Een printplaat (PCB) is een elektronisch onderdeel dat dient als ondersteuning en drager voor elektronische componenten en de elektrische verbindingen daartussen mogelijk maakt. Het wordt vaak een 'gedrukte' printplaat genoemd omdat het is gemaakt door middel van een elektronisch drukproces. PCB's zijn gemaakt van niet-geleidende materialen, zoals glasvezel of composiet epoxy, met een laag geleidend materiaal, meestal koper, aan één of beide zijden.

Wat is het verschil tussen PCB en PCBA

Q: Welke bestanden zijn nodig om een PCBA te produceren?

Er zijn verschillende bestanden nodig om een nauwkeurige productie en assemblage van het PCBA-proces te garanderen. Deze bestanden bieden de nodige informatie voor de fabrikant om de PCB te fabriceren en de componenten correct te assembleren. Laten we eens kijken naar de essentiële bestanden die nodig zijn voor de PCBA-productie:

In dit artikel duiken we in de wereld van PCB's en PCBA's en onderzoeken we hun definities, materialen, toepassingen en productieprocessen. Of u nu een tech-liefhebber bent of gewoon uw kennis wilt uitbreiden, deze uitgebreide gids geeft u een duidelijk inzicht in het verschil tussen PCB en PCBA. Dus, laten we erin duiken en de mysteries van deze essentiële componenten in de wereld van de elektronica ontrafelen.

Wat is de PCB

Een printed circuit board (PCB) is een elektronisch onderdeel dat dient als ondersteuning en drager voor elektronische componenten en elektrische verbindingen tussen deze componenten mogelijk maakt. Het wordt vaak een 'printed' circuit board genoemd omdat het is gemaakt via een elektronisch printproces. PCB's zijn gemaakt van niet-geleidende materialen, zoals glasvezel of composiet epoxy, met een laag geleidend materiaal, meestal koper, aan één of beide zijden.

De primaire functie van een PCB is het bieden van een betrouwbaar en efficiënt middel om elektronische componenten aan te sluiten en te ondersteunen. Door een gestandaardiseerd platform te bieden voor componentplaatsing en interconnectie, elimineren PCB's de noodzaak van complexe bedrading en solderen. Dit vereenvoudigt het assemblageproces en verbetert de algehele betrouwbaarheid en prestaties van elektronische apparaten. PCB's zijn ook gemarkeerd met zeefdruk om de positie en namen van de componenten weer te geven.

PCB's zijn er in verschillende maten en vormen, afgestemd op de specifieke eisen van verschillende toepassingen. Ze kunnen variëren van kleine, enkellaagse boards die worden gebruikt in eenvoudige apparaten zoals rekenmachines tot complexe, meerlaagse boards die worden gebruikt in geavanceerde elektronica zoals smartphones en computers.

De geleidende paden op een PCB, bekend als de circuitlay-out, zijn ontworpen om elektrische verbindingen tussen de componenten tot stand te brengen. Deze paden worden gemaakt door het geleidende materiaal in een specifiek patroon te etsen. De circuitlay-out bepaalt hoe de componenten communiceren en samenwerken om specifieke functies uit te voeren.

PCB's vinden toepassingen in een breed scala aan industrieën en sectoren, waaronder consumentenelektronica, industriële machines, robotica, voertuigen en medische apparatuur. Ze bieden een stabiel en betrouwbaar platform voor de integratie van elektronische componenten, waardoor de goede werking van elektronische apparaten wordt gegarandeerd.

Materialen gebruikt in PCB's

PCB's zijn samengesteld uit verschillende materialen die verantwoordelijk zijn voor hun prestaties en functionaliteit. Laten we de materialen die worden gebruikt bij de fabricage van PCB's eens nader bekijken.

Substraat

Het substraatmateriaal dient als basis van de PCB en biedt mechanische ondersteuning. Het is meestal gemaakt van een niet-geleidend materiaal, zoals met glasvezel versterkte epoxyhars (FR-4). FR-4 wordt veel gebruikt vanwege zijn uitstekende elektrische isolatie-eigenschappen, hoge mechanische sterkte en kosteneffectiviteit.

Koperfolie

Koperfolie wordt op het substraatmateriaal gelamineerd om geleidende paden te creëren. Het dient als de geleidende laag voor de PCB. Koper is gekozen vanwege zijn hoge elektrische geleidbaarheid en corrosiebestendigheid. De dikte van de koperfolie kan variëren, afhankelijk van de toepassing en de ontwerpvereisten.

Prepreg

Prepreg, een glasweefsel dat is gecoat met hars, zoals FR4-epoxyhars, polyimide of Teflon, fungeert als een isolerende laag tussen de koperlagen in meerlaagse PCB's. Laminaten, ook wel kopergecoate laminaten genoemd, zijn samengesteld uit vellen prepreg die met hitte en druk aan elkaar zijn gelamineerd. Ze vormen de kernstructuur van de PCB en zorgen voor stijfheid en stabiliteit.

Soldeermasker

Het soldeermasker is een beschermende laag die over de koperen sporen wordt aangebracht om kortsluiting en oxidatie te voorkomen. Het is meestal groen van kleur, maar andere kleuren zoals rood, blauw of zwart kunnen ook worden gebruikt. Het soldeermasker zorgt voor isolatie en beschermt de koperen sporen tegen omgevingsfactoren, zoals vocht en stof.

Zeefdruk

De zeefdruklaag wordt gebruikt om componentlabels, referentieaanduidingen en andere markeringen op de PCB toe te voegen. Het is meestal wit van kleur en helpt bij het identificeren van componenten en hun plaatsing tijdens assemblage en probleemoplossing.

Flexibele materialen

Naast deze materialen zijn flexibele PCB's een ander type PCB dat is geconstrueerd met flexibele materialen. Deze flexibele PCB's kunnen enkellaags, dubbellaags of meerlaags zijn en zijn ontworpen om herhaaldelijk buigen te weerstaan. Ze worden vaak aangetroffen in moderne apparaten zoals laptops, mobiele telefoons en robotarmen.

