomáhá vytvrzovat pro dosažení optimálního výkonu.

Proces nanášení pájecí masky na desku plošných spojů

Proces nanášení pájecí masky na desky plošných spojů zahrnuje mnoho kroků, včetně předběžné úpravy, nanášení povlaku, sušení, předzapékání, registrace, expozice, vyvolávání, konečného vytvrzení a kontroly. Kromě toho může zahrnovat i sítotisk. V závislosti na procesu se může tloušťka pájecí masky lišit.

Pájecí maska je vrstva pájky, která se nanáší na desku plošných spojů před pájením. Tato vrstva chrání měděné stopy před oxidací, korozí a nečistotami. Pájecí maska má často zelenou barvu, ale lze použít i jiné barvy. Červená pájecí maska je obvykle vyhrazena pro prototypové desky.

Velikost pájecí masky je dána tolerancí mezi ní a podložkami. Obvykle je to polovina vzdálenosti mezi podložkami. Může však být až 50um. Tato vůle musí být přesná, jinak dojde ke znečištění pájecí masky cínem.

Barvy pájecí masky se u jednotlivých výrobců liší. Nejběžnější barvy jsou červená, modrá, bílá a černá. Barevná pájecí maska může usnadnit identifikaci desky plošných spojů. K ozvláštnění desky lze použít také čiré pájecí masky.

Typy pájecích masek

Pájecí masky lze vyrobit v několika různých typech. Nejběžnější typ se vyrábí z tekutého epoxidu, což je termosetový polymer. Epoxid tvrdne působením tepla a jeho smrštění po vytvrzení je velmi malé. Tento typ pájecí masky je vhodný pro různé aplikace. Dalším typem je tekutá fotoobrazová pájecí maska, která se skládá ze směsi polymerů a rozpouštědel, jež se mísí až před aplikací. To umožňuje delší trvanlivost a větší výběr barev pro desky plošných spojů.

Na měděné vrstvě jsou umístěny pájecí masky, které ji chrání před oxidací. Chrání také měděné stopy na desce plošných spojů před vytvořením vázaného lešení. Tyto masky jsou nezbytné pro zabránění vzniku pájecích můstků, což jsou nežádoucí elektrické vztahy mezi převodníky. Obvykle se používají u systémů vymývání a přetavování vazeb a při spojování kusů.

Nejběžnějšími typy pájecích masek jsou fotoobrazové a tekuté. První dvě jsou dražší. Fotoobrazové pájecí masky se tisknou na desku plošných spojů pomocí speciálního složení inkoustu. Poté jsou vystaveny UV světlu, aby zaschly. V další fázi pájecího procesu se maska odstraní pomocí vývojky, což je vodní sprej pod vysokým tlakem.

Pájecí masky se používají ve vysílacích komunikačních zařízeních, zařízeních pro přenos médií a počítačích. Tato zařízení vyžadují vysokou úroveň spolehlivosti a důvěryhodnosti. Ohebné desky plošných spojů se používají také v rozhlasových a televizních přijímačích.

Barvy pájecí masky

Pájecí masky se dodávají v různých barvách, které usnadňují jejich identifikaci. Původní barva pájecí masky byla zelená, ale dnes je k dispozici mnoho různých barev. Tyto barvy mohou být buď lesklé, nebo matné. I když nejběžnější barvou zůstává zelená, velmi žádané jsou i další.

Pájecí masky jsou k dispozici v různých barvách, od zelené po červenou. Mnoho lidí dává přednost červené barvě, která působí profesionálněji a jasněji, obě varianty však mají své výhody i nevýhody. Zelená barva je méně dráždivá pro oči a je nejpoužívanější barvou mezi výrobci desek plošných spojů. Je také levnější než ostatní barvy. Červená však není tak kontrastní jako zelená a je méně ideální pro kontrolu stop desky.

Pájecí masky jsou k dispozici v různých barvách, aby splňovaly požadavky široké škály výrobků. Fialové pájecí masky jsou obzvláště užitečné pro podmořské desky plošných spojů, protože poskytují vynikající kontrast mezi dvěma rovinami. Tato barva však není ideální pro zobrazení bílého hedvábného tisku nebo zlatých ponorných povrchů. Fialové masky jsou dražší než jiné barvy PCB a obvykle se používají pro specifické aplikace.

