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Introdução da placa PCB e seu campo de aplicação
2021-07-06
Placa de circuito impresso:
Uma placa de circuito impresso (PCB) é uma base física ou plataforma na qual os componentes eletrônicos podem ser soldados. Traços de cobre conectam esses componentes uns aos outros e permitem que o PCB funcione da maneira que foi projetado.
A placa de circuito impresso é o núcleo do dispositivo eletrônico, pode ter qualquer formato e tamanho, dependendo da aplicação do dispositivo eletrônico. O substrato / material de substrato mais comum para PCB é o FR-4. PCBs baseados em FR-4 são comumente encontrados em muitos dispositivos eletrônicos e sua fabricação é comum. Em comparação com os PCBs multicamadas, os PCBs de um e dois lados são mais fáceis de fabricar.
O FR-4 PCB é feito de fibra de vidro e resina epóxi combinada com revestimento de cobre laminado. Alguns dos principais exemplos de PCBs multicamadas complexas (até 12 camadas) são placas gráficas de computador, placas-mãe, placas de microprocessador, FPGAs, CPLDs, discos rígidos, RF LNA, alimentações de antena de comunicação por satélite, fontes de alimentação de modo de comutação, telefones Android e muito mais . Existem também muitos exemplos em que PCBs simples de camada única e dupla são usados, como televisores CRT, osciloscópios analógicos, calculadoras portáteis, mouses de computador, circuitos de rádio FM.
Aplicação de PCB:
1. Equipamento médico:
Os avanços atuais na ciência médica se devem inteiramente ao rápido crescimento da indústria eletrônica. A maioria dos dispositivos médicos, como medidores de pH, sensores de batimento cardíaco, medições de temperatura, máquinas de ECG / EEG, máquinas de ressonância magnética, raios-X, tomografias, máquinas de pressão arterial, dispositivos de medição do nível de glicose, incubadoras, dispositivos microbiológicos e muitos outros dispositivos são baseados separadamente em PCBs eletrônicos. Esses PCBs são geralmente compactos e têm um fator de forma pequeno. Densidade significa que componentes SMT menores são colocados em tamanhos menores de PCB. Esses dispositivos médicos são menores, portáteis, leves e fáceis de operar.
2. Equipamentos industriais.
Os PCBs também são amplamente usados na manufatura, fábricas e fábricas iminentes. Essas indústrias possuem equipamentos mecânicos de alta potência acionados por circuitos que operam em alta potência e requerem alta corrente. Para fazer isso, uma espessa camada de cobre é pressionada sobre o PCB, o que é diferente dos sofisticados PCBs eletrônicos, onde a corrente desses PCBs de alta potência chega a 100 amperes. Isso é especialmente importante na soldagem a arco, acionadores de servo motores grandes, carregadores de bateria de chumbo-ácido, indústria militar, teares de algodão para roupas e outras aplicações.
3. Iluminação.
Quando se trata de iluminação, o mundo está caminhando para soluções de eficiência energética. Essas lâmpadas halógenas raramente são encontradas agora, mas agora vemos luzes LED ao redor e LEDs de alta intensidade. Esses pequenos LEDs fornecem luz de alto brilho e são montados em PCB com base em substrato de alumínio. O alumínio tem a propriedade de absorver o calor e dissipá-lo no ar. Portanto, devido à alta potência, esses PCBs de alumínio são comumente usados em circuitos de lâmpadas LED para circuitos de LED de média e alta potência.
4. As indústrias automotiva e aeroespacial.
Outra aplicação para PCBs são as indústrias automotiva e aeroespacial. Um fator comum aqui é a reverberação gerada pelo movimento de uma aeronave ou um carro. Portanto, para atender a essas vibrações de alta força, o PCB se torna flexível. Portanto, um PCB chamado Flex PCB é usado. Os PCBs flexíveis podem suportar altas vibrações e são leves, o que pode reduzir o peso total da espaçonave. Esses PCBs flexíveis também podem ser ajustados em um espaço estreito, o que é outra grande vantagem. Esses PCBs flexíveis servem como conectores, interfaces e podem ser montados em espaços compactos, como atrás dos painéis, embaixo dos painéis, etc. Uma combinação de PCBs rígidos e flexíveis também é usada.