PCB-fabrikanten kunnen betrouwbare en efficiënte printplaten maken voor een breed scala aan toepassingen door deze materialen zorgvuldig te selecteren en te gebruiken. De materialen die worden gebruikt bij de fabricage van PCB's zijn essentieel voor het waarborgen van de functionaliteit, duurzaamheid en betrouwbaarheid van de PCB's. Elk materiaal dient een specifiek doel, van het bieden van mechanische ondersteuning tot het creëren van geleidende paden en het beschermen tegen omgevingsfactoren.

De materiaalkeuze is afhankelijk van factoren zoals diëlektrische constante, vlamvertraging, verliesfactoren voor snelle toepassingen, mechanische sterkte en thermische prestaties. PCB-fabrikanten houden rekening met deze factoren om ervoor te zorgen dat de gebruikte materialen voldoen aan de specifieke eisen van het PCB-ontwerp en de beoogde toepassing.

Toepassingen van een PCB

PCB's, of printed circuit boards, hebben een breed scala aan toepassingen in verschillende industrieën. Ze zijn een essentieel onderdeel in veel elektronische apparaten die we in ons dagelijks leven gebruiken. Laten we enkele van de meest voorkomende toepassingen van PCB's verkennen:

Consumentenelektronica

PCB's worden veel gebruikt in consumentenelektronica zoals smartphones, tablets, laptops, televisies en gameconsoles. Ze bieden de nodige circuits voor deze apparaten om efficiënt en compact te functioneren.

Automobielindustrie

PCB's worden veel gebruikt in de automobielindustrie, waar ze worden gebruikt in motorregeleenheden (ECU's), dashboardelektronica, entertainmentsystemen en veiligheidssystemen. PCB's die in auto's worden gebruikt, moeten duurzaam en betrouwbaar zijn om de barre omgevingsomstandigheden te weerstaan.

Medische apparatuur

PCB's worden veel gebruikt in medische apparaten en apparatuur, waaronder pacemakers, defibrillatoren, echografieapparaten en medische beeldvormingssystemen. Deze apparaten vereisen hoge precisie en nauwkeurigheid, en PCB's zorgen voor de goede werking van deze kritieke medische apparaten.

Industriële apparatuur

PCB's worden gebruikt in industriële apparatuur voor automatisering, besturingssystemen en monitoring. Ze worden aangetroffen in machines die worden gebruikt in de productie, energieopwekking, robotica en procesbeheer. PCB's die in industriële toepassingen worden gebruikt, moeten robuust zijn en bestand zijn tegen uitdagende omstandigheden.

Lucht- en ruimtevaart en defensie

PCB's zijn kritieke componenten in lucht- en ruimtevaart- en defensiesystemen, waaronder avionica, communicatiesystemen, radarsystemen, navigatiesystemen en raketgeleidingssystemen. PCB's die in deze toepassingen worden gebruikt, moeten voldoen aan strenge kwaliteits- en betrouwbaarheidsnormen.

Telecommunicatie

PCB's worden gebruikt in telecommunicatieapparatuur zoals routers, switches, modems en basisstations. Deze apparaten vereisen hoge snelheid en hoogfrequente circuits, en PCB's maken efficiënte signaaloverdracht en -verwerking mogelijk.

Hernieuwbare energie

PCB's worden gebruikt in hernieuwbare energiesystemen zoals zonnepanelen en windturbines. Ze helpen bij het regelen en bewaken van het energieopwekkingsproces, waardoor een efficiënte en betrouwbare werking wordt gegarandeerd.

IoT-apparaten

Met de opkomst van het Internet of Things (IoT) zijn PCB's essentieel geworden voor het verbinden en besturen van verschillende slimme apparaten. Ze worden gebruikt in slimme thuissystemen, draagbare apparaten, domotica en andere IoT-toepassingen.

Daarnaast worden PCB's ook gebruikt in verlichtingsapparatuur, de maritieme industrie, rekenmachines, gegevensopslagapparatuur en meer. De veelzijdigheid, betrouwbaarheid en het vermogen van PCB's om bedrading met hoge dichtheid te verwerken, maken ze tot een integraal onderdeel van moderne elektronische apparaten in verschillende industrieën.

De hier genoemde toepassingen zijn geen uitputtende lijst, maar eerder een weergave van het brede scala aan industrieën en apparaten waar PCB's worden gebruikt. De voortdurende technologische vooruitgang en de toenemende vraag naar elektronische apparaten zorgen ervoor dat de toepassingen van PCB's in de toekomst zullen blijven groeien.

Verschillende soorten PCB

Er zijn verschillende soorten PCB's, elk met zijn eigen unieke kenmerken en toepassingen. Door de verschillende soorten PCB's te begrijpen, kunt u een weloverwogen beslissing nemen bij het selecteren van de juiste PCB voor uw project. Of u nu een eenvoudige enkellaags PCB of een complexe meerlaags PCB nodig hebt, elk type heeft zijn eigen voordelen en is geschikt voor verschillende toepassingen. Houd rekening met factoren zoals de complexiteit van het circuit, de beschikbare ruimte, de vereiste flexibiliteit en de duurzaamheid die nodig is voor uw specifieke elektronische apparaat. Laten we deze typen eens nader bekijken om een uitgebreider inzicht te krijgen.

Enkellaags PCB

Een enkellaags PCB, ook wel een enkelzijdige PCB genoemd, is het eenvoudigste type printplaat. Het bestaat uit een enkele laag geleidend materiaal, meestal koper, aan één kant van een isolerend substraat. De geleidende laag wordt geëtst om het gewenste circuitpatroon te creëren, waardoor de verschillende componenten en sporen op de printplaat worden verbonden.

Enkellaagse PCB's worden vaak gebruikt in elektronische apparaten met eenvoudigere circuits en minder componenten. Ze zijn kosteneffectief en relatief eenvoudig te produceren in vergelijking met andere soorten PCB's. Een voordeel van enkellaagse PCB's is het gemak van ontwerp en productie. Ze worden vaak gebruikt in goedkope, grootschalige toepassingen zoals printers, radio's en rekenmachines. De enkele laag geleidend materiaal is meestal bedekt met een laag soldeermasker om het te beschermen tegen oxidatie. Componenten worden op de PCB gemarkeerd met behulp van een zeefdruk.

