Ein Überblick über gedruckte Schaltkreise

Dieser Artikel gibt einen Überblick über Leiterplatten und enthält Artikel über Materialien, Designkonzepte und Prüfpunkte. Anhand einer Kombination aus Beispielen und Fallstudien kann der Leser die Grundlagen des Leiterplattendesigns und den Prozess der Leiterplattenherstellung verstehen. Außerdem werden wichtige Tipps für die Entwicklung hochwertiger Leiterplatten gegeben.

Gedruckte Leiterplatten

Eine gedruckte Schaltung ist eine flache Verbundplatte, die eine oder mehrere Kupferschichten aufweist. Die Bauteile sind auf diesen Lötaugen angebracht und werden mit ihnen verlötet. Je nach Größe und Komplexität können Leiterplatten eine, zwei oder sogar mehrere Lagen Schaltungen aufweisen.

Bevor eine Leiterplatte bestückt werden kann, muss sie entworfen und genehmigt werden. Dieser Schritt ist von entscheidender Bedeutung, da Fehler in einem Leiterplattenentwurf zu Verzögerungen bei der Auslieferung des Produkts führen können. Nach Fertigstellung des Entwurfs erfolgt die Herstellung der Leiterplatte. Sie besteht in der Regel aus Kupfer, einem dielektrischen Material, einem Siebdruck und einer Lötmaske.

Materialien

PCBs sind chemische Verbindungen mit unterschiedlichen Eigenschaften. Wenn sie in die Umwelt gelangen, werden sie nicht ohne weiteres abgebaut, sondern verbleiben dort über lange Zeiträume. Sie können sogar weite Entfernungen zurücklegen und werden oft im Schnee oder im Meerwasser gefunden. Obwohl ihre weit verbreitete Verwendung viele Menschen beunruhigt hat, gibt es noch viel über PCB und ihre Auswirkungen zu lernen.

Zu den häufigsten Verwendungszwecken von Leiterplatten gehören leistungsstarke Industriemaschinen. Diese Systeme können hohe Spannungen und hohe Ströme verarbeiten. Sie können auch sehr leicht sein und in enge Räume passen. Eine weitere beliebte Anwendung sind LED-Beleuchtungslösungen. LEDs können direkt auf einer Leiterplatte angebracht werden, und das Material ist biegsam.

Designkonzepte

Ein PCB-Designkonzept ist die Grundlage für die Erstellung der Leiterplatte für ein elektronisches Gerät. Es definiert die Funktionen, Merkmale, Verbindungen und die Platzierung der elektronischen Komponenten. Es bestimmt auch die ungefähren Abmessungen, den Temperaturbereich und die Umgebungsbedingungen. Das endgültige Konzept ist ein Schaltplan, der alle notwendigen Informationen für die ordnungsgemäße Funktion eines elektrischen Geräts enthält. Der Schaltplan enthält die Namen der Komponenten, ihre Werte, Nennwerte und die Teilenummern der Hersteller.

Das Design von Leiterplatten ist ein komplexer Prozess, bei dem eine Reihe wichtiger Elemente zu berücksichtigen sind. Das Layout der Leiterplatte ist ein entscheidender Faktor. Wenn es nicht korrekt ausgeführt wird, kann es zu elektromagnetischen Störungen oder Bauteilkonflikten führen. Dies kann die Funktion der Leiterplatte einschränken oder sie sogar ganz ausfallen lassen. Es kann auch zu zusätzlicher Fertigungszeit und -kosten führen.

Testpunkte

Testpunkte sind leitende Flächen auf der Leiterplatte, die dazu dienen, die Funktionalität der Schaltung vor der Montage zu überprüfen. Dabei kann es sich um massive Kupferkreise, gebohrte Pads, kurz gewickelte Stifte oder versetzte Leitungen handeln, die mit einer Komponente verbunden sind. In der Regel sind die Testpunkte mit einem Spannungs- und/oder Stromwert gekennzeichnet, der mit einem Voltmeter gemessen werden kann.

Eine Leiterplatte kann einige Testpunkte haben, die im Grunde gedruckte Elemente auf der Platte sind. In einigen Fällen ist der Testpunkt ein Durchgang, der mit einer internen Leiterbahn verbunden ist. Mit Hilfe einer Prüfvorrichtung kann ein Leiterplattenentwickler während der elektrischen Prüfung auf diese Punkte zugreifen. An diesen Punkten können verschiedene Arten von elektrischen Tests durchgeführt werden, z. B. Durchgangsprüfungen, In-Circuit-Tests oder Flying-Probe-Tests.

Stack-up

Das mehrlagige PCC-Stack-up-Design ist ein komplexes Thema mit einer enormen Variationsbreite. Beispielstapel sind zwar nicht dazu gedacht, kritische Anforderungen zu erfüllen, aber sie können Designern einen hilfreichen und leicht verständlichen Überblick über den PCB-Aufbauprozess geben und konsistente Ergebnisse sicherstellen.

Die dielektrischen Eigenschaften einer Leiterplatte hängen von der Art des dielektrischen Materials ab, das für ihre Konstruktion verwendet wird. Die teureren Leiterplatten enthalten in der Regel hochwertige dielektrische Materialien. Leiterplatten können jedoch auch aus preisgünstigen dielektrischen Materialien hergestellt werden.

Formfaktor

PCB-Designer fragen sich vielleicht: "Was ist der Formfaktor?" Der Formfaktor einer Leiterplatte bezieht sich auf ihre physikalischen Eigenschaften, einschließlich der Größe des Leiterplattengehäuses, der internen Leiterplattenkonfiguration, des Montageschemas und mehr. Es gibt eine Vielzahl verschiedener PCB-Formfaktoren, daher ist es wichtig zu wissen, wie sich jeder einzelne auf Ihr Design auswirken wird.

3,5-Zoll-Platinen zum Beispiel messen nicht 3,5 Zoll, sondern sind größer als das Laufwerk, das sie aufnehmen. Dieser Leiterplattentyp eignet sich perfekt für Industrie-PCs, bei denen der Platz knapp ist und die viel SWAP verwenden. Eine Platine mit diesem Formfaktor kann bis zu vier verschiedene Schnittstellen unterstützen.