Wat zijn printplaatsporen?

De printplaatsporen worden direct op het substraat van de printplaat geëtst. Ze worden ook wel paden genoemd. Deze sporen zijn vergelijkbaar met draden. Het basisdoel van deze sporen is het overbrengen van signalen of stroom naar PCB-componenten. Bijvoorbeeld relais, weerstanden, aansluitingen, condensatorbehuizingen en geleiders. Hoe gaan PCB-ingenieurs hiermee om? Ze maken PCB-sporen van koperfolie met een smalle breedte.

Het interessante is dat deze sporen de elektronische velden hebben getransformeerd. Zo maken ze bijvoorbeeld een einde aan traditionele bedradingsmethoden. Fabrikanten gebruiken ze tegenwoordig vanwege de betrouwbaarheid en als gestandaardiseerde paden.

Wat zijn printplaatsporen?

Simpel gezegd zijn printplaatsporen de dunne metalen lijntjes die je doorgaans op een printplaat ziet. Je kunt ze vergelijken met kleine weggetjes waar elektriciteit over stroomt. Dus wanneer je een apparaat aanzet, stroomt er elektriciteit langs deze sporen. Het doel is om alle onderdelen met elkaar te verbinden.

Deze draden zijn namelijk enorm belangrijk, want zonder deze draden zou je elektronica helemaal niet werken! Het belangrijkste is dat ze rommelige draden vervangen en apparaten kleiner en betrouwbaarder maken. Waarom is dit belangrijk? Omdat bijna elk apparaat dat je gebruikt ze in zich heeft.

Materialen van sporen op printplaten

Bekijk deze veelvoorkomende materialen voor PCB-sporen:

● Koper (Cu)

● Aluminium (Al)

● Zilver (Ag)

● Goud (Au)

● Nikkel (Ni)

Koper (Cu)

PCB-fabrikanten gebruiken koper (Cu) als een veelgebruikt materiaal. Daarom wordt het in PCB's gebruikt om dunne paden voor signaaloverdracht te creëren. Wist u dat het geweldige eigenschappen heeft? Dat maakt het een onmisbare keuze. Denk bijvoorbeeld aan elektrische geleidbaarheid, lage prijzen en compatibiliteit.

De unieke eigenschappen van koper en de prestaties ervan helpen ingenieurs. Het stelt hen in staat om productieve elektrische gadgets te produceren. Het is een van de meest gebruikte materialen vanwege de duurzaamheid, betrouwbaarheid en weerstand tegen schadelijke invloeden.

Aantal eigendommen:

● Hoge elektrische geleidbaarheid

● Thermische geleidbaarheid

● Ductiliteit

● Economisch

● Roestbestendig

● Sterkte-gewichtsverhouding

● Betrouwbaarheid

toepassingen:

Microstrip transmissielijnen

 De koperen sporen worden gebruikt om de hoogfrequente signalen in microstrip-transmissielijnen te verbeteren. U kunt de koperen sporen aanpassen met aangepaste breedtes en diktes.

versterkers

 Fabrikanten gebruiken kopersporen in eindversterkers om het vermogen te verdelen en het uitgangsniveau te regelen.

Hoogfrequente circuits

Koperen sporen verbeteren de prestaties van hoogfrequente circuits. Denk bijvoorbeeld aan radar- of communicatiesystemen. Ze zorgen voor een goede elektrische geleiding en een lage regelweerstand.

Radiofrequentie-identificatie (RFID)

 De fabrikant bevestigt koperen sporen aan de radiofrequentie-identificatie. Deze sporen verzenden draadloos gegevens. Ze worden ook gebruikt voor opslagdoeleinden.

MEMS-apparaten

 Deze sporen worden gebruikt in micro-elektromechanische apparaten. Ze combineren de mechanische en elektronische elementen in één enkele reis.

