Jakie są rodzaje płytek drukowanych?
Ogólnie rzecz biorąc, płytki obwodów drukowanych (PCB) są klasyfikowane według liczby warstw, rodzaju podłoża i częstotliwości. PCB są podzielone na jednostronne PCB, dwustronne PCB i wielowarstwowe PCB w zależności od materiału. Jednocześnie PCB można również podzielić na sztywną PCB, elastyczną PCB i sztywną elastyczną PCB w zależności od materiału.
Jednostronna płytka drukowana
Jednostronna płytka drukowana jest najprostszym typem płytki drukowanej. Poniższy rysunek przedstawia strukturę jednostronnej płytki drukowanej. Warstwy niebieska, żółta i zielona stanowią odpowiednio podłoże, przewodzącą warstwę miedzi i maskę lutowniczą. W jednostronnej płytce drukowanej tylko jedna strona podłoża jest pokryta warstwą miedzi i to po tej stronie elementy są połączone elektrycznie. Jednostronna płytka drukowana jest opłacalna i łatwa w produkcji. Ma jednak wiele ograniczeń dotyczących projektu obwodu, ponieważ ścieżki przewodzące nie mogą się krzyżować ani nakładać. Dlatego obecna jednostronna płytka drukowana jest używana tylko w prostych obwodach, takich jak zabawki elektroniczne, kalkulatory itp.
Rysunek 1: Struktura jednostronnej płytki drukowanej
Dwustronna płytka drukowana
W przeciwieństwie do jednostronnej płytki drukowanej, dwustronna płytka PCB ma warstwy miedzi po obu stronach podłoża. W międzyczasie elementy można mocować po obu stronach. Do wykonywania połączeń obwodów po obu stronach szeroko stosuje się zarówno technologie przewlekane, jak i do montażu powierzchniowego.
Rysunek 2: Struktura dwustronnej płytki drukowanej
Platerowane otwory przelotowe (PTH) w dwustronna płytka drukowana działać jak most. Ścianki platerowanych otworów przelotowych są na ogół pokrywane miedzią w procesie elektrolizy, aby elektrycznie połączyć obwody z jednej strony z drugą. Ze względu na zwiększoną gęstość obwodów na dwustronnej płytce drukowanej, dwustronna płytka drukowana nadaje się do bardziej złożonych obwodów. W porównaniu z jednostronną płytką drukowaną jest elastyczny i kompaktowy. Różnorodne aplikacje, takie jak monitorowanie mocy i wzmacniacze, wykorzystują dwustronną płytkę drukowaną.
Rysunek 3: Platerowane otwory przelotowe (PTH) na dwustronnej płytce drukowanej
Wielowarstwowa płytka drukowana
Wielowarstwowa płytka drukowana składa się z więcej niż 2 warstw przewodzących, z których dwie znajdują się na powierzchniach zewnętrznych, a pozostałe warstwy są zintegrowane z warstwami izolacyjnymi. Pomiędzy każdą z dwóch warstw znajduje się prepreg, który jest warstwą dielektryczną i może być bardzo cienki. Liczba warstw w PCB reprezentuje liczbę niezależnych przewodzących warstw miedzi. Ogólnie rzecz biorąc, górna i dolna warstwa to jednostronne PCB, a warstwy wewnętrzne to dwustronne PCB, z których wszystkie są laminowane razem pod wpływem wysokiej temperatury i ciśnienia, tworząc pojedynczą płytkę. W porównaniu z jednostronną i dwustronną płytką drukowaną, wielowarstwowa płytka drukowana jest odpowiednia dla szybkich obwodów, takich jak telefony komórkowe i laptopy, a także jest bardziej elastyczna i kompaktowa. Poniższy rysunek jest przykładem 2-warstwowej płytki drukowanej.
Rysunek 4: 6-warstwowa płytka drukowana
Jeśli chodzi o połączenie elektryczne między różnymi warstwami, zwykle uzyskuje się to poprzez przelotki: platerowane otwory przelotowe(PTH), ślepe przelotki i zakopane przelotki. Platerowane otwory przelotowe (PTH) zapewniają dostęp do wszystkich warstw wielowarstwowej płytki drukowanej od góry do dołu. Ślepe przelotki łączą jedną z najbardziej zewnętrznych warstw PCB z sąsiednimi warstwami wewnętrznymi. Zakopane przelotki, które nie są widoczne z zewnątrz, po prostu łączą się między warstwami obwodów wewnętrznych.
Rysunek 5: Przelotki
Sztywna płytka drukowana
Materiały podłoża sztywnej płytki drukowanej to materiały stałe, takie jak włókno szklane, których nie można zginać ani składać. Sztywna płytka drukowana może być dowolną płytką jednostronną, dwustronną lub wielowarstwową, w zależności od potrzeb. Główne zalety to niski poziom szumów elektronicznych i pochłanianie drgań. Ale sztywnej płytki drukowanej nie można modyfikować ani zmieniać po ich wykonaniu. Zastosowania obejmują laptopy, czujniki temperatury, sprzęt GPS itp.