Barvy pájecích masek mohou být bílé, červené nebo černé. Černé pájecí masky však bývají dražší a jejich výroba trvá déle. Černé pájecí masky také absorbují teplo a mají nejnižší kontrast, což zvyšuje pravděpodobnost poruchy. Kromě toho mohou černé pájecí masky odbarvit sítotisk, proto by montéři měli používat tepelné spojky nebo teplotní čidla pro sledování teploty pájecí masky.

Keramické PCB a PCB s kovovým jádrem

/0 Komentáře/v /přidal

Keramické PCB a PCB s kovovým jádrem

Keramické desky jsou tepelně účinnější než jejich kovové protějšky. To znamená, že provozní teplota desky plošných spojů je nižší. Na druhou stranu hliníkové PCB budou podléhat dielektrické vrstvě, zatímco keramické PCB nikoli. Kromě toho jsou keramické PCB odolnější než jejich kovové protějšky.

FR4 vs keramické desky

Hlavním rozdílem mezi FR4 PCB a keramickými PCB je jejich tepelná vodivost. DPS FR4 mají vysokou tepelnou vodivost, zatímco keramické DPS mají nízkou tepelnou vodivost. Keramické PCB jsou vhodnější pro aplikace, které vyžadují vysokou tepelnou vodivost. Jsou však dražší.

DPS FR4 má oproti keramickým DPS určité výhody, ale není silným konkurentem keramických DPS. Keramické desky plošných spojů mají vyšší tepelnou vodivost, což usnadňuje přístup tepla k ostatním součástem. Jsou také k dispozici v různých tvarech a velikostech.

Hlavní výhodou keramických desek plošných spojů je jejich nízká elektrická vodivost a vysoká tepelná vodivost. Kromě toho jsou lepšími izolanty, což usnadňuje použití vysokofrekvenčních obvodů. Kromě toho jsou keramické desky plošných spojů odolnější vůči korozi a běžnému opotřebení. Lze je také kombinovat s plastifikátorem nebo mazivem a vytvořit tak pružný, opakovaně použitelný závěs. Další klíčovou výhodou keramických DPS je jejich vysoká schopnost přenosu tepla. To jim umožňuje rozptylovat teplo po celé ploše desky plošných spojů. Naproti tomu desky FR4 jsou do značné míry závislé na chladicích pomůckách a kovových konstrukcích, aby bylo dosaženo požadované tepelné vodivosti.

Kromě toho má FR4 relativně nízkou tepelnou vodivost. V porovnání s keramickými materiály je FR4 jen několikrát vodivější. Například oxid hlinitý a karbid křemíku jsou 100krát tepelně vodivější než FR4, zatímco oxid berylia a nitrid bóru mají nejvyšší tepelnou vodivost.

LTTC vs. desky s kovovým jádrem

Keramická deska plošných spojů, známá také jako deska plošných spojů s nízkoteplotním pálením (LTTC), je typ desky plošných spojů, která byla speciálně vyrobena pro nízké teploty. Její výrobní proces se liší od procesu výroby PCB s kovovým jádrem. V případě LTTC je deska plošných spojů vyrobena z lepicí látky, křišťálového skla a zlaté pasty a je vypalována při teplotě nižší než 900 stupňů Celsia v plynové peci.

Desky plošných spojů s kovovými jádry také účinněji odvádějí teplo, což umožňuje jejich použití v aplikacích s vysokými teplotami. K tomu se používají tepelně vodivé dielektrické materiály, které fungují jako tepelný most pro přenos tepla z jádra na desku. Pokud však používáte desku FR4, budete muset použít topný chladič.

Kromě lepšího odvodu tepla a tepelné roztažnosti se desky plošných spojů s kovovým jádrem vyznačují také vyšší hustotou výkonu, lepším elektromagnetickým stíněním a lepší kapacitní vazbou. Díky těmto výhodám jsou lepší volbou pro elektronické obvody, které je třeba chladit.

