ПВБ Vs. Печатная плата: В чем различия?

В нашей повседневной жизни электронные устройства присутствуют повсюду. И в наши дни многие люди знают о “печатной плате”, в то время как о “ПВБ” знают очень немногие. Если только вы не занимаетесь производством печатных плат более 20 лет. На самом деле, ПВБ - это еще один термин, обозначающий печатную плату, и он широко использовался до 1999 года. Однако с развитием электроники его постепенно заменили на PCB. Хотите узнать об этом больше? В этой статье мы ответим на этот вопрос за вас. Подробно объясните их определения, производственный процесс, области применения и ключевые различия между печатной платой и ПВБ.

Что такое печатная плата (PCB)?

Печатная плата является фундаментальным компонентом современной электроники, обеспечивающим физические и электрические соединения для различных электронных компонентов. Она состоит из множества компонентов, включая непроводящую подложку, токопроводящие дорожки и изолирующие слои, которые облегчают создание сложных схем, необходимых в современных устройствах. Печатная плата может быть односторонней, двухсторонней и многослойной.

Печатные платы являются неотъемлемой частью функциональности широкого спектра электронных изделий, от потребительских гаджетов, таких как смартфоны и компьютеры, до промышленного оборудования, медицинских приборов и аэрокосмических систем. Передовые технологии проектирования и производства печатных плат обеспечивают высокую надежность и производительность, что делает их незаменимыми практически во всех электронных приложениях.

Базовый процесс изготовления печатной платы

Проектирование и компоновка

Печатные платы разрабатываются с использованием сложного программного обеспечения для автоматизированного проектирования (CAD). Дизайнеры создают подробные схемы, определяя расположение компонентов, токопроводящие пути и переходные отверстия (межслойные соединения). Дизайн преобразуется в файлы Gerber, стандартный формат для изготовления печатных плат, который содержит всю необходимую информацию для производства. Эти файлы необходимы для обеспечения точности в процессе производства.

Подготовка материала

Обычно изготавливается подложка из FR4 (стекловолоконный эпоксидный ламинат). FR4 известен своей превосходной механической прочностью и термостойкостью, что делает его идеальным материалом для изготовления печатных плат. На подложку наносятся листы меди, которые после процесса травления образуют токопроводящие дорожки. Этот этап подготовки имеет решающее значение для создания надежной основы для печатной платы.

Распечатайте схему

На покрытую медью подложку наносится фоторезист, светочувствительный материал. Плата подвергается воздействию ультрафиолетового излучения через маску, которая определяет рисунок контура. Под воздействием ультрафиолетового излучения фоторезист затвердевает на открытых участках. Затем плата обрабатывается химическим раствором, который удаляет неэкспонированный фоторезист, обнажая медь, подлежащую травлению. На этом этапе схема точно переносится на плату.

Травление

Плата погружается в раствор для травления, обычно это хлорид железа или персульфат аммония, который удаляет незащищенную медь, оставляя только желаемый рисунок схемы. Этот процесс травления имеет решающее значение для определения проводящих путей на печатной плате, гарантируя, что правильные соединения выполнены в соответствии со спецификациями конструкции.

Бурение

Для создания отверстий для сквозных компонентов и переходных отверстий используются прецизионные сверлильные станки. Затем эти отверстия очищаются от мусора, который может повлиять на электрическое подключение. Сверление является важным этапом в процессе изготовления печатной платы, поскольку оно обеспечивает правильное размещение и соединение компонентов в разных слоях платы.

Нанесение покрытия

Просверленные отверстия покрыты медью для создания электрических соединений между слоями, что особенно важно для многослойных печатных плат. Для улучшения электропроводности и защиты от окисления могут быть нанесены дополнительные слои покрытия, такие как никель или золото.

Нанесение паяльной маски

Для защиты следов меди от окисления и предотвращения образования паяных мостиков между близко расположенными контактными площадками наносится паяльная маска. Паяльная маска подвергается воздействию ультрафиолетового излучения, а затем проявляется, чтобы показать контактные площадки.

