Czym jest maska lutownicza?

/0 Komentarze/w /Autor

Czym jest maska lutownicza?

W przemyśle elektronicznym maski lutownicze są stosowane w celu zapewnienia udanego procesu lutowania. Maski te są zwykle koloru zielonego, a ich precyzyjnie dostosowane formuły pozwalają producentom zmaksymalizować ich wydajność. Maski muszą przylegać do laminatu PCB, aby osiągnąć optymalną wydajność. Dobra przyczepność pozwala maskom drukować wąskie zapory między ciasnymi padami SMD. Zielone maski lutownicze dobrze reagują również na ekspozycję na promieniowanie UV, co pomaga utwardzać je w celu uzyskania optymalnej wydajności.

Proces nakładania maski lutowniczej na płytkę drukowaną

Proces nakładania maski lutowniczej na płytki drukowane składa się z wielu etapów, w tym obróbki wstępnej, powlekania, suszenia, wstępnego wypalania, rejestracji, naświetlania, wywoływania, końcowego utwardzania i kontroli. Ponadto może również obejmować sitodruk. W zależności od procesu, grubość maski lutowniczej może się różnić.

Maska lutownicza to warstwa lutowia nakładana na płytkę drukowaną przed lutowaniem. Warstwa ta chroni miedziane ścieżki przed utlenianiem, korozją i brudem. Maska lutownicza jest często koloru zielonego, ale mogą być również stosowane inne kolory. Czerwona maska lutownicza jest zwykle zarezerwowana dla płytek prototypowych.

Rozmiar maski lutowniczej jest określony przez tolerancję między nią a padami. Zwykle jest to połowa odstępu między padami. Może jednak wynosić nawet 50um. Ten odstęp musi być dokładny, w przeciwnym razie maska lutownicza zostanie zanieczyszczona cyną.

Kolory masek lutowniczych różnią się w zależności od producenta. Najpopularniejsze kolory to czerwony, niebieski, biały i czarny. Kolorowa maska lutownicza może ułatwić identyfikację płytki PCB. Przezroczyste maski lutownicze mogą być również używane do dodania odrobiny osobowości do płytki.

Rodzaje masek lutowniczych

Maski lutownicze mogą być wykonane w kilku różnych typach. Najpopularniejszy typ jest wykonany z ciekłej żywicy epoksydowej, która jest polimerem termoutwardzalnym. Żywica epoksydowa twardnieje pod wpływem ciepła, a skurcz po utwardzeniu jest bardzo niski. Ten rodzaj maski lutowniczej nadaje się do różnych zastosowań. Innym rodzajem jest płynna fotoobrazowalna maska lutownicza, która składa się z mieszanki polimerów i rozpuszczalników, które są mieszane dopiero przed aplikacją. Pozwala to na dłuższy okres trwałości i większy wybór kolorów dla płytek drukowanych.

Maski lutownicze są umieszczane na warstwie miedzi, aby chronić ją przed utlenianiem. Chronią one również miedziane ścieżki na płytce PCB przed tworzeniem związanego rusztowania. Maski te są niezbędne do zapobiegania mostkom lutowniczym, które są niepożądanymi relacjami elektrycznymi między przetwornikami. Są one zwykle używane w systemach mycia i rozpływu, a także podczas łączenia elementów.

Najpopularniejszymi rodzajami masek lutowniczych są maski fotoobrazowe i płynne. Pierwsze dwa są droższe. Fotoobrazowe maski lutownicze są drukowane na płytce drukowanej przy użyciu specjalnej formuły atramentu. Następnie są one wystawiane na działanie światła UV w celu wyschnięcia. Kolejny etap procesu lutowania polega na usunięciu maski za pomocą wywoływaczy, które są sprayami wodnymi skierowanymi pod wysokim ciśnieniem.

Maski lutownicze są wykorzystywane w sprzęcie komunikacyjnym, gadżetach do transmisji multimediów i komputerach PC. Urządzenia te wymagają wysokiego poziomu niezawodności i wiarygodności. Elastyczne płytki PCB są również wykorzystywane w odbiornikach radiowych i telewizyjnych.