Zonnepanelen

 Zonnepanelen worden buiten gebruikt. Ze vereisen uitgebreide materiaaleigenschappen die bestand zijn tegen corrosie en kritische omgevingsfactoren. Daarom plaatst de ingenieur de kopersporen in de printplaten van zonnepanelen.

Signaalintegriteit

Kopersporen worden veel gebruikt in elektronische apparaten. Ze verbeteren de signaalintegriteit en verminderen elektromagnetische interferentie (EMI) en overspraak.

Aluminium (Al)

Zoals we allemaal weten, wordt aluminium al tientallen jaren gebruikt in productietechnieken. Het is gemakkelijk verkrijgbaar op de markt. Dit metaal heeft uitstekende corrosiebestendige eigenschappen. Aluminium PCB-sporen worden geproduceerd via een productieproces dat een metalen kern wordt genoemd.

Het gebruik van aluminiumlegeringen voor de constructie van printplaatsporen is cruciaal voor lichtgewicht producten. De thermische geleidbaarheid ervan helpt warmteontwikkeling tijdens transmissieprocessen af te voeren.

Aantal eigendommen:

● Lagere elektrische geleidbaarheid

● Uitstekende thermische geleidbaarheid

● Lichtgewicht

● Bescherming tegen corrosie

● Duurzaam

● Betrouwbaar

toepassingen:

Cryogene elektronica

 Aluminiumsporen fungeren als supergeleidende bedrading. Dat maakt de signaaltoevoer mogelijk. Daarom blijft de stroom bij cryogene temperaturen hoog. Daarvoor zijn lage temperaturen essentieel. De cryogene elektronicaproducten zijn quantumcomputers of geavanceerde onderzoeks- en wetenschappelijke instrumenten.

Transparante printplaten voor röntgensystemen

 Aluminiumsporen bevatten atoomnummers. Ze worden gebruikt vanwege hun lagere röntgendemping in röntgensystemen. Ze verminderen de absorptie van straling op een deskundige manier dan koper. Deze sporen worden transparant wanneer de gebruiker een röntgenfoto van een object maakt. Dit zorgt voor duidelijke observatieresultaten.

Toepassingen van kernstralen

Zoals we hebben besproken, bieden aluminiumlegeringen een goede thermische geleidbaarheid. Daarom gebruikt de fabrikant ze voor toepassingen met kernstralen. Deze stralen bevatten hoge stralingsniveaus. De aluminium sporen regelen de warmteafvoer. Detectiemethoden, nucleaire instrumentatie en elektronica voor deeltjesversnellers maken gebruik van deze sporen. Dit helpt de warmteontwikkeling te verminderen.

LED-verlichtingssystemen

 LED-verlichting blijft warmte produceren tijdens gebruik. Hiervoor zijn elementen nodig die deze overtollige warmte afvoeren. Aluminium geleiders zijn de beste optie om oververhitting te voorkomen.

Ruimtevaart en automobiel

 Consumenten gebruiken aluminium sporen in diverse industriële systemen. Deze sporen voorkomen oververhitting tijdens de werking. In de lucht- en ruimtevaart en de auto-industrie worden aluminium sporen gebruikt in voertuigen, vliegtuigen, huishoudelijke producten en consumentenapparatuur. Deze apparaten gebruiken aluminium sporen als koellichaam.

Zilver (Ag)

Zilver is goedkoper dan goud. Het biedt een hoge warmtegeleiding en corrosiebestendigheid. Dit maakt verbeterde soldeerprestaties mogelijk. Fabrikanten gebruiken dit materiaal om de oppervlakteafwerking van koper te verbeteren. Het vormt een beschermende laag op de printplaten.

Aantal eigendommen:

● Voert warmte effectief af.

● Hoogste elektrische geleidbaarheid.

● Is beter bestand tegen oxidatie dan koper.

