Hvad er en Circuit Card Assembly?

Et kredsløbskort er et printkort, der indeholder elektroniske komponenter. Processen med at samle et involverer flere trin. Det første trin er at designe kredsløbet. Det indebærer brug af specialiseret software og skematiske værktøjer. Når skemaet er klar, er næste skridt at printe printkortet. Kobberet ætses og lamineres derefter på to sider af et ikke-ledende materiale, som bruges som PCB-substrat.

Montering af printkort

Samling af printplader er en kompleks proces, der involverer tilslutning af elektroniske komponenter til printpladerne. Trykte kredsløb indeholder ledende baner, der forbinder de elektroniske komponenter med hinanden. Disse plader monteres derefter på et ikke-ledende substrat. Når den endelige samling er færdig, loddes eller indsættes de elektroniske komponenter i printet.

Printkort kan være enkeltsidede, dobbeltsidede eller flerlagede. Enkeltsidede print består af ét kobberlag, mens dobbeltsidede print har to lag. PCB'er med flere lag giver mulighed for større komponenttæthed og kredsløbsspor på de indre lag. PCB'er med flere lag bliver stadig mere populære i elektroniske komponenter og enheder. Men printkort med flere lag kan være vanskelige at reparere eller ændre i marken.

PCB-samlingsprocessen starter med et design. Layoutet af komponenter på printkortet bestemmes af antallet og placeringen af kobberlag. Printkort med mange lag er mere komplekse og tidskrævende at producere. Valg af antal lag og sammenkoblingsdesign afhænger af det kredsløb, der skal designes, da flere lag vil give designeren flere routingmuligheder og bedre kontrol over signalintegriteten, men vil koste mere at producere. Montører placerer også komponenter på panelet under montageprocessen.

Proces til samling af et kredsløbskort

Samling af et printkort er en proces, der involverer tilslutning af elektroniske komponenter til et printkort (PCB). Samling af printkort indebærer fremstilling af kredsløbene, placering af de elektroniske komponenter og lodning af dem på plads. Det indebærer også rengøring af printkortet og inspektion af dets kvalitet før den endelige samling.

Et printkort kan enten være et enkeltsidet eller dobbeltsidet produkt. Det kan have silketryk, der identificerer komponenterne eller testpunkterne. Det kan bruges til at forbinde elektroniske produkter, eller det kan bruges til at styre en computers funktioner. At samle et printkort kræver nogle loddefærdigheder og specialudstyr. Du skal også bruge en loddekolbe med en fin spids. En fin spids gør det lettere at lodde små komponenter og kontrollere produktionshastigheden. Det er også vigtigt at kalibrere loddekolben og forvarme printkortet og komponenterne for at sikre en god forbindelse.

Et printkort har flere lag af elektroniske komponenter, som holdes sammen af et PCBA-substrat. Disse PCBA-substrater kan være lavet af kobber eller andre ledende materialer. Der lamineres også et lag kobber på printkortet, og nogle gange bruges der flere lag. Kobberet dækkes derefter med en loddemaske, som beskytter komponenterne mod kortslutning og korrosion. I begyndelsen blev kredsløb drevet af batterier eller jævnstrøm. Senere opfandt Nikola Tesla vekselstrøm, som gør det muligt at variere strømmens spænding.

Materialer, der bruges til at samle et printkort

Der bruges forskellige materialer i samleprocessen af et printkort. Det mest almindelige er FR-4, som er et dielektrisk materiale. Kobberklædt laminat er et andet materiale, der er meget udbredt i dag. Kobberbeklædt laminat er en type printkort, der indeholder uætset kobber.

De materialer, der bruges til at samle et printkort, vælges ud fra deres elektriske og termiske egenskaber. De kan også være valgt for at opfylde myndighedernes krav. For eksempel begrænser EU's RoHS-direktiv (Restriction of Hazardous Substances) brugen af visse metaller og kemikalier. En anden metode til at vurdere et materiales ydeevne er UL-klassificeringen (Underwriters Laboratories). Denne vurdering er afgørende for mange elektroniske enheder.

De materialer, der bruges til at samle et printkort, omfatter et substrat til støtte og et ledende lag til forbindelse. Underlaget kan være fleksibelt, riflet eller endda en metalkerneplade. Kobberet lamineres derefter til underlaget. Der er flere lag kobber, afhængigt af typen af PCBA. Til sidst påføres en loddemaske på printkortets overflade for at forhindre korrosion og reducere risikoen for loddeshorts.

