Historia płytek drukowanych: od okablowania drukowanego do nowoczesnych płytek PCB
Płytka drukowana ewoluowała od wczesnych patentów na płaskie przewody z 1903 roku do technologii folii miedzianej, metalizowanych otworów przelotowych, wielowarstwowych, montażu powierzchniowego, elastycznych i połączeń o wysokiej gęstości. Paul Eisler jest powszechnie uznawany za twórcę współczesnych płytek drukowanych, ale historia PCB jest kumulatywna: wynalazcy, produkcja wojenna, materiałoznawstwo, pakowanie komponentów, automatyzacja i standardy przemysłowe – wszystko to ukształtowało dzisiejsze płytki.
Ta historia ma znaczenie, ponieważ każdy przełom w produkcji rozwiązywał praktyczny problem. Drukowane przewodniki zastąpiły niespójne okablowanie punkt-punkt. Otwory metalizowane łączyły przeciwległe strony i warstwy wewnętrzne. Montaż powierzchniowy zmniejszał rozmiar komponentów i umożliwiał automatyczny montaż. Elastyczne i sztywno-giętkie obwody umożliwiały dopasowanie elektroniki do ruchomych, złożonych lub ciasno zapakowanych produktów.
Ten przewodnik podąża za tymi kamieniami milowymi, oddziela gołą płytkę PCB od zmontowanej płytki PCBA i łączy chronologię z obecnym projektowaniem interfejsów. Przykład połączenia płytki, elastycznego ogona i interfejsu użytkownika w jednym produkcie można znaleźć w przewodniku. opcje złącza przełącznika membranowego.
Historia płytek drukowanych w skrócie

| Okres | Kamień milowy | Dlaczego to miało znaczenie |
|---|---|---|
| 1903 | Albert Hanson opisał płaskie przewodniki na materiale izolacyjnym, w tym koncepcje warstwowe | Wczesny pomysł zastąpienia okrągłych przewodów uporządkowanymi ścieżkami przewodzącymi |
| 1925 | Charles Ducas opatentował metodę drukowania przewodzącego wzoru i jego galwanizacji | Połączone metody drukowania z obwodami elektrycznymi o niskiej rezystancji |
| Lata 30. XX wieku – lata 40. XX wieku | Paul Eisler opracował i opatentował praktyczne obwody drukowane na bazie folii | Wprowadzono rozpoznawalny proces subtraktywny wykorzystujący wzór rezystu i trawioną folię metalową |
| Lata 40. XX wieku | Przewody drukowane weszły do produkcji w czasie wojny, w tym do zastosowań w zapalnikach zbliżeniowych | Wykazano powtarzalną produkcję na dużą skalę w wymagających warunkach |
| Lata 50. XX wieku | W elektronice komercyjnej coraz szerzej stosuje się okablowanie drukowane | Zredukowano konieczność ręcznego okablowania i wsparto powtarzalną produkcję urządzeń radiowych, telewizyjnych i instrumentów |
| 1957 | Sześciu producentów utworzyło Instytut Obwodów Drukowanych, obecnie IPC | Pomogliśmy młodemu przemysłowi opracować wspólną terminologię, metody testowania i standardy |
| Lata 50. i 60. XX wieku | Otwory przelotowe i płytki wielowarstwowe dojrzewają | Połączono obie powierzchnie i wewnętrzne warstwy miedzi, zwiększając gęstość trasowania |
| Lata 60. i 70. XX wieku | Układy scalone, obudowy DIP i układy wspomagane komputerowo zmieniły projekt płytki | Zwiększona liczba połączeń przy jednoczesnym systematycznym rozmieszczeniu komponentów |
| Lata 70. i 80. XX wieku | Technologia montażu powierzchniowego wkracza do komercyjnego montażu wielkoseryjnego | Zmniejszona zależność otworów i możliwość stosowania mniejszych komponentów oraz zautomatyzowanego rozmieszczania |
| Lata 90. XX wieku | Mikroprzelotki laserowe i połączenia o dużej gęstości opracowane na skalę produkcyjną | Obsługiwane pakiety o mniejszym rozmiarze, krótsze połączenia i mniejsze produkty |
| Lata 2000–dziś | Rozszerzono sztywność i elastyczność, wbudowane struktury, zaawansowaną kontrolę i ściślejszą kontrolę procesu | Umożliw projektantom wcześniejszą integrację obudów mechanicznych, integralności sygnału, zachowania termicznego i niezawodności |
Daty nakładają się, ponieważ technologie nie zastępują się w ciągu jednego roku. Montaż przewlekany nadal jest przydatny, płytki jednostronne są nadal produkowane, a nowoczesne produkty łączą w jednej obudowie sztywną płytkę drukowaną, elastyczny obwód, membranę drukowaną i dyskretne okablowanie.