● Duur

toepassingen:

Printplaten met hoge frequentie

De zilversporen hebben een goede stroomcapaciteit. Dit ondersteunt de signaaloverdracht. Deze sporen elimineren de onderbreking in signalen bij hoge frequenties. Ze worden gebruikt in RF-circuits en producten met een nauwkeurige signaaloverdracht.

Medische apparaten

  Zilversporen worden gebruikt in pacemakers en diagnostische apparaten. Wat is het hoofddoel? Deze sporen worden in printplaten geplaatst om de prestaties van apparatuur te verbeteren. Zo kunnen ze nauwkeurige informatie van gevoelige machines verzamelen.

Militaire systemen

Zilvermetaal is een voordelige vervanger voor koper. Het wordt daarom veel gebruikt in militaire systemen. Het beschermt maritieme toepassingen tegen extreme omstandigheden.

Consumer Electronics

PCB-bedrijven zoals PCBasic richten zich op het maken van veilige en betrouwbare elektronica. Zilversporen vormen een extra soldeerlaag op de printplaat. Dit verhoogt de levensduur en de draagbaarheid van de applicatie.

Goud (Au)

Goud is een duur materiaal vergeleken met andere metalen. Goud heeft echter een scala aan eigenschappen. Je kunt dit materiaal gebruiken om duurzame printplaten te maken. Naast de belangrijkste eigenschappen (corrosiebestendigheid, flexibiliteit en thermische capaciteit) zorgt het voor een sterke verbinding tussen draden. Dit materiaal is biocompatibel en smelt snel. De fabrikant kan dit onderdeel recyclen voor nieuwe productiemethoden.

Aantal eigendommen:

● Uitstekende weerstand tegen oxidatie en corrosie

● Biocompatibel

● Oppervlakteafwerking

● Kostbaar

● Flexibiliteit

● Gemakkelijk te smelten

● Goed solderen

● Loodvrij

toepassingen:

Randconnectoren en schakelcontacten

 De gouden substantie wordt gebruikt in PCB's om de randconnectoren en schakelcontacten te coaten. Dit draagt bij aan een stabiele verbinding op lange termijn.

Microelectronics

De bijdrage van micro-elektronica zoals IC's of halfgeleiders is groot in PCB's. Daarom wordt goud gekozen om de geleidende eigenschappen ervan te stabiliseren.

Elektronische apparatuur

 Vergulde kolommen worden gebruikt in elektronische gadgets zoals computers, wearables en smartphones. Ze zijn via secundaire circuits met het moederbord verbonden.

Ruimtevaartuigen en satellieten

 De ruimtevaartuigen en satelliettoepassingen gebruiken goudsporen in PCB's om risicovolle klimaten te weerstaan. Deze sporen regelen hun communicatie-, transmissie- en energiesystemen effectief.

Nikkel (Ni)

Nikkel wordt vaak gebruikt om dubbele lagen op koperplaten in PCB's te creëren. De eerste lagen beschermen de platen tegen roest en oxidatie. De tweede laag verlengt de levensduur. Dit metaal fungeert tevens als barrière tussen de soldeerdelen en het koper.

Aantal eigendommen:

● Biedt een sterke weerstand tegen oxidatie.

● Verleng de levensduur

● Soldeerbaarheid

● Matige elektrische geleidbaarheid

● Hardheid

toepassingen:

ENIG Plating

De chemische nikkel-immersiegoudlaag is aangebracht op de printplaat. Dit zorgt voor een extra beschermingslaag tegen oxidatie.

Vergulde doorgaande gaten

 De ingenieur gebruikt nikkel om gaten te plateren. Dit verbetert de mechanische sterkte van meerlaagse printplaten.

Connectoren en contactpunten

 De connectoren en contactpunten van printplaten vereisen een sterke integratie voor langdurig gebruik. Daarom wordt nikkel gebruikt voor het solderen en het vormen van kabelbomen voor de componenten.