Rysunek 6: Sztywna płytka drukowana
Elastyczna PCB
W przeciwieństwie do sztywnej płytki drukowanej, elastyczna płytka drukowana składa się zazwyczaj z walcowanej, wyżarzanej (RA) folii miedzianej i elastycznej folii z tworzywa sztucznego. Pozwala płytce drukowanej dostosować się do formy, w której sztywna płytka drukowana nie może być obracana ani przesuwana podczas użytkowania bez uszkodzenia obwodu na płytce drukowanej. Elastyczna płytka drukowana oszczędza koszty i dużo miejsca oraz znacznie zmniejsza wagę płytki i rozmiar produktu aplikacyjnego. Innymi słowy, jest to idealny wybór do różnorodnych zastosowań wymagających dużej gęstości śladów sygnału. Elastyczna płytka drukowana może być dowolną płytką jednostronną, dwustronną lub wielowarstwową, w zależności od potrzeb. Zastosowania elastycznej płytki PCB obejmują złożone produkty elektroniczne, produkcję organicznych diod elektroluminescencyjnych (OLED), produkcję LCD itp.
Rysunek 7: Elastyczna płytka drukowana
Sztywna elastyczna płytka drukowana
RPCB igid-flex to połączenie sztywnej płytki drukowanej oraz elastyczną płytkę drukowaną po prasowaniu i innych procesach. W sztywnych, elastycznych płytkach drukowanych połączenia między sztywnymi płytkami drukowanymi są elastycznymi częściami płytki. Dlatego ten rodzaj tektury może być składany lub wyginany w sposób ciągły i zwykle jest formowany w zakrzywiony kształt podczas procesu produkcyjnego. Sztywna, elastyczna płytka drukowana może być stosowana w produktach o specjalnych wymaganiach, ponieważ ma zarówno sztywne, jak i elastyczne obszary, co może zaoszczędzić przestrzeń wewnętrzną i objętość produktu oraz poprawić wydajność produktu, na przykład większą niezawodność połączenia. Jednak sztywno-elastyczna płytka drukowana wymaga wielu procesów produkcyjnych, co prowadzi do niskiej wydajności, stosunkowo długiego cyklu produkcyjnego i wysokiej ceny. Zastosowania sztywnej elastycznej płytki PCB są głównie w medycynie, elektronice użytkowej i lotnictwie.
Rysunek 8: Sztywna elastyczna płytka drukowana
PCB wysokiej częstotliwości
Jako specjalna płytka drukowana, PCB wysokiej częstotliwości oferuje zakres wysokich częstotliwości od 500 MHz do 2 GHz. Zapewnia szybsze przepływy sygnału, co jest odpowiednie dla projektów o dużej prędkości. Ma bardzo wysokie wymagania dotyczące różnych właściwości fizycznych, dokładności i parametrów technicznych. Po pierwsze, materiał podłoża PCB wysokiej częstotliwości powinien mieć cechy odporności na ciepło, odporność chemiczną i dobrą odporność na uderzenia. Po drugie, współczynnik rozpraszania (Df) płytki musi być mały, co wpływa głównie na jakość transmisji sygnału. Im mniejszy współczynnik rozpraszania, tym mniejsza strata sygnału. Co więcej, stała dielektryczna (Dk) płytki musi być mała i stabilna, ponieważ szybkość transmisji sygnału jest odwrotnie proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego ze stałej dielektrycznej materiału. Innymi słowy, wysoka stała dielektryczna może powodować opóźnienia w transmisji sygnału. Podłoże PCB o wysokiej częstotliwości powinno również charakteryzować się niską absorpcją wody, ponieważ wysoka woda absorpcja spowoduje utratę zarówno współczynnika rozpraszania, jak i stałej dielektrycznej, gdy płyta zostanie zawilgocona. PCB wysokiej częstotliwości jest często używany w systemach unikania kolizji (CAS), systemach satelitarnych, systemach radiowych, aplikacjach mobilnych itp.
Rysunek 9: PCB wysokiej częstotliwości
Numer referencyjny:
https://www.twistedtraces.com/blog/learn-about-different-types-of-pcbs-and-their-advantages
https://www.elprocus.com/different-types-printed-circuit-boards/
https://worldsway.com/different-types-of-pcbs/
https://www.altium.com/documentation/altium-designer/the-board-ad?version=18.1
https://www.theengineeringprojects.com/2018/03/multilayer-pcb.html
https://www.7pcb.com/blog/micro-via-vertical-interconnect-access-via.php
https://www.pcbway.com/pcb_prototype/What_is_Flexible_PCB.html