Tipo de PCB:
As placas de circuito impresso (PCBs) se enquadram em 8 categorias principais. Eles são
PCB de um lado:
Os componentes da placa de circuito impresso de um lado são montados em apenas um lado, com o outro lado usado para fio de cobre. Uma fina camada de folha de cobre é aplicada a um lado do substrato RF-4 e, em seguida, uma máscara de solda é aplicada para fornecer isolamento. Finalmente, a impressão da tela é usada para fornecer as informações de marcação de C1, R1 e outros componentes no PCB. Essas placas de circuito impresso de camada única são fáceis de projetar e fabricar em grande escala, têm alta demanda e são baratas para comprar. Muito comumente usado em produtos domésticos, como espremedor de frutas / liquidificadores, ventiladores de carga, calculadoras, pequenos carregadores de bateria, brinquedos, controles remotos de TV, etc.
PCB duplo:
A placa de circuito impresso de dupla face é aplicada à placa de circuito impresso de cobre em ambos os lados da placa. Faça furos nos quais os elementos THT com cabos sejam instalados. Esses orifícios conectam uma parte à outra por meio de trilhos de cobre. Os condutores dos componentes passam pelo orifício, os condutores em excesso são cortados por um cortador e os condutores são soldados ao orifício. Tudo isso é feito manualmente. Você também pode ter componentes SMT e componentes THT com 2 camadas de PCB. Nenhum orifício é necessário para os componentes SMT, mas as almofadas são feitas no PCB e os componentes SMT são fixados no PCB por soldagem por refluxo. Os componentes SMT ocupam muito pouco espaço na placa de circuito impresso, portanto, podem usar mais espaço livre na placa para realizar mais funções. PCB de dupla face é usado para fonte de alimentação, amplificador, driver de motor DC, circuito de instrumento, etc.
PCB multicamadas:
Multilayer PCB é feito de multicamadas 2 camadas PCB, ensanduichada entre camadas de isolamento dielétrico para garantir que a placa e os componentes não sejam danificados por superaquecimento. Os PCBs multicamadas estão disponíveis em uma variedade de formas e camadas, variando de PCBs de 4 a 12 camadas. Quanto mais camadas, mais complexo é o circuito e mais complexo é o design de layout do PCB.
Os PCBs multicamadas geralmente têm camadas de aterramento separadas, camadas de energia, camadas de sinal de alta velocidade, considerações de integridade de sinal e gerenciamento térmico. As aplicações comuns são requisitos militares, eletrônicos aeroespaciais e aeroespaciais, comunicações por satélite, eletrônicos de navegação, rastreamento GPS, radar, processamento digital de sinais e processamento de imagens.
PCB rígido:
Todos os tipos de PCB discutidos acima pertencem à categoria de PCB rígida. Os PCBs rígidos possuem substratos sólidos como FR-4, Rogers, resinas fenólicas e epóxi. Essas pranchas não dobram nem torcem, mas podem permanecer em forma por muitos anos, até 10 ou 20 anos. É por isso que muitos dispositivos eletrônicos têm uma vida longa devido à rigidez, robustez e rigidez de um PCB rígido. Os PCBs para computadores e laptops são rígidos, e muitas TVs domésticas, TVs LCD e LED são feitas de PCBs rígidos. Todos os aplicativos de PCB de face única, face dupla e multicamadas acima também se aplicam a PCBs rígidos.
Um PCB flexível ou PCB flexível não é rígido, mas é flexível e pode ser dobrado facilmente. Eles têm elasticidade, alta resistência ao calor e excelentes propriedades elétricas. O material do substrato para Flex PCB depende do desempenho e do custo. Os materiais de substrato comuns para Flex PCB são filme de poliamida (PI), filme de poliéster (PET), PEN e PTFE.
O custo de fabricação do Flex PCB não é apenas um PCB rígido. Eles podem ser dobrados ou enrolados nos cantos. Eles ocupam menos espaço do que suas contrapartes rígidas. Eles são leves, mas têm uma resistência ao rasgo muito baixa.