PCB-spoordikte

De dikte van een PCB-tracering staat bekend als de breedte en hoogte van de trace. Deze kan worden bepaald op basis van het projectontwerp. De dikte van een printplaattracering varieert doorgaans van 0.008 inch tot 0.240 inch. Houd bij het bepalen van de dikte van de PCB-tracering rekening met de volgende factoren:

● Standaarddikte

● Spoorbreedte

● Trace-beëindiging

● Rekenmachine voor spoorgrootte

Standaard dikte

De standaarddikte van PCB-sporen voor eenvoudige tot industriële toepassingen ligt tussen de 0.5 en 2 gram per vierkante meter. Zware projecten met hoogspanning vereisen echter 2 gram per vierkante meter of meer.

Spoorbreedte

De bepaling van de spoorbreedte is doorgaans vastgelegd en wordt gespecificeerd door de fabrikant van de printplaat. Het verwijst naar de dunne lijn van geleidend koper die de signaaloverdracht transporteert.

Trace-beëindiging

Nog iets wat een lezer moet onthouden, is dat de verbinding tussen sporen en pads ook de dikte van de sporen beïnvloedt. De spoorbreedte wordt voornamelijk bepaald op basis van de breedte van de pads in de SOIC-footprints.

Spoorgroottecalculator

PCB-fabrikanten gebruiken ook spoorgroottecalculators om de spoordikte te meten. Dit helpt hen de juiste afmetingen te kiezen om oververhitting en schokrisico's te voorkomen.

PCB-spoorbreedte versus stroom

Wat is de spoorbreedte van een PCB versus de stroomsterkte? Simpel gezegd, kun je zeggen dat de verhouding tussen de spoorbreedte van een PCB en de stroomsterkte de transmissiecapaciteit aangeeft. De dikte van de spoordikte heeft een grote invloed op de spanning van lage tot hoge stroomsterktes. Daarom is de juiste maatkeuze essentieel om de betrouwbaarheid van de PCB te verhogen.

Berekening van de PCB-spoorbreedte voor stroom:

● IPC-2221-norm

● Factoren om te overwegen

IPC-2221-norm

IPC-2221 is de meest effectieve aanpak. Het helpt fabrikanten bij het bepalen van de juiste dikte van de sporen. Het geeft verschillende cruciale aspecten aan in de vorm van formules en grafieken van de huidige capaciteit en temperatuurstijging. Bekijk de onderstaande grafiek. Deze helpt u bij het kiezen van de dikte. Deze is gebaseerd op de huidige capaciteit van de externe en interne lagen.

Factoren om te overwegen

● Stroomsterkte

● Toegestane temperatuurstijging

● PCB-laag

Hoe repareer ik sporen op een printplaat?

Dus als een spoor op een printplaat breekt, kunt u het zelf repareren. Het komt erop neer dat u een nieuw pad moet creëren waarlangs de elektriciteit kan stromen. Maak eerst het beschadigde gebied schoon om de printplaat te repareren. Vuil voorkomt namelijk dat de reparatie blijft plakken. Gebruik vervolgens geleidende verf, soldeer of een dun draadje om het gebroken spoor weer aan te sluiten.

 Het belangrijkste is om ervoor te zorgen dat de nieuwe verbinding stevig vastzit en volledig contact maakt. Waarom is dit belangrijk? Omdat een zwakke reparatie snel weer zal falen. Begrijp je? Als je een fijne printplaat hebt, hoef je de hele printplaat niet te vervangen!

Conclusie

Printplaatsporen zijn de standaardpaden van printplaten. Ze verdelen de signaaloverdracht over alle elementen. De fabrikant kan kiezen uit verschillende materialen om de gewenste sporen te construeren. Deze sporen worden veel gebruikt in een breed scala aan toepassingen voor signaalintegriteit. De dikte en breedte van de sporen hebben een directe invloed op hun prestaties. Houd daarom rekening met dit specifieke aspect bij het ontwerpen van uw PCB-sporen met functionele eigenschappen.