Шелкография

На плате нанесен слой шелкографии для добавления текста, надписей компонентов и других идентификационных данных. Этот слой помогает в идентификации и сборке компонентов, облегчая работу технических специалистов с печатной платой в процессе производства и ремонта.

Обработка поверхности

Как правило, для защиты поверхности печатной платы на нее наносится финишный слой, который также называется обработкой поверхности. Наиболее распространенными видами обработки поверхности являются HASL-LF, ENIG, ENEPIG, OSP, иммерсионное серебро/олово. Конечно, различная обработка обеспечивает разные функции, например, OSP защищает поверхность от окисления, HASL-LF обеспечивает хорошую паяемость, ENEPIG обеспечивает химическую коррозию. Выберите подходящий материал в соответствии с вашими конкретными требованиями.

Сборка и тестирование

Компоненты размещаются на плате с помощью автоматизированных устройств для подбора и установки на место и паяются с использованием таких методов, как пайка оплавлением для устройств поверхностного монтажа (SMD) и пайка волной для компонентов со сквозными отверстиями. Готовая печатная плата проходит различные испытания, такие как автоматический оптический контроль (AOI), электрические испытания и функциональное тестирование, для обеспечения качества и производительности.

Каково определение печатной платы (ПВБ)?

Печатная плата - это термин, исторически используемый для описания типа печатной платы, который фокусируется в первую очередь на компоновке и подключении электронных соединений, а не на общей функциональности схемы. В печатных платах ПВБ особое внимание уделяется физическому расположению токопроводящих дорожек для соединения различных компонентов, но они не обязательно включают в себя все интегрированные функции, присущие современным печатным платам.

Этот термин был более распространен на ранних этапах развития электроники, когда основной задачей было обеспечение надежных электрических соединений. По мере развития технологий термин "печатная плата" стал более распространенным, отражая расширенные возможности и всеобъемлющую роль этих плат в формировании полных электронных схем. Несмотря на то, что сегодня термин ПВБ менее распространен, его понимание имеет решающее значение для исторического контекста и определенных нишевых применений.

Процесс производства ПВБ

Дизайн и компоновка

ПВБ обычно имеют более простую конструкцию, ориентированную на схемы подключения, а не на сложные схемы. В некоторых случаях компоновка может быть выполнена вручную или с использованием базового программного обеспечения для проектирования.

Подготовка материала

Для ПВБ могут использоваться более простые подложки, такие как фенольные или эпоксидные смолы. Медные листы наносятся ламинатом на подложку для формирования токопроводящих дорожек. Эти материалы экономичны и подходят для применений, где не требуются повышенные эксплуатационные характеристики.

Печать схемы подключения

Как и в случае с печатными платами, на медную подложку наносится фоторезист. Затем плата подвергается воздействию ультрафиолетового излучения через защитную маску, после чего медь удаляется. В результате этого процесса создается схема подключения, необходимая для подключения электронных компонентов.

Травление

Плата погружается в раствор для травления, чтобы создать схему подключения. Этот шаг является простым по сравнению с более сложными процессами травления, используемыми при изготовлении печатных плат, что отражает более простые требования ПВБs.

Бурение

Просверливаются отверстия для сквозных компонентов, но этот процесс может не требовать точности, необходимой для сложных печатных плат. Этот базовый процесс сверления подходит для менее сложных применений печатных плат.

Нанесение покрытия (при необходимости)

Покрытие наносится для обеспечения электрической связи, но может и не включать в себя передовые технологии, подобные тем, которые используются для многослойных печатных плат. Этого достаточно для упрощения конструкции печатных плат.

Нанесение паяльной маски

Для защиты схемы подключения можно нанести обычную паяльную маску. Этот слой обеспечивает достаточную защиту для относительно простых конструкций ШИМ, предотвращая короткое замыкание и окисление.

Печать шелкографией

Для идентификации компонентов можно добавить простой слой шелкографии. Это облегчает процесс сборки, но не требует подробной маркировки, которая часто необходима для печатных плат.

Сборка и тестирование

Компоненты вручную или полуавтоматически устанавливаются на ПВБ и припаиваются с использованием стандартных методов. Для обеспечения функциональности проводится базовое электрическое тестирование. Этот более простой процесс сборки и тестирования соответствует менее сложному характеру ПВБ.

