Co jsou to stopy na desce plošných spojů?

Vodiče na desce plošných spojů jsou vyleptány přímo na substrátu desek plošných spojů. Jsou také známé jako cesty. Tyto vodiče jsou podobné vodičům. Základním účelem těchto vodičů je přenos signálů nebo energie do součástek desek plošných spojů. Například relé, rezistory, svorky, pouzdra kondenzátorů a vodiče. Jak tedy inženýři desek plošných spojů řeší tuto situaci? Vyrábějí vodiče desek plošných spojů z měděné fólie v úzké šířce.

Zajímavé je, že tyto trasy transformovaly elektronická pole. Například tyto trasy zcela eliminují tradiční metody zapojení. Výrobci je dnes používají pro spolehlivost a jako standardizované cesty.

Co jsou to stopy na desce plošných spojů?

Jednoduše řečeno, vodivé vodiče na desce plošných spojů jsou tenké kovové čáry, které obvykle vidíte na desce plošných spojů. Představte si je jako malé silnice, po kterých teče elektřina. Takže když zapnete zařízení, elektřina teče po těchto vodičích. Účelem je propojit všechny součástky dohromady.

Víte, tyto vodiče jsou nesmírně důležité, protože bez nich by vaše elektronika vůbec nefungovala! Hlavní je, že nahrazují spletité dráty, díky čemuž jsou zařízení menší a spolehlivější. Proč je to důležité? Protože je má uvnitř téměř každé zařízení, které používáte.

Materiály stop na deskách plošných spojů

Podívejte se na tyto běžné materiály pro stopování desek plošných spojů:

● Měď (Cu)

● Hliník (Al)

● Stříbro (Ag)

● Zlato (Au)

● Nikl (Ni)

Mědi (Cu)

Výrobci desek plošných spojů používají měď (Cu) jako běžný výrobní materiál. V důsledku toho se v deskách plošných spojů využívá k vytváření tenkých cest pro přenos signálů. Věděli jste, že nabízí skvělé vlastnosti? Díky tomu je nepostradatelnou volbou. Například elektrická vodivost, ekonomická cena a kompatibilita.

Jedinečné vlastnosti mědi a její výkonnost pomáhají inženýrům. Umožňují jim vyrábět produktivní elektrická zařízení. Je to poměrně nejpoužívanější materiál díky své trvanlivosti, spolehlivosti a odolnosti vůči poškození při manipulaci.

Vlastnosti:

● Vysoká elektrická vodivost

● Tepelná vodivost

● Tažnost

● Úsporné

● Odolné proti korozi

● Poměr pevnosti a hmotnosti

● Spolehlivost

Aplikace:

Mikropáskové přenosové vedení

 Měděné vodiče se používají ke zlepšení vysokofrekvenčních signálů v mikropáskových přenosových vedeních. Měděné vodiče si můžete upravit pomocí vlastních šířek a tlouštěk.

výkonové zesilovače

 Výrobci používají ve výkonových zesilovačích měděné vodiče, aby mohli distribuovat výkon a regulovat výstupní úroveň.

Vysokofrekvenční obvody

Měděné vodiče zlepšují výkon vysokofrekvenčních obvodů. To zahrnuje radarové nebo komunikační systémy. Poskytují dobrou elektrickou vodivost a nízký regulační odpor.

Radiofrekvenční identifikace (RFID)

 Výrobce připojuje měděné vodiče k radiofrekvenční identifikaci. To umožňuje bezdrátový přenos dat. Používá se také pro účely ukládání dat.

Zařízení MEMS

 Tyto stopy se používají v mikroelektromechanických zařízeních. Kombinují mechanické a elektronické prvky v jednom cyklu.

Solární panely

 Solární panely jsou určeny pro venkovní použití. Vyžadují rozsáhlé materiály odolné proti korozi a kritickým environmentálním aspektům. Proto inženýři vkládají měděné stopy do desek plošných spojů solárních panelů.

Integrita signálu

Měděné vodiče se široce používají v elektronických zařízeních. Zlepšují integritu signálu. Snižují elektromagnetické rušení (EMI) a přeslechy.

Hliník (Al)

Jak všichni víme, hliník se ve výrobních technologiích používá již po celá desetiletí. Na trhu je snadno dostupný. Tento kov má vynikající odolnost proti korozi. Hliníkové stopy na deskách plošných spojů se vyrábějí výrobním procesem zvaným kovové jádro.

Použití hliníkových slitin k výrobě vodivých drah na deskách plošných spojů je klíčové pro lehké výrobky. Jeho vlastnosti tepelné vodivosti pomáhají odvádět teplo generované během přenosu.

Vlastnosti:

● Nižší elektrická vodivost

● Vynikající tepelná vodivost

● Lehký

● Ochrana před korozí

● Odolný

● Spolehlivý

Aplikace:

Kryogenní elektronika

 Hliníkové vodiče fungují jako supravodivé vedení. To umožňuje přenos signálu. Proto si udržují vysoký výkon při kryogenních teplotách. To vyžaduje nízké teploty. Kryogenní elektronické produkty jsou kvantové výpočty nebo progresivní výzkumné nástroje a vědecké přístroje.