Kolory maski lutowniczej

Maski lutownicze są dostępne w różnych kolorach, co ułatwia ich identyfikację. Oryginalnym kolorem maski lutowniczej był zielony, ale obecnie dostępnych jest wiele różnych kolorów. Kolory te mogą być błyszczące lub matowe. Podczas gdy zielony pozostaje najpopularniejszym kolorem, inne są również bardzo poszukiwane.

Maski lutownicze są dostępne w różnych kolorach, od zielonego do czerwonego. Choć wiele osób preferuje kolor czerwony jako bardziej profesjonalny i jasny, obie opcje mają swoje wady i zalety. Zielony jest mniej drażniący dla oczu i jest najczęściej używanym kolorem wśród producentów PCB. Jest również tańszy niż inne kolory. Jednak czerwony nie ma tak dobrego kontrastu jak zielony i jest mniej idealny do inspekcji ścieżek na płytce.

Maski lutownicze są dostępne w różnych kolorach, aby spełnić wymagania szerokiej gamy produktów. Fioletowe maski lutownicze są szczególnie przydatne w przypadku podwodnych PCB, ponieważ zapewniają doskonały kontrast między dwiema płaszczyznami. Kolor ten nie jest jednak idealny do wyświetlania białego druku jedwabnego lub złotych powierzchni zanurzeniowych. Fioletowe maski są droższe niż inne kolory PCB i są zwykle używane do konkretnych zastosowań.

Kolory masek lutowniczych mogą być białe, czerwone lub czarne. Czarne maski lutownicze są jednak droższe, a ich produkcja trwa dłużej. Czarne maski lutownicze pochłaniają również ciepło i mają najniższy kontrast, co zwiększa ryzyko awarii. Ponadto czarne maski lutownicze mogą odbarwiać sitodruk, dlatego monterzy powinni używać sprzęgieł termicznych lub czujników temperatury do monitorowania temperatury maski lutowniczej.

Ceramiczna płytka drukowana a płytka drukowana z metalowym rdzeniem

/0 Komentarze/w /Autor

Ceramiczna płytka drukowana a płytka drukowana z metalowym rdzeniem

Płytki ceramiczne są bardziej wydajne termicznie niż ich metalowe odpowiedniki. Oznacza to, że temperatura pracy PCB będzie niższa. Z drugiej strony, aluminiowe PCB będą podlegać warstwie dielektrycznej, podczas gdy ceramiczne PCB nie. Ponadto ceramiczne płytki PCB są trwalsze niż ich metalowe odpowiedniki.

FR4 vs płytka ceramiczna

Główną różnicą między płytkami FR4 PCB a płytkami ceramicznymi PCB jest ich przewodność cieplna. FR4 PCB jest podatna na wysoką przewodność cieplną, podczas gdy ceramiczna PCB jest podatna na niską przewodność cieplną. Ceramiczne płytki PCB są lepsze do zastosowań wymagających wysokiej przewodności cieplnej. Są one jednak droższe.

Płytki PCB FR4 mają pewne zalety w stosunku do płytek ceramicznych, ale nie stanowią dla nich silnej konkurencji. Ceramiczne płytki PCB mają wyższą przewodność cieplną, dzięki czemu ciepło łatwiej dociera do innych komponentów. Są one również dostępne w różnych kształtach i rozmiarach.

Główną zaletą ceramicznych płytek PCB jest ich niska przewodność elektryczna i wysoka przewodność cieplna. Co więcej, są one lepszymi izolatorami, co ułatwia pracę z obwodami wysokiej częstotliwości. Ponadto, ceramiczne płytki PCB są bardziej odporne na korozję i normalne zużycie. Można je również łączyć z plastyfikatorem lub smarem w celu stworzenia elastycznej kurtyny wielokrotnego użytku. Kolejną kluczową zaletą ceramicznych płytek PCB jest ich wysoka zdolność przenoszenia ciepła. Pozwala to na rozpraszanie ciepła na całej płytce PCB. Dla kontrastu, płytki FR4 są w dużej mierze zależne od gadżetów chłodzących i konstrukcji metalowych, aby osiągnąć pożądaną przewodność cieplną.

