Wie funktioniert die Leiterplatte? Video- und Texterklärung

Der Grund dafür, dass elektronische Geräte verschiedene Funktionen ausführen können, liegt darin, dass die interne Leiterplatte (PCBA) sie mit verschiedenen Fähigkeiten ausstattet. Wir bezeichnen die Leiterplatte in den Geräten normalerweise als PCB, was eigentlich nicht der richtige Name ist. Die Leiterplatte selbst kann nicht funktionieren, sie dient als Träger für die elektronischen Geräte, und die PCBA-Platte ist der Hauptteil, der die elektronischen Geräte zum Laufen bringt.

Das von Ihnen verwendete Smartphone hat eine lange, übersichtliche Leitung. Die Hauptfunktion dieser Linien besteht darin, die Hardware-Geräte des Mobiltelefons in einem einzigen PCBA, einschließlich Wi-Fi, Antenne, GPS, Fingerabdrucksensor usw. Im Folgenden wird FS Technology ein Mobiltelefon als Beispiel für die Einführung nehmen wie die Platine funktioniert.

Bevor wir mit dem Text beginnen, sehen wir uns eine Einführung in die Funktionsweise von PCB von einem YouTube-Blogger an.

Grundlegende Konzepte von Leiterplatten

Die Entwicklung von PCBA ist sehr schnell. Die Menschen haben nie gewusst, was PCBA ist, und es hat nur ein Jahrhundert gedauert, bis sie das Funktionsprinzip von Leiterplatten verstanden haben und zum Kernstück der Elektronikindustrie wurden. Circuit boards were first invented in 1936 by Austrian Paul Eisner. Its development was aided by the use of the technology in radio equipment by the US military, as the technology became more well-known in the United States. In 1948, PCBA’s ability to work was recognized around the world and used for commercial purposes. In the mid-1950s, printed circuit boards became commonplace in people’s daily lives. As printed circuit boards dominate the electronics manufacturing industry, more and more attention has been paid to how circuit boards work.

Für Praktiker, die nicht aus der PCBA-Branche kommen, ist es leicht, die Konzepte von PCB und PCBAVor der Erläuterung der Funktionsprinzip, please let FS Technology clarify several confusing concepts in the PCBA industry für Sie.

PCB: Auch bekannt als Leiterplatte, Leiterplatte, PWB, Platine. Vielleicht haben Sie so eine Platine schon einmal gesehen, vielleicht ist sie grün oder in einer anderen Farbe. Was wie eine einfache Leiterplatte aussieht, ist in Wirklichkeit ein mehrschichtiges Labyrinth aus Hunderten von Kupferdrähten. Die Leiterplatte bietet allen auf ihr montierten Komponenten Halt und wirksame Abschirmung, und die Leitungen in der Mitte der Platte dienen als Plattform für die Kommunikation und Zusammenarbeit zwischen den Komponenten.

PCBA: The abbreviation of PCB-Montage, although it is only one letter more than PCB, there is an essential difference between the two. Usually, we call the conductive pattern formed by the combination of the circuit and the printed component on the insulating material according to the predetermined design as the PCB, and the board on which electronic components have been installed is called PCBA. The PCBA board is an electronic component that plays a decisive role in electronic products.

PCB VS PCBA

SMT-Bestückung: eine Bestückungstechnologie, bei der SMD-Bauteile auf eine blanke Leiterplatte montiert werden. Der vollständige Name von SMT ist Surface Mount Technology.

THT Montage: A traditional technology for installing plug-in components on bare boards. The full name of THT is through-hole technology.

Wie funktionieren gedruckte Schaltkreise?