A combinação de PCBs rígidos e flexíveis é importante em muitos espaços - e aplicações com restrições de peso. Por exemplo, em uma câmera, os circuitos são complexos, mas a combinação de PCBs rígidos e flexíveis reduzirá o número de peças e o tamanho do PCB. A fiação de dois PCBs também pode ser combinada em um único PCB. Os aplicativos comuns são câmeras digitais, telefones celulares, carros, laptops e dispositivos com peças móveis
PCB de alta velocidade:
PCBs de alta velocidade ou alta frequência são usados para aplicações que envolvem comunicação de sinal em frequências superiores a 1GHz. Nesse caso, problemas de integridade de sinal entram em jogo. O material do substrato HF PCB deve ser cuidadosamente selecionado para atender aos requisitos do projeto.
Os materiais comumente usados são polifenileno (PPO) e politetrafluoroetileno. Possui constante dielétrica estável e pequena perda dielétrica. Eles absorvem menos água, mas custam mais.
Muitos outros materiais dielétricos têm constantes dielétricas variáveis que causam alterações de impedância, resultando em distorção de sinais digitais e harmônicos e perda de integridade do sinal
O material de substrato de PCBS à base de alumínio tem as características de dissipação de calor eficaz. Por causa da baixa resistência térmica, o resfriamento de PCB baseado em alumínio é mais eficiente do que sua contraparte baseada em cobre. Ele irradia calor no ar e na área de junção quente do PCB.
Muitos circuitos de lâmpadas LED e LEDs de alto brilho são feitos de PCB de alumínio.
O alumínio é um metal abundante e barato de minerar, então os custos de PCB são baixos. O alumínio é reciclável e não tóxico, tornando-o amigo do ambiente. O alumínio é resistente e durável, reduzindo assim os danos durante a fabricação, transporte e montagem
Todos esses recursos tornam as PCBs baseadas em alumínio benéficas para aplicações de alta corrente, como controladores de motor, carregadores de bateria para serviço pesado e luzes LED de alto brilho.
Conclusão:
Nos últimos anos, os PCBs evoluíram de versões simples de camada única adequadas para sistemas mais complexos, como os PCBs de Teflon de alta frequência.
O PCB agora permeia quase todas as áreas da tecnologia moderna e da ciência em evolução. Microbiologia, microeletrônica, nanociência e tecnologia, indústria aeroespacial, militar, aviônica, robótica, inteligência artificial e outros campos são todos baseados em várias formas de blocos de construção de placa de circuito impresso (PCB).
Uma placa de circuito impresso (PCB) é uma base física ou plataforma na qual os componentes eletrônicos podem ser soldados. Traços de cobre conectam esses componentes uns aos outros e permitem que o PCB funcione da maneira que foi projetado.
A placa de circuito impresso é o núcleo do dispositivo eletrônico, pode ter qualquer formato e tamanho, dependendo da aplicação do dispositivo eletrônico. O substrato / material de substrato mais comum para PCB é o FR-4. PCBs baseados em FR-4 são comumente encontrados em muitos dispositivos eletrônicos e sua fabricação é comum. Em comparação com os PCBs multicamadas, os PCBs de um e dois lados são mais fáceis de fabricar.
O FR-4 PCB é feito de fibra de vidro e resina epóxi combinada com revestimento de cobre laminado. Alguns dos principais exemplos de PCBs multicamadas complexas (até 12 camadas) são placas gráficas de computador, placas-mãe, placas de microprocessador, FPGAs, CPLDs, discos rígidos, RF LNA, alimentações de antena de comunicação por satélite, fontes de alimentação de modo de comutação, telefones Android e muito mais . Existem também muitos exemplos em que PCBs simples de camada única e dupla são usados, como televisores CRT, osciloscópios analógicos, calculadoras portáteis, mouses de computador, circuitos de rádio FM.
Aplicação de PCB:
1. Equipamento médico:
Os avanços atuais na ciência médica se devem inteiramente ao rápido crescimento da indústria eletrônica. A maioria dos dispositivos médicos, como medidores de pH, sensores de batimento cardíaco, medições de temperatura, máquinas de ECG / EEG, máquinas de ressonância magnética, raios-X, tomografias, máquinas de pressão arterial, dispositivos de medição do nível de glicose, incubadoras, dispositivos microbiológicos e muitos outros dispositivos são baseados separadamente em PCBs eletrônicos. Esses PCBs são geralmente compactos e têm um fator de forma pequeno. Densidade significa que componentes SMT menores são colocados em tamanhos menores de PCB. Esses dispositivos médicos são menores, portáteis, leves e fáceis de operar.