Co więcej, FR4 ma stosunkowo niską przewodność cieplną. W porównaniu do materiałów ceramicznych, FR4 jest tylko kilka razy bardziej przewodzący. Na przykład, tlenek aluminium i węglik krzemu są 100 razy bardziej przewodzące ciepło niż FR4, podczas gdy tlenek berylu i azotek boru mają najwyższą przewodność cieplną.

LTTC a płytka drukowana z rdzeniem metalowym

Ceramiczna płytka PCB, znana również jako niskotemperaturowa płytka ceramiczna (LTTC), to rodzaj płytki PCB, która została specjalnie zaprojektowana do pracy w niskich temperaturach. Proces jej produkcji różni się od procesu produkcji PCB z rdzeniem metalowym. W przypadku LTTC, płytka PCB wykonana jest z substancji klejącej, szkła krystalicznego i złotej pasty i jest wypalana w temperaturze poniżej 900 stopni Celsjusza w piecu gazowym.

Płytki PCB z metalowym rdzeniem są również bardziej wydajne w rozpraszaniu ciepła, co pozwala na ich wykorzystanie w zastosowaniach wysokotemperaturowych. Aby to osiągnąć, wykorzystują one przewodzące ciepło materiały dielektryczne, działające jako mostek odprowadzający ciepło w celu przeniesienia ciepła z rdzenia na płytkę. Jeśli jednak używasz płyty FR4, będziesz musiał użyć miejscowego radiatora.

Oprócz doskonałego rozpraszania ciepła i rozszerzalności cieplnej, płytki PCB z metalowym rdzeniem charakteryzują się również wyższą gęstością mocy, lepszym ekranowaniem elektromagnetycznym i lepszym sprzężeniem pojemnościowym. Korzyści te sprawiają, że są one lepszym wyborem dla obwodów elektronicznych, które muszą być chłodzone.

FR4

Przewodność cieplna ceramicznych płytek PCB jest znacznie wyższa niż płytek PCB z metalowym rdzeniem, co może być powodem ich wyższych cen. W przeciwieństwie do płytek z metalowym rdzeniem, ceramiczne płytki PCB nie wymagają wiercenia i osadzania w celu rozproszenia ciepła. Różnica między tymi dwoma typami płytek polega na rodzaju zastosowanej maski lutowniczej. Ceramiczne płytki PCB mają zazwyczaj ciemne kolory, podczas gdy płytki z metalowym rdzeniem mają prawie białą maskę lutowniczą.

Ceramiczne PCB mają wyższą przewodność cieplną niż FR4, materiał najczęściej używany do masowej produkcji PCB. Jednak materiały FR4 mają stosunkowo niską przewodność cieplną, co czyni je mniej odpowiednimi do zastosowań wymagających cyklicznych zmian temperatury lub wysokich temperatur. Co więcej, płytki ceramiczne mają tendencję do szybszego rozszerzania się, gdy temperatura podłoża osiągnie temperaturę zeszklenia. Z drugiej strony, materiały Rogers mają wysokie temperatury zeszklenia i stabilną rozszerzalność objętościową w szerokim zakresie temperatur.

Płytki PCB z metalowym rdzeniem są wykonane z aluminium lub miedzi. Mają metalowy rdzeń zamiast FR4 i cienką miedzianą powłokę. Ten typ PCB może być używany do chłodzenia wielu diod LED i staje się coraz bardziej powszechny w zastosowaniach oświetleniowych. Płytki PCB z metalowym rdzeniem mają pewne ograniczenia projektowe, ale są łatwiejsze w produkcji.

Płytki PCB z metalowym rdzeniem charakteryzują się doskonałym rozpraszaniem ciepła, stabilnością wymiarową i przewodnością elektryczną. Mogą również oferować lepszą gęstość mocy, ekranowanie elektromagnetyczne i sprzężenie pojemnościowe. W porównaniu do płytek ceramicznych, płytki z metalowym rdzeniem kosztują mniej. Są one często stosowane w sprzęcie elektrycznym do komunikacji i oświetleniu LED.

Jak określić liczbę warstw w płytkach PCB?

/0 Komentarze/w /Autor

Jak określić liczbę warstw w płytkach PCB?