Enkellaagse PCB's zijn mogelijk niet geschikt voor apparaten die een groter aantal componenten en verbindingen vereisen. De enkele laag beperkt de beschikbare ruimte voor sporen en componenten, wat een beperking kan zijn bij het ontwerpen van circuits met een hogere dichtheid of complexe routing. Zorgvuldige planning en optimalisatie van de plaatsing van componenten en de routing van sporen zijn noodzakelijk om de beschikbare ruimte te maximaliseren.

Dubbellaags PCB

Een dubbellaags PCB, ook wel een tweelaags PCB genoemd, is een type printplaat dat bestaat uit twee lagen geleidend materiaal die worden gescheiden door een isolerende laag. Dit type PCB wordt vaak gebruikt in een breed scala aan elektronische apparaten en toepassingen.

De constructie van een dubbellaags PCB omvat het gebruik van een substraatmateriaal, meestal glasvezel of epoxy, dat mechanische ondersteuning en isolatie biedt. Bovenop het substraat wordt een laag koper aangebracht, die dient als het geleidende materiaal voor het circuit. De koperlaag wordt geëtst om het gewenste circuitpatroon te creëren, waarbij de sporen en pads achterblijven die zullen worden gebruikt om de elektronische componenten aan te sluiten.

Dubbellaagse PCB's kunnen complexere circuitontwerpen aan in vergelijking met enkellaagse PCB's. Met twee lagen geleidend materiaal is het mogelijk om complexere en dichtere circuits te creëren, waardoor de functionaliteit en prestaties toenemen. Dit maakt dubbellaagse PCB's geschikt voor toepassingen die een hogere mate van complexiteit vereisen, zoals consumentenelektronica, autosystemen en industriële besturingssystemen. Dubbellaagse PCB's bieden een verbeterde signaalintegriteit en verminderde elektromagnetische interferentie (EMI) in vergelijking met enkellaagse PCB's. De aanwezigheid van een aardvlak op de tweede laag helpt ruis en interferentie te minimaliseren, wat resulteert in betere algehele prestaties en betrouwbaarheid van het elektronische apparaat.

Meerlaagse PCB's

Meerlaagse PCB's, zoals de naam al doet vermoeden, zijn printplaten die bestaan uit meer dan twee geleidende lagen koper. Deze printplaten zijn ontworpen voor complexe toepassingen die een groter aantal componenten en verbindingen vereisen. De meerdere lagen geleidend materiaal zorgen voor een verhoogde circuitdichtheid, waardoor meerlaagse PCB's krachtiger, duurzamer en compacter zijn in vergelijking met enkellaagse of dubbellaagse PCB's.

Meerlaagse PCB's kunnen ingewikkelde circuits aan in een kleinere footprint. Door gebruik te maken van meerdere lagen kunnen ontwerpers complexe elektronische systemen creëren die onmogelijk te realiseren zouden zijn met enkellaagse of dubbellaagse PCB's. Dit maakt meerlaagse PCB's ideaal voor toepassingen zoals satellietsystemen, GPS-technologie, fileservers, gegevensopslagapparatuur en medische apparaten.

De constructie van een meerlaagse PCB omvat het sandwichen van lagen geleidend materiaal tussen isolerende lagen, waarbij lijm de lagen aan elkaar bevestigt. Dit zorgt ervoor dat het circuit niet wordt beschadigd door overtollige warmte en biedt stabiliteit aan de printplaat. De meerdere lagen zijn met elkaar verbonden door middel van via's, dit zijn kleine gaatjes die door de isolerende lagen zijn geboord en zijn bekleed met geleidend materiaal. Deze via's zorgen ervoor dat elektrische signalen tussen verschillende lagen van de PCB kunnen passeren, waardoor het circuit naar behoren kan functioneren.

Flexibele PCB's

Flexibele PCB's, ook wel flex circuits of flex boards genoemd, zijn een type printplaat dat flexibiliteit en buigzaamheid biedt. Ze zijn opgebouwd uit gedrukte circuits en componenten die zijn gerangschikt op een flexibel substraat, dat meestal is gemaakt van materialen zoals polyamide, PEEK of een transparante geleidende polyesterfilm. Flexibele PCB's kunnen worden ontworpen in enkelzijdige, dubbelzijdige of meerlaagse configuraties.

Flexibele PCB's staan bekend om hun vermogen om ruimte te besparen. Vanwege hun flexibiliteit kunnen ze worden gebogen of gevouwen om in krappe ruimtes te passen, waardoor compactere ontwerpen mogelijk zijn. Dit maakt ze ideaal voor toepassingen waar de ruimte beperkt is, zoals in draagbare elektronica zoals smartphones en laptops.

Een ander voordeel is de eliminatie van connectoren. Door de flexibele PCB rechtstreeks in het apparaat te integreren, wordt de behoefte aan connectoren verminderd, wat resulteert in een gestroomlijnder en compacter ontwerp. Dit bespaart niet alleen ruimte, maar vereenvoudigt ook het assemblageproces en kan bijdragen aan kostenbesparingen.

Flexibele PCB's bieden ook een verbeterd thermisch beheer. De flexibiliteit van het substraat zorgt voor een betere warmteafvoer, wat oververhitting helpt voorkomen en de algehele prestaties en betrouwbaarheid van het apparaat verbetert. Dit is vooral belangrijk in toepassingen waar warmteontwikkeling een probleem is, zoals in krachtige elektronica of apparaten die in ruwe omgevingen werken.

Rigide PCB's

Rigide PCB's zijn het meest voorkomende type PCB's dat in elektronische apparaten wordt gebruikt. Ze zijn gemaakt van een stevig, onbuigzaam substraatmateriaal, zoals glasvezelversterkt epoxylaminaat. Rigide PCB's bieden een stevig en rigide platform voor het monteren van elektronische componenten en het verbinden ervan met koperen sporen. Ze zijn verkrijgbaar in verschillende configuraties, waaronder enkelzijdige, dubbelzijdige en meerlaagse ontwerpen.

