Vad är ett kretskort (PCB)?

Ett tryckt kretskort (PCB) är en struktur för sammansättning av elektroniska komponenter och deras anslutningar till en enhetlig krets som tillåter elektriska ström att passera mellan komponenterna. PCB-basplattan är vanligtvis gjord av ett styvt icke-ledande material, även om det också kan byggas på en flexibel bas eller på en bas som består av både styva och flexibla material. Elektroniska komponenter som t.ex dioder, induktorer och transistorer fäst på kretskortet, och spår (elektriska ledningar) ansluter komponenter.

Tryckta kretskort stöder elektroniska enheter av alla typer och storlekar. Till exempel innehåller många konsumentprodukter PCB, bl.a bärbara datorer, tabletter, smartphones och smartwatches, såväl som apparater, underhållningssystem och IoT-enheter. PCB driver även kommunikations- och navigationssystem och finns i industri- och medicinsk utrustning, bilar, flygplan och sjöfartyg.

Tryckta kretskortsskikt

Ett kretskort kan vara enkellager, dubbellager eller flerlager. Enkellagers PCB används vanligtvis för enkla elektroniska enheter som hushållsapparater, medan flerlagers PCB tenderar att byggas för mer komplexa hårdvara, såsom datorgrafikkort och moderkort. Dubbellagers PCB tillåter större densitet än enkellagers PCB och används för elektroniska enheter som bilinstrumentpaneler eller LED-belysning, till exempel.

En PCB:s lagerantal baseras vanligtvis på dess antal ledande skikten. Ett PCB inkluderar dock även andra typer av lager, som lamineras ihop i omväxlande mönster av ledande och isolerande material. Dagens PCB innehåller alltid följande fyra typer av lager:

• Substrat. Detta är basen eller kärnskiktet. Det är vanligtvis ett styvt isoleringsmaterial som FR-4, en komposit av glasfiber/epoxi. I vissa fall är underlaget ett flexibelt material, vanligtvis plast, som kan vikas eller böjas för att tillgodose utrymmesbehov. Flexibla underlag tål även högre temperaturer och andra tuffa förhållanden. Vissa PCB använder en kombination av både styva och flexibla substratmaterial.
• Ledande. Detta lager är vanligtvis tillverkat av ett tunt ark av koppar. På en enkelsidig (eller enkelskikts) PCB finns ett ledande skikt laminerat på substratet. På ett dubbelsidigt (eller dubbelt lager) PCB finns två ledande lager, ett på varje sida av substratet. En flerskikts PCB alternerar mellan substratet och ledande skikt.
• Lödmask. Det ledande lagret är täckt med en lödmask, ett icke-ledande material som ger PCB sin gröna färg, även om andra färger kan användas. Lödmasken fungerar som en isolator för de underliggande spåren som är etsade i det ledande materialet. Lödmasken appliceras också på botten av en enkelsidig PCB.
• Silkscreen. Detta lager är helt enkelt märkningen som appliceras på PCB:n efter att alla andra lager har lagts till. Märkningen kan innehålla siffror, bokstäver, symboler eller annan information som anger de olika funktionerna för varje anslutningspunkt. Märkningen är vanligtvis vit, men andra färger kan användas.

Ett PCB består av en blandning av dessa fyra typer av lager. Blandningen och dess organisation varierar beroende på PCB:s syfte. En enkellagers PCB inkluderar ett av vart och ett av dessa fyra lager. En dubbellagers PCB innehåller ett substrat, men två av var och en av de andra typerna av lager. Ett flerlagers PCB kommer att innehålla en blandning av ledande och icke-ledande lager, även om den exakta organisationen kan variera. I vissa fall kan en flerlagers PCB också använda prepreg som ett lager. Prepreg är en dielektriskt material som är inklämd mellan två kärnlager eller mellan kärn- och ledarlager.

Tryckta kretskortskomponenter

PCB-komponenter använder en av två metoder för att ansluta till kortet: genomgående hål eller ytmontering. Genomgående hålkomponenter har anslutningskablar (kablar) som ansluts till hål i kortet. Ledningarna är fastlödda på andra sidan av brädet. Ytmonterade komponenter löds direkt på samma sida av kortet. Dagens PCB tenderar att gynna ytmonterade komponenter eftersom de kräver mindre utrymme och är mer effektiva, även om de är svårare att montera.

PCB-komponenterna ansluter till varandra via spår, vilket underlättar kommunikationen mellan komponenterna. Spåren skapas från det ledande lagret genom en process som kallas etsning, som tar bort all koppar från det ledande lagret förutom det som behövs för spåren.

[Inbäddat innehåll]

Ett kretskort kan innehålla en rad komponenter, som varierar beroende på kortets syfte. Några av de vanligaste typerna av komponenter inkluderar följande:

• Batteri. Ger spänning till PCB:s krets, även om många PCB får sin ström från externa källor.
• Kondensatorn. Håller elektrisk laddning och släpper den sedan när den behövs i PCB:s krets.
• Diod. Säkerställer att strömmen flyter i endast en riktning, vilket förhindrar att den flyter åt fel håll.
• Induktor. Lagrar energi i form av ett magnetfält, vilket kan hjälpa till att kontrollera fluktuationerna i den elektriska strömmen som flyter genom kretskortet.
• Motstånd. Begränsar eller reglerar flödet av elektrisk ström i PCB:s krets genom att generera motstånd mot strömflödet.
• Sensor. Upptäcker input från den fysiska miljön - såsom vibrationer, rörelse, acceleration eller infrarött ljus - och svarar på den ingången genom att generera en motsvarande signal.
• Växla. Slår på eller av strömmen när den passerar genom PCB:s krets.
• Transistor. Förstärker eller kopplar om den elektroniska signalen som passerar genom PCB:s krets.

Många av dagens PCB fäster vid en High-density interconnect (HDI) design, som innehåller en högre ledningstäthet än traditionella PCB. HDI-kretskort kräver mindre utrymme och kan rymma fler komponenter. Designen gör det också möjligt att skapa mer kompakta PCB, som väger mindre och kräver mindre material. HDI-designen är väl lämpad för användningsfall där utrymme är en viktig faktor, såsom smartphones, hushållsapparater eller medicinska implantat.

Lär dig huvudtyper av serverhårdvara och deras för- och nackdelar och utforska skillnader mellan CPU, GPU och DPU.