Omkostninger ved at samle et kredsløbskort

Et printkort er et fladt, tyndt stykke dielektrisk materiale med ledende baner, der forbinder elektroniske komponenter med sokler på et printkort. Processen med at samle printkort kaldes Circuit Card Assembly (CCA), og den involverer ætsning af mønstre på det dielektriske substrat og tilføjelse af elektroniske komponenter.

Omkostningerne ved at samle et printkort afhænger af nogle få faktorer. En vigtig faktor er arbejdskraft. Et samlefirma i Nordamerika vil i gennemsnit opkræve $1.100 pr. printkort med tre dages ekspeditionstid, mens den samme mængde i Kina kun vil koste $545. Derudover vil lønomkostningerne variere efter geografisk placering. For eksempel vil et printkort i Nordamerika koste omkring $1.100, mens den samme kortsamling i Kina vil koste $550.

PCB-samlingsprocessen er meget individuelt tilpasset og øger derfor omkostningerne til printkortet. Der er dog en mellemvej, der giver mulighed for tilpasning uden at overskride budgettet. Omkostningerne til printkortmontering kan også minimeres ved at bruge kontraktproduktionspartnere, der tilbyder omkostningseffektive tjenester. PCB-samling involverer også flere menneskelige processer såvel som automatiserede maskiner.

Valg af PCB-kredsløbsmaterialer og dets indflydelse på forskellige frekvensbånd i 5G

Overgangen til 5G vil være en vigtig beslutning for mange brancher, men overgangen vil afhænge af deres applikationer og drift. Nogle brancher er nødt til at indføre den nye teknologi hurtigt for at forblive konkurrencedygtige, mens andre måske vil tage sig god tid. Uanset hvilken branche du befinder dig i, bør du overveje de potentielle omkostninger, der er forbundet med at bruge nye højhastighedsmaterialer. Stack-up-tiden for printkort kan øges betydeligt med højhastighedsmaterialer, så det er værd at tage sig tid til at træffe den rigtige beslutning.

Dielektrisk konstant

Når det gælder valg af PCB-materiale, er den dielektriske konstant en vigtig faktor. Den bestemmer, hvor hurtigt materialet udvider sig og trækker sig sammen, når det udsættes for en temperaturændring. PCB-materialers varmeledningsevne måles typisk i watt pr. meter pr. kelvin. Forskellige dielektriske materialer har forskellige varmeledningsevner. Kobber har f.eks. en varmeledningsevne på 386 W/M-oC.

Når du vælger PCB-materialer, skal du huske, at substratets effektive dielektriske konstant påvirker de elektromagnetiske bølgers hastighed. Den dielektriske konstant i PCB-substratmaterialet og sporingsgeometrien bestemmer, hvor hurtigt et signal kan bevæge sig gennem kredsløbet.

Den dielektriske konstant er en vigtig overvejelse, når man vælger PCB-materialer til 5G-netværk. Høj permittivitet vil absorbere elektromagnetiske signaler og forringe kommunikationens følsomhed. Derfor er det afgørende at vælge PCB-materialer med lav permittivitet.

Sporets tykkelse

Frekvensområdet for 5G-teknologien er større end de tidligere trådløse kommunikationsteknikker. Det betyder, at kortere strukturer er modtagelige for at blive exciteret af signalerne. Typisk er bølgelængden på et enkelt PCB-spor en centimeter. Med dette frekvensområde kan et enkelt spor være en god modtageantenne. Men når frekvensområdet udvides, øges følsomheden af en PCB-bane. Derfor er det vigtigt at finde frem til den bedste afskærmning.

Frekvensbåndene i 5G-standarden er opdelt i to dele - det lave bånd og det høje bånd. Det første bånd er millimeterbølgeregionen, mens det andet bånd er under 6 GHz-tærsklen. Båndet centreret omkring 30 GHz og 77 GHz vil blive brugt til mobilnetværket.