Transparentní desky plošných spojů pro rentgenové systémy

 Stopy hliníku obsahují atomová čísla. Používají se pro jejich nižší útlum rentgenového záření v rentgenových systémech. Odborně snižují absorpci záření než měď. Tyto stopy se stanou průhlednými, když si uživatel provede rentgenování objektu. To umožňuje jasné výsledky pozorování.

Aplikace jaderného paprsku

Jak jsme již zmínili, hliníkové slitiny poskytují dobrou tepelnou vodivost. Proto je výrobce používá k výrobě aplikací s jadernými paprsky, které obsahují vysoké úrovně záření. Hliníkové stopy řídí odvod tepla. Detekční metody, jaderná instrumentace a elektronika urychlovačů částic tyto stopy využívají. To jim pomáhá snižovat tvorbu tepla.

LED osvětlovací systémy

 LED osvětlení během provozu neustále produkuje teplo. Potřebuje prvky, které toto nadměrné teplo odvádějí. Hliníkové vodiče jsou nejlepší volbou pro regulaci přehřívání.

Letectví a automobilový průmysl

 Spotřebiče využívají hliníkové vodiče v různých průmyslových systémech. Tyto vodiče eliminují přehřívání během provozu. V leteckém a automobilovém průmyslu se hliníkové vodiče používají ve vozidlech, letadlech, domácích výrobcích a spotřebních zařízeních. Tato zařízení obsahují hliníkové vodiče jako chladič.

Stříbro (Ag)

Stříbro je levnější než zlato. Poskytuje vysokou vodivost, což zlepšuje tepelnou odolnost a odolnost proti korozi. To umožňuje lepší pájení. Výrobci využívají tento materiál ke zlepšení povrchové úpravy mědi. V souladu s tím vytváří ochrannou vrstvu na vodičích desek plošných spojů.

Vlastnosti:

● Efektivně odvádí teplo.

● Nejvyšší elektrická vodivost.

● Odolává oxidaci lépe než měď.

● Drahé

Aplikace:

Desky plošných spojů s vysokou frekvencí

Stříbrné vodiče nesou dobrou proudovou kapacitu. To podporuje přenos signálu. Tyto vodiče eliminují přerušení signálu při vysokých frekvencích. Používají se ve vysokofrekvenčních obvodech a produktech s přesným přenosem signálu.

Lékařské přístroje

  Stříbrné stopy se používají v kardiostimulátorech a diagnostických zařízeních. Jaký je jejich základní účel? Tyto stopy se vkládají do desek plošných spojů (PCB) za účelem zlepšení výkonu zařízení. Umožňují jim shromažďovat přesné informace z citlivých strojů.

Vojenské systémy

Stříbro je ekonomickou náhradou mědi. Proto se široce používá ve vojenských systémech. Chrání námořní aplikace před extrémními podmínkami.

Consumer Electronics

Společnosti zabývající se výrobou desek plošných spojů, jako je PCBasic, se zaměřují na výrobu bezpečné a spolehlivé elektroniky. Stříbrné stopy poskytují další vrstvu pro pájení k desce plošných spojů. To zvyšuje životnost a odolnost aplikace.

Zlato (Au)

Zlato je ve srovnání s jinými kovy drahý materiál. Zlato má však řadu vlastností. Tento materiál můžete použít k vytvoření odolných stop na deskách plošných spojů. Kromě svých primárních vlastností (odolnost proti korozi, flexibilita a tepelná kapacita) umožňuje silné spojení mezi vodiči. Tento materiál je biokompatibilní a rychle se taví. Výrobce může tuto součástku recyklovat pro výrobu s novými výtěžky.

Vlastnosti:

● Vynikající odolnost vůči oxidaci a korozi

● Biokompatibilní

● Povrchová úprava

● Nákladné

● Flexibilita

● Snadno se taví

● Dobré pájení

● Bez olova

Aplikace:

Okrajové konektory a kontakty spínačů

 Zlatá látka se používá v deskách plošných spojů k potažení okrajových konektorů a kontaktů spínačů. To pomáhá vytvářet stabilní spojení v průběhu času.

Mikroelektronika

Příspěvek mikroelektroniky, jako jsou integrované obvody nebo polovodiče, je v deskách plošných spojů vysoký. Proto se zlato volí pro stabilizaci jejich vodivých vlastností.

Elektronické vybavení

 Pozlacené sloupky se používají v elektronických zařízeních, jako jsou počítače, nositelná elektronika a chytré telefony. Jsou připojeny k základní desce přes sekundární obvody.

Kosmické lodě a satelity

 Kosmické družice a satelity používají v deskách plošných spojů zlaté stopy, aby odolaly rizikovým klimatickým podmínkám. Tyto stopy efektivně řídí jejich komunikační přenos a napájecí systémy.

