Tippek az áramköri lapok megismeréséhez

Ha megnézel egy elektromos áramkört, észreveheted, hogy az többféle alkatrészből áll. A kondenzátorokat például arra használják, hogy elektromos töltést tartsanak egy áramkörben, és szükség esetén felszabadítsák azt. Az induktorok pedig mágneses mezőben tárolják az energiát. Végül pedig vannak diódák, amelyek lehetővé teszik, hogy az elektromos áram csak egy irányba folyjon, megakadályozva a rossz irányú áramlás okozta károkat.

Az áramköri lapok gyakori típusai

Az áramköri lapoknak két gyakori típusa van: PCB-k és kenyérvágólapok. A NYÁK-okat prototípusok készítésére használják, és lehetővé teszik az alkatrészek újrafelhasználását. Ezek azonban nem olyan merevek vagy teljesek, mint a perforáblák. Mindkét típus elkészítése sok időt vesz igénybe, és a beszerzésük pénzbe kerül. A kenyérlapok kiválóan alkalmasak az áramkörök tesztelésére, mielőtt teljes nyomtatott áramkört készítene belőlük.

Az áramköri lapok gyártásához leggyakrabban használt anyag az FR-4. Ez az anyag jó szigetelő tulajdonságokkal rendelkezik, és ellenáll az ívek kialakulásának. Az FR-4 többféle minőségben kapható, különböző elektromos tulajdonságokkal. Az FR-4 jellemzően 130 °C-ra van méretezve. Az áramköri lapok egy másik típusa az úgynevezett alumínium magos lap, amelyet gyakran az FR-4-re laminálnak. Ezt a típusú NYÁK-ot olyan elektronikus áramkörökhöz használják, amelyek nagyfokú hűtést igényelnek.

Közös összetevők

Az áramköri lap leggyakoribb alkatrészei az ellenállások, a kondenzátorok és a tranzisztorok. Ezek az eszközök tárolják és továbbítják az elektromos töltést, miközben hő formájában el is vezetik azt. Különböző anyagokból készülnek, és ellenállásuk értéke szerint színkódoltak. A tranzisztorok eközben elektromos energiát továbbítanak, és erősítőként használják őket az áramköri lapokon. Többféle típusuk van, köztük bipoláris és radiális típusok.

Az áramköri lapok gyártásához használt fő anyagok a réz és az FR-4. A rézbevonatú laminált lemezanyag egy olyan típusú áramköri alapanyag, amelyen nem vésett réz található. Az FR-4 anyag a ma leggyakrabban használt típus. A rézzel bevont laminált lemezek újabb fejlesztésnek számítanak. A nem homogenitások egyre fontosabbá válnak az áramköri lapok gyártásában. Ezek a különbségek az áramköri lap dielektromos állandójának eltéréseit eredményezhetik.

Gyakori felhasználások

Az áramköri lapok kulcsszerepet játszanak számos elektronikus eszköz, például számítógép-monitorok, hangrögzítő eszközök és televíziók gyártásában. A szórakoztató rendszerek, például a videojátékok és a DVD-lejátszók belsejében is megtalálhatóak. Hasonlóképpen olyan háztartási készülékekben is használják őket, mint a kávéfőzők, mikrohullámú sütők és ébresztőórák. A PCB-ket ezeken a gyakori felhasználási területeken kívül ipari környezetben is használják, beleértve a nagy teljesítményt igénylő, durva kezelésnek és durva vegyi anyagoknak kitett gépeket is.

A nyomtatott áramköröknek számos előnye van a hagyományos vezetékes áramkörökkel szemben. Könnyűek, könnyen javíthatók, és költséghatékony módját jelentik az összetett rendszerek létrehozásának és karbantartásának. Sokoldalúságuk jelentős előrelépést eredményezett az elektronikában a számítógépektől az orvosi eszközökig terjedő területeken. Ma már az autók is PCB-kre támaszkodnak a zavartalan működésükhöz.

Közös anyagok

A nyomtatott áramköri lapokban sokféle anyagot használnak. Például az FR4 egy gyakori laminátum. Ennek az anyagnak az üvegesedési hőmérséklete (GTT) körülbelül 135 Celsius-fok, a CTE pedig körülbelül 3,8 és 4,6 között van. Más laminátumok poliimidet használnak, egy magas hőmérsékletű, nagy elektromos szilárdságú anyagot. Néhány más anyagot kifejezetten nagyfrekvenciás és mikrohullámú alkalmazásokhoz fejlesztettek ki.

A PCB-ken leggyakrabban használt vezető anyag a réz. Ezt az anyagot az alaprétegben használják, és a szükséges merevség biztosítása érdekében viszik fel az áramköri lapokra. Alternatívaként epoxi anyagokat használnak a hordozóréteg elkészítéséhez. Ezek azonban nem rendelkeznek az üvegszálak tartósságával.

Közös folyamatok

Az áramköri lapok összeszerelésénél a szokásos eljárások közé tartozik a forrasztás, a maratás és a felületkezelés. A felületkezelés megvédi a lapot a korróziótól, és segíti a forrasztási folyamatot. A felületkezelés egyik példája a forrólevegős forrasztás kiegyenlítése, amelynek során a lapot folyasztószerrel bevonják, majd olvasztott forrasztószerbe mártják. Ezután nagynyomású forró levegővel eltávolítják a felesleges forraszanyagot a lap furataiból, és kisimítják a forrasztási felületet.

A rézbevonás első lépése a panel rézbevonó fürdőbe helyezése, amely rézszulfátot és kénsavat tartalmaz. Ezután egy vékony rézréteg kerül a panelre. Ezt a réteget ezután ónozott fürdővel védik. Miután a rézréteg megszilárdult, az ónozott áramkört eltávolítják az ónfürdőből, amely maratási gátként működik.

Gyakori gyártási problémák

Az elégtelen rézbevonat hibás áramköri lapokhoz vezethet. A rézbevonat kritikus fontosságú az elektromos áram áramlásához a lapon keresztül. Az elégtelen rézbevonat könnyen kimutatható a NYÁK tervezőszoftverrel vagy a NYÁK-gyártó által. Az is kritikus, hogy fúrás után alaposan megtisztítsa a furatokat, hogy elkerülje a légbuborékokat.

A NYÁK-tervezés az első védekezés a gyakori gyártási problémákkal szemben. A jó NYÁK-tervezés használatával megelőzhető az elektrosztatikus kisülés és a forrasztási hibák. A gyártómérnököknek és a tervezőknek kommunikálniuk kell egymással, hogy előre lássák a problémákat, és olyan tervet hozzanak létre, amely megoldja ezeket a problémákat. Az egyszerű hibák költséges meghibásodásokká válhatnak, ezért kulcsfontosságú a lehető legjobb tervezés. Emellett egy tapasztalt tervező igénybevétele segíthet elkerülni a hibákat, amelyek esetleg észrevétlenül maradnak.