Waar wordt een printplaat voor gebruikt?

Printplaten worden gebruikt om elektrische stroom te regelen in elektronica. Ze bevatten componenten zoals een batterij, weerstand en condensator. Ze dienen allemaal een specifiek doel en zorgen ervoor dat de elektriciteit van een hogere naar een lagere spanning gaat. Dit zorgt ervoor dat apparaten de juiste hoeveelheid stroom krijgen. In dit artikel kom je meer te weten over printplaten.

Enkellaagse PCB

Een enkellaags printplaat is een gestandaardiseerd ontwerp dat gebruikt wordt om de juiste assemblage van verschillende onderdelen te ondersteunen. Dit maakt geautomatiseerde productie in grote volumes mogelijk. Enkelzijdige printplaten kunnen worden gebruikt om complexe circuits en zelfs complete machines te maken. Deze printplaten worden in standaardhoeveelheden geproduceerd en bevatten standaardonderdelen, waardoor ze gemakkelijk te inspecteren en te repareren zijn. Bovendien zijn enkelzijdige printplaten relatief goedkoop.

Een enkellaags PCB bestaat uit één geleidende laag, meestal koper. Het koper geleidt de stroom naar verschillende componenten langs een vooraf geplande route. De verschillende componenten worden verbonden met de basislaag met pads en vias. De printplaat wordt vervolgens op zijn plaats bevestigd met behulp van een montagegat.

Printplaat

Printplaten worden gebruikt in een groot aantal verschillende toepassingen. Een printplaat kan bijvoorbeeld worden gebruikt voor een communicatiesysteem, een zelfrijdende auto of medische apparatuur. Deze printplaten moeten duurzaam en krachtig zijn en kunnen worden blootgesteld aan agressieve chemicaliën en hoge temperaturen. Sommige van deze printplaten zijn gemaakt met extra dikke metalen voor duurzaamheid.

De basis PCB bestaat uit meerdere lagen koper, meestal paarsgewijs gerangschikt. De complexiteit hangt af van het aantal lagen en het ontwerp van de onderlinge verbindingen. Meer lagen betekent meer routingmogelijkheden en een betere controle van de signaalintegriteit, maar meer lagen betekent meer werk voor de fabrikanten. De keuze van vias is een andere belangrijke factor. Deze maken een fijnere afstelling van de grootte van de printplaat mogelijk, evenals het ontsnappen van signalen van complexe IC's.

Inductor

Een spoel is een resonante component die de frequentie van een elektrisch signaal verandert. Meestal heeft een spoel een waarde van twee microhertz (mH) tot tien microhertz (H). Dit type schakeling heeft verschillende voordelen ten opzichte van resistieve componenten en is daarom een veelgebruikte keuze voor het filteren van hoogfrequente signalen. Ze kunnen de DC-weerstand en parasitaire shuntcapaciteit verminderen, evenals de hoogfrequente doorvoer van een systeem. Smoorspoelen zijn echter niet zonder beperkingen en vereisen speciale overwegingen wanneer ze gebruikt worden voor breedbandmetingen op sub-millivolt niveaus.

Inductoren op printplaten zijn een populaire keuze voor RF-toepassingen. Ze zijn goedkoop en kunnen in grote hoeveelheden worden geproduceerd. Ze zijn ook geschikt voor implanteerbare systemen omdat ze zich kunnen aanpassen aan de kromming van het lichaam.

Condensator

Condensatoren worden in elektronica gebruikt voor een groot aantal toepassingen. Ze zijn vooral nuttig in digitale en elektronische apparatuur. Zoals hun naam al doet vermoeden, zijn condensatoren gemaakt van dunne, geleidende materialen die zijn ingebed tussen twee lagen koper. Dit wordt gedaan om de parasitaire inductie en elektromagnetische interferentie (EMI) die door de condensatoren worden gegenereerd te minimaliseren. Als gevolg hiervan zijn condensatoren van dit type materiaal vooral nuttig voor handheld-, computer- en telecommunicatieapparatuur.