Какие материалы используются в печатных платах и ПВБ?

Материалы подложки

FR4 (стеклопластиковый эпоксидный ламинат) является наиболее распространенным материалом для изготовления печатных плат благодаря своей превосходной механической прочности и термостойкости. Фенольная смола, используемая в ПВБs для более простых применений, менее долговечна и обладает меньшей термостойкостью по сравнению с FR4, но она экономична и подходит для базовых электронных устройств. Полиимид используется для изготовления гибких печатных плат благодаря своей высокой гибкости и термостойкости, что делает его идеальным для применений, требующих изгиба, таких как носимая электроника и гибкие дисплеи.

Токопроводящие материалы

Медь является основным проводящим материалом как для печатных плат, так и для ПВХ-панелей. Она используется для создания токопроводящих дорожек и прокладок, обеспечивая превосходную электропроводность и надежность. Золото, никель и серебро используются для нанесения покрытий для повышения электропроводности и защиты от окисления, в первую очередь в печатных платах. Эти материалы повышают долговечность и производительность печатной платы, обеспечивая надежную контактную поверхность для пайки и соединения компонентов.

Изоляционные материалы

Препрег, стекловолоконная ткань, пропитанная смолой, используется в многослойных печатных платах для скрепления слоев друг с другом. Препрег обеспечивает механическую прочность и электрическую изоляцию между слоями. Диэлектрические материалы используются между слоями в многослойных печатных платах для обеспечения электрической изоляции, сохранения целостности сигнала и предотвращения коротких замыканий.

Материалы для паяльной маски

Маска для пайки с жидким фотоизображением (LPI) является наиболее распространенным типом, используемым в печатных платах, и обеспечивает превосходную защиту и долговечность. Маски для пайки LPI наносятся методом фотолитографии, что обеспечивает точное покрытие и защиту. Сухая пленочная маска для пайки используется для более простых применений и ПВБ. Этот тип паяльной маски дешевле и проще в применении, но может не обеспечивать такой же уровень защиты, как паяльные маски LPI.

Другие термины, относящиеся к ПВБ и печатной плате

В зависимости от типа печатной платы и ПВБ, при работе с печатной платой вы все еще можете слышать о CCA, PCA, PWA. Эти термины также относятся к печатной плате. Ниже приводится подробное объяснение каждого из них:

Печатный монтажный узел (PWA)

PWA - это аббревиатура от printed wiring assembly. Это устаревший термин, который когда-то использовался для описания того, что мы сейчас называем сборкой печатных плат или PCBA. Хотя сегодня он менее распространен, понимание этого термина полезно в историческом контексте и при работе с более старой документацией.

Монтаж печатной платы (CCA)

CCA расшифровывается как circuit card assembly. По сути, это то же самое, что и PCBA, когда печатная плата собирается со всеми необходимыми компонентами для создания функционального блока. CCA - менее часто используемый термин по сравнению с PCBA, но все еще известный в определенных отраслях и контекстах.

Печатная плата в сборе (PCBA)

PCBA - это аббревиатура от слова "сборка печатных плат". Когда печатная плата собирается со всеми ее электронными компонентами по технологии SMT, это называется PCBA или сборкой печатных плат. После изменения терминологии в 1999 году PCBA стал стандартным термином, используемым для обозначения всех печатных плат в сборе. Как пользователи, так и технические комитеты предпочитают использовать PCBA для обозначения печатных плат в сборе. Процесс сборки включает в себя размещение и пайку компонентов на печатной плате, что превращает ее в функциональную электронную схему.

Сборка печатных плат (PCA)

PCA расшифровывается как печатная плата в сборе, что является еще одним термином для PCBA. Как и CCA, PCA обычно не используется в современной терминологии, но относится к той же концепции собранной печатной платы.

Итак, одним словом, ПВБ, PCB и печатные платы относятся к простым печатным платам (bare boards), в то время как PCA, CCA, PWA и PCBA относятся к собранным печатным платам. Среди этих терминов печатная плата и PCBA наиболее широко используются как в промышленности, так и в технической документации.

Печатная плата, ПВБ,