Czym jest płytka drukowana?
Płytka drukowana (PCB) to struktura izolacyjna, która mechanicznie podtrzymuje i łączy elektrycznie elementy za pomocą wzorzystych elementów przewodzących. Większość nowoczesnych płytek wykorzystuje miedziane ścieżki, pady, płaszczyzny i metalizowane otwory na lub wewnątrz sztywnego lub elastycznego dielektryka. Dokładny skład materiału, grubość, masa miedzi, wykończenie i konstrukcja zależą od zastosowania.
Słowo wydrukowane ma charakter historyczny. Niektóre wczesne procesy dosłownie drukowały przewodzący tusz lub obraz odporny na trawienie. Współczesna produkcja może obejmować nanoszenie fotorezystu, trawienie miedzi, wiercenie laserowe, osadzanie bezprądowe, galwanizację, laminowanie, nakładanie maski lutowniczej, drukowanie opisów, trasowanie, testowanie i kontrolę. Gotowy wzór przewodnika nadal nazywa się drukowanym okablowaniem, nawet jeśli proces ten nie jest zwykłym drukowaniem tuszem na papierze.
Często mylone są trzy pojęcia:
- PCB lub PWB: odsłoniętą płytkę drukowaną lub płytkę z okablowaniem przed zainstalowaniem komponentów.
- PCBA: płytka drukowana z przylutowanymi lub w inny sposób przymocowanymi podzespołami elektronicznymi.
- Elektronika drukowana: szersza kategoria, w której materiały przewodzące, rezystancyjne, dielektryczne lub półprzewodnikowe mogą być osadzane poprzez drukowanie na podłożach sztywnych lub elastycznych.
Ten Przegląd obwodów drukowanych według IEEE Opisuje płytkę drukowaną (PCB) jako zarówno nośnik dla komponentów, jak i strukturę dystrybucji sygnału i zasilania. Ta podwójna rola mechaniczna i elektryczna wyjaśnia, dlaczego projekt płytki nie może być oddzielony od wymagań dotyczących obudowy, złącza, temperatury, EMC, montażu i obsługi.
Przed erą nowoczesnych płytek PCB: płaskie przewodniki i okablowanie drukowane
Płytka PCB nie pojawiła się jako pojedynczy wynalazek. Powstała w wyniku wielokrotnych prób uczynienia połączeń elektrycznych bardziej płaskimi, uporządkowanymi i łatwiejszymi do odtworzenia niż ręczne okablowanie.
W 1903 roku niemiecki wynalazca Albert Hanson opisał płaskie przewodniki na materiale izolacyjnym, w tym konstrukcje przewidujące połączenia warstwowe. Jego późniejsze Patent USA na kabel elektryczny przedstawia laminowane płaskie przewodniki oddzielone izolacją. Nie była to nowoczesna płytka drukowana FR-4, ale odzwierciedlała ważną zasadę: przewodniki można było ułożyć w sztucznie płaską strukturę.
W 1925 roku amerykański wynalazca Charles Ducas złożył patent na budowę obwodu elektrycznego poprzez nałożenie przewodzącego wzoru na powierzchnię nośną i osadzanie metalu metodą galwanizacji. Liderzy są otwarci. Opisuje on wyraźnie drukowanie warstwy przewodzącej w kształcie obwodu. Jest to wczesny udokumentowany związek między reprodukcją grafiki, materiałem przewodzącym i produkcją obwodów.
Inni wynalazcy i producenci badali natryskiwany metal, formowane przewodniki, okablowanie tłoczone, podłoża ceramiczne i powiązane metody montażu. Podejścia te były odpowiedzią na ten sam problem przemysłowy: okablowanie typu punkt-punkt wymagało wykwalifikowanej siły roboczej, zajmowało dużo miejsca i mogło się różnić w zależności od zespołu.
Kto wynalazł płytkę drukowaną?
Za wynalazcę współczesnej płytki drukowanej uważa się Paula Eislera. Ostrożna odpowiedź jest taka, że Hanson, Ducas i inni opracowali wcześniejsze koncepcje, podczas gdy Eisler opracował praktyczny proces wykorzystujący folię miedzianą, który bardzo przypomina późniejszą produkcję ubytkową płytek PCB.