Om een condensator te vervangen, zorg je er eerst voor dat het apparaat is losgekoppeld en uitgeschakeld. Open vervolgens de behuizing om de verschillende lipjes en schroeven te onthullen. Als je ziet dat de condensator beschadigd of opgeblazen is, kun je deze verwijderen en vervangen door een nieuwe.

Zeefdruk

Zeefdrukken op printplaten is een veelgebruikte printmethode waarvoor speciale inkten nodig zijn. De inkten die hiervoor worden gebruikt, zijn meestal op epoxybasis en niet-geleidend. Hoewel witte inkt de meest voorkomende kleur is, kunnen zwarte en gele inkten ook worden gebruikt. Bedrijven kunnen ook kiezen welk lettertype ze willen gebruiken. De meeste printsoftware bevat standaard lettertypes, maar er kunnen ook aangepaste lettertypes worden ontworpen.

Bij het kiezen van een lettergrootte moet de ontwerper eerst rekening houden met de afmetingen van de printplaat. Dit bepaalt de grootte van de tekst die kan worden gezeefdrukt. Gewoonlijk moet de lettergrootte variëren tussen 35 en 50 mils. De breedte van de lijnen mag niet minder zijn dan vijf mils. Bovendien moeten de lijnen op de zeefdruk van links naar rechts en van boven naar beneden worden georiënteerd om de leesbaarheid te garanderen.

Een printplaat maken voor Dummies

Een printplaat leren maken is makkelijker dan je denkt. Er zijn veel verschillende manieren om er een te maken. De eerste stap is het tekenen van een schakelschema. Dit is vergelijkbaar met een spelletje connect-the-dots waarbij je de lijnen moet tekenen die de verschillende componenten met elkaar verbinden. Zodra je het schema hebt getekend, laat het programma zien hoe je de componenten met elkaar verbindt.

Printplaat

Een gedrukte schakeling (PCB) is een basisonderdeel van elektronische apparatuur. Het bestaat uit geleidende pads en ingebedde metalen oppervlakken. Op deze pads worden elektronische componenten gesoldeerd. PCB's kunnen één, twee of meer lagen schakelingen hebben. Het doel van een PCB is om elektrische connectiviteit en stabiliteit te bieden tussen alle componenten.

Bij het werken aan een printplaat is het van vitaal belang om te begrijpen hoe componenten zijn aangesloten. Als componenten op de juiste manier worden geplaatst, zal dit leiden tot betere prestaties en een betere signaalkwaliteit. De juiste plaatsing begint met de plaatsing van de hoofdcomponenten, zoals de CPU, het geheugen, analoge circuits en connectoren. Vervolgens moet je de locatie bepalen van eventuele hulponderdelen, zoals ontkoppelcondensatoren en montagegaten. Je moet ook rekening houden met fysieke obstakels, zoals kabels, connectoren en montagehardware, omdat deze de plaatsing van bepaalde onderdelen kunnen belemmeren.

Een PCB ontwerpen

Bij het ontwerpen van een PCB zijn er verschillende factoren om rekening mee te houden. Om te beginnen moet u ervoor zorgen dat uw printplaat voldoet aan alle componentlocaties en vereisten. Vervolgens moet je rekening houden met de fysieke afmetingen van de componenten, het gewicht en de spoorlengte van de printplaat. Het is ook belangrijk om na te gaan hoe de componenten op de printplaat worden geplaatst.

De printplaat heeft een aantal lagen en deze lagen worden pads genoemd. Deze sporen zijn geëtst op de printplaat en zijn het equivalent van de geleidende draden in een schakeling. Het is de taak van de PCB-ontwerper om deze sporen te leiden volgens het schema. Ze kunnen lang of kort zijn, afhankelijk van de componenten die ze verbinden. Ze kunnen ook links- of rechtsom draaien. Door de kleine voetafdruk van de printplaat moeten ontwerpers weten hoe ze de sporen het beste kunnen leggen.

Kleinere onderdelen kiezen

Bij het bouwen van een printplaat is het belangrijk om de juiste componentverpakking te kiezen voor het ontwerp van de printplaat. De PCB Master neigt naar grotere pakketten, maar er zijn gevallen waarin kleinere pakketten nodig zijn. Een te klein pakket kiezen kan de assemblageopbrengst beïnvloeden en het printplaatje moeilijker te herwerken maken. Het kan rendabeler zijn om de printplaat opnieuw te bewerken dan om de componenten te vervangen.

