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Verschiedene Arten von PCB

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Welche Arten von Leiterplatten gibt es?

Im Allgemeinen werden Leiterplatten (PCB) nach Anzahl der Schichten, Substrattyp und Häufigkeit kategorisiert. PCB werden je nach Material in einseitige PCB, doppelseitige PCB und mehrlagige PCB unterteilt. Gleichzeitig kann PCB auch nach Material in starre Leiterplatten, flexible Leiterplatten und starr-flexible Leiterplatten unterteilt werden.

Einseitige Leiterplatte

Die einseitige Leiterplatte ist die einfachste Art der Leiterplatte. Die folgende Abbildung zeigt den Aufbau einer einseitigen Leiterplatte. Die blauen, gelben und grünen Schichten sind jeweils das Substrat, die leitfähige Kupferschicht und die Lötmaske. Bei der einseitigen Leiterplatte ist nur eine Seite des Substrats mit einer Kupferschicht beschichtet, auf dieser Seite werden die Komponenten elektrisch verbunden. Die einseitige Leiterplatte ist kostengünstig und einfach herzustellen. Aber es gibt viele Beschränkungen für das Schaltungsdesign, da Leiterbahnen sich nicht kreuzen oder überlappen können. Daher wird die aktuelle einseitige Leiterplatte nur für einfache Schaltungen wie elektronisches Spielzeug, Taschenrechner usw. verwendet.

Der Aufbau der einseitigen Leiterplatte

Abbildung 1: Der Aufbau der einseitigen Leiterplatte

Doppelseitige Leiterplatte

Im Gegensatz zur einseitigen Leiterplatte Die doppelseitige Leiterplatte hat Kupferschichten auf beiden Seiten des Substrats. Mittlerweile können Bauteile auf beiden Seiten angebracht werden. Sowohl Durchgangsloch- als auch Oberflächenmontagetechnologien werden weit verbreitet verwendet, um Schaltungsverbindungen auf beiden Seiten herzustellen.

Der Aufbau der doppelseitigen Leiterplatte

Abbildung 2: Der Aufbau der doppelseitigen Leiterplatte

Die plattierten Durchgangslöcher (PTH) in der doppelseitige Leiterplatte als Brücke fungieren. Die Wände der plattierten Durchgangslöcher werden im Allgemeinen durch einen Elektrolyseprozess mit Kupfer plattiert, um die Schaltungen auf einer Seite elektrisch mit der anderen Seite zu verbinden. Aufgrund der erhöhten Schaltungsdichte der doppelseitigen Leiterplatte eignet sich die doppelseitige Leiterplatte für komplexere Schaltungen. Im Vergleich zu einer einseitigen Leiterplatte ist es flexibel und kompakt. Verschiedene Anwendungen wie Leistungsüberwachung und Verstärker verwenden die doppelseitige Leiterplatte.

Durchkontaktierte Bohrungen (PTH) auf der doppelseitigen Leiterplatte

Abbildung 3: Durchkontaktierte Bohrungen (PTH) auf der doppelseitigen Leiterplatte

Mehrschichtige Leiterplatte

Die Multilayer-Leiterplatte besteht aus mehr als 2 leitfähigen Schichten, von denen sich zwei auf den Außenflächen befinden und die restlichen Schichten in isolierende Schichten integriert sind. Zwischen jeweils 2 Schichten befindet sich das Prepreg, das eine dielektrische Schicht ist und sehr dünn hergestellt werden kann. Die Anzahl der Schichten in der Leiterplatte repräsentiert die Anzahl der unabhängigen leitfähigen Kupferschichten. Im Allgemeinen sind die obere und untere Schicht einseitige Leiterplatten und die inneren Schichten sind doppelseitige Leiterplatten, die alle unter hoher Temperatur und hohem Druck zusammenlaminiert werden, um eine einzelne Leiterplatte zu bilden. Im Vergleich zu einseitigen und doppelseitigen Leiterplatten eignet sich die mehrschichtige Leiterplatte für Hochgeschwindigkeitsschaltungen wie Mobiltelefone und Laptops und ist flexibler und kompakter. Die folgende Abbildung ist ein Beispiel für eine 6-lagige Leiterplatte.

Die 6-Schicht-Leiterplatte

Abbildung 4: Die 6-Lagen-Leiterplatte

Was die elektrische Verbindung zwischen verschiedenen Schichten anbelangt, wird sie normalerweise durch Vias erreicht: plattierte Durchgangslöcher(PTH), blinde Durchkontaktierungen und vergrabene Durchkontaktierungen. Durchkontaktierte Löcher (PTH) greifen von oben nach unten auf alle Schichten der mehrschichtigen Leiterplatte zu. Blind-Vias verbinden eine der äußersten Lagen der Leiterplatte mit den angrenzenden inneren Lagen. Buried Vias, die von außen nicht sichtbar sind, verbinden einfach die internen Schaltungsschichten.