Bei der Herstellung von Leiterplatten wird die leitende Schicht der Kupferfolie an der Oberfläche durch das Isoliermaterial der Leiterplattenbasis isoliert. Dadurch kann der Strom durch die verschiedenen Komponenten auf einem vorher festgelegten Weg fließen, wodurch Funktionen wie Leistungserzeugung, Verstärkung, Dämpfung, Modulation, Demodulation und Codierung erreicht werden. Dies ist eine Beschreibung aus einer PCBA Website der Regierung. Es mag für Nicht-Industriepraktiker nicht leicht zu verstehen sein. FS Technology wird das Funktionsprinzip des gesamten Systems zerlegen. PCBA für Mobiltelefone um es Ihnen zu zeigen.

Verbindung von PCBA-Leiterbahnen mit Komponenten

Understanding how a printed circuit board works should start with its composition. The entire PCBA board is composed of bare boards and components, such as microchips, resistors, capacitors and connectors. Die Hersteller befestigen die Komponenten durch Löten oder andere Techniken auf der Leiterplatte. Take, for example, a single-sided PCB, a board that has elektronische Komponenten and wires on only one side of the board. Normalerweise montieren wir die Komponenten auf einer nicht leitenden Platine, indem wir SMT-Bestückung Technologie oder PCBA DIP Montage technology and connect them through small paths called traces. The traces allow the electrical components on the entire board to function by energizing them. Nicht alle Hardware-Geräte werden direkt auf der Leiterplatte montiert. Komponenten wie Monitore und Kameras werden über Gegenstecker und Flachkabel mit der Leiterplatte verbunden.

The working principle of double-sided and multi-layer circuit boards is to introduce process gas (Ar, N2, O2, etc.) in the high vacuum link, and the gas is ionized into plasma. Under the action of the electric field, these plasmas move toward high potential and low potential respectively. The atomic groups moving toward the low potential bombard the target (copper), so that the copper atoms are stripped from the copper, and finally covered on the substrate (FRP), that is, the copper clad laminate. This is a traditional physical method, which has the advantages of no pollution and mature technology. The disadvantage is that the efficiency is slow and the cycle is long. Wenn Sie sich schnell über die PCB-HerstellungsprozessSie können das geätzte Muster im Voraus erstellen und dann die Leiterplatte auf die oben beschriebene Weise formen. Das innere Loch für den Anschluss kann auch mit Metallkupfer beschichtet werden, um es zu metallisieren.

The picture below is the PCB board taken by FS Technology through X-ray. The dark area in the figure represents the wire or trace, and its part is made of a non-conductive insulator Material made of woven glass fiber and an FR4 epoxy resin material adhesive. In this X-ray image, you can see that even though there are many wires stacked on top of each other on the board, they are not in any contact with each other.

Mit Röntgenstrahlen fotografierte Leiterplatte

Das Bild unten ist der Schlüssel zum Betrieb und zur Funktion der Leiterplatte des Mobiltelefons - der Mikrochip, der als System-on-a-Chip oder kurz SoC bezeichnet wird. Da er in einem Raster von Anschlusspunkten auf der Leiterplatte montiert ist (Pads des blauen Arrays), ist der Hub mit einem Draht oder einer Leiterbahn verbunden, die durch die Leiterplatte verläuft. Auf der PCBA befinden sich auch viele Pads, auf denen andere Mikrochips wie Speicherchips und Funkchips sowie Widerstände, Kondensatoren und andere Komponenten montiert sind.

SoC in PCBA

Als Nächstes wollen wir uns auf eine kleine Gruppe von Drähten konzentrieren. Wie oben erwähnt, gibt es eine Menge von Drähten im Inneren des Telefons, und die Gesamtlänge dieser Drähte kann um ein Fußballfeld gehen. Auf dem Bild unten sehen wir, dass es 15 Leitungen gibt, die den SOC und die 16-MP-Rückseitenkamera verbinden; je mehr Leitungen verwendet werden, desto mehr Daten können übertragen werden. Wenn Sie genau hinsehen, werden Sie feststellen, dass diese Leiterbahnen zwar zahlreich, aber unabhängig voneinander sind. Um das Verständnis der Leiterbahnen zu erleichtern, zeigt das Diagramm unten nur einen Satz Drähte, aber die Leiterbahnen im Telefon werden tatsächlich entlang der Kante der Leiterplatte verlegt und mit einem Flachkabel mit dem Touchscreen-Display verbunden. All diese winzigen Signalleitungen müssen durch den mobile PCBA-Platte zu arbeiten. PS: Die Breite beträgt weniger als 1 mm.