Det andet bånd er lavbåndet, som ofte bruges i energisektoren til at kommunikere med fjerntliggende vindmølleparker, minedrift og oliefelter. Det bruges også til at forbinde intelligente sensorer i landbruget. Mid-band 5G, som sender omkring 1,7 GHz til 2,5 GHz, giver en god balance mellem hastighed og dækning. Det er designet til at dække store områder og tilbyde relativt høje hastigheder, som stadig er hurtigere end det, du kan få med internet i hjemmet.

Omkostninger

Når det handler om at fremstille elektroniske produkter, er valget af materialer til printplader afgørende. Der er mange udfordringer, når man fremstiller ved høje frekvensbånd, som f.eks. 5G. Heldigvis har PCBA123 skabt familier af materialer, der opfylder kravene til dette nye frekvensområde.

De højere bærefrekvenser, der bruges i 5G-netværk, vil muliggøre højere datahastigheder og lavere ventetid. Det vil give mulighed for bedre forbindelser for et meget større antal enheder. Det betyder, at 5G meget vel kan blive standarden for tingenes internet. Men i takt med at frekvensbåndet øges, øges også enhedernes kompleksitet.

Heldigvis er der nogle måder at reducere omkostningerne til printkort på. En mulighed er for eksempel at bruge flydende krystalpolymerer med lavt tab, som har en lavere Tg. Selv om denne mulighed kan sænke omkostningerne, kan den medføre nye permittivitetsproblemer. Alternativt kan producenterne bruge fleksibel keramik og polyimider, som er bedre egnet til anvendelser ved lave temperaturer.

Termisk udvidelse

Højfrekvente printkredsløb kræver materialer med forskellige varmeudvidelsesegenskaber. FR-4 er det mest almindelige materiale i højfrekvente kredsløb, men der er også mange andre materialer, som kan bruges til at minimere tabet. Blandt disse materialer er ren polytetrafluorethylen (PTFE), keramikfyldt PTFE, kulbrintekeramik og højtemperaturtermoplast. Disse materialer varierer i Dk-værdier, og tabsfaktoren er baseret på overfladeforureninger, laminatets hygroskopicitet og fremstillingstemperaturen.

PCB-kredsløbsmaterialer, der bruges i 5G-teknologier, skal være modstandsdygtige over for højere temperaturvariationer. Øget termisk modstand vil gøre det muligt at behandle printkort ved hjælp af eksisterende faciliteter til behandling af printkort. Derudover vil 5G-teknologier kræve printkortmaterialer af højere kvalitet. For eksempel er Isola MT40 et materiale med en lav varmeudvidelseskoefficient i tykkelsesretningen med en Dk/Df på 0,03, hvilket indikerer, at det er velegnet til højfrekvente anvendelser.

For at sikre signalintegritet vil 5G-systemer kræve højhastigheds- og højfrekvenskomponenter. Med effektiv varmestyring kan disse komponenter designes til at fungere ved den højest mulige hastighed. Varmeledningsevne, eller TCR, er en egenskab, der måler et substrats dielektriske konstant i forhold til temperaturen. Når et kredsløb er i højfrekvent drift, genererer det varme og mister dielektrisk ydeevne.

Hvad er en PCB-designer?

I denne artikel vil vi diskutere, hvad en printkortdesigner er, hvor de befinder sig, hvilken computersoftware de bruger, og hvilke karrieremuligheder der findes. PCB-designere er ansvarlige for designet af printkort. De bruger også kontrol af designregler for at sikre, at placering og routing er korrekt. Det kan være med til at reducere antallet af omdrejninger i produktionen.

Designer af trykte kredsløb

Når en ingeniør skaber et printkort, skal han være kreativ og levere innovative løsninger. De skal arbejde med et skema, styklister og en grundlæggende beskrivelse af printkortets funktion for at udvikle et design, der opfylder kundens behov. Derudover skal en printkortingeniør etablere designstandarder, bruge CAD/CAM-software og verificere færdige designelementer. Andre vigtige opgaver omfatter kontrol af dimensioner, mængder og materialer.

En printkortdesigner er en person, der designer og placerer printkort. De bruger CAD-programmer (computer-aided drafting) til at skabe et computeriseret design, der gør det muligt for dem at placere delene præcist. De skal også være kreative og finde ud af, hvordan delene skal arrangeres for at opfylde kundens specifikationer. Afhængigt af produktet kan en designer arbejde selvstændigt eller for en virksomhed. Det kan forventes, at de bruger CAD-software til at skabe brugerdefinerede designs eller optimere et allerede eksisterende design.

