Wat is een printplaat (PCB)?

Een printplaat (PCB) is een structuur voor het samenstellen van elektronische componenten en hun verbindingen tot een geheel circuit dat maakt elektrisch mogelijk actueel tussen componenten door te geven. De PCB-basisplaat is doorgaans gemaakt van stijf, niet-geleidend materiaal, maar kan ook op een flexibele basis worden gebouwd of op een basis die bestaat uit zowel stijve als flexibele materialen. Elektronische componenten zoals diodes, spoelen en transistoren hechten aan de printplaat en sporen (elektrische leidingen) verbinden componenten.

Printplaten ondersteunen elektronische apparaten in alle soorten en maten. Veel consumentenproducten bevatten bijvoorbeeld PCB's, waaronder laptops, tablets, smartphones en smartwatches, evenals apparaten, entertainmentsystemen en IoT-apparaten. PCB's sturen ook communicatie- en navigatiesystemen aan en zijn te vinden in industriële en medische apparatuur, auto's, vliegtuigen en zeeschepen.

Lagen van printplaten

Een PCB kan enkellaags, dubbellaags of meerlaags zijn. Enkellaagse PCB's worden doorgaans gebruikt voor eenvoudige elektronische apparaten zoals huishoudelijke apparaten, terwijl meerlaagse PCB's doorgaans worden gebouwd voor complexere elektronische apparaten. hardware, zoals grafische kaarten voor computers en moederborden. Dubbellaagse PCB's maken een grotere dichtheid mogelijk dan enkellaagse PCB's en worden bijvoorbeeld gebruikt voor elektronische apparaten zoals autodashboards of LED-verlichting.

Het aantal lagen van een PCB is gewoonlijk gebaseerd op het aantal geleidend lagen. Een PCB bevat echter ook andere soorten lagen, die in afwisselende patronen van geleidend en isolerend materiaal aan elkaar zijn gelamineerd. De huidige PCB's bevatten altijd de volgende vier soorten lagen:

• Substraat. Dit is de basis- of kernlaag. Het is doorgaans een stijf isolatiemateriaal zoals FR-4, een glasvezel/epoxycomposiet. In sommige gevallen is het substraat een flexibel materiaal, meestal plastic, dat kan vouwen of buigen om tegemoet te komen aan de ruimtebehoefte. Flexibele substraten zijn ook bestand tegen hogere temperaturen en andere zware omstandigheden. Sommige PCB's gebruiken een combinatie van zowel stijve als flexibele substraatmaterialen.
• Geleidend. Deze laag is meestal gemaakt van een dunne laag koper. Op een enkelzijdige (of enkellaagse) printplaat is er één geleidende laag gelamineerd op het substraat. Op een dubbelzijdige (of dubbellaagse) printplaat bevinden zich twee geleidende lagen, één aan elke kant van het substraat. Een meerlaagse PCB wisselt af tussen het substraat en de geleidende lagen.
• Soldeer masker. De geleidende laag is bedekt met een soldeermasker, een niet-geleidend materiaal dat PCB's hun groene kleur geeft, hoewel andere kleuren kunnen worden gebruikt. Het soldeermasker fungeert als isolator voor de onderliggende sporen die in het geleidende materiaal zijn geëtst. Het soldeermasker wordt ook op de onderkant van een enkelzijdige print aangebracht.
• Zeefdruk. Deze laag is eenvoudigweg de labeling die op de PCB wordt aangebracht nadat alle andere lagen zijn toegevoegd. De etikettering kan cijfers, letters, symbolen of andere informatie bevatten die de verschillende functies van elk aansluitpunt aangeeft. De etikettering is meestal wit, maar andere kleuren kunnen worden gebruikt.

Een PCB bestaat uit een mix van deze vier soorten lagen. De mix en de organisatie ervan variëren afhankelijk van het doel van de PCB. Een enkellaags PCB bevat één van elk van deze vier lagen. Een dubbellaagse PCB bevat één substraat, maar twee van elk van de andere soorten lagen. Een meerlaagse PCB bevat een mix van geleidende en niet-geleidende lagen, hoewel de exacte organisatie kan variëren. In sommige gevallen kan een meerlaagse PCB ook prepreg als laag gebruiken. Prepreg is een diëlektrisch materiaal dat is ingeklemd tussen twee kernlagen of tussen kern- en geleiderlagen.

Onderdelen van printplaten

PCB-componenten gebruiken een van twee methoden om verbinding te maken met het bord: doorgaand gat of opbouw. Componenten met doorlopende gaten hebben verbindingsdraden (kabels) die in gaten in de kaart kunnen worden gestoken. De draden worden aan de andere kant van het bord gesoldeerd. Opbouwcomponenten worden rechtstreeks aan dezelfde kant van het bord gesoldeerd. De huidige PCB's geven de voorkeur aan componenten voor opbouwmontage, omdat ze minder ruimte nodig hebben en efficiënter zijn, hoewel ze moeilijker te monteren zijn.

De PCB-componenten zijn via sporen met elkaar verbonden, wat de communicatie tussen de componenten vergemakkelijkt. De sporen worden uit de geleidende laag gemaakt door middel van een proces dat etsen wordt genoemd, waarbij al het koper uit de geleidende laag wordt verwijderd, behalve wat nodig is voor de sporen.

[Ingesloten inhoud]

Een PCB kan een reeks componenten bevatten, die variëren afhankelijk van het doel van het bord. Enkele van de meest voorkomende typen componenten zijn onder meer:

• Accu. Biedt spanning naar het circuit van de PCB, hoewel veel PCB's hun stroom van externe bronnen ontvangen.
• Condensator. Houdt de elektrische lading vast en geeft deze vervolgens vrij wanneer dit nodig is in het circuit van de PCB.
• Diode. Zorgt ervoor dat de stroom slechts in één richting stroomt, waardoor wordt voorkomen dat deze de verkeerde kant op stroomt.
• Spoel. Slaat energie op in de vorm van een magnetisch veld, dat kan helpen de fluctuaties in de elektrische stroom die door de PCB stroomt te beheersen.
• Weerstand. Beperkt of reguleert de stroom van elektrische stroom in het circuit van de PCB door weerstand tegen de stroom te genereren.
• Sensor. Detecteert input uit de fysieke omgeving – zoals trillingen, beweging, versnelling of infrarood licht – en reageert op die input door een bijbehorend signaal te genereren.
• Schakelaar. Schakelt de stroom in of uit terwijl deze door het circuit van de printplaat loopt.
• Transistor. Versterkt of schakelt het elektronische signaal dat door het circuit van de PCB gaat.

Veel van de hedendaagse PCB's voldoen aan a High Density Interconnect (HDI) ontwerp, dat een hogere bedradingsdichtheid omvat dan traditionele PCB's. HDI-printplaten hebben minder ruimte nodig en bieden plaats aan meer componenten. Het ontwerp maakt het ook mogelijk om compactere printplaten te maken, die minder wegen en minder materialen vereisen. Het HDI-ontwerp is zeer geschikt voor toepassingen waarbij ruimte een belangrijke factor is, zoals smartphones, huishoudelijke apparaten of medische implantaten.

Leer het belangrijkste soorten serverhardware en hun voor- en nadelen en verken de verschillen tussen CPU, GPU en DPU.