15 übersichtlich angeordnete Leiterbahnen

Kurz gesagt, die Leiterplatte ermöglicht es jeder Komponente, sich über Hunderte von Drähten mit dem SoC oder einem anderen Mikrochip zu verbinden und ist ziemlich präzise organisiert.

Die Zusammensetzung der Leiterplatte

Diese Smartphone-Leiterplatte besteht aus zehn leitenden Schichten, von denen die obere und die untere Schicht zur Befestigung der PCBA-Komponenten und fungieren als mehrere Antennen. Damit sie ordnungsgemäß funktionieren, sind auf jeder Leiterplatte Stromversorgungs- und Masseflächen vorhanden. Darüber hinaus hat die Massefläche auch die Funktion der elektromagnetischen Abschirmung und der Wärmeableitung. Die verbleibenden vier Zwischenschichten werden für alle Kommunikations- oder Signalleitungen verwendet. Jede leitende Schicht besteht aus Kupfer und isolierenden Glasfasern und Epoxid. The smartphone PCBA shown here has only 10 conductive layers, but in other applications they can have 2 to 50 more layers. FS Technology can produce multilayer PCBA with up to 56 layers.

Zehnlagige leitfähige Schicht PCBA-Platine

In addition, on the top and bottom of the PCBA is a layer of colored Lötmaske, which acts as an electrical insulation and thus makes the pads of the components available. Above it is silkscreen, including ink for marking and letters indicating the location of the components.

Farbige PCBA Lötmaske

Damit die Leiterplatte ordnungsgemäß funktioniert, muss das Signal durch jede leitende Kupferschicht und das dazwischen liegende Isoliermaterial fließen. Dieses Smartphone hat zehn separate Schichten aus leitendem Kupfer und Isoliermaterial zwischen den einzelnen Schichten. Wie breitet sich das Signal von einer Schicht zur anderen aus?

Die PCB-Schichten perform this function by drilling or metal plating the signals through vias or vertical interconnects. These vias connect the wires of each layer to each other, thereby connecting multiple components and realizing the work of multi-layer boards. Es gibt drei Arten von Vias die sich mit dem PCB-Herstellung Technologie der chinesischen Hersteller.

  • Durchgangsloch: Ein Loch von der oberen Schicht zur unteren Schicht
  • Blind Vias: Blind Vias verbinden die obere oder untere Schicht mit der mittleren Schicht
  • Vergrabene Vias: while buried vias connect internal layers
Drei Arten von Durchkontaktierungen in PCBA

Da bei diesem Verfahren viele Schichten durchquert werden müssen, wird beim Durchqueren von unverbundenen leitenden Schichten das Kupfer um die Durchkontaktierungen auf dieser Schicht entfernt. Wenn wir uns die Pads auf der Oberseite der Leiterplatte für die Montage ansehen, können Sie drei Sätze von Drähten erkennen, die in verschiedene Richtungen verlaufen, während durch jede Schicht Löcher gehen.

Diese komplexen Drähte befinden sich auf der Leiterplatte in der Mitte des Telefons, und sie sind so unglaublich. Jedes Smartphone-Modell hat eine andere Form und Spezifikation, daher müssen die Ingenieure die PCB-Design-Tools um verschiedene Arten von PCBA zu entwerfen. Einige Mobiltelefone haben beispielsweise getrennte obere und untere Leiterplatten, von denen die größere als Hauptplatine und die kleinere als Tochterplatine bezeichnet wird.

Zeichnung für die Demontage der PCBA eines Mobiltelefons

Ein weiteres wichtiges Detail ist, dass die Platine leichter ist, nur einen Esslöffel Wasser wiegt und gut in Ihr Telefon passt. Ingenieure arbeiten ständig an Innovationen, um Mikrochips, Widerstände, Kondensatoren, Induktoren und Steckverbinder so klein wie möglich zu machen, wobei einige Komponenten kleiner als ein Floh sind.