Eisler był inżynierem pochodzenia austriackiego pracującym w Wielkiej Brytanii. W latach 30. XX wieku próbował zastąpić gęsto układane ręcznie „ptasie gniazdo” w radiach powtarzalnym wzorem przewodników na izolującym podłożu. Jego praca łączyła wiedzę z zakresu drukowania z wykorzystaniem folii miedzianej, obrazu odpornego na trawienie oraz chemicznego usuwania niechcianego metalu.
Klucz Patent Eislera i Stronga złożony w 1943 r. Opisuje drukowanie odpornego wzoru na folii metalowej, usuwanie odsłoniętej folii poprzez trawienie i przenoszenie lub mocowanie pozostałego wzoru przewodzącego na podłoże izolacyjne. Terminologia i przykłady różnią się od współczesnych metod produkcji, ale logika drukowania odpornego na działanie czynników zewnętrznych i trawienia jest rozpoznawalna.
Atrybucja pozostaje kwestią niuansów z trzech powodów:
- Wczesne patenty opisywały części koncepcji przed Eislerem.
- Okablowanie drukowane opracowano dzięki równoległym pracom prowadzonym w Europie, Stanach Zjednoczonych i innych krajach.
- Patent, prototyp laboratoryjny, proces produkcyjny i masowe wprowadzenie na rynek to różne kamienie milowe.
W przypadku podsumowań SEO zrozumiałe jest stwierdzenie „Paul Eisler wynalazł PCB”. W przypadku historii techniki bardziej trafne jest stwierdzenie „Paul Eisler jest powszechnie uznawany za twórcę nowoczesnych obwodów drukowanych”.
II wojna światowa i przejście na produkcję
Drukowane okablowanie zyskało strategiczne znaczenie podczas II wojny światowej, ponieważ elektronika wojskowa potrzebowała kompaktowych, powtarzalnych podzespołów, które można było produkować w dużych ilościach. Obwody drukowane były wykorzystywane w programach zapalników zbliżeniowych i powiązanego sprzętu. Nie były one identyczne z każdą powojenną płytką PCB, ale prace wojenne dowiodły, że wzorzyste połączenia międzysystemowe mogą wyjść poza izolowane eksperymenty.
Zmiana dotyczyła zarówno produkcji, jak i wydajności elektrycznej. Kontrolowany układ przewodów zmniejszył ilość ręcznego trasowania, zapewnił większą spójność zespołów i stworzył podstawę do zmechanizowanego rozmieszczania komponentów i lutowania. Rysunki, materiały graficzne, kontrola i kontrola procesu stały się częścią definicji produktu.
Po wojnie wiedza rozprzestrzeniła się na elektronikę komercyjną. Radio, telewizja, instrumenty, telekomunikacja i komputery stworzyły zapotrzebowanie na powtarzalne obwody. Producenci udoskonalili laminaty pokryte miedzią, fotoobrazowanie, trawienie, wiercenie, lutowanie i powłoki ochronne. Płytka drukowana stopniowo stała się standardową platformą dla produktów elektronicznych, a nie specjalnym eksperymentem produkcyjnym.
Lata 50. i 60. XX wieku: otwory platerowane, płytki wielowarstwowe i standardy
Płytki jednostronne uprościły okablowanie, ale ograniczyły prowadzenie przewodów. Projektanci mogli dodawać zworki lub używać obu stron, ale nadal potrzebne było niezawodne połączenie elektryczne między nimi. Technologia metalizowanych otworów przelotowych rozwiązała ten problem poprzez nałożenie materiału przewodzącego na ściankę wywierconego otworu. Metalizowany otwór mógł służyć jako połączenie komponentów, przelotka lub oba te elementy.
Gdy otwory mogły łączyć warstwy, producenci mogli laminować wiele wzorzystych warstw miedzi i dielektryka w jedną płytkę. Konstrukcja wielowarstwowa zwiększyła gęstość połączeń i usprawniła dystrybucję zasilania i masy. Wprowadziła również nowe zagrożenia awariami: słabe pokrycie ścianek otworów, rozmazywanie się żywicy, nieprawidłowe pasowanie, puste przestrzenie między laminami i naprężenia termiczne – wszystko to wymagało stosowania ściślejszych materiałów i kontroli procesu.
