Tips om printplaten te leren kennen

Als je naar een elektrisch circuit kijkt, zie je dat het is samengesteld uit verschillende componenten. Condensatoren, bijvoorbeeld, worden gebruikt om een elektrische lading in een circuit vast te houden en deze weer af te geven wanneer dat nodig is. Inductoren slaan energie op in een magnetisch veld. Tot slot zijn er diodes, die een elektrische stroom slechts in één richting laten stromen, waardoor schade door een verkeerde stroom wordt voorkomen.

Gebruikelijke typen printplaten

Er zijn twee gangbare soorten printplaten: PCB's en breadboards. PCB's worden gebruikt voor prototyping en laten je toe om componenten te hergebruiken. Ze zijn echter niet zo stevig of compleet als perfboards. Beide types kosten veel tijd om te maken en geld om aan te schaffen. Breadboards zijn een geweldige manier om je schakelingen te testen voordat je ze op een volledige printplaat zet.

Het meest gebruikte materiaal voor printplaten is FR-4. Dit materiaal heeft goede isolerende eigenschappen en is bestand tegen vonken. Dit materiaal heeft goede isolerende eigenschappen en is bestand tegen vonken. FR-4 is verkrijgbaar in verschillende kwaliteiten met verschillende elektrische eigenschappen. Typisch wordt FR-4 geschat op 130 graden Celsius. Een ander type printplaat staat bekend als een aluminium kernplaat, die vaak gelamineerd is op FR-4. Dit type printplaat wordt gebruikt voor elektronische toepassingen. Dit type printplaat wordt gebruikt voor elektronische schakelingen die sterk gekoeld moeten worden.

Gemeenschappelijke componenten

De meest voorkomende onderdelen van een printplaat zijn weerstanden, condensatoren en transistors. Deze apparaten slaan elektrische lading op en geven die door, terwijl ze die ook afgeven in de vorm van warmte. Ze zijn gemaakt van verschillende materialen en hebben een kleurcode op basis van hun weerstandswaarde. Transistors daarentegen brengen elektrische energie over en worden gebruikt als versterkers in printplaten. Er zijn verschillende types, waaronder bipolaire en radiale types.

De belangrijkste materialen om printplaten te maken zijn koper en FR-4. Met koper bekleed laminaat is een type printplaat met niet-geëtst koper erop. Het FR-4 materiaal wordt tegenwoordig het meest gebruikt. Met koper beklede laminaten zijn een recentere ontwikkeling. Niet-homogeniteiten worden steeds belangrijker bij de productie van printplaten. Deze verschillen kunnen leiden tot variaties in de diëlektrische constante van de printplaat.

Gebruikelijke toepassingen

Printplaten spelen een belangrijke rol bij de productie van veel elektronische apparaten, zoals computermonitoren, opnameapparaten en televisies. Ze zijn ook te vinden in entertainmentsystemen zoals videospellen en dvd-spelers. Ook worden ze gebruikt in huishoudelijke apparaten zoals koffiezetapparaten, magnetrons en wekkers. Naast deze veelgebruikte toepassingen worden PCB's ook gebruikt in industriële omgevingen, zoals in machines die veel vermogen vereisen en blootstaan aan ruwe behandeling en agressieve chemicaliën.

PCB's hebben veel voordelen ten opzichte van traditionele bedrade schakelingen. Ze zijn licht van gewicht, kunnen gemakkelijk worden gerepareerd en zijn een kosteneffectieve manier om complexe systemen te maken en te onderhouden. Hun veelzijdigheid heeft geleid tot aanzienlijke vooruitgang in elektronica op gebieden variërend van computers tot medische apparaten. Tegenwoordig vertrouwen zelfs auto's op PCB's om ze soepel te laten werken.

Gebruikelijke materialen

Er worden veel verschillende materialen gebruikt in printplaten. FR4 is bijvoorbeeld een veelgebruikt laminaat. Dit materiaal heeft een glasovergangstemperatuur (GTT) van ongeveer 135 graden Celsius en een CTE van ongeveer 3,8 tot 4,6. Andere laminaten gebruiken polyimide, een materiaal voor hoge temperaturen met een hoge elektrische sterkte. Sommige andere materialen zijn speciaal samengesteld voor hoogfrequente en microgolftoepassingen.

Koper is het meest gebruikte geleidende materiaal op printplaten. Dit materiaal wordt gebruikt in de basislaag en wordt op de printplaten aangebracht om voor de nodige stijfheid te zorgen. Als alternatief worden epoxy's gebruikt om de substraatlaag te maken. Deze hebben echter niet de duurzaamheid van glasvezel.

Gemeenschappelijke processen

Bij de assemblage van printplaten zijn de gebruikelijke processen solderen, etsen en oppervlakteafwerking. Oppervlakteafwerking beschermt de printplaat tegen corrosie en helpt bij het soldeerproces. Een voorbeeld van oppervlakteafwerking is het nivelleren met hete luchtsoldeer, waarbij de printplaat met flux wordt bedekt en in gesmolten soldeer wordt gedompeld. Vervolgens wordt een hogedrukstraal met hete lucht gebruikt om overtollig soldeer uit de gaten van de printplaat te verwijderen en het soldeeroppervlak glad te strijken.

Bij de eerste stap van het verkoperen wordt het paneel in een koperbad geplaatst, dat kopersulfaat en zwavelzuur bevat. Er wordt dan een dunne laag koper afgezet op het paneel. Deze laag wordt vervolgens beschermd met een vertind bad. Nadat de koperlaag is uitgehard, wordt de vertinde printplaat uit het tinbad gehaald, dat als een etsbarrière fungeert.

Veel voorkomende productieproblemen

Onvoldoende verkopering kan leiden tot defecte printplaten. Koperbeplating is essentieel voor de doorgang van elektrische stroom door de printplaat. Onvoldoende verkopering kan gemakkelijk worden opgespoord met PCB-ontwerpsoftware of door een PCB-fabrikant. Het is ook belangrijk om gaten goed schoon te maken na het boren om luchtbellen te voorkomen.

Het PCB-ontwerp is de eerste verdediging tegen veelvoorkomende fabricageproblemen. Een goed PCB-ontwerp kan elektrostatische ontlading en soldeerfouten helpen voorkomen. Productie-ingenieurs en ontwerpers moeten met elkaar communiceren om problemen te voorzien en een plan te maken dat deze problemen aanpakt. Simpele fouten kunnen veranderen in kostbare mislukkingen, dus het is cruciaal om het best mogelijke ontwerp te krijgen. Bovendien kan het gebruik van een ervaren ontwerper fouten helpen voorkomen die onopgemerkt kunnen blijven.