PCBA-Komponenten kleiner als ein Floh

In der Vergangenheit wurden bei der Entwicklung von PCBA-Platinen Komponenten verwendet, die zu viel Platz auf der Platine und auf der Leiterplatte beanspruchten. Da der Befestigungsmechanismus für diese Komponenten darin besteht, dass die Stifte durch die Anschlusslöcher geführt werden, werden diese älteren Designs als Durchsteckkomponenten bezeichnet. Bei diesen Komponenten handelt es sich jedoch um SMD-Komponenten, die mit der SMT-Montagetechnik montiert werden.

Wie kann man überprüfen, ob eine Leiterplatte funktioniert?

Der Weg von der Leiterplatte zur PCBA ist ein komplizierter Prozess, und sowohl Einzelpersonen als auch Montageunternehmen sollten die Qualität der Leiterplatte umfassend prüfen, um sicherzustellen, dass die Leiterplatte normal funktionieren kann. FS Technology hat das Funktionsprinzip der PCB-Schaltung oben erklärt, dann werden wir die Probleme lösen, die in der selbstgemachten Leiterplatte auftreten können, das heißt, wie man überprüft, ob die Leiterplatte funktioniert.

Schematische Genauigkeit

Das Zeichnen eines Schaltplans ist der erste Schritt bei der Herstellung einer Leiterplatte. Diese Schaltpläne werden verwendet, um das Funktionsprinzip der Elektrizität sowie die Funktion und die Anschlussbeziehungen verschiedener elektrischer Komponenten darzustellen. Die Überprüfung des Schaltplans ist ein wichtiger Bestandteil, um sicherzustellen, dass Ihre selbst gefertigte Leiterplatte richtig funktioniert.

  • First check whether the power supply of the IC-Chip and the label of the network node are correct;
  • Prüfen Sie, ob sich Netzknoten überschneiden;
  • Das Modell des Bauteilgehäuses, die Pinreihenfolge des SMD-Bauteils;
  • Prüfen Sie, ob die Verkabelung korrekt ist, einschließlich falscher Verkabelung, fehlender Verkabelung und Mehrfachverkabelung.

Genauigkeit beim Einbau der Komponenten

As mentioned above, the work of PCB is to provide a platform for electrical connection for electronic applications, and PCBA is the core to realize the operation of electronic applications. After the PCBA-Baugruppe is completed, it is necessary to inspect the welding and assembly quality of the polar components on the board, such as whether the pins of the light-emitting diodes, rectifier diodes, and triodes correspond. It is worth mentioning that even components with the same function but different procurement channels have different pin ordering. When making the PCBA by yourself, you need to use a multimeter to measure it after the manual soldering is completed, otherwise it will not work when it is used for the PCBA of the keyboard and mouse.

Elektrische Beobachtungsmethode

Die Methode der Beobachtung beim Einschalten ist eine Methode zur Manuelle PCB-Inspektion, that is, after the circuit board is energized, it is not eager to test but to observe the changes after energization. Any mistakes in the circuit board manufacturing or soldering process may cause smoke, odor, etc. after power-on, which is not a common circuit operation phenomenon.

Zusammenfassen

Die obigen Ausführungen beziehen sich auf die "Funktionsweise der Leiterplatte". In diesem Artikel hat die FS Technology eine umfassende Beschreibung von" Wie funktioniert die Schaltung? " zu "wie man überprüft, ob eine Leiterplatte funktioniert" und bietet Videoerklärungen. Wenn Sie ein Elektronik-Enthusiast sind und ein tieferes Verständnis von PCBA haben, können Sie versuchen, eine einzigartige elektronische Visitenkarte zu erstellen, indem Sie "Wie funktionieren Leiterplatten" und "PCB-Visitenkarte".