FR4

Tepelná vodivost keramických desek plošných spojů je mnohem vyšší než u desek plošných spojů s kovovým jádrem, což může být důvodem jejich vyšší ceny. Na rozdíl od desek s kovovým jádrem nevyžadují keramické DPS k odvádění tepla vrtání a usazování. Rozdíl mezi těmito dvěma typy desek spočívá v typu použité pájecí masky. Keramické PCB mají obvykle tmavé barvy, zatímco desky s kovovým jádrem mají téměř bílou pájecí masku.

Keramické desky plošných spojů mají vyšší tepelnou vodivost než materiál FR4, který se nejčastěji používá pro hromadnou výrobu desek plošných spojů. Materiály FR4 však mají relativně nízkou tepelnou vodivost, takže jsou méně vhodné pro aplikace vyžadující teplotní cykly nebo vysoké teploty. Keramické desky mají navíc tendenci rychleji expandovat, jakmile teplota substrátu dosáhne teploty skelného přechodu. Naproti tomu materiály Rogers mají vysoké teploty skelného přechodu a stabilní objemovou roztažnost v širokém rozsahu teplot.

DPS s kovovým jádrem jsou vyrobeny z hliníku nebo mědi. Místo FR4 mají kovové jádro a tenký měděný povlak. Tento typ desek plošných spojů lze použít k chlazení více LED diod a je stále běžnější v osvětlovacích aplikacích. DPS s kovovým jádrem mají určitá konstrukční omezení, ale jejich výroba je jednodušší.

DPS s kovovým jádrem mají vynikající odvod tepla, rozměrovou stabilitu a elektrickou vodivost. Mohou také nabídnout lepší hustotu výkonu, elektromagnetické stínění a kapacitní vazbu. V porovnání s keramickými deskami plošných spojů stojí desky plošných spojů s kovovými jádry méně. Často se používají v komunikačních elektrických zařízeních a LED osvětlení.

Jak určit počet vrstev v deskách plošných spojů

/0 Komentáře/v /přidal

Jak určit počet vrstev v deskách plošných spojů

Před rozhodnutím o počtu vrstev pro desku plošných spojů je nutné určit účel, ke kterému bude deska plošných spojů použita. To ovlivní počet potřebných vrstev, stejně jako složitost elektronického obvodu a množství energie, které bude spotřebovávat. Obecně platí, že high-tech aplikace vyžadují vysoký počet vrstev.

Použití estimátoru signální vrstvy

Odhad počtu vrstev PCB je klíčovým krokem při výrobě desek. Čím více vrstev deska obsahuje, tím je dražší. Více vrstev také vyžaduje více výrobních kroků, materiálů a času. Použití odhadovače signálních vrstev vám pomůže určit správný počet vrstev, které je třeba použít pro vaši desku plošných spojů. Poté můžete desku odpovídajícím způsobem upravit pro efektivní návrh.

Signální vrstva je první vrstvou dvouvrstvého uspořádání desek plošných spojů. Měděný materiál použitý pro první vrstvu má tloušťku 0,0014 palce. Váží přibližně jednu unci. Účinek této vrstvy se liší v závislosti na velikosti desek.
Použití estimátoru zemské roviny

Počet vrstev potřebných pro daný návrh závisí na úrovni výkonu a složitosti obvodů. Více vrstev zvyšuje výrobní náklady, ale také umožňuje použít více stop a součástek. Odhad počtu vrstev je proto důležitým krokem v procesu návrhu. Společnost Sierra Circuits vytvořila nástroj nazvaný Signal Layer Estimator, který vám pomůže určit počet vrstev potřebných pro vaše desky plošných spojů.

Návrh desky plošných spojů je pro výkon vašeho zařízení zásadní. V procesu návrhu je třeba určit počet vrstev pro napájení, uzemnění, směrování a zvláštní hlediska. DPS mohou mít až čtyři vrstvy a signálové vrstvy musí být blízko sebe. Toto uspořádání omezuje nežádoucí signály a udržuje odpor mezi proudy a obvody v přijatelných mezích. Ideální rozsah tohoto odporu je 50 až 60 ohmů. Příliš nízká impedance by mohla způsobit prudké nárůsty odebíraného proudu. Na druhou stranu příliš vysoká impedance bude generovat větší elektromagnetické rušení a vystaví desku cizímu rušení.