Die Vias

Abbildung 5: Die Vias

Starre Leiterplatte

Die Trägermaterialien der starren Leiterplatte sind feste Materialien wie Glasfaser, die nicht gebogen oder gefaltet werden können. Starre PCB kann je nach Bedarf eine einseitige, doppelseitige oder mehrschichtige PCB sein. Die Hauptvorteile sind die geringe elektronische Geräusch- und Schwingungsdämpfung. Starre Leiterplatten können jedoch nach der Herstellung nicht mehr modifiziert oder geändert werden. Zu den Anwendungen gehören Laptops, Temperatursensoren, GPS-Geräte usw.

Die starre Leiterplatte

Abbildung 6: Die starre Leiterplatte

Flexible Leiterplatte

Im Gegensatz zu starren Leiterplatten bestehen flexible Leiterplatten im Allgemeinen aus gewalzter geglühter (RA) Kupferfolie und flexibler Kunststofffolie. Dadurch kann sich die Leiterplatte an eine Form anpassen, in der die starre Leiterplatte während des Gebrauchs nicht gedreht oder bewegt werden kann, ohne die Schaltung auf der Leiterplatte zu beschädigen. Flexible PCB spart Kosten und viel Platz und reduziert das Leiterplattengewicht und die Größe des Anwendungsprodukts erheblich. Mit anderen Worten, es ist die ideale Wahl für eine Vielzahl von Anwendungen, die eine hohe Signalspurdichte erfordern. Die flexible Leiterplatte kann je nach Bedarf eine einseitige, doppelseitige oder mehrschichtige Leiterplatte sein. Zu den Anwendungen flexibler Leiterplatten gehören komplexe Elektronikprodukte, die Herstellung organischer Leuchtdioden (OLED), die LCD-Fertigung usw.

Flexible Leiterplatte

Abbildung 7: Flexible Leiterplatte

Rigid-Flex-Leiterplatte

Rigid-flex PCB ist eine Kombination aus der starren Leiterplatte und die flexible Leiterplatte nach dem Pressen und anderen Prozessen. Bei Starrflex-Leiterplatten sind Verbindungen zwischen starren Leiterplatten die flexiblen Teile der Platine. Daher kann diese Art von Platte gefaltet oder kontinuierlich gebogen werden und wird normalerweise während des Herstellungsprozesses in eine gekrümmte Form gebracht. Starrflex-Leiterplatten können für Produkte mit besonderen Anforderungen verwendet werden, da sie sowohl starre als auch flexible Bereiche haben, die den Innenraum und das Volumen des Produkts einsparen und die Leistung des Produkts verbessern können, z. B. eine höhere Verbindungszuverlässigkeit. Starrflex-Leiterplatten erfordern jedoch mehrere Produktionsprozesse, was zu einer niedrigen Ausbeute, einem relativ langen Produktionszyklus und einem hohen Preis führt. Die Anwendungen von starrflexiblen Leiterplatten liegen hauptsächlich in den Bereichen Medizin, Unterhaltungselektronik und Luft- und Raumfahrt.

Rigid-Flex-Leiterplatte

Abbildung 8: Starr-Flex-Leiterplatte

Hochfrequenz-Leiterplatte

Hochfrequenz-PCB bietet als spezielle Leiterplatte einen Hochfrequenzbereich von 500 MHz bis 2 GHz. Es bietet schnellere Signalflussraten, was für Hochgeschwindigkeitsdesigns geeignet ist. Es hat sehr hohe Anforderungen an verschiedene physikalische Eigenschaften, Genauigkeit und technische Parameter. Erstens sollte das Substratmaterial der Hochfrequenz-PCB die Eigenschaften Hitzebeständigkeit, Chemikalienbeständigkeit und gute Stoßfestigkeit aufweisen. Zweitens muss der Verlustfaktor (Df) der Platine klein sein, was sich hauptsächlich auf die Qualität der Signalübertragung auswirkt. Je kleiner der Verlustfaktor, desto kleiner der Signalverlust. Darüber hinaus muss die Dielektrizitätskonstante (Dk) der Platine klein und stabil sein, da die Signalübertragungsrate umgekehrt proportional zur Quadratwurzel der Dielektrizitätskonstante des Materials ist. Mit anderen Worten verursacht die hohe Dielektrizitätskonstante wahrscheinlich Signalübertragungsverzögerungen. Hochfrequenz-PCB-Substrate sollten wegen des hohen Wassergehalts auch eine geringe Wasseraufnahme aufweisen Absorption führt zu einem Verlust sowohl des Verlustfaktors als auch der Dielektrizitätskonstante, wenn die Platine feucht wird. Hochfrequenz-Leiterplatten werden häufig in Kollisionsvermeidungssystemen (CAS), Satellitensystemen, Funksystemen, mobilen Anwendungen usw. verwendet.

Hochfrequenz-Leiterplatte