Przed podjęciem decyzji o liczbie warstw płytki drukowanej należy określić cel, w jakim będzie ona używana. Wpłynie to na liczbę wymaganych warstw, podobnie jak złożoność obwodu elektronicznego i ilość zużywanej przez niego energii. Ogólnie rzecz biorąc, zaawansowane technologicznie aplikacje wymagają dużej liczby warstw.

Korzystanie z estymatora warstwy sygnału

Oszacowanie liczby warstw PCB jest kluczowym krokiem w produkcji płytek drukowanych. Im więcej warstw ma płytka drukowana, tym droższa będzie jej produkcja. Więcej warstw wymaga również więcej etapów produkcji, materiałów i czasu. Korzystanie z estymatora warstw sygnału pomoże ci określić właściwą liczbę warstw do zastosowania na twojej płytce drukowanej. Następnie można odpowiednio dostosować płytkę, aby uzyskać wydajny projekt.

Warstwa sygnałowa jest pierwszą warstwą dwuwarstwowej płytki PCB. Materiał miedziany użyty w warstwie pierwszej ma grubość 0,0014 cala. Waży około jednej uncji. Efekt tej warstwy będzie się różnić w zależności od rozmiaru płytki.
Korzystanie z estymatora płaszczyzny uziemienia

Liczba warstw wymaganych dla danego projektu zależy od poziomów mocy i złożoności obwodów. Większa liczba warstw zwiększa koszty produkcji, ale pozwala też na zastosowanie większej liczby ścieżek i komponentów. Dlatego też oszacowanie liczby warstw jest ważnym krokiem w procesie projektowania. Sierra Circuits stworzyła narzędzie o nazwie Signal Layer Estimator, które może pomóc w określeniu liczby warstw wymaganych dla PCB.

Projekt płytki drukowanej ma kluczowe znaczenie dla wydajności urządzenia. Proces projektowania musi określać liczbę warstw dla zasilania, uziemienia, routingu i specjalnych rozważań. Płytki PCB mogą mieć nawet cztery warstwy, a warstwy sygnałowe muszą znajdować się blisko siebie. Taki układ redukuje niepożądane sygnały i utrzymuje opozycję między prądami i obwodami w dopuszczalnych granicach. Idealny zakres dla tej opozycji wynosi od 50 do 60 omów. Zbyt niska impedancja może powodować skoki pobieranego prądu. Z drugiej strony, zbyt wysoka impedancja wygeneruje więcej zakłóceń elektromagnetycznych i narazi płytkę na obce zakłócenia.

Zarządzanie dobrym stosem

Zarządzanie dobrym stackupem w projektowaniu PCBA wymaga zrozumienia różnych wymagań dotyczących stackupu. Trzy główne wymagania to kontrolowana impedancja, kontrola przesłuchów i pojemność międzypłaszczyznowa. Producenci nie mogą uwzględnić dwóch pierwszych wymagań, ponieważ tylko inżynier projektu wie, czego potrzebują.

Warstwy PCB muszą być ułożone w taki sposób, aby były kompatybilne i mogły przesyłać sygnały. Ponadto warstwy muszą być ze sobą połączone. Warstwa sygnałowa musi przylegać do płaszczyzny zasilania, płaszczyzny masy i płaszczyzny uziemienia. Aby osiągnąć te cele, najlepszym trybem jest układ 8-warstwowy, ale można go dostosować do wymagań projektu.

Dobre ułożenie może zmniejszyć przesłuch, czyli energię, która przemieszcza się z jednej ścieżki PCB do drugiej. Istnieją dwa rodzaje przesłuchów: indukcyjne i pojemnościowe. Przesłuch indukcyjny jest zdominowany przez prądy powrotne, które generują pola magnetyczne w innych ścieżkach.

Uwzględnienie ograniczeń w zakresie wyłączania podzespołów lub przestrzeni nad głową

Określając liczbę warstw na płytce drukowanej, należy pamiętać o wszelkich ograniczeniach dotyczących przestrzeni nad głową lub komponentów, które mogą mieć zastosowanie. Ograniczenia head-room odnoszą się do obszarów na płytce, gdzie fizyczny kształt komponentów jest zbyt blisko płytki lub gdzie płytka nie jest wystarczająco duża, aby pomieścić określony komponent. Zazwyczaj są one zaznaczone na schemacie. Rodzaj komponentów na płytce i ogólny układ określają liczbę warstw.