Správa dobrého zásobníku

Řízení dobrého stackupu při návrhu PCBA vyžaduje pochopení různých požadavků na stackup. Třemi hlavními požadavky jsou řízená impedance, kontrola přeslechů a kapacita mezi rovinami. Výrobci nemohou zohlednit první dva požadavky, protože pouze konstruktér ví, co potřebují.

Vrstvy na desce plošných spojů musí být poskládány tak, aby byly kompatibilní a mohly přenášet signály. Kromě toho musí být vrstvy vzájemně propojeny. Signální vrstva musí sousedit s výkonovou rovinou, hmotovou rovinou a zemní rovinou. Pro dosažení těchto cílů je nejlepším režimem osmivrstvé uspořádání, které však můžete přizpůsobit požadavkům svého návrhu.

Dobré uspořádání může snížit přeslechy, což je energie, která se přesouvá z jedné stopy PCB na druhou. Existují dva typy přeslechů: indukční a kapacitní. Induktivní přeslechy jsou způsobeny zpětnými proudy, které vytvářejí magnetická pole v ostatních stopách.

Zohlednění omezení prostoru pro součástky nebo prostoru nad hlavou

Při určování počtu vrstev na desce plošných spojů mějte na paměti případná omezení týkající se prostoru pro hlavu nebo zachování součástek. Omezení prostoru pro hlavu se týkají oblastí na desce, kde je fyzický tvar součástek příliš blízko desky nebo kde deska není dostatečně velká pro umístění konkrétní součástky. Tato omezení jsou obvykle vyznačena na schématu. Počet vrstev určuje typ součástek na desce a celkové uspořádání.

Výpočet impedance mikropásků a pásků pro vysokorychlostní signály

Pomocí stejného matematického vzorce můžeme vypočítat impedanci páskových linek i mikropásků pro vysokorychlostní signály. Na rozdíl od páskového vedení je charakteristická impedance mikropásků závislá na šířce stopy, nikoli na její výšce. V důsledku toho platí, že čím vyšší je frekvence, tím vyšší je charakteristická impedance mikropásků.

Při návrhu obvodů se vedení s řízenou impedancí nejčastěji sestavují v mikropáskovém uspořádání. Konfigurace mikropáskového vedení s hranami využívá diferenciální pár na vnější vrstvě desky plošných spojů s přilehlou referenční rovinou. Vložený mikropáskový obvod naproti tomu využívá další dielektrické materiály, jako je Soldermask. Kromě toho je směrování pásků běžně symetrické.

Hodnoty impedance nejsou vždy přesné, protože obvody jsou ovlivněny řadou faktorů a parametrů. Nesprávně vypočtené hodnoty mohou vést k chybám v návrhu desky plošných spojů a mohou narušit fungování obvodu. Abyste se takové situaci vyhnuli, použijte kalkulačku impedance. Je to mocný nástroj pro řešení problémů s impedancí a pro získání přesných výsledků.

Rozdíl mezi FPGA a CPLD

/0 Komentáře/v /přidal

Rozdíl mezi FPGA a CPLD

Dva typy programovatelných logických čipů jsou FPGA (Field Programmable Gate Array) a CPLD (Complex Programmable Logic Device). První z nich je "jemnozrnné" zařízení, zatímco druhé je založeno na větších blocích. Oba typy mají různé silné a slabé stránky. Zatímco FPGA jsou vhodnější pro jednoduché aplikace, CPLD jsou ideální pro složité algoritmy.

CPLD je programovatelné zařízení ASIC.

CPLD je programovatelný integrovaný obvod, který se skládá z makrobuněk. Makrobuňka obsahuje pole AND a flip-flopy, které doplňují kombinační logickou funkci. Pole AND generuje součinový člen, který je výstupem CPLD. Číslo součinového členu je také ukazatelem kapacity CPLD. Podobně pole AND-OR má na každém průsečíku programovatelnou pojistku.

CPLD lze programovat pomocí jazyka pro popis hardwaru. Tyto jazyky lze použít k psaní a testování softwaru. Inženýr může například napsat jazyk popisu hardwaru (HDL) pro CPLD, který může CPLD číst. Kód se pak stáhne do čipu. Čip CPLD se pak testuje, aby se zajistila jeho funkčnost, a případné chyby lze opravit revizí schématu nebo jazyka popisu hardwaru. Nakonec může být prototyp odeslán do výroby.