Den CAD-software, der bruges til at designe et printkort, kræver, at printkortdesigneren forbereder et bibliotek med dele. Disse biblioteksdele omfatter modstande, kondensatorer, stik og integrerede kredsløb. Disse dele skal placeres på det rigtige sted for at opnå den mest effektive funktionalitet.

Sted og rute for pcb-designer

PCB-designere skal have en stærk forståelse af elektronik og CAD-software. De skal også have tilstrækkelig erfaring med RF og analoge layouts. Desuden skal de have kendskab til de almindelige designregler i forbindelse med printkort. Derudover skal de være velbevandrede i at arbejde med tekniske tegninger og biblioteker. De skal også være fortrolige med begrebet BOM og Configuration Management.

Computersoftware brugt af pcb-designer

PCB-designeren bruger en række forskellige værktøjer og software til at skabe printkort. PCB-designsoftware kan automatisere processer og forbedre kvaliteten. Det giver også designere og interessenter mulighed for at se ændringer og sikre, at alle projektspecifikationer er opfyldt. Ud over at skabe printkort hjælper PCB-designsoftware også ingeniører med at samarbejde om projekter.

PCB-designsoftware kan variere i pris og funktioner. Vælg et program, der passer til dine behov. Noget software er gratis, mens andet kræver en lille investering. Du bør også overveje, hvilket operativsystem du bruger. Noget PCB-designsoftware er kompatibelt med MacOS og Linux, mens andet kræver et Windows OS.

Noget PCB-designer-software har avancerede funktioner, der gør det nemt at lave komplekse printkort. Nogle af disse værktøjer eksporterer også design i flere formater. Sørg for, at PCB-designsoftwaren tilbyder omfattende support og har et stort bibliotek med standarddele. På den måde undgår du at skulle opfinde den dybe tallerken, hver gang du vil lave en ny del.

Karrieremuligheder for pcb-designer

Der findes mange forskellige job inden for PCB-design. Disse designere arbejder sammen med en række forskellige mennesker, herunder ingeniører og andre designere, for at skabe det perfekte printkort. De skal være gode til at kommunikere for at sikre, at det endelige design opfylder alle specifikationer. De kommunikerer også med kunder og producenter for at forklare, hvordan deres design vil gavne det endelige produkt. En god printkortdesigner skal have fremragende mundtlige og skriftlige kommunikationsevner.

Uddannelse er også en vigtig del af en printkortdesigners karriere. Ud over en bachelorgrad kan en printkortdesigner tage yderligere certificeringer og kurser for at øge sin viden om printkortdesign. Disse kurser kan give specialiseret træning i PCB-værktøjer og teknologitendenser. Nogle af disse programmer tilbydes online af en række forskellige institutioner.

En PCB-designer skal have omfattende viden om elektronik og CAD-software. De skal også have et godt kendskab til RF og analoge layouts. Det er også vigtigt, at en designer ved, hvordan man opretter printkortets design i software og kan se den fysiske version af printkortet i et digitalt format for at tjekke for fejl. Denne type ekspertise er vigtig, fordi den giver designeren mulighed for at spare tid og penge på oprettelsen af printkort.

Sådan får du strøm til et printkort

Der er flere komponenter, der indgår i et printkort. En af de vigtigste er modstanden. Der er også transistorer og kondensatorer, som bruges til at skifte elektroniske signaler. Hver af disse komponenter er vigtige og tjener et bestemt formål. Den rigtige kombination af alle disse komponenter vil resultere i et fungerende printkort.

Modstand

Modstande bruges til at begrænse den mængde strøm, der kan flyde gennem en enhed. Der er flere parametre, der påvirker modstandsværdien, herunder temperaturkoefficienten og tolerancen. Temperaturkoefficienten angiver, hvor nøjagtigt modstanden vil begrænse strømmen, og er normalt specificeret i applikationer, der kræver høj præcision. Temperaturkoefficienten bestemmes af det resistive materiale såvel som dets mekaniske design.

Da modstande er meget varme ved deres maksimale effekt, anvendes de generelt ved 50% af deres maksimale effekt. Denne derating-procedure øger pålideligheden og sikkerheden. Den maksimale effekt for en modstand varierer alt efter produktets design og brugen af kølepladen. Store trådviklede modstande kan have en effekt på op til tusind watt.