Nikl (Ni)

Nikl se běžně používá k vytváření dvojitých vrstev na měděných deskách v deskách plošných spojů. První vrstva chrání desky před rzí a oxidací. Druhá vrstva podobně prodlužuje jejich životnost. Tento kov také působí jako bariéra mezi pájenými částmi a mědí.

Vlastnosti:

● Nabízejí silnou odolnost vůči oxidaci.

● Prodlužte životnost

● Pájitelnost

● Střední elektrická vodivost

● Tvrdost

Aplikace:

ENIG pokovování

Na desku plošných spojů je naneseno bezproudové zlacení niklem. To poskytuje další vrstvu ochrany před oxidací.

Pokovené průchozí otvory

 Inženýr používá nikl k pokovování průchozích otvorů. Zlepšuje mechanickou pevnost vícevrstvých desek plošných spojů.

Konektory a kontaktní body

 Konektory a kontaktní body desek plošných spojů vyžadují pro dlouhodobé používání silnou integraci. Proto se k pájení a propojení součástek používá nikl.

Tloušťka stopy plošných spojů

Tloušťka stopy na desce plošných spojů je známá jako šířka a výška stopy. Lze ji určit v závislosti na návrhu projektu. Tloušťka stopy na desce plošných spojů se obvykle pohybuje od 0.008 palce do 0.240 palce. Při určování tloušťky stopy na desce plošných spojů zvažte následující faktory:

● Standardní tloušťka

● Šířka stopy

● Ukončení trasování

● Kalkulačka velikosti stopy

Standardní tloušťka

Standardní tloušťka vodivých drah desek plošných spojů pro jednoduché až průmyslové aplikace je přibližně 0.5 oz/ft² až 2 oz/ft². Nicméně, náročné projekty s vysokým napětím potřebují 2 oz/ft² nebo více.

Šířka stopy

Šířka stopy je obvykle pevně stanovena a specifikována konstruktérem desky plošných spojů. Vztahuje se k tenké linii vodivé mědi, kterou prochází přenos signálu.

Ukončení trasování

Ještě jedna věc, kterou by si čtenář měl pamatovat, je, že spojení vodičů a kontaktních plošek také ovlivňuje tloušťku vodičů. Šířka vodičů se určuje hlavně podle šířky kontaktních plošek v SOIC stopách.

Kalkulačka velikosti trasování

Výrobci desek plošných spojů také používají kalkulačky rozměrů vodičů k zvážení tloušťky vodičů. To jim pomáhá vybrat vhodné rozměry, aby se zabránilo přehřátí a riziku úrazu elektrickým proudem.

Šířka stopy na desce plošných spojů vs. proud

Jaká je šířka stopy na desce plošných spojů v závislosti na proudu? Zjednodušeně řečeno, vztah mezi stopou na desce plošných spojů a proudem udává přenosovou kapacitu. Velikost tloušťky stopy drasticky ovlivňuje napětí od nízkého po vysoký proud. Proto je správný výběr velikosti nezbytný pro zvýšení spolehlivosti desky plošných spojů.

Výpočet šířky trasy na desce plošných spojů pro proud:

● Standard IPC-2221

● Faktory, které je třeba zvážit

Standard IPC-2221

Nejúčinnějším přístupem je IPC-2221. Pomáhá výrobcům určit přesnou velikost tloušťky stopy. Uvádí několik klíčových aspektů ve formě vzorců a grafů proudové kapacity a nárůstu teploty. Podívejte se na níže uvedený graf. Ten vám pomůže s výběrem velikosti tloušťky. Je založen na proudové kapacitě pro vnější a vnitřní vrstvy.

Faktory, které je třeba zvážit

● Proudový tok

● Přípustný nárůst teploty

● Vrstva plošných spojů

Jak opravit vodivé desky plošných spojů?

Takže když se na desce plošných spojů přeruší vodič, můžete si ho opravit sami. Základem je, že musíte vytvořit novou cestu pro tok elektřiny. Nejprve vyčistěte poškozené místo, abyste mohli desku plošných spojů opravit. Jakékoli nečistoty totiž zabrání přilepení opravy. Poté použijte vodivou barvu, pájku nebo tenký drát k opětovnému připojení přerušeného vodiče.

 Hlavní je zajistit, aby nové spojení bylo bezpečné a aby byl kontakt plný. Proč je to důležité? Protože slabá oprava brzy selže. Rozumíte? Pokud máte jemnou opravu spojů na desce plošných spojů, ušetří vám to výměnu celé desky!

Závěr

Vodiče na deskách plošných spojů jsou standardními cestami na deskách plošných spojů. Rozvádějí přenos signálů mezi všechny prvky. Výrobce si může vybrat z několika materiálů pro konstrukci požadovaných vodičů. Tyto vodiče se široce používají v celé řadě aplikací pro zajištění integrity signálu. Tloušťka a šířka vodičů přímo ovlivňují jejich výkon. Při navrhování vodičů na desce plošných spojů s funkčními vlastnostmi proto zvažte specifický aspekt.