Painettu piirilevy: piirilevyjen käyttö, suunnittelu ja valmistus

Merkittävien kanssa Piirilevy viittaamme yhteen elektroniikkamaailman nähdyimmistä kappaleista, paneeleista, joihin eri komponenttien piirit on asennettu. Tämä sisältää tietokoneidemme laitteiston. Mutta mitkä ovat niiden ominaisuudet ja miten ne on suunniteltu ja valmistettu?

Integroidut piirit, olivatpa ne prosessoreita, muisteja tai niiden yhdistelmiä, on asennettu piirilevyn päälle, joka näyttää levyltä, ja niille, jotka eivät katso laitteisto- ja kulutuselektroniikkatuotteita, se on vielä yksinkertainen. tukea lastujen sijoittamiseen. Mutta ne ovat enemmän kuin tämä ja olennainen osa tietokoneidemme laitteistokomponenttien rakentamista.

Mikä on piirilevy?

Piirilevy

Kun katsomme mitä tahansa emolevy tai näytönohjain, voimme nähdä kuinka kaikki sen komponentit on juotettu ja järjestetty hyvin pinnalle, jota kutsumme Printed Circuit Boardiksi tai tunnetaan myös sen lyhenteellä: PCB. Sen käyttökelpoisuus ei ole vain erilaisten käsittely- ja muistisirujen sijoittaminen, vaan myös niiden välisen tiedonsiirron johdotus, jotka ovat sen pinnalla näkyviä raitoja.

Prototyyppiä tehtäessä käytetään usein niitä levyjä, joissa kunkin sirun nastat sijoitetaan kuhunkin reikään ja kaapeleita käytetään yhdistämään mainittu siru alustaan. Tämän tyyppisiä levyjä kutsutaan leipälaudoiksi ja ne sopivat ihanteellisesti prototyyppien tekemiseen jo valmistetuilla siruilla, mutta lopputuotteeksi et halua kaapeleiden sotkua, paitsi että haluat kaiken pysyvän paikoillaan.

Ja miten piirilevy toimii? Ne eivät todellakaan ole muuta kuin sarja kupariradat tai muu sähköä johtava elementti yhdistettynä kerroksia johtamatonta materiaalia . Meillä voi olla useita kerroksia johtamatonta materiaalia ja jokaisessa niistä on joukko kuparikiskoja, joita käytetään johdotuksena sirujen viestimiseen. Vaikka nämä eivät ole näkyvissä, niitä on erittäin vaikea lukea.

Kuinka ne tehdään?

Fabricación painettu piirilevy

Painettuja piirilevyjä voidaan valmistaa useista eri aineista, vaikka yleisimmin käytetty on yhdiste ns. FR-4 . Joka koostuu lasikuidun ja epoksityyppisen hartsin yhdistelmästä, joka erottuu paloa hidastavista ominaisuuksistaan ​​ja on piirilevyn johtamaton osa ja siksi se, joka ei päästä sähköä läpi, mikä välttää signaaliongelmia.

Piirilevyssä on myös täydellinen kerros kuparia tai muuta johtavaa materiaalia kahden FR-4-kerroksen välissä, ja se käyttää kemiallisia aineita paljastamaan raitoja vastaavan kuparin osan. Eri sirujen ja elektronisten komponenttien nastojen sovittamiseksi niiden sijoitteluun tehdään tietyn halkaisijan omaavat reiät, jotka mahdollistavat eri sirujen yhdistämisen kunkin kappaleen myöhempää juottamista varten. Jos käytetään pistorasiaa, se juotetaan suoraan piirilevyyn.

Useita kerroksia sisältävien mallien tapauksessa jokaisen kerroksen on oltava paljon ohuempi kuin yksikerroksisen mallin, ja niiden lukumäärän kasvaessa paksuuden tulee pienentyä. Niiden liittämiseen käytetään yleensä lämpömenetelmiä, mutta niissä on omat ongelmansa, koska ne tekevät pohjalevyjen valmistuksesta herkempää. Tämäkin tapa toimia

Miten ne on suunniteltu?

Ohjelma Diseño Printed Circuit Board PCB

Suunnitellaksesi niitä tänään, erikoistuneet tietokoneohjelmat käytetään, joiden avulla voimme piirtää piirilevyn ja jopa simuloida toimintaa jokaisesta sen liitännästä varmistaaksesi, että signaali lähetetään oikein. Esimerkkejä tämäntyyppisistä sovelluksista ovat Autodesk Eagle , Circuit Maker jne. Puhumme tietysti analogisesta ja digitaalisesta elektroniikasta yhdistävästä piiristä, joten sen suunnittelu vaatii tämän tieteenalan tuntemusta.

Kun on nähty, että piiri toimii simulaatiossa, on kaksi vaihtoehtoa:

  • Toisaalta voit palkata sen rakentamiseen erikoistuneen yrityksen valmistamaan muutamia versioita suunnittelustasi. Sinulla ei siis tarvitse olla kotona tarvittavia välineitä sen tekemiseen ja voit käyttää aikasi muihin tehtäviin tai vapaa-ajallasi, mutta sinun on odotettava niiden valmistamista.
  • Toinen vaihtoehto on luoda oma piirilevy kotoa käsin, meillä on siitä täydellinen opetusohjelma, jos olet kiinnostunut ja haluat tietää, miten se tehdään.

Tietokonekeskeisen elektroniikan ystäville piirilevyjen suunnittelu ja luominen on yksi osa niiden luomisprosessia, oli kyse sitten projektien luomisesta tyhjästä tai jopa vanhan järjestelmän palauttamisesta, jossa komponenttien huonon kunnon vuoksi ei enää toimi kunnolla.

Kannattaako luoda omia PCB:itä?

PCB Replica Amiga 500

Tämä on kysymys, jonka jotkut teistä kysyvät itseltään lukiessaan tätä artikkelia, ja tämän kirjoittajan näkökulmasta sanoisin, että se on erittäin kannattavaa ja se on erittäin palkitseva introspektiivinen työ ja se on välttämätöntä, jos etsit palauttamaan vanhat järjestelmät. Lisäksi, jos luot omia ratkaisuja, jotka koostuvat FPGA:n, CPLD:n ja muiden komponenttien yhdistelmästä sekä amatööri- että ammattitasolla, tarvitset oman piirilevyn.

Valitettavasti nykyään monet nykyaikaiset tuotteet, joissa käytetään moniraitaista painettua piirikorttia, joissa on lähes mahdotonta käännellä uudelleen katsomalla yhtä näistä korteista ja luomalla kopio, mutta kun vanhoja järjestelmiä palautetaan tai niihin tehdään pieniä parannuksia, se on mahdollista.

PCB-reititys

Se ei tietenkään auta palauttamaan erittäin edistyneitä laitteistoelementtejä, kuten nykyisiä näytönohjainkortteja, koska sen kokoaminen suoritetaan erittäin tarkoilla koneilla, jotka luovat raitoja erittäin monimutkaisella tavalla ja käyttämällä monikerroksisia piirilevyjä.

Joten loppujen lopuksi se riippuu sovelluksesta, jonka aiot antaa suunnittelullesi, mutta voit aina antaa sille kaupallisen kanavan joko uusilla luomuksilla tai herättämällä vanhat järjestelmät henkiin. Joka tapauksessa se on osa uuden laitteiston luomisprosessia.