Rigide PCB's zijn kosteneffectief. Ze zijn over het algemeen betaalbaarder in vergelijking met andere soorten PCB's vanwege hun eenvoudigere constructie en fabricageproces. Bovendien bieden rigide PCB's een eenvoudige diagnose en reparatie. De rigide aard van deze boards zorgt voor gemakkelijke toegang tot componenten, waardoor het oplossen van problemen en het vervangen van componenten gemakkelijker wordt.

Ze bieden ook betere elektrische prestaties en minder elektronische ruis in vergelijking met flexibele PCB's. Het stevige substraat van rigide PCB's biedt een verbeterde isolatie, waardoor de kans op signaalinterferentie wordt verkleind. Dit maakt ze geschikt voor toepassingen waar signaalintegriteit cruciaal is.

Een ander voordeel is de mechanische stabiliteit. Ze kunnen trillingen absorberen, waardoor ze ideaal zijn voor apparaten die aan trillingen of schokken kunnen worden blootgesteld. Bovendien zijn rigide PCB's compact en lichtgewicht, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen waar de ruimte beperkt is of gewichtsvermindering gewenst is.

Flex-Rigide PCB's

Flex-Rigide PCB's zijn een uniek type printplaat dat elementen van zowel flexibele als rigide PCB's combineert. Deze boards zijn ontworpen om de voordelen van flexibiliteit en rigiditeit in één board te bieden, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen die beide eigenschappen vereisen.

Flex-Rigide PCB's bestaan uit meerdere lagen flexibel PCB-materiaal die met lagen rigide PCB-materiaal zijn verbonden. Deze combinatie zorgt ervoor dat de board in bepaalde gebieden kan buigen en flexen, terwijl hij in andere gebieden rigide blijft. De flexibele secties zijn meestal gemaakt van materialen zoals polyimide- of polyesterfilm, terwijl de rigide secties zijn gemaakt van materialen zoals FR4.

Flex-Rigide PCB's besparen ruimte en verminderen de behoefte aan connectoren en kabels. Door zowel flexibele als rigide secties in één board te integreren, kan de totale grootte en het gewicht van het elektronische apparaat worden verminderd. Dit is vooral gunstig in toepassingen waar de ruimte beperkt is, zoals in draagbare apparaten of draagbare technologie.

Ze bieden ook een verbeterde betrouwbaarheid in vergelijking met het gebruik van afzonderlijke flexibele en rigide boards. De eliminatie van connectoren en kabels vermindert het risico op verbindingsfouten en verbetert de signaalintegriteit. Bovendien zorgt het gebruik van flexibele materialen ervoor dat de board bestand is tegen trillingen, schokken en thermische uitzetting, waardoor hij duurzamer is in ruwe omgevingen.

Wat is de PCBA

Printed circuit board assembly (PCBA) is het proces van het assembleren van elektronische componenten op een printed circuit board om een volledig functionele circuit board te creëren. Het omvat het plaatsen en solderen van componenten op de aangewezen pads en sporen op de PCB.

Het PCBA-proces omvat verschillende stappen. Eerst wordt de kale PCB vervaardigd door een geleidend patroon op een isolerend substraat te creëren. Dit patroon dient als basis voor de elektrische verbindingen tussen componenten. De PCB kan enkellaags, dubbellaags of meerlaags zijn, afhankelijk van de complexiteit van het circuitontwerp.

Zodra de PCB klaar is, doorloopt deze het surface-mount technology (SMT)-proces. In dit proces worden surface-mount componenten, zoals weerstanden, condensatoren, geïntegreerde circuits en connectoren, geplaatst en gesoldeerd op de PCB met behulp van geautomatiseerde machines. SMT maakt een nauwkeurige plaatsing van componenten en een snelle assemblage mogelijk, waardoor het geschikt is voor massaproductie. Naast SMT kan through-hole technology (THT) worden gebruikt voor bepaalde componenten die een sterkere mechanische verbinding of een hoger vermogen vereisen. THT omvat het boren van gaten in de PCB en het plaatsen van de draden van de componenten in deze gaten. De draden worden vervolgens aan de andere kant van de board gesoldeerd, handmatig of met behulp van golfsoldeermachines.

Zodra alle componenten zijn bevestigd, ondergaat de PCBA tests, inspectie en kwaliteitscontrole om de functionaliteit en betrouwbaarheid te garanderen. Verschillende testmethoden, zoals visuele inspectie, geautomatiseerde optische inspectie en functionele tests, worden gebruikt om eventuele defecten of problemen in de assemblage op te sporen. Dit zorgt ervoor dat de PCBA voldoet aan de vereiste specificaties en normen.

Toepassingen van PCBA's

PCBA heeft een breed scala aan toepassingen in verschillende industrieën, net als PCB's. Deze assemblages worden gebruikt in elektronische apparaten en apparatuur om connectiviteit en functionaliteit te bieden. Laten we enkele van de meest voorkomende toepassingen van PCBA verkennen:

Consumentenelektronica

PCBA's worden veel gebruikt in consumentenelektronica, zoals smartphones, tablets, laptops, televisies en gameconsoles. Ze dienen als de ruggengraat van deze apparaten en bieden de nodige circuits voor stroomverdeling, signaalverwerking en gebruikersinterface. Daarnaast worden PCBA's gebruikt in keukenapparatuur en entertainmentsystemen.

Industriële apparatuur

PCBA's worden gebruikt in industriële apparatuur voor automatisering, besturing en bewakingsdoeleinden. Ze worden gebruikt in machines, stroomomvormers, stroommeetapparatuur en industriële besturingssystemen. PCBA's die zijn ontworpen voor industriële toepassingen, zijn gebouwd om bestand te zijn tegen zware omstandigheden, waaronder hitte, vocht en chemicaliën.

