Leggyakrabban vásárolt

    Top termékek

    A top értékelt termékek

    Top értékelt

    Útmutatók

    Nyomtatott áramköri lapok profiknak és amatőröknek

    Az elektronika kezdeti időszakában az alkatrészeket általában menet közben szerelték fel. Például a vákuumcsövek aljára. A hosszabb kábelfutamokhoz szigetelt vezetékeket használtak. Ma azonban az áramkörök túlnyomó többsége nyomtatott áramköri lapokon valósul meg. Ez leegyszerűsíti az áramköri rajz gyakorlati megvalósítását, minimalizálja az összeszerelési és működési hibák kockázatát, és jelentősen csökkenti a gyártási költségeket.

    Ebben az útmutatóban megtudhatja, hogy milyen nyomtatott áramköri lapok állnak rendelkezésre, hogyan épülnek fel, és milyen elektronikus áramköri alkalmazásokhoz különösen alkalmasak.



    Mik azok a nyomtatott áramköri lapok?

    Az áramköri lapok vagy NYÁK lapok a legtöbb elektronikus eszközben megtalálhatók. Egyrészt sok kis eszköz fizikai hordozói, másrészt általában kábelezési felületként szolgálnak olyan komponensek számára, mint a diszkrét alkatrészek vagy az IC-k. Az áramköri lapok megtalálhatók számítógépekben és táblagépekben, valamint televíziókban, rádiókban, digitális fényképezőgépekben és okostelefonokban. A fogyasztói elektronikában és a számítógépekben való felhasználásuk mellett a különböző típusú áramköri lapokat számos más területen is használják, beleértve az orvosi eszközöket, az ipari gépeket és a világítástechnikát.

    A legtöbb áramköri lap egyszerű, és csak egyetlen rétegből áll. A kifinomultabb hardverek, például a számítógépes grafikus kártyák vagy a számítógépes alaplapok több réteget is tartalmazhatnak, néha akár tizenkettőt is.

    Áramköri lap használatakor az alapanyag döntő jelentőségű. FR1 - FR5 osztályokra oszlik. Az FR1, FR2 és FR3 áramköri lapok gyantával átitatott papírból készülnek. Bár rugalmas áramköri lapokról van szó, viszonylag érzékenyek a nedvességre, a magas feldolgozási hőmérsékletre és a sérülésekre is. A leggyakoribb anyag az FR4-es osztály. Papír helyett ezek a táblák üvegszálas szövetet tartalmaznak. Az FR5 osztály alapanyaga üvegszálas szövetet is tartalmaz, de akár 150 Celsius fok körül is felmelegíthető.



    Az áramköri lapok típusai a rétegek száma szerint

    Egyrétegű áramköri lapok

    Az egyrétegű vagy egyoldalas áramköri lapok egyetlen réteg alapanyagból állnak. Az FR4-es osztályú tömör mag biztosítja a NYÁK merevségét és vastagságát. Az anyag egyik oldalát vékony fémréteg borítja, általában réz. Egy réteg forrasztómaszk védi a rézréteget, és megakadályozza, hogy a forrasztás a forrasztási pontokon és a vezetőpályákon kívülre terjedjen a későbbi forrasztás során.

    Mivel az egyrétegű rézbevonatú lapokon a különböző áramkörök és alkatrészek csak az egyik oldalára vannak forrasztva, a lapok viszonylag laposak és könnyen felszerelhetők. Könnyen tervezhetők és olcsón előállíthatók, még nagyobb mennyiségben is. Ez különösen az SMD-k automatizált összeszerelésénél gazdaságos.

     

    Kétrétegű áramköri lapok

    A kétrétegű vagy kétoldalas NYÁK jellemzően FR4 alapanyagból készül, vékony rézréteggel a NYÁK mindkét oldalán. A lapon lévő lyukak lehetővé teszik a kártya egyik oldalán lévő áramkörök csatlakoztatását a másik oldalon lévő áramkörökhöz.

    A kétrétegű nyomtatott áramköri lapok áramköreit és alkatrészeit általában kétféle módon csatlakoztatják: vagy átmenő furatokkal vagy felületi rögzítéssel. Átmenő lyukú csatlakozással, vagy  röviden THT- val, az alkatrészek összekötő vezetékeit a lyukakon keresztül vezetik, és a vezetékek mindkét végét a megfelelő alkatrészhez forrasztják.

    Felületi szereléssel, vagy röviden SMT-vel, az alkatrészeknek nincs hosszú összekötő vezetéke. Ehelyett közvetlenül a táblára vannak forrasztva, maga a tábla a huzalozási felület. Ez azt jelenti, hogy az áramkörök kisebb helyen is megvalósíthatók.

    A kétoldalas PCB-k általában olyan alkalmazásokhoz alkalmasak, amelyek mérsékelt áramköri bonyolultságot igényelnek. Ilyenek például az ipari vezérlések, tápegységek, mérőeszközök, klíma- és szellőzőrendszerek, LED világítás, erősítők és automaták.

     

    Többrétegű áramköri lapok

    A többrétegű áramköri lapok három vagy több kétrétegű áramköri kártya sorozatából állnak. Ezeket a táblákat speciális ragasztóval ragasztják, és a szigetelőanyag közé helyezik a felesleges hő elvezetése érdekében. A többrétegű NYÁK lapok különböző méretűek: négy rétegtől tíz vagy tizenkét rétegig. A valaha épített legnagyobb többrétegű áramköri lap 50 réteg vastag volt.