Solderen

Als je geïnteresseerd bent in elektronica en elektronische projecten, heb je waarschijnlijk wel eens gehoord van solderen. Bij deze techniek wordt een metaallegering, soldeer genaamd, op elektronische onderdelen aangebracht om een sterke elektrische verbinding te vormen. Als het soldeerproces is voltooid, kun je een desoldeerhulpmiddel gebruiken om de onderdelen te verwijderen. Het goede nieuws is dat je geen duur soldeergereedschap nodig hebt om te beginnen. Basis soldeermaterialen zijn alles wat je nodig hebt voor de meeste projecten.

Gebruik bij het solderen van printplaten een klem of een standaard. Bereid de componenten voor voordat je begint. Controleer de kleurcode van elk onderdeel om fouten te voorkomen. Als je weerstanden of andere componenten soldeert, moet je de draden ook buigen zodat ze op het bord passen. Zorg ervoor dat je de spanningsspecificaties van de componenten niet overschrijdt.

Ets

Bij het etsen van een printplaat moet je de juiste chemische oplossing gebruiken. Zoutzuur of waterstofperoxide kunnen bij elke ijzerhandel gekocht worden. Over het algemeen is een liter van elke chemische stof genoeg om veel printplaten te etsen. Het is echter belangrijk om ervoor te zorgen dat je de chemische oplossing goed voorbereidt voordat je met het proces begint. Bovendien moet je een plastic bak gebruiken die groot genoeg is om de printplaat in te doen.

Na het fotolithografieproces moet je het oppervlak van de printplaat reinigen. In de laatste stap moet je de tinlaag verwijderen. Het is een tijdelijke oplossing die de gewenste koperlaag zal beschermen.

Substraat

Bij het bouwen van een printplaat zijn er veel factoren om rekening mee te houden. Een van de belangrijkste is het materiaal waarvan de printplaat wordt gemaakt. Er zijn veel verschillende soorten materialen, waaronder geleidende en niet-geleidende. Welk type substraat je kiest, hangt af van het soort project waar je aan werkt.

Substraat is een materiaal dat wordt gebruikt om printplaten te maken. Een enkelzijdige printplaat bestaat uit een substraat en een laag basismateriaal. De bovenkant van het substraat is bedekt met een dunne laag koper of een ander geleidend materiaal. Vervolgens wordt een beschermend soldeermasker bovenop de koperlaag geplaatst. De bovenkant van de printplaat heeft ook een laatste zeefdruklaag om de verschillende elementen te markeren.

Een printplaat opzoeken

Er zijn verschillende manieren om een printplaat op te zoeken en de componenten te bepalen. De eerste stap is het kennen van de namen van de componenten, die onderdeelnummers zijn. Bepaal vervolgens om welk type component het gaat. Deze componenten kunnen weerstanden, condensatoren, spoelen of potentiometers zijn. De weerstanden worden gemarkeerd met een ohm-markering. Het ohmsymbool ziet eruit als de Griekse letter Omega. Een voorbeeld is 100MO, wat staat voor honderd megaohm. Andere componenten die op een printplaat kunnen zitten zijn oscillatoren en diodes, die gemarkeerd zijn met de letter D. Relais daarentegen zijn meestal gemarkeerd met een K.

Onderdeelnummers

Onderdeelnummers worden gebruikt om onderdelen op printplaten te identificeren. Ze maken reparaties of vervangingen eenvoudig en helpen de integriteit van elektronische apparaten te garanderen. Printplaten worden in de loop van maanden of jaren gemaakt en hun ontwerp verandert vaak. Sommige printplaten hebben ook individuele serienummers, die technici helpen het juiste onderdeel te identificeren bij een probleem of reparatie.