Automobielindustrie

PCBA's zijn integrale componenten in de auto-industrie, waar ze worden gebruikt in motorregeleenheden (ECU's), infotainment-systemen, dashboarddisplays, sensoren en verlichtingssystemen. Deze assemblages zorgen voor een betrouwbare en efficiënte werking van verschillende systemen in voertuigen.

Medische apparatuur

PCBA's zijn van vitaal belang in de medische sector, waar ze worden gebruikt in medische beeldvormingssystemen, patiëntmonitoren, diagnostische apparatuur en chirurgische instrumenten. Deze assemblages maken nauwkeurige gegevensverwerking, nauwkeurige besturing en betrouwbare prestaties in medische apparaten mogelijk. High-density interconnect HDI PCB's zijn speciaal ontworpen voor medische toepassingen die precisie en hoge nauwkeurigheid vereisen.

Telecommunicatie

PCBA's worden veel gebruikt in de telecommunicatie-industrie voor apparaten zoals routers, switches, modems en basisstations. Ze bieden de nodige circuits voor datatransmissie, signaalverwerking en netwerkconnectiviteit.

Lucht- en ruimtevaart en defensie

PCBA's zijn cruciaal in de lucht- en ruimtevaart- en defensie-industrie, waar ze worden gebruikt in avionicasystemen, communicatieapparatuur, radarsystemen, navigatiesystemen en raketgeleidingssystemen. Deze assemblages zijn ontworpen om extreme omstandigheden te weerstaan en betrouwbare prestaties te garanderen in veeleisende omgevingen.

Energie- en energiesystemen

PCBA's worden gebruikt in energie- en energiesystemen voor besturings-, bewakings- en beveiligingsdoeleinden. Ze worden gebruikt in omvormers, stroomomvormers, slimme meters en systemen voor hernieuwbare energie. PCBA's in deze systemen zorgen voor een efficiënte stroomomzetting en een betrouwbare werking.

Andere toepassingen

PCBA's worden ook gebruikt in verschillende andere toepassingen, waaronder verlichtings- en verlichtingssystemen, apparatuur voor de maritieme industrie, apparatuur voor gegevensopslag en videogame-systemen.

Componenten van PCBA

Tijdens het assemblageproces van een PCBA wordt een lege PCB-board gevuld met elektronische componenten om een functionerende printed circuit assembly te vormen. De componenten die in een PCBA worden gebruikt, kunnen worden gecategoriseerd in passieve en actieve elektronische componenten.

Passieve componenten

Passieve componenten, zoals weerstanden en condensatoren, regelen spanningsniveaus, filteren ruis en zorgen voor signaalconditionering. Transformatoren worden ook gebruikt om elektrische energie over te dragen tussen verschillende circuits en om spanningsniveaus aan te passen. Deze componenten zijn voor de juiste werking van het circuit.

Actieve componenten

Actieve componenten, waaronder geïntegreerde circuits (IC's), transistors en diodes, zijn verantwoordelijk voor het versterken of schakelen van elektronische signalen en vermogen. IC's, die meerdere apparaten op een enkele chip bevatten, voeren verschillende functies uit binnen het circuit. Transistors worden gebruikt voor versterking, oscillatie en digitale logische circuits, terwijl diodes stroom in één richting laten lopen en deze in de tegenovergestelde richting blokkeren.

Andere componenten

Connectoren, relais, geïntegreerde passieve componenten (IPD's) en sensoren zijn andere componenten die in een PCBA worden aangetroffen. Connectoren leggen elektrische verbindingen tussen de PCBA en externe apparaten of andere PCB's. Relais fungeren als elektromechanische schakelaars die worden aangestuurd door elektrische signalen. IPD's integreren passieve componenten in een enkele chip, waardoor ruimte op de PCB wordt bespaard. Sensoren detecteren en reageren op fysieke of omgevingsveranderingen, waardoor verschillende toepassingen mogelijk zijn.

PCBA-proces

Het assemblageproces van printplaten omvat de assemblage van elektronische componenten op een PCB om een functioneel elektronisch apparaat te creëren. Er zijn verschillende methoden en technologieën die worden gebruikt in het PCBA-proces, waaronder Surface-Mount Technology (SMT), Thru-hole technologie en Mixed Technology.

Opmerking: vóór het PCBA-proces is een zorgvuldige inkoop van elektronische componenten vereist op basis van de ontwerpvereisten van de PCB. Componenten zoals weerstanden, condensatoren, geïntegreerde schakelingen en microprocessorchips worden geselecteerd tijdens de ontwerpfase en vervolgens op de PCB gemonteerd met behulp van de juiste assemblagemethode.

Surface-Mount Technology (SMT)

Surface-Mount Technology (SMT) is een sterk geautomatiseerd proces dat wordt gebruikt bij de assemblage van PCB's. Het omvat het rechtstreeks monteren van elektronische componenten op het oppervlak van de PCB, waardoor het niet nodig is om gaten te boren en draden door de printplaat te steken.

Het SMT-proces begint met de voorbereiding van de PCB. Soldeerpasta, een mengsel van soldeerlegering en flux, wordt aangebracht op specifieke gebieden waar de componenten worden gemonteerd. Deze soldeerpasta fungeert als een kleefmiddel en helpt het soldeerproces te vergemakkelijken.

Vervolgens worden de componenten op de soldeerpasta geplaatst met behulp van geautomatiseerde apparatuur, zoals pick-and-place machines. Deze machines positioneren de componenten nauwkeurig op de aangewezen gebieden van de PCB. De kleverige aard van de soldeerpasta houdt de componenten op hun plaats.
Zodra de componenten op hun plaats zitten, wordt de PCB verwarmd in een reflow-oven. De oven verhoogt de temperatuur van de PCB, waardoor de soldeerpasta smelt en een verbinding vormt tussen de componenten en de PCB. Dit proces staat bekend als reflow solderen.
Tijdens het reflow solderen vloeit het gesmolten soldeer en creëert het een sterke elektrische en mechanische verbinding tussen de componenten en de PCB. De oppervlaktespanning van het soldeer helpt de componenten goed uit te lijnen, waardoor een betrouwbare verbinding wordt gegarandeerd.
Na het reflow-proces wordt de PCB afgekoeld, waardoor het soldeer stolt en de SMT-assemblage wordt voltooid. De resulterende PCBA is compact, lichtgewicht en zeer betrouwbaar dankzij de nauwkeurige plaatsing en het solderen van de componenten.