Obliczanie impedancji mikropasków i linii paskowych dla sygnałów o dużej prędkości

Korzystając z tego samego wzoru matematycznego, możemy obliczyć impedancję zarówno linii paskowych, jak i mikropasków dla sygnałów o dużej prędkości. W przeciwieństwie do linii paskowej, impedancja charakterystyczna mikropasków zależy od szerokości ścieżki, a nie jej wysokości. W rezultacie, im wyższa częstotliwość, tym wyższa impedancja charakterystyczna mikropasków.

W projektowaniu obwodów linie o kontrolowanej impedancji są najczęściej ustawiane w konfiguracji mikropaskowej. Konfiguracja mikropaskowa ze sprzężeniem krawędziowym wykorzystuje parę różnicową na zewnętrznej warstwie płytki drukowanej z przylegającą płaszczyzną odniesienia. Z drugiej strony, mikropasek wbudowany wykorzystuje dodatkowe materiały dielektryczne, takie jak Soldermask. Ponadto, trasowanie linii paskowych jest zwykle symetryczne.

Wartości impedancji nie zawsze są dokładne, ponieważ na obwody mają wpływ różne czynniki i parametry. Nieprawidłowo obliczone wartości mogą prowadzić do błędów w projekcie PCB i mogą zakłócać działanie obwodu. Aby uniknąć takiej sytuacji, należy skorzystać z kalkulatora impedancji. Jest to potężne narzędzie do rozwiązywania problemów z impedancją i uzyskiwania dokładnych wyników.

Różnica między układami FPGA i CPLD

/0 Komentarze/w /Autor

Różnica między układami FPGA i CPLD

Dwa typy programowalnych układów logicznych to Field Programmable Gate Array (FPGA) i Complex Programmable Logic Device (CPLD). Pierwszy z nich jest urządzeniem "drobnoziarnistym", podczas gdy drugi opiera się na większych blokach. Oba typy mają różne mocne i słabe strony. Podczas gdy układy FPGA są lepsze do prostych zastosowań, układy CPLD są idealne do złożonych algorytmów.

CPLD to programowalne urządzenie ASIC

CPLD to programowalne urządzenie IC, które składa się z makrokomórki. Makrokomórka zawiera tablice AND i przerzutniki, które uzupełniają funkcję logiki kombinacyjnej. Tablica AND generuje iloczyn, który jest wyjściem układu CPLD. Liczba członów iloczynu jest również wskaźnikiem wydajności układu CPLD. Podobnie, tablica AND-OR ma programowalny bezpiecznik na każdym przecięciu.

Układy CPLD można programować za pomocą języka opisu sprzętu. Języki te mogą być używane do pisania i testowania oprogramowania. Na przykład, inżynier może napisać język opisu sprzętu (HDL) dla CPLD, który może być odczytany przez CPLD. Kod jest następnie pobierany do układu. Układ CPLD jest następnie testowany, aby upewnić się, że jest funkcjonalny, a wszelkie błędy można naprawić, zmieniając schemat lub język opisu sprzętu. Ostatecznie prototyp może zostać wysłany do produkcji.

CPLD jest bardziej odpowiedni dla algorytmów

Układy CPLD to wielkoskalowe układy scalone, które mogą być zaprojektowane do implementacji dużej liczby złożonych algorytmów. Wykorzystują one kombinację technologii programowania CMOS EPROM i EEPROM i charakteryzują się wysoką gęstością i niskim zużyciem energii. Ich architektura o wysokiej gęstości umożliwia im osiągnięcie ekstremalnie wysokich prędkości i pracy w wysokiej gęstości. CPLD są również niezwykle złożone, z dużą liczbą wewnętrznych komponentów.