Koperlaag

Bij het ontwerpen van een printplaat is het belangrijk om rekening te houden met de dikte van de koperlaag. Afhankelijk van de hoeveelheid stroom die moet worden getransporteerd en het type schakeling, kan de dikte van het koper variëren. Voor printplaten met een hoge stroomsterkte is bijvoorbeeld meer koper nodig dan voor een printplaat met een lage stroomsterkte. Gewoonlijk wordt de dikte van de koperlaag aangegeven in ounces per vierkante voet. Sommige printplaten gebruiken echter twee of drie ounce per vierkante voet voor circuits met hoog vermogen. Een standaard koperen plaat van 1 ounce per vierkante voet is 34 micrometer dik.

Substraat

Printplaten worden meestal gemaakt van verschillende soorten substraten. Het soort materiaal waarvan een printplaat is gemaakt, bepaalt de prestaties. Substraten worden meestal gekozen op basis van hun elektrische eigenschappen, milieueigenschappen en vormfactor.

Stroomrails

Bij het bouwen van schakelingen moet je vaak stroom aansluiten op verschillende locaties. Dit wordt gemakkelijk gemaakt door de stroomrails. Elke stroomrail is gelabeld met + of - en kan een rode, blauwe of zwarte streep hebben.

Transistors

Als je zeker wilt weten of een transistor compatibel is met een bepaald circuit, moet je weten hoe je het onderdeelnummer op een printplaat kunt opzoeken. De meeste transistors hebben een onderdeelnummer dat meestal begint met "2N". Dit onderdeelnummer geeft meestal het type transistor aan en is niet noodzakelijk een standaard formaat.

LED's

LED PCB's zijn een van de populairste soorten printplaten. Ze worden tegenwoordig in vrijwel elk type schakeling gebruikt. Om een printplaat op te zoeken, moet je eerst de Kicad software downloaden. Als je die hebt gedownload, moet je de Kicad-ontwerpbestanden uitpakken. Deze bestanden bevatten de Pro, CMP, Kicad PCB layout en het schema.

Weerstanden

Weerstanden op een printplaat spelen een cruciale rol in een circuit. Als de weerstanden beschadigd zijn, kan dit leiden tot een storing. Wanneer je een weerstand kiest, moet je rekening houden met zijn maximale stroombelastingscapaciteit. Als de weerstanden deze capaciteit te laag hebben, zullen ze je elektrische componenten niet beschermen tegen hoge stroomschommelingen. Weerstanden met een hoog vermogen zijn verkrijgbaar voor toepassingen met een hoge stroomsterkte.

Inductoren

Er zijn een paar belangrijke eigenschappen die je moet weten wanneer je spoelen kiest. Ten eerste moet je de zelfresonantiefrequentie van de spoel kennen. Deze moet minstens 1,5 keer de werkfrequentie zijn. Daarnaast moet je de DC weerstand en impedantie weten. Deze eigenschappen zijn cruciaal bij het kiezen van spoelen die elektromagnetische interferentie filteren.

Hoe worden printplaten gemaakt?

One of the most important components of any printed circuit board is the connection holes. These holes are drilled in a precise pattern to allow the circuits to connect to one another. Automated drilling machines utilize numerically controlled drill files, also called excellon files, to determine where to drill and how big to make the holes. Depending on the PCB’s structure, drilling can be done one layer at a time or in layers prior to lamination.

PCB's met meerdere lagen

A multi-layer PCB is a printed circuit board with more than three layers. These boards are used in a wide variety of devices, from home appliances to medical devices. Typically, a board needs at least four layers to function properly. This technology is becoming more prevalent in household appliances and is becoming more common in medical devices, such as X-ray machines and CAT scan equipment.

The process of multi-layer PCB manufacturing involves using woven glass cloth and epoxy resin. The epoxy resins are then cured, forming the core of the board. Afterwards, the core and copper sheeting are bonded together by heat and pressure. This results in a multi-layer PCB with uniform properties.

Another manufacturing process is panelization, which is the process of combining multiple small printed circuit boards onto a single panel. This technique combines several different designs onto one large board. Each panel consists of an outer tooling strip that has tooling holes, panel fiducials, and a test coupon. Some panels also include a hatched copper pour to help prevent bending during the paneling process. Panelization is common when components are mounted close to the edge of a board.