SMT VS THT

SMT biedt verschillende voordelen ten opzichte van traditionele thru-hole technologie. SMT maakt kleinere en dichter opeengepakte PCB-ontwerpen mogelijk, omdat componenten aan beide zijden van de printplaat kunnen worden geplaatst. Dit leidt tot een efficiënter ruimtegebruik en maakt de creatie van kleinere elektronische apparaten mogelijk.

SMT is ook een sneller en meer geautomatiseerd proces in vergelijking met THT. Het gebruik van pick-and-place machines en reflow-ovens versnelt het assemblageproces aanzienlijk, waardoor de productietijd en -kosten worden verlaagd.

Daarnaast biedt SMT betere elektrische prestaties dankzij kortere signaalpaden en verminderde parasitaire capaciteit en inductie. Dit resulteert in een verbeterde signaalintegriteit en een werking op hogere frequenties.

Thru-Hole Technology (THT)

Thru-hole technologie (through-hole technology of THT) is een methode om elektronische componenten op een PCB te assembleren. Dit assemblageproces wordt gebruikt om thru-hole componenten op een PCB-kaart te monteren. Thru-hole componenten hebben lange draden die in voorgeboorde gaten op de PCB worden gestoken. Deze componenten zijn over het algemeen groter en goedkoper in vergelijking met surface-mounted componenten.

Het proces van thru-hole technologie begint met het boren van gaten in de PCB op specifieke locaties. De draden van de componenten worden vervolgens in deze gaten gestoken en gesoldeerd om ze op hun plaats te bevestigen. Het soldeer houdt de componenten niet alleen stevig vast, maar zorgt ook voor een elektrische verbinding tussen de draden en de PCB.

THT is betrouwbaar en duurzaam. De componenten die met deze methode worden gemonteerd, zijn stevig aan de PCB bevestigd, waardoor ze minder gevoelig zijn voor mechanische spanning en trillingen. Dit maakt thru-hole technologie geschikt voor toepassingen die een hoge betrouwbaarheid vereisen, zoals ruimtevaart, automotive en industriële elektronica.

Thru-hole technologie maakt ook eenvoudige handmatige assemblage en reparatie mogelijk. Omdat de componenten fysiek in de voorgeboorde gaten worden gestoken, is het gemakkelijker om defecte componenten visueel te inspecteren en te vervangen indien nodig. Dit maakt thru-hole technologie een voorkeurskeuze voor prototyping en productie in kleine oplagen.

THT biedt in bepaalde gevallen ook betere elektrische verbindingen. De draden van de componenten worden aan beide zijden van de PCB gesoldeerd, wat zorgt voor een sterkere en stabielere verbinding. Dit is vooral belangrijk voor componenten die hoge stromen verwerken of een sterke mechanische ondersteuning vereisen.

De grotere boorgaten die nodig zijn voor thru-hole componenten kunnen echter de dichtheid van componenten die op de PCB kunnen worden geplaatst, beperken, waardoor het minder geschikt is voor compacte en geminiaturiseerde elektronische apparaten. Bovendien is het handmatige assemblageproces van thru-hole technologie tijdrovender en arbeidsintensiever in vergelijking met surface-mount technology (SMT), wat kan resulteren in hogere productiekosten voor productie in grote volumes.

Thru-hole technologie wordt vaak gebruikt voor componenten die een hoge mechanische sterkte vereisen, zoals connectoren, schakelaars en stroomapparaten. Thru-hole technologie heeft ook de voorkeur voor toepassingen die hoogvermogen circuits omvatten, omdat het een betere warmteafvoer biedt in vergelijking met SMT.

Mixed Technology

Mixed technology, ook wel hybride technologie genoemd, combineert de voordelen van zowel surface-mount technology (SMT) als thru-hole technology (THT) in het assemblageproces van een PCBA. Deze aanpak biedt meer flexibiliteit en efficiëntie in de productie, met name in toepassingen die een combinatie van beide assemblagestijlen vereisen.

Bij mixed assembly worden sommige componenten gemonteerd met behulp van SMT, terwijl andere worden gemonteerd met behulp van THT. Dit maakt een breder scala aan componentopties mogelijk, aangezien bepaalde componenten mogelijk alleen beschikbaar zijn in thru-hole pakketten of beter geschikt zijn voor thru-hole montage vanwege hun grootte of elektrische vereisten. THT biedt sterkere mechanische verbindingen, waardoor het geschikt is voor componenten die mogelijk hogere niveaus van stress ervaren of extra ondersteuning vereisen. Bovendien maakt het de integratie mogelijk van legacy componenten die alleen beschikbaar zijn in thru-hole pakketten. Dit is vooral handig bij het upgraden of repareren van oudere elektronische systemen die nog steeds op deze componenten vertrouwen.

Het proces van mixed technology assembly omvat een combinatie van SMT- en THT-processen. SMT-componenten worden eerst op de PCB gemonteerd met behulp van geautomatiseerde pick-and-place machines en op het oppervlak van de printplaat gesoldeerd met behulp van reflow soldeertechnieken.

Nadat de SMT-componenten zijn gemonteerd, ondergaat de PCB een secundair proces om de thru-hole componenten te kunnen plaatsen. Dit omvat het boren van gaten in de PCB waar de thru-hole componenten worden geplaatst. De thru-hole componenten worden vervolgens handmatig in de geboorde gaten gestoken en op de PCB gesoldeerd met behulp van golfsolderen of handsoldeertechnieken.