Branża potrzebowała również wspólnego języka i kryteriów akceptacji. W 1957 roku sześciu amerykańskich producentów płytek drukowanych utworzyło Instytut Obwodów Drukowanych. Oficjalny Historia IPC Dokumentuje wczesne prace stowarzyszenia dotyczące wytycznych projektowych, testów round-robin, statystyk rynkowych, lutowalności, płytek wielowarstwowych i pierwszych norm IPC. Norma IPC-A-600, opublikowana po raz pierwszy w latach 60. XX wieku, stała się ważnym wizualnym punktem odniesienia w zakresie akceptowalności płytek drukowanych.
Układy scalone przyspieszyły te zmiany. Obudowy takie jak obudowa dwurzędowa (Dual In-Line) umieszczały wiele wyprowadzeń w powtarzalnej siatce, upraszczając automatyczne wstawianie i projektowanie PCB. Na jednej płytce zmieściło się więcej funkcji, ale liczba połączeń wzrosła. Projektowanie PCB stało się dyscypliną obejmującą biblioteki komponentów, zasady odstępów, planowanie warstw, generowanie grafiki i weryfikację projektu pod kątem produkcji.
Od technologii przewlekanej do montażu powierzchniowego

Technologia przewlekana (THT) polega na włożeniu wyprowadzeń komponentów przez wywiercone otwory i przylutowaniu ich po przeciwnej stronie. Obsługuje ona solidne komponenty z wyprowadzeniami, dostępne prototypy oraz złącza lub elementy zasilania wymagające mechanicznego zamocowania. Jej wadami są konieczność wiercenia otworów, zajmowanie powierzchni płytki drukowanej oraz sposób, w jaki wyprowadzenia i otwory komponentów ograniczają prowadzenie przewodów na wielu warstwach.
Technologia montażu powierzchniowego (SMT) polega na umieszczaniu wyprowadzeń komponentów na polach lutowniczych na powierzchni płytki. Wczesne obudowy montowane powierzchniowo pojawiły się w specjalistycznych zastosowaniach, a ich popularność wzrosła w latach 70. i 80. XX wieku, wraz z rozwojem komponentów, urządzeń do ich montażu, pasty lutowniczej, procesów reflow, inspekcji i narzędzi projektowych.
| Zmiana projektu | Era otworów przelotowych | Era montażu powierzchniowego | Efekt inżynieryjny |
|---|---|---|---|
| Mocowanie komponentów | Przewody przechodzą przez otwory | Zakończenia lutowane do padów powierzchniowych | Zmniejsza liczbę otworów potrzebnych do montażu podzespołów |
| Montaż | Wkładanie ręczne lub automatyczne plus lutowanie | Drukowanie wklejek, automatyczne rozmieszczanie i reflow | Obsługuje dużą prędkość rozmieszczania i małe części |
| Rozgromienie | Otwory i pierścienie pierścieniowe zajmują wiele warstw | Wiele wkładek pozostaje na warstwach zewnętrznych | Zwalnia wewnętrzny obszar trasowania, chociaż nadal wymagane są przelotki |
| Gęstość komponentów | Ograniczone przez odstępy między wyprowadzeniami i dostęp do wkładania | Drobniejszy skok i rozmieszczenie na obu powierzchniach są praktyczne | Umożliwia tworzenie mniejszych, bardziej funkcjonalnych zespołów |
| Kontrola | Warunki po stronie ołowiu, wypełnienia otworu, zaciskania i lutowania | Ryzyko związane z osadem pasty, wyrównaniem, zwilżaniem, powstawaniem pustych przestrzeni i ukrytymi spoinami | Napędza nowe potrzeby w zakresie AOI, prześwietleń rentgenowskich i monitorowania procesów |
| Zachowanie mechaniczne | Długie przewagi mogą zwiększyć zgodność | Małe połączenia są wrażliwe na opakowanie, płytę i naprężenia termiczne | Wymaga weryfikacji niezawodności specyficznej dla danego zespołu |
SMT nie sprawiło, że montaż przewlekany stał się przestarzały. Transformatory, duże kondensatory elektrolityczne, zaciski, przełączniki i złącza z obciążeniem mechanicznym nadal mogą być mocowane przewlekanym lub wciskanym. Technologia mieszana jest powszechna, gdy funkcje elektryczne i mechaniczne są różne.