Układy CPLD są również szybsze i bardziej przewidywalne niż układy FPGA. Ponieważ są one konfigurowane przy użyciu elektrycznie kasowalnej programowalnej pamięci tylko do odczytu (EEPROM), można je skonfigurować w układzie podczas uruchamiania systemu, w przeciwieństwie do układów FPGA, które wymagają zewnętrznej pamięci nieulotnej do zasilania strumienia bitów. Sprawia to, że układy CPLD są bardziej odpowiednie dla algorytmów niż układy FPGA w wielu zastosowaniach.

CPLD jest bezpieczniejszy

Istnieje kilka kluczowych różnic między układami FPGA i CPLD. Układy FPGA składają się z programowalnej logiki, podczas gdy układy CPLD wykorzystują bardziej elastyczną strukturę. Układy CPLD mają mniej programowalnych funkcji, ale nadal są łatwiejsze do zaprogramowania. Układy CPLD są często konstruowane jako pojedynczy chip z wieloma makrokomórkami. Każda makrokomórka ma odpowiadający jej pin wyjściowy.

Pierwszą istotną różnicą pomiędzy tymi dwoma typami układów jest sposób generowania zegarów. Układy CPLD mogą wykorzystywać pojedyncze zewnętrzne źródło zegara lub szereg unikalnych układów generujących zegar. Zegary te mają zdefiniowane zależności fazowe i mogą być wykorzystywane do poprawy wydajności programowania układów. Układ CPLD można zaprogramować na kilka sposobów, a w razie potrzeby projekt można wielokrotnie zmieniać.

Układy CPLD mają również niższy całkowity koszt posiadania. Czynnik ten sprawia, że ich produkcja jest tańsza. Układy CPLD mogą być wykorzystywane do wielu różnych zastosowań. Na przykład, CPLD może zawierać wiele dyskretnych komponentów, ale może również zawierać wiele programowalnych elementów logicznych. Zwiększa to elastyczność.

CPLD jest tańszy

Układy CPLD są bardziej opłacalne niż układy FPGA, choć układy FPGA mają pewne ograniczenia. Ze względu na mniejszy rozmiar CPLD, obwody nie są tak deterministyczne, co może komplikować scenariusze czasowe. Niemniej jednak istnieje szereg zalet związanych z układami FPGA, w tym większa elastyczność i bezpieczeństwo.

Układy CPLD mogą być programowane przy użyciu kasowalnej elektrycznie programowalnej pamięci tylko do odczytu, w przeciwieństwie do układów FPGA, które opierają się na statycznej pamięci o dostępie swobodnym. W rezultacie układy CPLD mogą konfigurować się same podczas uruchamiania systemu, podczas gdy układy FPGA muszą być ponownie konfigurowane z zewnętrznej pamięci nieulotnej. Układy CPLD są również bardziej energooszczędne i wydajne termicznie niż układy FPGA.

CPLD składa się ze złożonych programowalnych makrokomórek logicznych, które są połączone ze sobą za pomocą macierzy połączeń. Matryca ta jest rekonfigurowalna i może obsługiwać wielkoskalowe, szybkie projekty logiczne. Typowym zastosowaniem CPLD jest pamięć konfiguracyjna dla układów FPGA, taka jak bootloader systemu. CPLD posiada pamięć nieulotną, podczas gdy układy FPGA wykorzystują pamięć zewnętrzną do ładowania konfiguracji.

CPLD jest bardziej odpowiedni dla logiki taktowania

CPLD to układ scalony, który może wykonywać wiele zadań. Jego elastyczność i programowalność są zwiększone dzięki architekturze Logic Doubling, która umożliwia podwójne funkcje zatrzasku na mikrokomórkę. Technologia ta pozwala na stworzenie mniejszego urządzenia z dużą ilością miejsca na poprawki. Układy CPLD mogą wykonywać więcej funkcji niż tradycyjne układy CMOS, w tym wiele niezależnych sprzężeń zwrotnych, wiele zasobów routingu i indywidualne włączanie wyjść.

Układy CPLD są bardziej elastyczne niż konwencjonalne układy logiczne, ponieważ nie wymagają zewnętrznej pamięci konfiguracyjnej. W przeciwieństwie do układów FPGA, układy CPLD wykorzystują pamięć EEPROM, nieulotną pamięć, która zachowuje konfigurację nawet po wyłączeniu systemu.