Mixed technology biedt het beste van beide werelden door de voordelen van SMT en thru-hole technologie te combineren. Het maakt een breder scala aan componentopties, sterkere mechanische verbindingen en de mogelijkheid om legacy componenten te integreren mogelijk. Dit maakt het een veelzijdige en efficiënte optie voor PCBAs die een combinatie van verschillende componenttypen vereisen. Mixed technology assembly gebruikt ook geen soldeerpasta, waardoor het een noodzakelijk proces is voor bepaalde toepassingen.

Welke bestanden zijn nodig om een PCBA te produceren?

Er zijn verschillende bestanden vereist om een nauwkeurige productie en assemblage van het PCBA-proces te garanderen. Deze bestanden bieden de nodige informatie voor de fabrikant om de PCB te fabriceren en de componenten correct te assembleren. Laten we eens kijken naar de essentiële bestanden die nodig zijn voor PCBA-productie:

Gerber-bestanden

Gerber-bestanden zijn open ASCII vectorformaatbestanden die informatie tonen over elke printplaatlaag van een PCB-ontwerp. Ze bevatten gedetailleerde informatie over de PCB-lay-out, inclusief de koperen sporen, pads, gaten en andere ontwerpelementen. Gerber-bestanden worden gegenereerd door PCB-ontwerpsoftware en worden meestal in een gecomprimeerde indeling (.zip of .rar) geleverd om ervoor te zorgen dat alle benodigde lagen en gegevens zijn opgenomen.

Stuklijst (BOM)

De stuklijst is een uitgebreide lijst van alle componenten die nodig zijn om de PCBA samen te stellen. Het bevat details zoals onderdeelnummers, componentbeschrijvingen, hoeveelheden en referentieaanduidingen. De stuklijst helpt de fabrikant bij het inkopen van de juiste componenten en zorgt ervoor dat de assemblage nauwkeurig is. Het is belangrijk om de stuklijst te optimaliseren voor massaproductie om het productieproces te stroomlijnen.

Pick and Place-bestand

Dit bestand toont alle componenten van de PCBA en hun respectievelijke x-y-coördinaten en rotatie. Het is afkomstig van de PCB-ontwerpsoftware en is cruciaal voor het geautomatiseerde assemblageproces. Het pick and place-bestand begeleidt de pick-and-place-machine om de componenten nauwkeurig op de PCB te plaatsen, waardoor een nauwkeurige uitlijning en oriëntatie wordt gegarandeerd.

Naast deze bestanden zijn er andere bestanden en documenten nodig, afhankelijk van de specifieke vereisten van het PCBA-productieproces. Deze kunnen assemblagetekeningen, testbestanden (zoals testpuntbestanden, testarmatuurbestanden en testprogrammabestanden) en schematische diagrammen omvatten. Deze aanvullende bestanden bieden verdere instructies en specificaties voor de productie- en testprocessen.

Klanten dienen deze bestanden aan te leveren in de juiste formaten die door de fabrikant zijn gespecificeerd. Gebruikelijke bestandsformaten zijn Gerber (RS-274X), Excel of CSV voor stuklijsten en ASCII of CSV voor pick and place-bestanden. Het wordt aanbevolen om met de fabrikant te overleggen om hun specifieke bestandsformaatvereisten te bevestigen om een naadloze communicatie en nauwkeurige productie te garanderen.

Hoe de kosten van PCBA te analyseren

Bij het analyseren van de kosten van PCBA moeten verschillende factoren in overweging worden genomen die de totale prijs kunnen beïnvloeden. Hier zijn de belangrijkste factoren om te overwegen:

Arbeidskosten

De kosten van PCBA worden beïnvloed door de arbeid die bij het productieproces betrokken is. Landen met lagere lonen hebben doorgaans lagere arbeidskosten, terwijl landen met hogere lonen hogere arbeidskosten hebben. Het is belangrijk om een evenwicht te vinden tussen kosten en kwaliteit bij het overwegen van arbeidskosten.

Gereedschaps- en instelkosten

Als u aangepaste PCB-vormen nodig heeft, moet u mogelijk betalen voor gereedschaps- en instelkosten. Als u echter kiest voor PCB's met een standaardvorm, kunt u deze extra kosten vermijden. Analyseer de ontwerpvereisten en bepaal of aangepaste vormen nodig zijn om de gereedschaps- en instelkosten te minimaliseren.

Doorlooptijd

De snelheid waarmee u uw PCBA nodig heeft, kan de kosten beïnvloeden. Snellere doorlooptijden brengen doorgaans hogere kosten met zich mee, omdat fabrikanten mogelijk prioriteit moeten geven aan uw bestelling, extra uren moeten werken of moeten betalen voor versnelde verzending. Analyseer uw projecttijdlijn en budget om de optimale doorlooptijd te bepalen.

Hoeveelheid

Schaalvoordelen zijn van toepassing op PCBA-productie. Het bestellen van grotere hoeveelheden kan leiden tot lagere prijzen, vooral voor aangepaste boards, omdat gereedschaps- en instelkosten over meerdere eenheden kunnen worden verdeeld. Omgekeerd kan het bestellen van een klein aantal aangepaste boards leiden tot hogere kosten. Analyseer uw productievolumevereisten en houd rekening met de impact op de kosten bij het nemen van beslissingen.

Technologie

De technologie die in PCBA wordt gebruikt, zoals Surface-Mount Technology (SMT) of Through Hole Technology, kan de totale kosten beïnvloeden. SMT, een sterk geautomatiseerd proces, kan kostenbesparingen opleveren in vergelijking met Through Hole Technology. Analyseer de vereisten van uw project en kies de juiste technologie die kosten en functionaliteit in evenwicht brengt.

Verpakking

Het type verpakking dat nodig is voor uw PCB's kan ook de kosten beïnvloeden. Ball grid array (BGA)-verpakkingen, die meer tijd en moeite kosten om te monteren vanwege de vele elektrische pinnen, kunnen leiden tot hogere assemblagekosten. Analyseer de verpakkingsvereisten en houd rekening met de impact op de kosten bij het nemen van beslissingen.