2. Equipamentos industriais.
Os PCBs também são amplamente usados na manufatura, fábricas e fábricas iminentes. Essas indústrias possuem equipamentos mecânicos de alta potência acionados por circuitos que operam em alta potência e requerem alta corrente. Para fazer isso, uma espessa camada de cobre é pressionada sobre o PCB, o que é diferente dos sofisticados PCBs eletrônicos, onde a corrente desses PCBs de alta potência chega a 100 amperes. Isso é especialmente importante na soldagem a arco, acionadores de servo motores grandes, carregadores de bateria de chumbo-ácido, indústria militar, teares de algodão para roupas e outras aplicações.
3. Iluminação.
Quando se trata de iluminação, o mundo está caminhando para soluções de eficiência energética. Essas lâmpadas halógenas raramente são encontradas agora, mas agora vemos luzes LED ao redor e LEDs de alta intensidade. Esses pequenos LEDs fornecem luz de alto brilho e são montados em PCB com base em substrato de alumínio. O alumínio tem a propriedade de absorver o calor e dissipá-lo no ar. Portanto, devido à alta potência, esses PCBs de alumínio são comumente usados em circuitos de lâmpadas LED para circuitos de LED de média e alta potência.
4. As indústrias automotiva e aeroespacial.
Outra aplicação para PCBs são as indústrias automotiva e aeroespacial. Um fator comum aqui é a reverberação gerada pelo movimento de uma aeronave ou um carro. Portanto, para atender a essas vibrações de alta força, o PCB se torna flexível. Portanto, um PCB chamado Flex PCB é usado. Os PCBs flexíveis podem suportar altas vibrações e são leves, o que pode reduzir o peso total da espaçonave. Esses PCBs flexíveis também podem ser ajustados em um espaço estreito, o que é outra grande vantagem. Esses PCBs flexíveis servem como conectores, interfaces e podem ser montados em espaços compactos, como atrás dos painéis, embaixo dos painéis, etc. Uma combinação de PCBs rígidos e flexíveis também é usada.
Tipo de PCB:
As placas de circuito impresso (PCBs) se enquadram em 8 categorias principais. Eles são
PCB de um lado:
Os componentes da placa de circuito impresso de um lado são montados em apenas um lado, com o outro lado usado para fio de cobre. Uma fina camada de folha de cobre é aplicada a um lado do substrato RF-4 e, em seguida, uma máscara de solda é aplicada para fornecer isolamento. Finalmente, a impressão da tela é usada para fornecer as informações de marcação de C1, R1 e outros componentes no PCB. Essas placas de circuito impresso de camada única são fáceis de projetar e fabricar em grande escala, têm alta demanda e são baratas para comprar. Muito comumente usado em produtos domésticos, como espremedor de frutas / liquidificadores, ventiladores de carga, calculadoras, pequenos carregadores de bateria, brinquedos, controles remotos de TV, etc.
PCB duplo:
A placa de circuito impresso de dupla face é aplicada à placa de circuito impresso de cobre em ambos os lados da placa. Faça furos nos quais os elementos THT com cabos sejam instalados. Esses orifícios conectam uma parte à outra por meio de trilhos de cobre. Os condutores dos componentes passam pelo orifício, os condutores em excesso são cortados por um cortador e os condutores são soldados ao orifício. Tudo isso é feito manualmente. Você também pode ter componentes SMT e componentes THT com 2 camadas de PCB. Nenhum orifício é necessário para os componentes SMT, mas as almofadas são feitas no PCB e os componentes SMT são fixados no PCB por soldagem por refluxo. Os componentes SMT ocupam muito pouco espaço na placa de circuito impresso, portanto, podem usar mais espaço livre na placa para realizar mais funções. PCB de dupla face é usado para fonte de alimentação, amplificador, driver de motor DC, circuito de instrumento, etc.
PCB multicamadas:
Multilayer PCB é feito de multicamadas 2 camadas PCB, ensanduichada entre camadas de isolamento dielétrico para garantir que a placa e os componentes não sejam danificados por superaquecimento. Os PCBs multicamadas estão disponíveis em uma variedade de formas e camadas, variando de PCBs de 4 a 12 camadas. Quanto mais camadas, mais complexo é o circuito e mais complexo é o design de layout do PCB.
