Mitä PCB tarkoittaa elektroniikassa?

Painetut piirilevyt, lyhyesti PCB, ovat elektronisten laitteiden tärkeitä osia. Ne mahdollistavat suuremman toiminnallisuuden, automaation ja tehokkuuden. Ne parantavat myös tuotantoa alentamalla työvoimakustannuksia ja ovat mullistaneet valmistuksen ja toimitusketjun hallinnan. Lisäksi piirilevyt ovat erittäin joustavia, ja ne voivat olla jäykkiä tai joustavia, mikä mahdollistaa pienempien ja kevyempien tuotteiden valmistamisen. Ne tarjoavat myös paremman luotettavuuden.

Painettu piirilevy

Painettu piirilevy eli PCB on olennainen osa nykyaikaista elektroniikkaa. Näiden piirilevyjen avulla ammattilaiset voivat luoda parempia sähkölaitteita. Niitä on saatavana useina eri kerroksina ja tyyleinä. Yksipuolisessa piirilevyssä eli yksipuolisessa piirilevyssä on yksi kerros ja kaksipuolisessa piirilevyssä on kaksi tai useampia kerroksia.

Painettu piirilevy on valmistettu substraatista ja sähköisesti resistiivisestä materiaalikerroksesta. Tämä materiaali muodostaa sähkövastuksen, jota tarvitaan sähkövirran siirtämiseen elektronisten laitteiden sisällä. Painettu piirilevy sisältää myös erityyppisiä liimoja lämmönjohtavuuden ja kestävyyden lisäämiseksi.

Piirilevyssä voi olla useita kuparikerroksia ja se voi olla monimutkainen. Sen suunnittelu riippuu usein siitä, kuinka monta kerrosta tarvitaan. Useampi kerros tarjoaa enemmän reititysvaihtoehtoja ja paremman signaalin eheyden hallinnan, mutta lisää myös monimutkaisuutta ja kustannuksia. Toinen tärkeä tekijä piirilevyn monimutkaisuudessa on läpivientien määrä. Läpivientien avulla komponentit pääsevät ulos monimutkaisista IC-piireistä, ja ne voivat olla hyvä indikaattori piirilevyn monimutkaisuudesta.

Kaksipuolinen PCB

Elektroniikassa kaksipuolinen piirilevy on piirilevy, jossa on kaksipuolinen rakenne. Periaatteessa kaksipuoliset piirilevyt on valmistettu kuparista. Yksi- ja kaksipuoleisten piirilevyjen välillä on useita eroja. Esimerkiksi kaksipuolisissa piirilevyissä on useita kuparikerroksia, kun taas yksipuolisissa piirilevyissä on vain yksi kerros. Yleensä yksipuolista levyä voidaan käyttää vain asetteluun tai reikien tekemiseen SMT:tä varten.

Toinen merkittävä ero yksipuolisen ja kaksipuolisen piirilevyn välillä on niiden valmistustapa. Kaksipuolisen piirilevyn valmistuksessa otetaan huomioon johtavuusominaisuudet ja kemialliset ominaisuudet. Yleensä johdinauhoissa käytetään kuparia ja tinaa, kun taas PCB-levyn pohjakerroksessa käytetään hartsilla kyllästettyä lasikuitua ja paperia.

Kerrosten lukumäärä

Painetut piirilevyt koostuvat yleensä yhdestä tai useammasta kerroksesta, ja niitä käytetään erilaisissa sovelluksissa kodin elektroniikasta tietokoneisiin ja mobiililaitteisiin. Niitä käytetään myös ilmailu- ja avaruuslaitteissa ja teollisuustyökaluissa. Kerrosten määrä ja piirilevyn mitat voivat vaihdella laitteen tyypin mukaan.

Mitä enemmän kerroksia, sitä monimutkaisempi levystä tulee. Tavallisesti yksikerroksisessa piirilevyssä on neljästä kahdeksaan kerrosta, mutta monimutkaisemmissa laitteissa kerroksia voi olla jopa 12. Kerrosten lukumäärä voi olla joko parillinen tai pariton, vaikka parillisia lukuja suositaankin elektroniikkapiirejä suunniteltaessa.

Kuparin paksuus

Elektroniikassa käytettävän kuparin paksuus mitataan yleensä unsseina. Tämä mittaustapa juontaa juurensa kultakalvoteollisuudesta, ja se perustuu siihen, kuinka paljon unssin verran metallia on levinnyt neliöjalan alalle. Koska kuparin paksuus on tärkeä tekijä elektroniikkapiireissä, on tärkeää tietää, miten levy suunnitellaan oikein, jotta saavutetaan haluttu virransiirtokapasiteetti.

Kuparin paksuus mitataan unsseina, ja jokainen unssin vastaa noin 1,37 millimetriä kuparia, joka on levitetty yhden neliöjalan alueelle. Tämä paino on kuitenkin vain arvio. Kuparin todellinen paksuus vaihtelee, jos kuparin määrä levyssä muuttuu. Näin ollen kuparin painon muutos vaikuttaa läpivientiin tarvittavan rengasrenkaan vähimmäiskokoon. Tämä koko on tärkeä, koska se auttaa tuottamaan luotettavan sähköisen yhteyden, vaikka porattu reikä ei olisikaan täysin keskitetty.

Liitettävyys

PCB on pieni painettu piirilevy, jota käytetään elektroniikkatuotteissa. Levy sisältää erilaisia komponentteja, jotka on liitettävä toisiinsa. Piirilevyjen valmistusprosessi alkaa kaavion luomisella, josta käy ilmi, miten osat liittyvät toisiinsa. Usein kaaviot sisältävät myös abstrakteja esityksiä komponenteista.

Piirilevyt ovat joustava, kevyt ja luotettava tapa yhdistää elektroniikkaa. Monipuolisuutensa ansiosta ne ovat ihanteellinen valinta monimutkaisiin järjestelmiin. Tämä tekniikka on hyödyttänyt lukemattomia aloja, kuten tietokoneita ja lääketieteellistä elektroniikkaa. Piirilevytekniikan kehittyminen on antanut alan ammattilaisille mahdollisuuden suunnitella ja valmistaa pienempiä, nopeampia ja tehokkaampia elektronisia laitteita.