Class 2 and 3 PCBs

While most manufacturers of Class 2 and Class 3 printed circuit boards adhere to the same standards, there are a few key differences between these two classes. Class 2 boards are typically manufactured for products that are not exposed to extreme environmental conditions, are not critical to the end user, and are not subject to rigorous testing. Class 3 boards, on the other hand, are designed to meet the highest standards and must provide continuous performance and minimal downtime. The main difference between the two classes is the requirements for board design and manufacturing process.

Class 2 and 3 printed circuit boards are made to IPC-6011 standards. These standards describe the requirements for Class 1, Class 2, and Class 3 printed circuit boards. There are also newer IPC standards called Class 3/A. These are designed for military avionics and space applications. Class 1 and Class 2 PCBs must meet the IPC’s Rigid, Flex, and MCM-L standards.

Enkelzijdige PCB's

Single-sided printed circuit boards (PCBs) are a common and relatively easy to design circuit board. As a result, most manufacturers and designers can design and build these boards. Single-sided PCBs are also easier to produce than multi-layered PCBs. As a result, almost any PCB manufacturing company can produce them. Single-sided PCBs are most commonly ordered in high quantities.

Single-sided PCBs are typically made of FR4 material, a fiberglass-like substance mixed with epoxy. The material is formed into multiple layers, with each layer containing one layer of conductive material. Leads are then soldered to copper tracks on the component side. Single-sided PCBs were originally used to fabricate prototype circuit boards, but as the demand for surface-mount components grew, they were replaced by multi-layer PCBs.

Single-sided PCBs are the simplest and cheapest form of printed circuit boards. They feature a single layer of conductive copper above the substrate. In addition, there are no via holes in single-sided PCBs. As such, they are most suited for low-density designs. They are easy to manufacture and are often available in short lead times.

Flex PCBs

There are several steps that take place in the production of flex PCBs. The first step involves designing the layout of the board. This can be done using CAD tools such as Proteus, Eagle, or OrCAD. After the layout has been designed, the assembly process can begin.

The next step involves routing the conductors. The width of the conductors should be set at a standard for the device. However, the number of conductors may vary depending on the design. The standard conductor width is necessary for a circuit that requires a certain percentage of circuit current. Depending on the design, the diameters of holes can also vary.

After the template has been etched, the flex circuit is cut using a process called “blanking”. A hydraulic punch and die set is used for this process, but its tooling costs can be high. Another option is using a blanking knife. A blanking knife is a long razor blade that is bent into the shape of the flex circuit outline. It is then inserted into a slot in a backing board, usually MDF or plywood.

Soorten printplaten

PCB-borden zijn er in vele soorten. Er zijn stijve, conventionele, meerlagige en enkelzijdige varianten. Elk heeft een specifiek doel en toepassing. Lees verder voor meer informatie over PCB's. Deze printplaten worden onder andere gebruikt in bulkproductie, radio, printers en solid-state drives.

Stijve PCB's

Stijve PCB's bestaan uit verschillende lagen, waarbij de eerste laag het substraat is. Meestal is deze laag gemaakt van FR4 glasvezel, dat stijver is dan fenol en epoxy. Het bevat ook koperfolie, dat helpt om gegevens langs verschillende paden te verzenden.

Stijve PCB's worden gebruikt in zware en lichte toepassingen en zijn zeer duurzaam. Ze zijn niet onderhevig aan vervorming en bestand tegen hoge temperaturen en stress. Dit maakt ze ideaal voor apparaten en elektronische apparaten. Bovendien voldoen ze aan de RoHS-normen. Ze kunnen ook gemakkelijk gerepareerd en geassembleerd worden.

Stijve PCB's hebben veel toepassingen in de auto-industrie. Ze kunnen worden gebruikt in voertuigen van gemiddelde tot grote afmetingen. Door hun hoge temperatuur laminaten beschermen ze de circuits tegen de ruwe omgeving en de hitte van de motor. Bovendien kunnen ze worden gebruikt in AC/DC-vermogensomzetters. Starre PCB's worden ook gebruikt voor luchtvaartelektronica, waaronder vliegtuiginstrumenten en hulpaggregaten.

Stijve printplaten zijn het meest gefabriceerde type printplaat. Deze zijn gemaakt van vaste substraatmaterialen die voorkomen dat de printplaat vervormt. Een moederbord van een computer is een voorbeeld van een stijve printplaat. Het bestaat uit vele lagen en verbindt alle computeronderdelen met elkaar. Stijve PCB's kunnen enkelzijdig, dubbelzijdig of zelfs meerlagig zijn.