CAD, HDI i nowoczesna wielowarstwowa płytka PCB
Wczesne makiety rysowano w powiększonej skali, używając taśmy, podkładek, folii i redukcji fotograficznej. Projektowanie wspomagane komputerowo stopniowo zastępowało rysunki ręczne. Projektanci mogli tworzyć schematy, przypisywać footprinty, łączyć trasy, sprawdzać odstępy, generować dane produkcyjne i modyfikować płytki bez konieczności ponownego tworzenia fizycznych wzorców.
Automatyzacja projektowania układów elektronicznych zyskała na znaczeniu wraz ze wzrostem liczby warstw, pinów, częstotliwości taktowania i gęstości upakowania. Nowoczesne projekty płytek drukowanych mogą obejmować kontrolowaną impedancję, pary różnicowe, ścieżki powrotne, integralność zasilania, przelotki termiczne, układy odprowadzania sygnałów z komponentów, kompatybilność elektromagnetyczną, dostęp testowy, panelizację i ograniczenia montażowe. Płytka PCB nie jest już tylko zamiennikiem okablowania; jest to element inżynieryjny zapewniający wydajność sygnałową, zasilania, termiczną i mechaniczną.
Łącza o wysokiej gęstości, czyli HDI, opracowano na skalę produkcyjną w latach 90. XX wieku. Laserowo wiercone mikrootwory, drobne elementy przewodzące, sekwencyjne laminowanie, struktury przelotek w polach kontaktowych i cieńsze warstwy dielektryczne umożliwiły ucieczkę połączeń z obudów o małym rozstawie. HDI umożliwiło tworzenie kompaktowych produktów mobilnych i komputerowych, ale jednocześnie zwiększyło potrzebę precyzyjnego doboru materiałów, rejestracji, powlekania, obrazowania i testowania niezawodności.
Nowoczesne opcje konstrukcyjne obejmują:
- Płytki PCB sztywne jedno-, dwu- i wielowarstwowe.
- Elastyczne obwody drukowane wykonane z miedzi na poliimidzie lub innym elastycznym dielektryku.
- Sztywne i elastyczne obwody łączące sztywne obszary komponentów ze zintegrowanymi elastycznymi sekcjami.
- Płyty z rdzeniem metalowym i płyty z kontrolą termiczną do zastosowań związanych z rozpraszaniem ciepła.
- Laminaty wysokoczęstotliwościowe dobrane pod kątem kontrolowanych właściwości dielektrycznych i strat.
- Struktury HDI z mikrootworami i warstwami budowanymi sekwencyjnie.
- Wbudowane pasywne lub aktywne struktury w specjalistycznych projektach.
„Zaawansowany” nie oznacza automatycznie „lepszy”. Dwuwarstwowa płytka drukowana o bogatych funkcjach może być łatwiejsza w produkcji, inspekcji, naprawie i kwalifikacji niż zbędny stos HDI. Prawidłowa konstrukcja to najprostsza, która spełnia wymagania elektryczne, mechaniczne, środowiskowe, regulacyjne, dotyczące ilości i cyklu życia.
Jak ewoluowała produkcja płytek PCB
Podstawowa sekwencja subtraktywna wciąż przypomina myśl Eislera: chroń miedź, która powinna pozostać, i usuń to, czego nie powinno być. Współczesna produkcja oferuje znacznie więcej kontroli i może łączyć etapy subtraktywne, póładdytywne i addytywne.
Typowy przepływ pracy wielowarstwowej płytki PCB może obejmować:
- Przegląd inżynierski: sprawdź ułożenie warstw, materiały, impedancję, rozmiary wierteł, pierścienie pierścieniowe, odstępy miedzi, panelizację i dane produkcyjne.
- Obrazowanie i trawienie warstwy wewnętrznej: przenieś wzory przewodników na rdzenie pokryte miedzią, wywołaj warstwę ochronną, wytraw niechcianą miedź i sprawdź pozostałe cechy.
- Laminowanie: wyrównaj wewnętrzne warstwy za pomocą prepregu i folii miedzianej, a następnie sprasuj stos pod kontrolowanym ciśnieniem i temperaturą.
- Wiercenie: tworzenie otworów przelotowych, struktur ślepych lub zakopanych oraz obróbka elementów narzędziowych przy użyciu procesów mechanicznych lub laserowych.
- Odtłuszczanie i metalizacja: przygotować ścianki otworów, nałożyć początkową warstwę przewodzącą i pokryć miedzią galwanicznie, aby uzyskać wymaganą grubość.
- Wzornictwo i trawienie warstwy zewnętrznej: zdefiniuj zewnętrzne ślady, pady i płaszczyzny.
