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Introducción de la placa PCB y su campo de aplicación.

2021-07-06

Placa de circuito impreso:
Una placa de circuito impreso (PCB) es una base o plataforma física en la que se pueden soldar componentes electrónicos. Las trazas de cobre conectan estos componentes entre sí y permiten que la PCB funcione de la manera en que está diseñada.

La placa de circuito impreso es el núcleo del dispositivo electrónico, puede tener cualquier forma y tamaño, dependiendo de la aplicación del dispositivo electrónico. El sustrato / material de sustrato más común para PCB es FR-4. Los PCB basados ​​en FR-4 se encuentran comúnmente en muchos dispositivos electrónicos y su fabricación es común. En comparación con las placas de circuito impreso multicapa, las placas de circuito impreso de una o dos caras son más fáciles de fabricar.

La PCB FR-4 está hecha de fibra de vidrio y resina epoxi combinada con un revestimiento de cobre laminado. Algunos de los principales ejemplos de PCB complejos de múltiples capas (hasta 12 capas) son tarjetas gráficas de computadora, placas base, placas de microprocesador, FPGA, CPLD, discos duros, RF LNA, antenas de comunicaciones por satélite, fuentes de alimentación de modo de conmutación, teléfonos Android y más. . También hay muchos ejemplos en los que se utilizan PCB simples de una o dos capas, como televisores CRT, osciloscopios analógicos, calculadoras de mano, ratones de computadora, circuitos de radio FM.

Aplicación de PCB:
1. Equipo médico:
Los avances actuales en la ciencia médica se deben enteramente al rápido crecimiento de la industria electrónica. La mayoría de los dispositivos médicos, como medidores de pH, sensores de latidos cardíacos, mediciones de temperatura, máquinas de ECG / EEG, máquinas de resonancia magnética, rayos X, tomografías computarizadas, máquinas de presión arterial, dispositivos de medición de nivel de glucosa, incubadoras, dispositivos microbiológicos y muchos otros dispositivos se basan por separado en PCB electrónicos. Estos PCB suelen ser compactos y tienen un factor de forma pequeño. La densidad significa que los componentes SMT más pequeños se colocan en tamaños de PCB más pequeños. Estos dispositivos médicos se hacen más pequeños, portátiles, livianos y fáciles de operar.

2. Equipo industrial.
Los PCB también se utilizan ampliamente en la fabricación, las fábricas y las fábricas inminentes. Estas industrias tienen equipos mecánicos de alta potencia impulsados ​​por circuitos que operan a alta potencia y requieren alta corriente. Para hacer esto, se presiona una capa gruesa de cobre en la parte superior del PCB, que es diferente de los PCB electrónicos sofisticados, donde la corriente de estos PCB de alta potencia es tan alta como 100 amperios. Esto es especialmente importante en la soldadura por arco, controladores de servomotores grandes, cargadores de baterías de plomo-ácido, industria militar, telares de algodón para prendas de vestir y otras aplicaciones.

3. Iluminación.
Cuando se trata de iluminación, el mundo avanza hacia soluciones energéticamente eficientes. Estas bombillas halógenas rara vez se encuentran ahora, pero ahora vemos luces LED alrededor y LED de alta intensidad. Estos pequeños LED proporcionan luz de alto brillo y están montados en PCB a base de sustrato de aluminio. El aluminio tiene la propiedad de absorber el calor y disiparlo en el aire. Por lo tanto, debido a la alta potencia, estos PCB de aluminio se utilizan comúnmente en circuitos de lámparas LED para circuitos LED de potencia media y alta.

4. Las industrias automotriz y aeroespacial.
Otra aplicación de los PCB son las industrias automotriz y aeroespacial. Un factor común aquí es la reverberación generada por el movimiento de un avión o un automóvil. Por lo tanto, para hacer frente a estas vibraciones de alta fuerza, la PCB se vuelve flexible. Entonces se usa una PCB llamada Flex PCB. Los PCB flexibles pueden soportar altas vibraciones y son livianos, lo que puede reducir el peso total de la nave espacial. Estas placas de circuito impreso flexibles también se pueden ajustar en un espacio reducido, lo cual es otra gran ventaja. Estas placas de circuito impreso flexibles sirven como conectores, interfaces y se pueden ensamblar en espacios compactos como detrás de los paneles, debajo de los tableros de instrumentos, etc. También se utiliza una combinación de placas de circuito impreso rígidas y flexibles.
Tipo de PCB:

Las placas de circuito impreso (PCB) se dividen en 8 categorías principales. Son

PCB de una cara:
Los componentes de la placa de circuito impreso de un solo lado están montados en un solo lado, y el otro lado se usa para alambre de cobre. Se aplica una fina capa de lámina de cobre a un lado del sustrato RF-4 y luego se aplica una máscara de soldadura para proporcionar aislamiento. Finalmente, la serigrafía se utiliza para proporcionar la información de marcado de C1, R1 y otros componentes en la PCB. Estos PCB de una sola capa son fáciles de diseñar y fabricar a gran escala, tienen una gran demanda y son baratos de comprar. Muy utilizado en productos domésticos como exprimidores / licuadoras, ventiladores de carga, calculadoras, pequeños cargadores de baterías, juguetes, mandos a distancia de televisores, etc.