CPLD je vhodnější pro algoritmy

CPLD jsou rozsáhlé integrované obvody, které lze navrhnout pro implementaci velkého množství složitých algoritmů. Využívají kombinaci technologií programování CMOS EPROM a EEPROM a vyznačují se vysokou hustotou a nízkou spotřebou energie. Jejich architektura s vysokou hustotou jim umožňuje dosahovat extrémně vysokých rychlostí a vysoké hustoty provozu. CPLD jsou také mimořádně složité, s velkým počtem vnitřních komponent.

CPLD jsou také rychlejší a předvídatelnější než FPGA. Protože jsou konfigurovány pomocí elektricky mazatelné programovatelné paměti jen pro čtení (EEPROM), lze je konfigurovat přímo v čipu při spuštění systému, na rozdíl od FPGA, které vyžadují externí nevolatilní paměť pro napájení bitového toku. Díky tomu jsou CPLD v mnoha aplikacích vhodnější pro algoritmy než FPGA.

CPLD je bezpečnější

Mezi FPGA a CPLD je několik zásadních rozdílů. FPGA se skládají z programovatelné logiky, zatímco CPLD používají flexibilnější strukturu. CPLD mají méně programovatelných funkcí, ale přesto se snadněji programují. CPLD jsou často konstruovány jako jeden čip s řadou makrobuněk. Každá makrobuňka má odpovídající výstupní pin.

Prvním významným rozdílem mezi oběma typy čipů je způsob generování hodin. CPLD mohou používat jeden externí zdroj hodin nebo několik jedinečných čipů generujících hodiny. Tyto hodiny mají definované fázové vztahy a lze je použít ke zlepšení výkonu programování čipů. CPLD lze programovat několika způsoby a v případě potřeby lze návrh několikrát změnit.

CPLD mají také nižší celkové náklady na vlastnictví. Tento faktor snižuje náklady na jejich výrobu. CPLD lze použít pro mnoho různých aplikací. CPLD může například obsahovat mnoho diskrétních součástek, ale může také obsahovat více programovatelných logických prvků. To zvyšuje flexibilitu.

CPLD je levnější

CPLD je cenově výhodnější než FPGA, i když FPGA má určitá omezení. Vzhledem k menší velikosti CPLD nejsou obvody tak deterministické, což může komplikovat časové scénáře. Nicméně s FPGA je spojena řada výhod, včetně větší flexibility a bezpečnosti.

Na rozdíl od FPGA, které využívají statickou paměť s náhodným přístupem, lze CPLD programovat pomocí elektricky mazatelné programovatelné paměti pouze pro čtení. Díky tomu se CPLD mohou konfigurovat během spouštění systému, zatímco FPGA se musí rekonfigurovat z externí nevolatilní paměti. CPLD jsou také energeticky a tepelně úspornější než FPGA.

CPLD se skládá z komplexních programovatelných logických makrobuněk, které jsou propojeny propojovací maticí. Tato matice je rekonfigurovatelná a může podporovat rozsáhlé a vysokorychlostní logické návrhy. Typické použití CPLD je jako konfigurační paměť pro FPGA, například jako zavaděč systému. CPLD má nevolatilní paměť, zatímco FPGA používají k načtení konfigurace externí paměť.

CPLD je vhodnější pro časovací logiku

CPLD je integrovaný obvod, který může provádět více úloh. Jeho flexibilitu a programovatelnost zvyšuje architektura Logic Doubling, která umožňuje zdvojené funkce západky na jednu mikročlánek. Tato technologie umožňuje vyrábět menší zařízení s dostatečným prostorem pro revize. CPLD může vykonávat více funkcí než tradiční CMOS, včetně více nezávislých zpětných vazeb, více směrovacích zdrojů a individuálního povolení výstupu.

CPLD jsou flexibilnější než konvenční logika, protože nepotřebují externí konfigurační paměť. Na rozdíl od FPGA používají CPLD paměť EEPROM, což je nevolatilní paměť, která uchovává konfiguraci i po vypnutí systému.