- Maska lutownicza i oznaczenia: chroń wybrane przewody miedziane, otwieraj pola podzespołów i dodaj identyfikację tam, gdzie jest to wymagane.
- Wykończenie powierzchni: nałożyć określone wykończenie na odsłonięte pady w celu zapewnienia lutowalności, wydajności styku lub połączenia przewodów.
- Profilowanie i kontrola: wytyczyć lub naciąć panel, przeprowadzić kontrolę wizualną i automatyczną oraz wykonać test elektryczny.
- Montaż i walidacja: nadrukuj pastę lutowniczą, umieść części, lutuj rozpływowo lub falowo, wyczyść w razie potrzeby, sprawdź, zaprogramuj i przetestuj funkcjonalnie płytkę PCBA.
Nie każda płytka drukowana obejmuje wszystkie etapy. Jednostronna płytka fenolowa, elastyczny obwód drukowany, gruba płytka miedziana, laminat RF, sztywny, elastyczny stos lub proces addytywny mają swoją własną ścieżkę. Rysunek, uwagi dotyczące produkcji, kontrolowane układanie stosów, specyfikacje materiałów i obowiązująca norma akceptacji powinny definiować produkt, a nie ogólny schemat blokowy dostępny w Internecie.
Obwody PCB, FPC i drukowane PET w nowoczesnych interfejsach

Historia PCB wiąże się obecnie z interfejsami człowiek-maszyna. Klawiatura lub panel sterowania mogą wykorzystywać sztywną płytkę ze stykami mechanicznymi lub kopułkowymi, miedziany elastyczny obwód drukowany, sitodrukowany obwód membranowy z PET lub zespół hybrydowy. Widoczna warstwa wierzchnia i sterownik elektroniczny mogą wyglądać podobnie, mimo że technologia obwodów pod nimi jest inna.
Ten przegląd konstrukcji niestandardowych przełączników membranowych pokazuje, jak drukowane rozwiązania oparte na PET, FPC i PCB można zintegrować z nakładkami, kopułkami, diodami LED i złączami. Są to możliwości konfiguracji, a nie obietnica, że jedna konstrukcja sprawdzi się w każdym środowisku.
| Podejście obwodowe | Typowa konstrukcja | Mocne strony | Punkty obserwacyjne | Często rozważane za |
|---|---|---|---|---|
| Drukowany obwód membranowy PET | Nadruk sitodrukowy tuszem srebrnym lub węglowym na folii poliestrowej | Cienkie, elastyczne, wydajne do matryc przełączających, kompatybilne z laminowanymi stosami membranowymi | Rezystancja śladu, prąd, promień gięcia, pękanie tuszu, ryzyko migracji, zakończenie ogona | Matryce klawiszy o niskim profilu i graficzne panele sterowania |
| Miedziany FPC | Wytrawiona miedź na poliimidzie lub innym elastycznym dielektryku | Cienkie przewodniki, elementy platerowane, opcje mocowania komponentów, powtarzalne, kontrolowane zginanie w kwalifikowanych projektach | Większa złożoność procesu, neutralne położenie zgięcia, usztywnienia, zmęczenie miedzi, dopasowanie złączy | Kompaktowe interfejsy, dynamiczne routing, gęstsze obwody |
| Sztywna płytka PCB | Warstwy miedzi na sztywnym laminacie, takim jak FR-4 | Obsługa wymiarów, trasowanie wielowarstwowe, szeroki wybór komponentów i złączy | Grubość, przestrzeń w obudowie, giętkość płytki, zanieczyszczenie, konstrukcja styku, naprężenia montażowe | Klawiatury, płytki sterujące, zintegrowane diody LED i elektronika |
| Montaż hybrydowy | Przełącznik nakładkowy lub membranowy w połączeniu z FPC, sztywną płytką PCB lub obydwoma | Oddziela powierzchnię użytkownika od gęstej elektroniki, zachowując jednocześnie kompaktowy interfejs | Stos tolerancji, uziemienie, dostęp do złącza, uszczelnienie, klej i kolejność serwisowania | Przemysłowe panele HMI i zintegrowane moduły sterujące |
Dokonuj wyboru kierując się wymaganiami, a nie zakładając, że miedź zawsze jest lepsza od drukowanego tuszu. Prosta matryca przełączników może nie skorzystać ze złożonego, wielowarstwowego układu FPC. Z kolei obwód z diodami LED, elementami o małym rozstawie, wyższym natężeniem prądu, kontrolowaną impedancją lub gęstym ułożeniem ścieżek może przekraczać praktyczne ograniczenia podstawowej drukowanej membrany.
