PCB Basis voor Beginners: Uitgebreide Inleiding

Als je begint met PCB en FPCB, heb je waarschijnlijk veel vragen over PCBs, toch zijn ze vitale componenten van apparaten in onze huizen.

PCBs hebben ingenieurs in staat gesteld om componenten in een circuit georganiseerd te verbinden, zonder dat veel draden elkaar kruisen, wat ongelukken kan veroorzaken.

Moderne technologie stelt grootschalige productie toe, wat de kosten aanzienlijk verlaagt. Dit artikel introduceert je in PCB's: materialen, prijs, productieproces.

Inhoudsopgave

Hoofdstuk 1 Wat is een PCB en hoe wordt het gemaakt?

Hoofdstuk 2 Dubbelzijdige PCB's Basis Inleiding

Hoofdstuk 3 PCB Koperdikte

Hoofdstuk 4 Koelbody PCB - De Regels Die Je Moet Kenen

Hoofdstuk 5 Productiekosten Uitgesplitst

Hoofdstuk 6 Conclusie

Wat is een PCB en hoe wordt het gemaakt?

Een Printplaat (PCB) is een plaat van glasvezel, laminaten of composiet epoxy, met geleidende banen die verschillende componenten verbinden zoals weerstanden, transistors en geïntegreerde circuits.

Het ondersteunt en verbindt elektrische componenten via geleidende banen of pads. Elektronische componenten worden op de PCB gesoldeerd voor specifieke functies.

Afbeelding 1 PCB Bord

Het PCB Substraat

We hebben flexibele PCBs en FPCBs, gemaakt van lagen materialen, inclusief basismateriaal (substraat), dat bepaalt of een PCB rigide of flexibel is. WellPCB levert DC-motorcontrollers op nationale en internationale markt. Het substraat bepaalt ook het temperatuurbereik dat de PCB aan kan.

Het substraat wordt vaak gemaakt door het materiaal direct neer te leggen, te besproeien met epoxyhars en meerdere keren te rollen tot acceptabele dikte. Een ander kritisch aspect is de permittiviteit/permeabiliteit van de PCB. Dit is essentieel bij ontwerp van borden voor apparaten met hoogfrequente signalen.

Het Koper

Voor een werkende printplaat is één of meerdere koperlagen nodig. Fabrikanten kunnen de koperlaag bovenop of aan beide kanten van het substraat plaatsen. Meerdere lagen, afwisselend substraat en koper, zijn mogelijk.

Er zijn PCBs met veel koperlagen, soms meer dan 16. De koperdikte is meestal dunner dan het substraat. De hoofrol van koper: elektronen van punt A naar B transporteren. Fabrikanten binden koper aan substraat met hitte en druk. Dit bevestigt de binding en maakt het weerstandsfout tegen breuk tijdens boren. Koper is ook herwinbaar via recycling.

De PCB Solder Masker

Na het smelten van substraat en koperlagen moet de beplating beschermd worden tegen oxidatie en roest die de PCB kunnen beschadigen. Daarom gebruikt men een soldeermasker bij extra lagen.

Het substraat is doorgaans groen. De fabrikant kan elke kleur kiezen.

PCB Productieproces

Het proces begint met verzamelen benodigde materialen (substraat, koper). Het substraat wordt aan het koper gehecht met druk en hitte. Vervolgens: banen aanmaken, ongewild koper wegetsen, en het bord testen op fouten voor productie.

Dubbelzijdige PCB's Basis Inleiding

PCB-borden zijn onmisbaar in dagelijkse elektronica. Ze bieden een interface om componenten te solderen.

PCBs kunnen een-, dubbel- of meerlaags zijn. Enkelzijdige PCBs zijn goedkoop, maar niet bruikbaar in complexe situaties. Daarom zijn dubbelzijdige PCBs ontworpen voor high-density en complexe gevallen.

2.1 Wat is een Dubbelzijdige PCB?

Afbeelding 2 Dubbelzijdige PCB

Een dubbelzijdige PCB biedt ingenieurs flexibiliteit om circuits en componenten aan beide kanten te interconnectoren. Componenten kunnen aan boven- en onderkant gesoldeerd worden. Het maakt complexe panelen mogelijk met meer features voor moeilijke situaties.

Naast interconnectiviteit elimineren de borden elektromagnetische storende signalen. Dit vereenvoudigt complex circuitontwerp. Dubbelzijdige PCBs maken hogere technologie-toepassingen mogelijk.

Top-laag routing en tracing naar de onderlaag maakt PCBs waardevoller.

