Diffiniad a Phwysigrwydd Byrddau Cylchdaith Argraffedig (PCBs)
Mae byrddau cylched printiedig (PCBs) yn gydrannau craidd dyfeisiau electronig, sy'n darparu'r sylfaen ar gyfer cydgysylltu gwahanol gydrannau trydanol. Trwy olion dargludol cymhleth, padiau, a swyddogaethau cysylltu eraill, mae PCBs yn trosglwyddo signalau a phŵer rhwng dyfeisiau corfforol yn effeithlon. Yn fyr, PCBs yw conglfaen gweithrediad priodol dyfeisiau electronig ac maent yn bresennol yn eang mewn amrywiol gynhyrchion electronig yn ein bywydau bob dydd.
Hanes Datblygiad PCBs
Cyn dyfodiad y dechnoleg gweithgynhyrchu PCB a ddefnyddir yn eang heddiw, roedd gwifrau cylched yn aml yn cael eu gwneud â llaw, a oedd yn aneffeithlon. Cysylltwyd yr holl gydrannau electronig fesul un, gan arwain at rwydwaith cymhleth a chymhleth o wifrau.
Roedd hyn nid yn unig yn gofyn am lawer iawn o waith i weithgynhyrchu'r cylchedau, ond hefyd yn gwneud y cylchedau'n swmpus, yn hawdd eu niweidio, ac yn gostus. Ar ben hynny, gan fod yr holl gydrannau wedi'u cysylltu gan wifrau ar y pryd, wrth i inswleiddio'r gwifrau heneiddio a chracio, roedd diffygion yn aml yn digwydd yn y cymalau gwifren, gan arwain at gylchedau byr. Yn amlwg, ni allai dulliau traddodiadol ddiwallu anghenion cynhyrchion electronig modern mwyach.
Wrth i electroneg drosglwyddo o oes tiwbiau gwactod a throsglwyddiadau cyfnewid i oes silicon a chylchedau integredig, gostyngodd maint a chost cydrannau electronig, tra bod galw defnyddwyr am gynhyrchion llai a mwy fforddiadwy yn parhau i godi. Ysgogodd y pwysau hwn weithgynhyrchwyr i archwilio atebion mwy effeithlon, gan arwain at ddatblygiad y PCB modern.
Felly, o beth yn union mae PCB wedi'i wneud? Mae wedi'i saernïo o haenau lluosog o ddeunyddiau trwy broses bondio gwres a lamineiddio gludiog, yn debyg i wneud lasagna. Mae pob haen yn chwarae rhan unigryw, gyda'i gilydd yn ffurfio elfen allweddol o'r ddyfais electronig.
Is-haen (FR4)
Y swbstrad yw deunydd craidd y PCB, wedi'i wneud fel arfer o ffibr gwydr, a FR4 yw'r math mwyaf cyffredin. O'i gymharu â deunyddiau sylfaen eraill, mae FR4 yn cael ei ffafrio am ei wydnwch rhagorol. Mae'r swbstrad craidd solet hwn nid yn unig yn darparu'r anhyblygedd a'r trwch angenrheidiol ar gyfer y PCB ond hefyd yn sicrhau perfformiad inswleiddio'r haenau eraill. Ar gyfer PCBs sydd angen mwy o hyblygrwydd, gellir defnyddio plastigau tymheredd uchel hyblyg, megis Kapton neu'r hyn sy'n cyfateb iddo, fel y deunydd sylfaen.
Wrth ymyl y swbstrad mae ffoil copr tenau. Yn dibynnu ar ofynion penodol y bwrdd cylched printiedig, gellir cymhwyso copr i un ochr neu ddwy ochr y swbstrad. Mae nifer yr haenau copr yn ffactor allweddol wrth wahaniaethu mathau PCB. Er enghraifft, mae gan fyrddau ag ochrau dwbl neu haenau dwbl haenau copr ar ddwy ochr y swbstrad, tra bod byrddau unochrog â chopr ar un ochr yn unig. Mewn PCBs confensiynol, gall nifer yr haenau copr amrywio o 1 i 16, a byrddau copr 2-haen yw'r rhai mwyaf cyffredin.
Mae haenau copr yn chwarae rhan ddargludol mewn PCBs. Trwy ysgythru cemegol, mae copr yn cael ei gerflunio'n ofalus yn ddargludyddion lluosog, neu olion, sy'n cysylltu â padiau ac yn ffurfio pensaernïaeth sylfaenol y cylchedwaith ar y PCB. Mae'r olion hyn nid yn unig yn disodli'r gwifrau ffisegol a ddefnyddir mewn cylchedau traddodiadol ond hefyd yn inswleiddio rhag deunyddiau aer a swbstrad, gan sicrhau sefydlogrwydd a diogelwch cylched. Wrth ymyl yr haenau copr mae'r mwgwd sodr, sydd fel arfer yn wyrdd ond gall fod yn liwiau eraill yn dibynnu ar ofynion.
Prif swyddogaeth y mwgwd sodr yw inswleiddio'r olion copr, gan atal cyswllt damweiniol â metelau eraill, sodr, neu elfennau dargludol. Ar PCB, mae'r mwgwd sodr yn gorchuddio'r rhan fwyaf o feysydd, gan gynnwys olion bach, ond yn fwriadol yn gadael modrwyau bach a phadiau ar gyfer gweithrediadau sodro.
Yn dilyn yr haen mwgwd sodr mae'r haen sydd wedi'i hargraffu ar y sgrin. Mae'r haen hon at ddibenion esthetig yn bennaf, gan ychwanegu llythrennau, rhifau a symbolau i'r PCB i hwyluso cydosod a gwella dealltwriaeth o ymarferoldeb y bwrdd. Defnyddir argraffu sgrin fel arfer i nodi swyddogaeth benodol pob pin neu LED, fel arfer mewn gwyn, ond gellir defnyddio lliwiau inc eraill yn ôl yr angen.
Y gwahaniaeth rhwng PCB a bwrdd datblygu yw bod bwrdd datblygu yn ychwanegu microbrosesydd neu ficroreolydd i PCB, ynghyd â chyn lleied o gymorth sydd ar gael yn hawdd. Mae hyn yn symleiddio'r broses ddatblygu, gan ganiatáu i ddatblygwyr ganolbwyntio ar ddatblygu meddalwedd heb dreulio llawer o amser ar galedwedd. Yn fyr, mae bwrdd datblygu yn PCB arbenigol gyda chaledwedd a meddalwedd ychwanegol.