Ten przewodnik projektowania klawiatury membranowej Wyjaśnia, jak obwód, nakładka, elementy dotykowe, ogon, obudowa i otoczenie powinny być określone jako jeden zespół. Jeśli obwód jest zamontowany na płycie montażowej lub połączony ze sztywną konstrukcją sterującą, należy sprawdzić cały zespół panelu przełącznika membranowego zamiast oceniać samą płytkę.
Czego oś czasu PCB uczy projektantów produktów
Najważniejszą lekcją płynącą z historii PCB nie jest to, że nowsza technologia zawsze wygrywa. Każda zmiana wiązała się z pewnymi ograniczeniami: nakładem pracy, rozmiarem, liczbą połączeń, automatyzacją, pakowaniem komponentów, wydajnością sygnału, zachowaniem termicznym czy kształtem produktu.
Stosuj tę samą logikę przy wyborze nowoczesnej konstrukcji:
- Określ potrzeby elektryczne. Wymień napięcie, prąd, rezystancję styku, prędkość sygnału, impedancję, uziemienie, ekranowanie, diody LED i obciążenia komponentów.
- Zdefiniuj geometrię. Należy uwzględnić obrys płytki, liczbę warstw, grubość, strefy gięcia, wyjście końcowe, lokalizację złącza, wysokość komponentu, miejsca wykluczenia i wsparcie obudowy.
- Zdefiniuj środowisko. Określ temperaturę, wilgotność, kondensację, promieniowanie UV, środki czyszczące, wibracje, upadek, wyładowania elektrostatyczne, zakłócenia elektromagnetyczne, kurz i narażenie na działanie cieczy.
- Określ wielkość produkcji. Na właściwy proces wpływają: liczba prototypów, roczne zapotrzebowanie, częstotliwość zmian, automatyzacja, oprzyrządowanie i ciągłość dostaw.
- Zdefiniuj kontrolę i akceptację. Podaj nazwę stosownej wersji rysunku, metody testowania, wielkości próbki, kryteriów kosmetycznych, ograniczeń elektrycznych i wymaganej dokumentacji.
- Zweryfikuj montaż. Wspólne testowanie płytek, komponentów, oprogramowania sprzętowego, złączy, klejów, obudowy i interfejsu użytkownika przeznaczonych do produkcji.
Powiązane przewodnik kontroli jakości przełączników membranowych Obejmuje ona kontrole rysunków, inspekcję obwodów, wyrównanie, testy elektryczne, zachowanie dotykowe oraz ocenę środowiskową gotowego interfejsu. Historyczny postęp wynikał z kontroli procesów; współczesna kwalifikacja nadal opiera się na jasno określonych dowodach.
Popularne mity na temat historii PCB
„Jedna osoba wynalazła całą płytkę PCB”
Eisler zasługuje na uznanie za nowoczesne obwody drukowane, ale wcześniejsze patenty i równoległy rozwój wniosły istotne pomysły. Historia PCB to ciąg wynalazków, industrializacji, materiałów, sprzętu i standardów.
„Drukowane oznacza, że miedź jest zawsze drukowana w postaci tuszu”
Wiele płytek wykorzystuje rezyst z obrazem i trawioną miedź. Drukowany tusz przewodzący pozostaje ważny w obwodach membranowych i elektronice drukowanej, ale nie jest to jedyny proces w PCB.
„Montaż powierzchniowy zastąpiony otworem przelotowym”
Montaż powierzchniowy (SMT) jest dominującą techniką w wielu kompaktowych zespołach, natomiast montaż przewlekany, montaż wciskany, lutowanie ręczne i montaż mechaniczny nadal są przydatne w przypadku określonych komponentów i przypadków obciążeń.
„PCB i PCBA to to samo”
Płytka PCB to goła struktura połączeń. Płytka PCBA zawiera zainstalowane komponenty i połączenia lutowane. Wady produkcyjne i montażowe wymagają odrębnych dowodów kontroli.
„Więcej warstw oznacza lepszą deskę”
Dodatkowe warstwy mogą poprawić trasowanie, płaszczyzny, ekranowanie i gęstość, ale zwiększają koszty i złożoność procesu. Liczba warstw powinna być zgodna z projektem, a nie stanowić wyznacznik jakości.
Często zadawane pytania
Kiedy wynaleziono płytkę drukowaną?