Os PCBs multicamadas geralmente têm camadas de aterramento separadas, camadas de energia, camadas de sinal de alta velocidade, considerações de integridade de sinal e gerenciamento térmico. As aplicações comuns são requisitos militares, eletrônicos aeroespaciais e aeroespaciais, comunicações por satélite, eletrônicos de navegação, rastreamento GPS, radar, processamento digital de sinais e processamento de imagens.
PCB rígido:
Todos os tipos de PCB discutidos acima pertencem à categoria de PCB rígida. Os PCBs rígidos possuem substratos sólidos como FR-4, Rogers, resinas fenólicas e epóxi. Essas pranchas não dobram nem torcem, mas podem permanecer em forma por muitos anos, até 10 ou 20 anos. É por isso que muitos dispositivos eletrônicos têm uma vida longa devido à rigidez, robustez e rigidez de um PCB rígido. Os PCBs para computadores e laptops são rígidos, e muitas TVs domésticas, TVs LCD e LED são feitas de PCBs rígidos. Todos os aplicativos de PCB de face única, face dupla e multicamadas acima também se aplicam a PCBs rígidos.
Um PCB flexível ou PCB flexível não é rígido, mas é flexível e pode ser dobrado facilmente. Eles têm elasticidade, alta resistência ao calor e excelentes propriedades elétricas. O material do substrato para Flex PCB depende do desempenho e do custo. Os materiais de substrato comuns para Flex PCB são filme de poliamida (PI), filme de poliéster (PET), PEN e PTFE.
O custo de fabricação do Flex PCB não é apenas um PCB rígido. Eles podem ser dobrados ou enrolados nos cantos. Eles ocupam menos espaço do que suas contrapartes rígidas. Eles são leves, mas têm uma resistência ao rasgo muito baixa.
A combinação de PCBs rígidos e flexíveis é importante em muitos espaços - e aplicações com restrições de peso. Por exemplo, em uma câmera, os circuitos são complexos, mas a combinação de PCBs rígidos e flexíveis reduzirá o número de peças e o tamanho do PCB. A fiação de dois PCBs também pode ser combinada em um único PCB. Os aplicativos comuns são câmeras digitais, telefones celulares, carros, laptops e dispositivos com peças móveis
PCB de alta velocidade:
PCBs de alta velocidade ou alta frequência são usados para aplicações que envolvem comunicação de sinal em frequências superiores a 1GHz. Nesse caso, problemas de integridade de sinal entram em jogo. O material do substrato HF PCB deve ser cuidadosamente selecionado para atender aos requisitos do projeto.
Os materiais comumente usados são polifenileno (PPO) e politetrafluoroetileno. Possui constante dielétrica estável e pequena perda dielétrica. Eles absorvem menos água, mas custam mais.
Muitos outros materiais dielétricos têm constantes dielétricas variáveis que causam alterações de impedância, resultando em distorção de sinais digitais e harmônicos e perda de integridade do sinal
O material de substrato de PCBS à base de alumínio tem as características de dissipação de calor eficaz. Por causa da baixa resistência térmica, o resfriamento de PCB baseado em alumínio é mais eficiente do que sua contraparte baseada em cobre. Ele irradia calor no ar e na área de junção quente do PCB.
Muitos circuitos de lâmpadas LED e LEDs de alto brilho são feitos de PCB de alumínio.
O alumínio é um metal abundante e barato de minerar, então os custos de PCB são baixos. O alumínio é reciclável e não tóxico, tornando-o amigo do ambiente. O alumínio é resistente e durável, reduzindo assim os danos durante a fabricação, transporte e montagem
Todos esses recursos tornam as PCBs baseadas em alumínio benéficas para aplicações de alta corrente, como controladores de motor, carregadores de bateria para serviço pesado e luzes LED de alto brilho.
Conclusão:
Nos últimos anos, os PCBs evoluíram de versões simples de camada única adequadas para sistemas mais complexos, como os PCBs de Teflon de alta frequência.
O PCB agora permeia quase todas as áreas da tecnologia moderna e da ciência em evolução. Microbiologia, microeletrônica, nanociência e tecnologia, indústria aeroespacial, militar, aviônica, robótica, inteligência artificial e outros campos são todos baseados em várias formas de blocos de construção de placa de circuito impresso (PCB).