PCBA-productie in China is over het algemeen goedkoper en sneller in vergelijking met andere landen. Chinese fabrikanten bieden vaak concurrerende prijzen en kortere doorlooptijden. Klanten moeten ook andere factoren evalueren, zoals expertise, technologie en kwaliteit, bij het overwegen van alternatieven in andere landen.

Hoe kies je een PCBA-fabrikant

Bij het selecteren van een PCBA-fabrikant is het eerste waar u op moet letten het vermogen van de fabrikant om uw specifieke bestelling af te handelen. Het is essentieel om een fabrikant te kiezen die in staat is om een grote hoeveelheid boards te leveren als dat is wat u nodig heeft. Informeer bovendien naar de overheadkosten en de productietijd van de fabrikant, aangezien deze factoren de totale kosten en tijdlijn van uw project kunnen beïnvloeden.

Grondig testen van het PCBA-ontwerp is een andere cruciale overweging. Het is raadzaam om samen te werken met een fabrikant wiens ingenieurs al een werkend prototype hebben gebouwd om mogelijke ontwerpproblemen in de toekomst te voorkomen. Het vroegtijdig opsporen van elektromagnetische problemen is ook belangrijk om vertragingen of problemen in de toekomst te voorkomen. Geef daarom prioriteit aan het werken met een PCBA-fabrikant die de nadruk legt op kwaliteitstesten.

Het aantal lagen op uw board kan ook de kosten en complexiteit van het productieproces beïnvloeden. Boards met meer lagen vereisen mogelijk meer tijd voor het bouwen, testen, produceren en assembleren. Werk daarom samen met een PCBA-fabrikant die rekening houdt met factoren zoals grootte, gewicht, ontwerp en functie. Transparantie over kosten, technologie en ontwerp is cruciaal, en de fabrikant moet bereid zijn om met u samen te werken om aan uw specifieke behoeften te voldoen.

De doorlooptijd is een andere belangrijke overweging. Zorg ervoor dat de fabrikant een tijdige levering van de geassembleerde boards garandeert, aangezien vertragingen uw productieschema's of productlanceringen kunnen verstoren. De fabrikant moet een gedetailleerd Design for Manufacturability (DFM)-rapport verstrekken, dat aanbevelingen biedt om de produceerbaarheid van uw ontwerp te verbeteren en mogelijke productieproblemen en -kosten te vermijden.

Prijs is ook een belangrijke factor in het selectieproces. De kosten die door de PCBA-fabrikant worden opgegeven, moeten concurrerend zijn en onderhandelbaar. Een flexibele prijsstructuur stelt u in staat om de waarde van uw investering te maximaliseren. Het bespreken en onderhandelen met de fabrikant kan u helpen uw budget te beheren en er tegelijkertijd voor te zorgen dat u een product van hoge kwaliteit ontvangt.

PCBA-kosten in China versus PCBA-kosten in Azië

Als het gaat om de kosten van PCBA's, staat China van oudsher bekend om het aanbieden van goedkopere prijzen vanwege lagere arbeidskosten, maar de kosten worden niet uitsluitend bepaald door arbeidskosten. Factoren zoals materiaalkosten, beschikbaarheid van componenten, productiemogelijkheden en kwaliteitscontrole bepalen ook de totale kosten.

Hoewel China een dominante speler is in de PCB-productie-industrie, kunnen andere Aziatische landen met lage lonen, zoals Vietnam en India, lagere operationele kosten bieden. Toch ontbreekt het deze landen mogelijk aan de expertise en technologie die nodig zijn voor complexe elektronicafabricage.

Een van die landen is Maleisië, dat zich ontwikkelt als een alternatief voor PCBA-productie. Toch is PCBA-productie in Maleisië doorgaans duurder en tijdrovender in vergelijking met China. De SMT-efficiëntie in Maleisië is lager en het verzenden van componentrollen van China naar Maleisië kan lastig zijn, vooral voor kleine runs. De arbeidskosten in Maleisië kunnen elk jaar aanzienlijk stijgen, waardoor het moeilijk is om de kosten nauwkeurig te berekenen. Assemblagemedewerkers in Maleisië zijn doorgaans langzamer in vergelijking met die in Shenzhen, China. Als gevolg hiervan kan PCBA-productie in Maleisië duurder en tijdrovender zijn dan in China.

Vietnam en India zijn ook opties om te overwegen, omdat ze lagere operationele kosten bieden, maar het kan hen ontbreken aan de expertise en technologie die nodig zijn voor complexe elektronicafabricage. Overweeg de specifieke vereisten van uw project en beoordeel of het gekozen land effectief aan die behoeften kan voldoen.

De kosten van PCBA's worden beïnvloed door verschillende factoren, waaronder arbeidskosten, gereedschapskosten, instelkosten, doorlooptijd, hoeveelheid, technologie en verzending en verpakking. De arbeidskosten kunnen per land verschillen, waarbij sommige landen goedkopere arbeidskrachten bieden, maar mogelijk lagere kwaliteitsverwachtingen. Aangepaste vormen en constructies kunnen extra instelkosten met zich meebrengen, terwijl standaard PCB-ontwerpen deze kosten kunnen helpen vermijden.

Doorlooptijd en hoeveelheid kunnen ook de kosten van PCBA's beïnvloeden. Versnelde verzending en extra werktijd zullen de kosten over het algemeen verhogen, en de prijs van materialen kan fluctueren op basis van economische factoren. De vereiste technologie, zoals SMT of thru-hole tech, kan ook de kosten beïnvloeden. SMT is bijvoorbeeld een meer geautomatiseerd proces dat geld kan besparen.

Hoewel PCBA's in China over het algemeen goedkoper kunnen zijn, moeten klanten rekening houden met de totale kosten, inclusief verzending en logistiek. De kwaliteit en expertise van de fabrikant mogen niet over het hoofd worden gezien. Grondig onderzoek doen naar en screenen van potentiële fabrikanten is cruciaal om ervoor te zorgen dat ze aan de kwaliteitsnormen voldoen. Het kiezen van een fabrikant uitsluitend op basis van kosten kan op de lange termijn tot problemen leiden.