Conventionele PCB's

Conventionele PCB's zijn aromatische koolwaterstofverbindingen die bestaan uit twee benzeenringen die met elkaar verbonden zijn door een koolstof-koolstofverbinding. Deze verbindingen bevatten tot tien chlooratomen en kunnen in verschillende vormen voorkomen, van gelige harsen tot viskeuze vloeistoffen. De resulterende materialen hebben uitstekende diëlektrische eigenschappen en zijn bestand tegen hoge temperaturen en chemische degradatie. Deze materialen breken niet af in aanwezigheid van licht, zodat ze veilig kunnen worden weggegooid zonder schade aan het milieu.

Conventionele PCB's kunnen worden onderverdeeld in twee hoofdtypen: starre en flexibele. Stijve printplaten zijn het meest voorkomende type printplaat en worden het vaakst gebruikt voor apparaten die vereisen dat een printplaat in één vorm blijft. Deze printplaten kunnen enkel- of dubbelgelaagd zijn. Ze zijn over het algemeen minder duur dan flexibele printplaten.

Enkelzijdige en dubbelzijdige printplaten hebben beide hun voor- en nadelen. Enkelzijdige printplaten zijn gemakkelijk te ontwerpen en te maken en kunnen in bulk tegen een lage prijs worden gekocht. Ze zijn geschikt voor schakelingen met een gemiddelde complexiteit. Bekende voorbeelden zijn voedingen, instrumentatie en industriële besturingen.

PCB's met meerdere lagen

High-tech PCB's met meerdere lagen zijn ontworpen om te voldoen aan de eisen van complexe industriële opstellingen. Ze kunnen worden vervaardigd met vier, acht, tien, twaalf en veertien lagen. Meerlagige PCB's zijn geschikt voor toepassingen die robuustheid vereisen, zoals medische apparatuur en militaire hardware.

Meerlagige PCB's bestaan meestal uit koper en isolatielagen. Een goed ontwerp van deze printplaten is cruciaal voor betere elektrische prestaties. Een slecht ontworpen printplaat of een verkeerde materiaalkeuze kan echter de algemene prestaties verminderen en leiden tot hogere emissies en overspraak. Bovendien kunnen onjuiste lagen de gevoeligheid van de printplaat voor externe ruis verhogen.

Een printplaat met meerdere lagen is duurder dan een standaard printplaat. Het fabricageproces voor meerlaagse printplaten is complexer en vereist gedetailleerde fabricagetekeningen en extra grondvlakken. Het maken van deze uitvoerbestanden is efficiënter met moderne CAD-software. Op een printplaat met meerdere lagen passen meer circuits en is er meer ruimte beschikbaar.

Enkelzijdige PCB's

Enkelzijdige printplaten, ook wel enkelzijdige PCB's genoemd, zijn een type printplaat met slechts één laag geleidend materiaal. De printplaat heeft één zijde waarop de elektronische componenten worden gemonteerd en de andere zijde is waar het circuit wordt geëtst. Deze enkelzijdige printplaten zijn gemakkelijk te produceren en hebben lagere kosten dan dubbelzijdige printplaten. Enkelzijdige printplaten worden veel gebruikt in verschillende elektronische apparaten.

Enkelzijdige printplaten worden gebruikt voor zeer eenvoudige, goedkope elektrische apparaten. Voorbeelden van deze apparaten zijn LED-verlichtingsprintplaten, radio's, Timing Circuits en voedingen. Enkelzijdige printplaten worden echter niet aanbevolen voor complexe projecten. Ze kunnen mogelijk niet genoeg functionaliteit bieden voor uw project.

Enkelzijdige printplaten worden vaak gebruikt voor prototypes en hobbyprojecten. Ze zijn licht van gewicht en bestand tegen verschillende omstandigheden. Bovendien zijn ze gemakkelijk te vervangen. Enkele van hun voordelen zijn montage met hoge dichtheid, montage van elementen met hoge dichtheid en mechanische bevestiging.