2.2 Voordelen van Dubbelzijdige PCBs

Dubbelzijdige PCBs bieden meer flexibiliteit. Ze huisvesten toename in circuitdichtheid over tijd. Dit geldt niet voor enkelzijdige PCBs met beperkte ruimte.

Tweedens: dubbelzijdige PCBs zijn tegenwoordig goedkoper en drukken niet zwaar op het budget.

Derdens: meer componenten op kleinere oppervlakte → kleinere apparaten mogelijk.

PCB Koperdikte

PCB-borden laten stroom vloeien tussen componenten door routes non-overlappend en met voldoende ruimte te houden.

Overlappende draden veroorzaken kortsluitingen. Voldoende koperdikte lost dit op. Koperdikte wordt in ounces gemeten en bepaalt of de banen de taak kunnen uitvoeren.

Afbeelding 3 PCB Koperdikte

3.1 PCB Koperdikte

Koperdikte refereert aan het resultaat wanneer 1oz koper gecomprimeerd wordt over 1 vierkante voet PCB. Bij ontwerp moeten ingenieurs ounces omrekenen naar mills.

Afbeelding 2 geeft overzicht van koper en PCB lagen in verschillende lagen.

3.2 Koperbanen Ontwerpen

Ingenieurs moeten alert blijven bij PCB-ontwerp. Ze moeten zorgen dat de PCB-dikte voldoet aan alle circuitvereisten.

Houd de dikte op 1oz om de gespecificeerde stroom te kunnen voeren. Circuits met meer stroom vereisen dikker koper om weerstand te minimaliseren. PCB-ingenieurs kunnen de benodigde koperdikte berekenen voor een specifieke functie.

Koperdikte kan de kosten beïnvloeden. Ook bepaalt de dikte hoe makkelijk overbodig koper via etsen te verwijderen is.

Ontwerpers moeten dikte evalueren voordat ze een PCB voor een specifieke toepassing ontwerpen.

Koelbody PCB - De Regels Die Je Moet Kenen

Naarmate PCB-technologie vooruitgaat, ontstaan nieuwe uitdagingen. Ingenieurs werken rond de klok om problemen op te lossen.

Warmteproductie leidende tot verhoogde temperaturen op borden is een probleem waar de meeste ingenieurs worstelen met. Dit dwingt ontwerpers om creatief te zijn en warmteproductie en elektrisch verlies te minimaliseren.

De uitvinding van koelbody's (heatsinks) is een poging om circuittemperaturen te regelen. Koelbody's verdelen warmte gelijkmatig en minimaliseren geconcentreerde hitte.

Bij circuits met high-speed microprocessors ontstaat veel warmte. Zonder koelbody's kunnen hoge temperaturen componenten beschadigen. IC's produceren veel warmte en hebben koelbody's nodig om overtollige warmte af te voeren.

Afbeelding 4 Koelbody

4.1 Metallische Koelbody's

Dit type kan met een schroef door een gat aan een bord bevestigd worden. Soms worden ze met epoxy of thermische tape geplakt. Met veren en klemmen kan het in het opwarmende component worden gemonteerd.

Een koelbody op PCBs speelt een cruciale rol, vooral bij circuits met grote stroomdoorlaat. Discrete halfgeleiders zoals IGBTs, TRIACs, MOSFETs produceren veel warmte, die via koelbody's het PCB moet verlaten.

4.2 SMD Componenten met Ingebouwde Koelbody

Veel SMD-componenten hebben ingebouwde koelbody's: PMICs en MOSFETs. Deze hebben een geïntegreerde koelbody verbonden met het circuit en daarna met de drain.

4.3 Thermische Ontwerp Overwegingen voor Koelbody PCB

Uit bovenstaand: vermogensapparaten moeten een goed PCB-layout en koelbody('s) hebben voor thermische issues tijdens gebruik.

4.4 Ontwerprichtlijnen voor Koelbody's

• Voor 1 Watt te dissiperen bij ~40℃: doorsnede van 2,4 in². Met externe koelventilator: ~1,2 in² per watt.
• Als bovenstaande methoden falen: generieke koelbody's aanbevolen.
• Vergroot koper naar de randen van het bord.
• Bovenstaande parameters veronderstellen dat koperlagen gekoppeld zijn aan warmteproducerende componenten → koperlaag gedraagt zich als thermische laag.
• Bij >1 warmteproducerend component: plaats ze enkele inches uit elkaar voor gelijkmatige verhitting.
• Warmteoverdracht is hoger met meer via's. Via's zijn in thermisch contact met warmteproducerende delen.
• Bij high-power toepassingen: overweeg PCBs met verhoogd kopergewicht tussen vlakken.

