Miksi painettuja piirilevyjä käytetään?

Painetut piirilevyt ovat kompaktimpi ja helpommin asennettava vaihtoehto erillisille puolijohdekomponenteille. Ne myös suojaavat elektroniikkakomponentteja vaurioilta ja häiriöiltä, ja niiden massatuotanto on suhteellisen edullista. Tutkitaanpa, miksi piirilevyjä käytetään. Seuraavassa on kolme yleistä käyttötarkoitusta. Armeijassa piirilevyjä käytetään viestinnässä.

Painetut piirilevyt ovat kompaktimpi ja helpommin asennettava vaihtoehto erillisille puolijohdekomponenteille.

Painetut piirilevyt ovat joustavia painettuja piirejä, jotka sisältävät useita erilaisia elektronisia komponentteja yhteen pakkaukseen. Niitä voidaan valmistaa eri paksuuksina, joista 0,8, 1,6, 2,4 ja 3,2 mm ovat yleisiä. Kukin painettu piirilevy koostuu yhdestä tai useammasta kerroksesta, ja jokaisella kerroksella on tietty käyttötarkoitus. Painetun piirilevyn "runko" eli painamaton osa voi olla enintään 0,8 mm:n paksuinen. Kaksi muuta kerrosta liitetään toisiinsa prosessilla, jota kutsutaan laminoinniksi.

Painettuja piirilevyjä voidaan valmistaa useista eri materiaaleista. Painettujen piirilevyjen materiaaleihin kuuluu hiilimaskia, joka on johtavaa nestettä. Tämä tahna on yleensä valmistettu synteettisestä hartsista ja hiilitonerista. Piirilevyssä voi olla myös toiseen reunaan valmistettu kortin reunaliitin. Tällä liittimellä varustetut piirilevyt ovat tyypillisesti kullattuja.

Painetun piirilevyn valmistusprosessi oli ennen täysin manuaalinen. Se alkoi piirtämällä kaavio kirkkaalle mylar-arkille, ja se luotiin levylle sopivaan kokoon. Tämän jälkeen eri komponenttien välille luotiin johtimet, jotta saatiin aikaan tarvittavat liitännät. Lopulta kehitettiin valmiiksi painettuja, ei-toistettavia mylar-verkkoja, jotka auttoivat tässä prosessissa. Painettuja piirilevyjä voitiin standardoida myös kuivalla siirtokuvioinnilla.

Painetut piirilevyt ovat kompaktimpi vaihtoehto erillisille puolijohdekomponenteille, ja niitä käytetään usein matkaviestimissä ja kodin elektroniikkalaitteissa. Niiden etuja erillisiin komponentteihin verrattuna ovat muun muassa niiden helppo asennettavuus ja korkea resoluutio. Painettu piirilevy voi myös olla kestävämpi kuin erilliset komponentit.

Ne suojaavat komponentteja vaurioilta ja häiriöiltä

Painettuja piirilevyjä käytetään erilaisten elektronisten komponenttien liittämiseen toisiinsa, jotta ne voivat kommunikoida keskenään. Nämä levyt myös suojaavat elektronisia komponentteja vaurioilta ja häiriöiltä. Koska yhä useammat laitteet muuttuvat elektronisiksi, nämä piirilevyt ovat välttämättömiä niiden moitteettoman toiminnan kannalta. Lisäksi näiden piirilevyjen avulla voidaan pienentää laitteen kokoa ja säästää osien kustannuksia.

Painettuja piirilevyjä valmistetaan erilaisista materiaaleista. Piirilevyissä käytetään usein kuparipäällysteistä laminaattia. Yleisin on FR-4, jonka toisella puolella on syövyttämätön kupari ja toisella puolella epoksihartsimatriisi. Muita piirilevyissä käytettäviä materiaaleja ovat dielektriset komposiitit, jotka sisältävät epoksihartsimatriisin ja vahvistuksen. Vahvike voi olla kudottua tai kuitukangasta, lasikuitua tai paperia. Jotkin materiaalit sisältävät myös keraamisia aineita, kuten titanaattia, jotka voivat lisätä dielektrisyysvakiota.

Painetut piirilevyt on suojattava ympäristön aiheuttamilta vaurioilta. Tyypillisiä suojaustoimenpiteitä ovat piirilevyjen suojaaminen korkeilta lämpötiloilta ja kosteudelta. Kuitenkin myös muut tekijät, kuten sähkömagneettiset häiriöt, voivat vaikuttaa kielteisesti niiden komponentteihin. Fyysisen rasituksen, kuten korkean kosteuden tai äärimmäisten lämpötilojen, lisäksi piirilevyjä on suojattava mekaaniselta, sähköiseltä ja kemialliselta rasitukselta.

Painetut piirilevyt valmistetaan käyttämällä erilaisia tekniikoita, joilla estetään komponenttien koskettaminen toisiinsa. Yleisin on puoli-additiivinen prosessi. Tämän prosessin aikana ohut kuparikerros on jo kuvioimattomalla levyllä. Tämä kerros poistetaan, jolloin sen alla oleva paljas kuparilaminaatti paljastuu. Tätä prosessia seuraa sitten vaihe, jota kutsutaan etsaukseksi.

Ne ovat halvin vaihtoehto massatuotantoon.

Painetuissa piirilevyissä voi olla useita kuparikerroksia, yleensä pareittain. Kerrosten lukumäärä ja liitäntäsuunnittelu määräävät levyn monimutkaisuuden. Useampi kerros antaa piirilevylle enemmän joustavuutta ja signaalin eheyden hallintaa, mutta sen valmistaminen vaatii myös enemmän aikaa. Piirilevyn läpivientien määrä määrittää myös sen koon ja monimutkaisuuden. Läpiviennit auttavat poistamaan signaalit monimutkaisista IC-piireistä.

Painetut piirilevyt tunnetaan myös nimillä painetut johdotuslevyt ja syövytetyt johdotuslevyt. Ne ovat kuparilevyistä ja ei-johtavista materiaaleista valmistettua materiaalia, ja ne toimivat elektroniikkakomponenttien mekaanisina ja sähköisinä kannattimina. Nämä piirilevyt ovat erittäin luotettavia ja edullisia, mutta ne vaativat enemmän asettelutyötä kuin langoitetut piirit. Ne ovat kuitenkin joustavampia, nopeampia ja kestävämpiä kuin langalla käärityt piirit.