    A többrétegű NYÁK lapok lehetővé teszik a tervezők számára, hogy nagyon összetett terveket hozzanak létre, amelyek alkalmasak a bonyolult elektromos feladatok széles skálájára. Olyan alkalmazásoknál használják, ahol a többrétegű áramköri lapok előnyösek, pl. fájlszerverek, adattároló rendszerek, GPS-technológiák, műholdas rendszerek, időjárás-elemző eszközök és orvosi eszközök.



    A nyomtatott áramköri lapok típusai rendeltetés szerint

    Áramköri lapok áramkörfejlesztéshez

    Az áramköri tervezés gyakorlati megvalósításának közös alapja a próbapanel  vagy próbatábla. Tesztáramkörök és kísérletek mechanikai rögzítésére és alkatrészek elektromos csatlakoztatására szolgál. A próbapanel legnagyobb előnye: A vezetékes alkatrészek behelyezhetők az érintkező aljzatokba, és sérülés nélkül újra kivehetők. A próbapanelen lévő aljzatok rögzített mintázattal kapcsolódnak egymáshoz, és általában 2,54 milliméteres osztásközzel rendelkeznek. Az elektromos bekötések huzalhidak segítségével történnek.

    A próbapanelek különböző méretben és kivitelben kaphatók, tápkábellel és anélkül.

     

    Áramköri lapok prototípusokhoz

    Ha egy áramkör-tervezés sikeresnek bizonyult, amikor egy próbapanelon megépítették, akkor gyakran prototípusokat gyártanak. A megfelelő áramköri lapok választéka nagyon nagy, és elsőnek a szükséges méret alapján kell választani. Ha ez megtörtént - például a 160 x 100 mm-es Euroboard -, akkor ki kell választani a kivitelt. Ez elsősorban a forrasztással kapcsolatos személyes tapasztalatokon és a rendelkezésre álló berendezéseken alapul.

    A pont- és lyukrácsos lapok, valamint a szalagrácsos lapok különösen alkalmasak kézi huzalozásra. A pontrácsos táblák a szokásos 2,54 milliméteres osztású lyukakat tartalmaznak. Minden lyukat kerek vagy négyzet alakú rézfelület vesz körül, akár egyoldalas, akár kétoldalas is legyen. Az alkatrészek összeszereléséhez a csatlakozó vezetékeket vagy érintkezési felületeket át kell vezetni a lyukakon, vagy fel kell helyezni és rá kell forrasztani. Az elektromos bekötések vezetékhidak segítségével történhetnek.

    A perforált táblák felépítése hasonlóan történik, mint a pontmátrix tábláké. Ezek azonban nem rendelkeznek rézréteggel vagy forrasztási pontokkal. A THT alkatrészek általában a hátoldalon keresztül forrasztott huzalcsatlakozásokkal kerülnek kapcsolatba.

    A szalagrácsos lapok szintén hasonlóak az előbb említett típusokhoz, de itt a rézréteg szalag alakú elemekből áll, amelyeket opcionálisan egységekké kapcsolnak össze.

     

    Áramköri lapok sorozatgyártáshoz

    Miután a dugaszolható áramköri lapokkal és a prototípusokkal végzett tesztek az elvárásoknak megfelelően működnek, a következő lépés a kisszériás gyártás. Azonban még kis darabszámok esetén is kiderülhet, hogy a prototípus-technológiával történő gyártás túl sok időt és erőfeszítést igényel. A valódi nyomtatott áramkörök gyártása teljesen rézbevonatú áramköri lapokból összességében gyorsabb, de a tartozékok tekintetében meglehetősen összetett. Az ilyen, sokféle méretben kapható nyomtatott áramköri lapokat általában UV-érzékeny lakkozással vonják be.

    A vezetőpályákat és a forrasztási pontokat először át kell vinni a lakkrétegre, például lézernyomtatással, ostyavékony papírra vagy fóliára. A nyomtatott áramköri lapok elrendezéséhez - a szakemberek PCB routingnak is nevezik - ingyenes vagy olcsó szoftverek állnak rendelkezésre minden elterjedt operációs rendszerhez.

    Miután az elrendezés kinyomtatott példányát a táblára helyezték és egy speciális UV-berendezéssel megvilágították, azt fejlesztik. Ehhez speciális fejlesztőkre vagy tömény szódabikarbónára van szükség. Az expozíciós időtől és a fejlesztőoldat koncentrációjától függően a vezetősávok már néhány másodperc múlva megjelennek. A klasszikus fekete-fehér laboratóriumban a fotópapír fejlesztéséhez hasonlóan az utolsó lépés a vezetősávok rögzítése, amit itt maratásnak nevezünk. A cél itt is az, hogy a megmaradt fényérzékeny réteget az alatta lévő rézzel együtt eltávolítsuk. Ehhez vas(III)-kloridot tartalmazó oldatot használnak. Folyamatos keverés mellett az áramköri lap kb. 10 perc múlva maródik, és csak óvatosan kell lemosni.

    Bár az expozíció, a fejlesztés és a maratás olyan fedélzeti berendezésekkel is elvégezhető, mint az UV-lámpák, lúgálló tálcák, bilincsek és tartók, a nyomtatott áramkörök gyártása egyszerűbb és mindenekelőtt biztonságosabb az erre a célra tervezett professzionális berendezésekkel. És azok számára, akik ódzkodnak az egész procedúrától: vannak olyan cégek, amelyek kész áramköri lapok gyártására szakosodtak, mind kis szériában, mind nagy mennyiségben. Az elrendezést egyszerűen csak szabványos adatformátumokban kell továbbítani.