Productiekosten Uitgesplitst

PCB-assemblage en productie is arbeidsintensief met veel stappen: materialen verzamelen, voorbereiden, fabriceren, etsen, lamineren, boren, verpakken. Elke stap heeft zijn kosten, samengesteld in de eindprijs.

5.1 Materialenkosten

Afbeelding 5 PCB Materialen

De kosten van grondstoffen bepalen de eindprijs. Belangrijk: aantal lagen, materiaal, formaat. Goud, nikkel, koper, zilver, glasvezel, lood, epoxyhars, chemicaliën zijn benodigd. Ook aantal te assembleren componenten schatten. Type PCB (enkelzijdig, dubbelzijdig, meerlaags) beïnvloedt kosten. Dubbelzijdig duurder dan enkelzijdig (meer soldeer, SMT machine programmeren). Meerlaags duurder dan dubbelzijdig.

Kostenverhogende factoren: niet alleen materiaalprijs, maar ook PCB-dikte, impedantievereisten, gatdiameter. Ook componenten, transport, overige factoren.

Koperdikte beïnvloedt productiekosten. Dikker koper → hogere impedantie → toepassing bij hogere stroom.

Externe factoren: energie, water, transport moeten meegerekend worden.

5.2 Arbeidskosten

Arbeidskosten zijn cruciaal voor eindprijs. Fabrikanten rekenen overhead mee: apparatuur, beveiliging, verlichting, water, kleine overhead. Extra overhead: afvalwaterbehandeling, vergunningen, zonering, toestemmingen.

5.3 Bordaformaat

Een paneel is essentieel grondstof. De grootte van het paneel is belangrijk voor totale kosten. Borden die minder paneeloppervlakte innemen kosten minder. Borden die beter passen op paneel zijn goedkoper.

5.4 Aantal Geproduceerde Stukken

De hoeveelheid bepaalt de productiemethode. Massa-productie gebruikt geautomatiseerde, efficiënte processen die kosten aanzienlijk verlagen.

5.4 Levertijd

Levertijd = tijd om PCB te fabriceren. Wij bieden standaard en express levering; spoedorders binnen 24-48 uur. Kies passende service.

We streven naar kostenoptimalisatie zonder kwaliteitsverlies. Onze fabriekslevertijd is gegarandeerd.

We hebben andere Ultimate Guides om PCB-kosten te verlagen. Bekijk ze hier.

Conclusie

Na deze gids over PCBs en kostenfactoren, ben je beter in staat om je PCB-bestelling te plaatsen. We vereenvoudigden het proces. Bezoek wellpcb.com voor online bestelling.

Let op: zonder speciale opmerkingen zijn alle prijzen gebaseerd op standaard levering. Geef in ons online offertesysteem of contact op voor spoedlevering. Je order krijgt dan top prioriteit. (Huidige productie kan de tijd beïnvloeden, bel ons bij dringendheid).

Voor speciale borden: circuit board shoppen; veel dingen kunnen verwarren. Of je nu kiest voor enkelzijdig, dubbelzijdig of ander type PCB, neem contact op voor details:

• Speciale Materiaalvereisten
• Schermlagen
• Blinde en/of Begraven Via's

Afbeelding 7 PCB Via's

► Rigid-Flex constructies met >2 Flex Lagen

► Speciale Oppervlaktebehandeling

Waarom kiezen voor online custom PCB bestellen. Voor het PCB bord dat je nodig hebt, contacteer WellPCB.

PCB productietechnologie en ervaring, veel klanten geholpen. WellPCB, geregistreerd in Australië, is een dochter van Uniwell Circuits Co., Ltd, met twee moderne PCB-fabrieken, opgericht april 2007. Bezoek onze homepage.

PCB Assemblage Turnkey Diensten. Als WELLPCB streven we naar hoogwaardige, lage-kost PCBs. Gefocust op PCB Fabricatie en Bill Of Materials (BOM) voor bestukking. Toegewezen aan snelle, makkelijke bestelling wereldwijd.

Met nieuwe apparatuur en >10.000 m² productieoppervlakte produceren we 100.000 vierkante voeten 2-32 laags PCBs en leveren 5000+ varianten per maand.

Snelle levering: 24-48u voor dubbelzijdig, 72u voor 4-8 lagen, 120u voor 10+ lagen.