PCB doble:
La PCB de doble cara se aplica a la PCB de la capa de cobre en ambos lados de la placa. Taladre agujeros en los que se instalen elementos THT con cables. Estos orificios conectan una parte a la otra a través de rieles de cobre. Los cables de los componentes pasan a través del orificio, el exceso de cables se corta con un cortador y los cables se sueldan al orificio. Todo esto se hace manualmente. También puede tener componentes SMT y componentes THT con 2 capas de PCB. No se requieren orificios para los componentes SMT, pero las almohadillas se hacen en la PCB y los componentes SMT se fijan a la PCB mediante soldadura por reflujo. Los componentes SMT ocupan muy poco espacio en la PCB, por lo que pueden usar más espacio libre en la placa para lograr más funciones. La PCB de doble cara se utiliza para fuente de alimentación, amplificador, controlador de motor de CC, circuito de instrumentos, etc.

PCB multicapa:
La PCB multicapa está hecha de PCB multicapa de 2 capas, intercalada entre capas de aislamiento dieléctrico para garantizar que la placa y los componentes no se dañen por sobrecalentamiento. Los PCB multicapa están disponibles en una variedad de formas y capas, que van desde PCB de 4 capas a 12 capas. Cuantas más capas, más complejo es el circuito, más complejo es el diseño del diseño de la PCB.
Las placas de circuito impreso multicapa suelen tener capas de conexión a tierra, capas de potencia, capas de señal de alta velocidad, consideraciones de integridad de la señal y gestión térmica independientes. Las aplicaciones comunes son los requisitos militares, la electrónica aeroespacial y aeroespacial, las comunicaciones por satélite, la electrónica de navegación, el rastreo por GPS, el radar, el procesamiento de señales digitales y el procesamiento de imágenes.

PCB rígido:
Todos los tipos de PCB discutidos anteriormente pertenecen a la categoría de PCB rígidos. Los PCB rígidos tienen sustratos sólidos como FR-4, Rogers, resinas fenólicas y epoxi. Estas tablas no se doblan ni retuercen, pero pueden mantenerse en forma durante muchos años hasta 10 o 20 años. Es por eso que muchos dispositivos electrónicos tienen una larga vida debido a la rigidez, robustez y rigidez de una PCB rígida. Los PCB para computadoras y portátiles son rígidos, y muchos televisores domésticos, LCD y LED están hechos de PCB rígidos. Todas las aplicaciones de PCB de una cara, doble cara y multicapa anteriores también se aplican a las PCB rígidas.

Una PCB flexible o una PCB flexible no es rígida, pero es flexible y se puede doblar fácilmente. Tienen elasticidad, alta resistencia al calor y excelentes propiedades eléctricas. El material del sustrato para Flex PCB depende del rendimiento y el costo. Los materiales de sustrato comunes para Flex PCB son película de poliamida (PI), película de poliéster (PET), PEN y PTFE.
El costo de fabricación de Flex PCB no es solo PCB rígido. Se pueden doblar o enrollar en las esquinas. Ocupan menos espacio que sus contrapartes rígidas. Son livianos pero tienen una resistencia al desgarro muy baja.

La combinación de PCB rígidos y flexibles es importante en muchas aplicaciones con limitaciones de espacio y peso. Por ejemplo, en una cámara, los circuitos son complejos, pero la combinación de PCB rígidos y flexibles reducirá el número de piezas y reducirá el tamaño del PCB. El cableado de dos PCB también se puede combinar en un solo PCB. Las aplicaciones comunes son cámaras digitales, teléfonos móviles, automóviles, computadoras portátiles y dispositivos con partes móviles.

PCB de alta velocidad:
Las placas de circuito impreso de alta velocidad o alta frecuencia son placas de circuito impreso que se utilizan para aplicaciones que implican la comunicación de señales a frecuencias superiores a 1 GHz. En este caso, entran en juego problemas de integridad de la señal. El material del sustrato de PCB de HF debe seleccionarse cuidadosamente para cumplir con los requisitos de diseño.
Los materiales comúnmente utilizados son polifenileno (PPO) y politetrafluoroetileno. Tiene una constante dieléctrica estable y una pequeña pérdida dieléctrica. Absorben menos agua pero cuestan más.
Muchos otros materiales dieléctricos tienen constantes dieléctricas variables que provocan cambios de impedancia, lo que da como resultado la distorsión de las señales armónicas y digitales y la pérdida de la integridad de la señal.

El material de sustrato de PCBS a base de aluminio tiene las características de una disipación de calor efectiva. Debido a la baja resistencia térmica, el enfriamiento de PCB a base de aluminio es más eficiente que su contraparte a base de cobre. Irradia calor en el aire y en el área de unión caliente de la PCB.

Muchos circuitos de lámparas LED, los LED de alto brillo están hechos de PCB con respaldo de aluminio.

El aluminio es un metal abundante y barato de extraer, por lo que los costos de los PCB son bajos. El aluminio es reciclable y no tóxico, lo que lo hace ecológico. El aluminio es resistente y duradero, lo que reduce los daños durante la fabricación, el transporte y el montaje.
Todas estas características hacen que los PCB a base de aluminio sean beneficiosos para aplicaciones de alta corriente, como controladores de motor, cargadores de baterías de alta resistencia y luces LED de alto brillo.

Conclusión:
En los últimos años, los PCB han evolucionado a partir de versiones simples de una sola capa adecuadas para sistemas más complejos, como los PCB de teflón de alta frecuencia.
PCB ahora impregna casi todas las áreas de la tecnología moderna y la ciencia en evolución. La microbiología, la microelectrónica, la nanociencia y tecnología, la industria aeroespacial, el ejército, la aviónica, la robótica, la inteligencia artificial y otros campos se basan en diversas formas de bloques de construcción de placas de circuito impreso (PCB).