Modstande er en vigtig del af et printkort. Der er to typer: gennemgående og overflademonterede. Gennemgående modstande er mindre end overflademonterede modstande og bruges primært til prototyper og breadboarding. Overflademonterede modstande er på den anden side små, sorte rektangler, der er designet til at sidde på et printkort eller parringsplader. Disse modstande monteres typisk ved hjælp af en robot eller en ovn og fastgøres med lodning.

Lineær regulator

Lineære regulatorer bruges til at forsyne et printkort med strøm. Men de har en relativt lav effektivitet og en dårlig ydeevne i mange anvendelser. Regulatorens effektivitet afhænger af transistoren indeni, som fungerer som en variabel seriemodstand. Desuden fører den store spændingsforskel mellem indgang og udgang til et stort strømforbrug. For at kompensere for dette vil databladet for den lineære regulator specificere en bypass-kondensator.

En lineær spændingsregulator består af tre terminaler: en indgangsspændingsstift, en udgangsspændingsstift og en jordforbindelse. Den er en vigtig komponent i elektroniske kredsløb og bruges i mange strømforsyningssystemer med lavt strømforbrug. Denne regulator er et almindeligt valg til lokal spændingskonvertering på et printkort og giver lavere støj end switching-mode-regulatorer. Den kan levere indgangsspændinger fra 1 til 24 V og drivstrømme på op til 5 A.

Denne type regulator bruges typisk i applikationer med lav strømstyrke, støjfølsomhed og begrænset plads. Den er også populær i forbrugerelektronik og IoT-enheder. Den kan bruges i høreapparater, hvor lave omkostninger er vigtigere end strømspredning.

Switch-Mode-regulator

En switching-mode regulator er en enhed, der bruges i elektroniske kredsløb, og som omdanner netspænding til højere effekt. Disse strømforsyninger har flere fordele i forhold til lineære AC-til-DC-strømforsyninger. De er kompakte, reducerer strømforbruget og findes i mange almindelige elektroniske enheder. De bruges f.eks. i tv'er, jævnstrømsmotorer og de fleste pc'er. Selv om teknologien bag switch-mode-strømforsyninger er relativt ny, er de ved at blive en almindelig komponent i elektronik.

Designet af et printkort til en switching regulator skal optimeres for at minimere mængden af switching-strøm i kredsløbet. Det skal være kort nok til at undgå at påvirke printkortets layout, og det skal være designet til at minimere virkningerne af både udstrålet og ledet interferens. Desuden skal kredsløbskortet have en passende kobbertykkelse til at bære de nødvendige strømme. Det skal designes med en passende termisk udvidelseskoefficient. Det er vigtigt at overveje kredsløbets ledertab, som er en afgørende parameter, når man designer en højhastigheds-SMPS.

SW-stiften skal føres under indgangskondensatoren. Sporet skal være tyndt og kort for at reducere EMI, samtidig med at der opretholdes en lille SW-knude. I nogle tilfælde kan det være en fordel at bruge en via til at forbinde SW-stiften med en induktor. Vær dog opmærksom på, at vias tilføjer yderligere EMI, så det kan være en god idé at undgå at bruge dem, medmindre de er absolut nødvendige.

Diode

Princippet bag dioden er enkelt: Den lader en bestemt strøm løbe i én retning, mens den blokerer for en anden. En diode har to elementer, anoden og katoden. Det er en halvlederenhed med en pilelignende form. Når den er forbundet i serie med en belastning, tillader den strøm at flyde fra den positive til den negative side. En diode er en simpel halvlederenhed med to elementer, der fungerer som en transistor, men som har to sider, en anode og en katode. Den leder elektricitet i pilens retning, så hvis du har et printkort med en kontakt, der bruger en diode, vil strømmen flyde fra katoden til anoden.

En diode er en halvlederenhed, som gør det muligt at kontrollere, hvor meget strøm der løber gennem kredsløbet. Når dioden er placeret i den negative position, er den forspændt fremad, så når spændingen når sin negative top, leder dioden strøm. Strømmen løber derefter gennem kondensatoren, som bevarer sin ladning, når indgangsspændingen stiger.