Spis treści:
Płytki PCB to elementy o bardzo szerokim zastosowaniu, które można znaleźć niemal w każdym urządzeniu elektronicznym. Sprawdź, czym dokładnie są płytki PCB, jak działają i jak wykorzystuje się je w nowoczesnej elektronice.
Czym jest płytka PCB?
Skrót PCB pochodzi z języka angielskiego i oznacza Printed Circuit Board, czyli płytki obwodu drukowanego lub też po prostu płytki drukowane. Są to wykonane z materiałów izolacyjnych płytki, na których znajdują się pola lutownicze zwane padami oraz połączenia elektryczne określane jako ścieżki. Płytki PCB pozwalają na łatwe montowanie komponentów elektronicznych i tworzenie obwodów, dzięki czemu mogą stać się one bazą rozmaitych modułów w urządzeniach.
Rodzaje płytek PCB
Płytki drukowane można podzielić według różnych kryteriów. Różnią się one między innymi materiałem wykonania, ilością warstw, grubością i sztywnością, maksymalnym obciążeniem prądowym czy technologią montażu elementów elektronicznych.
Materiał wykonania – z czego powstają płytki PCB?
Najważniejszą cechą materiału wykorzystywanego do produkcji płytek PCB jest dobra izolacyjność – pozwala to uniknąć tworzenia niechcianych połączeń elektrycznych między poszczególnymi komponentami. Najczęściej płytki drukowane produkuje się z różnego rodzaju laminatów, na przykład kompozytowych (CEM1, CEM3), fenolowo-papierowych (FR-2, FR-3), szklano-epoksydowych (FR-4) czy szklano-teflonowych (PTFE). Bardzo istotną właściwością płytek drukowanych jest również maksymalna temperatura eksploatacji, która w zależności od materiału może wynosić od około 100°C do ponad 130°C. Do każdego typu laminatów dodaje się ponadto substancje ograniczające ryzyko zapłonu.
Grubość i sztywność
Płytki PCB różnią się grubością i sztywnością. Wyróżnia się płytki grube (powyżej 1,5 mm w przekroju), cienkie (poniżej 0,5 mm) i typu folia (mniej niż 0,2 mm). Ponadto płytki drukowane mogą być jedno-, dwu- i wielowarstwowe, co wpływa na ich właściwości i możliwe zastosowania.
Obciążalność prądowa
Istotnym parametrem jest też maksymalne obciążenie prądowe. Zależy ono przede wszystkim od grubości znajdującej się na powierzchni warstwy miedzi, z której powstają ścieżki łączące elementy elektroniczne. Standardowo produkuje się płytki PCB z warstwą miedzi o grubości od około 15 μm do ponad 100 μm.
Technologia montażu elementów elektronicznych
Płytki drukowane mogą być przystosowane do montażu komponentów wykonanych w technologii przewlekanej (THT, Through-Hole Technology) lub powierzchniowej (SMD, Surface-Mounted Devices). W pierwszym przypadku wyprowadzenia elementów elektronicznych przewleka się przez nawiercone w płytce otwory i przylutowuje po drugiej stronie. Natomiast w technice powierzchniowej przytwierdza się komponenty na polach lutowniczych znajdujących się po tej samej stronie płytki.
Jak powstaje płytka PCB?
Płytki PCB są tworzone z większych arkuszy izolacyjnego materiału, które są obrabiane mechanicznie w celu uzyskania odpowiedniego kształtu i grubości, a następnie pokrywane warstwą miedzi. W kolejnym etapie na płytkę nanosi się specjalną farbą mapę ścieżek, mające znaleźć się na gotowym produkcie. Następnie płytki są obrabiane chemicznie, co pozwala usunąć zbędne fragmenty warstwy miedzi (poza pożądanymi ścieżkami) i uzyskać połączenia elektryczne wyłącznie na zaplanowanych ścieżkach – proces ten nazywany jest wytrawianiem. Na koniec na płytce przygotowuje się pola lutownicze umożliwiające montaż elementów elektronicznych i wykonuje się laminowanie, by uniknąć uszkodzenia produktu podczas transportu i eksploatacji.
Stwórz własną płytkę drukowaną
Płytki PCB są z reguły produkowane przemysłowo na dużą skalę, ale elektronicy często tworzą także pojedyncze egzemplarze zaprojektowane z myślą o poszczególnych projektach elektronicznych – w tym celu korzysta się z dostępnych w sklepach z elektroniką płytek bazowych, farb i wytrawiaczy. Takie rozwiązanie pozwala dopasować parametry płytek drukowanych do potrzeb konkretnych projektów, ponieważ układ wyprowadzeń i ścieżek może być zaplanowany w niemal dowolnej konfiguracji.
Rozmaite zastosowania płytek PCB
Płytki PCB znajdują bardzo szerokie zastosowanie zarówno w elektronice przemysłowej, jak i hobbystycznej. Na dużą skalę wykorzystuje się je między innymi jako podstawę do tworzenia rozmaitych modułów w urządzeniach, na przykład w sprzęcie RTV i AGD czy drobnej elektronice, a także w układach sterujących systemami elektrycznymi maszyn, instalacji i pojazdów. Natomiast pojedyncze egzemplarze indywidualnie zaprojektowanych i wytrawionych płytek drukowanych są tworzone przez elektroników jako część projektów, na przykład robotów czy samodzielnie budowanych urządzeń elektronicznych.
Własnoręczne wykonanie płytki umożliwia pełne dostosowanie jej parametrów do wymagań danego projektu, co pozytywnie wpływa na jego funkcjonalność oraz pozwala ograniczyć jego rozmiary.