Nie ma jednej, niepodważalnej daty. Albert Hanson opisał płaskie przewodniki warstwowe w 1903 roku, Charles Ducas opatentował obwody drukowane i galwanizowane w 1925 roku, a Paul Eisler opracował praktyczny, nowoczesny obwód drukowany w latach 30. XX wieku i złożył kluczowe brytyjskie wnioski patentowe w 1943 roku.
Kto wynalazł płytkę drukowaną?
Paul Eisler jest powszechnie uznawany za wynalazcę współczesnej płytki PCB, ponieważ jego prace nad folią, powłoką ochronną i trawieniem były bliskie późniejszej technologii. Wcześniejsi wynalazcy, w tym Albert Hanson i Charles Ducas, wnieśli istotny wkład w rozwój koncepcji prekursorskich.
Dlaczego wynaleziono płytki drukowane?
Zredukowały one nieporęczne, pracochłonne okablowanie typu punkt-punkt i sprawiły, że połączenia elektryczne stały się bardziej kompaktowe, spójne i odpowiednie do powtarzalnej produkcji. Późniejsze rozwiązania zwiększyły gęstość trasowania, zautomatyzowały montaż i umożliwiły obsługę mniejszych komponentów.
Do czego służyła pierwsza płytka PCB?
Eisler zademonstrował zastosowanie obwodów drukowanych w sprzęcie radiowym. Okablowanie drukowane zaczęto później produkować na masową skalę w elektronice wojennej, w tym w zapalnikach zbliżeniowych, a następnie rozszerzono jego zastosowanie na powojenne produkty komercyjne.
Kiedy płytki PCB stały się powszechne w elektronice użytkowej?
W latach 50. i 60. XX wieku nastąpił wzrost popularności tego rozwiązania, gdy producenci sprzętu radiowego, telewizyjnego, oprzyrządowania pomiarowego i komputerów udoskonalali materiały i zwiększali produkcję. Tempo tego procesu różniło się w zależności od produktu, firmy, kraju i struktury kosztów.
Kiedy technologia montażu powierzchniowego stała się popularna?
Montaż powierzchniowy pojawił się wcześniej w specjalistycznych zastosowaniach, rozpowszechnił się komercyjnie w latach 70. XX w., a w elektronice masowej znalazł szerokie zastosowanie w latach 80. XX w., wraz z rozwojem komponentów, sprzętu do ich rozprowadzania, pasty lutowniczej, lutowania rozpływowego, kontroli i projektowania wspomaganego komputerowo (CAD).
Jaka jest różnica między PCB, PWB i PCBA?
Terminy PCB i PWB zazwyczaj odnoszą się do płytki drukowanej lub struktury okablowania. PCBA oznacza zmontowaną płytkę z zainstalowanymi komponentami. Dokładna terminologia może się różnić w zależności od firmy i standardu, dlatego dokumenty zakupu powinny określać wymagany stan dostawy.
Czy elastyczne obwody drukowane to PCB?
Tak. Elastyczny obwód drukowany wykorzystuje wzorzyste przewodniki na elastycznym dielektryku i należy do rodziny obwodów drukowanych. Różni się od sztywnej płytki PCB materiałami, zachowaniem podczas gięcia, sposobem mocowania, strefami komponentów i kontrolą produkcji.
Czy przełącznik membranowy może wykorzystywać płytkę PCB?
Tak. Interfejs membranowy może być podłączony do oddzielnej płytki PCB lub zawierać sztywną płytkę PCB lub miedziany FPC jako warstwę obwodu. Może również wykorzystywać sitodruk przewodzący na PET. Wybierz konstrukcję, biorąc pod uwagę obciążenie elektryczne, geometrię, komponenty, środowisko, objętość i wymagania walidacyjne.
Przegląd projektu
Durakeypad to producent niestandardowych przełączników membranowych i dostawca klawiatur membranowych Wspieramy projekty interfejsów OEM, które mogą łączyć PCB, FPC, drukowany obwód membranowy, nakładkę graficzną, złącze lub panel tylny. W celu praktycznego przeglądu konstrukcji i wyceny, wyślij Durakeypadowi swój rysunek i wymagania dotyczące aplikacji, w tym projekt graficzny, wymiary, schemat obwodu lub wyprowadzenia, materiały, środowisko pracy, narażenie na czyszczenie, wymagania dotyczące walidacji, ilość prototypów i prognozę produkcji.
płyta












