Jako podstawowy element urządzeń elektronicznych, płytka drukowana, która wydaje się płaską płytką, w rzeczywistości zawiera złożoną strukturę złożoną z wielu warstw spełniających różne funkcje. Każda warstwa jest jak kluczowy element w precyzyjnych instrumentach, odgrywając niezastąpioną rolę w działaniu urządzeń elektronicznych. Zrozumienie roli każdej warstwy płytki drukowanej może pomóc ludziom w głębszym zrozumieniu zasad działania urządzeń elektronicznych i dostarczyć ważnych teoretycznych podstaw projektowania, produkcji i konserwacji elektroniki.
1, Warstwa przewodząca: kanał transmisyjny sygnałów i energii
(1) Zewnętrzna warstwa przewodząca
Zewnętrzna warstwa przewodząca płytki drukowanej znajduje się zwykle w górnej i dolnej warstwie płytki drukowanej i stanowi główny obszar lutowania pinów elementów elektronicznych. Te dwie warstwy są pokryte cienką warstwą folii miedzianej w technologii-powlekania miedzią, która charakteryzuje się dobrą przewodnością i może zapewniać punkty połączeń elektrycznych elementów elektronicznych. Przykładowo na prostej płytce sterującej diodami LED górna warstwa przewodząca może służyć do lutowania pinów chipów LED, natomiast dolna warstwa przewodząca może służyć do podłączenia niektórych pinów układu zasilającego i sterującego. Jednocześnie przewody znajdujące się na zewnętrznej warstwie przewodzącej odpowiadają za łączenie różnych elementów w celu utworzenia kompletnej pętli obwodu, umożliwiającej transmisję sygnałów i energii elektrycznej. Przy projektowaniu obwodów-wysokiej częstotliwości układ zewnętrznej warstwy przewodzącej musi także uwzględniać integralność sygnału. Kontrolując długość, szerokość i odstępy obwodu, można zmniejszyć odbicie sygnału i przesłuchy.
(2) Wewnętrzna warstwa przewodząca
W przypadku wielowarstwowych-płytek drukowanych wewnętrzna warstwa przewodząca odgrywa kluczową rolę w transmisji sygnału i dystrybucji mocy. Wewnętrzna warstwa przewodząca również składa się z folii miedzianej, a w procesie trawienia powstają złożone wzory obwodów. Linie te przypominają „sieć transportową” wewnątrz płytki drukowanej, łączącą elementy z różnych obszarów. W płytach głównych-komputerów o wysokiej wydajności wewnętrzna warstwa przewodząca jest podzielona na wiele warstw zasilania i sygnału. Warstwa zasilania zapewnia stabilne zasilanie różnych komponentów elektronicznych, takich jak różne napięcia wymagane przez procesor, pamięć i inne komponenty płyty głównej, które są rozprowadzane przez wewnętrzną warstwę zasilania; Warstwa sygnału jest odpowiedzialna za przesyłanie-szybkich sygnałów danych, np. linią transmisji danych między procesorem a kartą graficzną. Układając go rozsądnie w warstwie wewnętrznej, można skutecznie zredukować zakłócenia zewnętrzne, zapewniając stabilność i dokładność transmisji sygnału.
2, Warstwa izolacyjna: solidna bariera zapewniająca izolację elektryczną
Warstwa izolacyjna znajduje się pomiędzy warstwami przewodzącymi i składa się głównie z materiałów izolacyjnych, takich jak płyta z tkaniny szklanej z żywicy epoksydowej. Jego podstawową funkcją jest zapewnienie izolacji elektrycznej pomiędzy warstwami przewodzącymi, zapobieganie zwarciom pomiędzy obwodami o różnych warstwach przewodzących i zapewnienie przepływu prądu zgodnie z określonym obwodem. Wydajność warstwy izolacyjnej ma kluczowe znaczenie dla ogólnej niezawodności płytki drukowanej. Wysokiej jakości materiały izolacyjne mają wysoką rezystancję izolacji, niską stałą dielektryczną i dobre właściwości mechaniczne. W obwodach-wysokiego napięcia warstwa izolacji musi wytrzymywać wysokie napięcia bez uszkodzenia. Na przykład na płytce drukowanej zasilacza warstwa izolacyjna powinna zapewniać bezpieczną izolację między elementami wejściowymi wysokiego- a wyjściowymi-niskiego napięcia, aby uniknąć ryzyka porażenia prądem elektrycznym dla użytkowników. Jednocześnie warstwa izolacyjna zapewnia również mechaniczne wsparcie dla warstwy przewodzącej, zwiększając ogólną wytrzymałość i stabilność płytki drukowanej, czyniąc ją mniej podatną na odkształcenia lub uszkodzenia podczas instalacji i użytkowania.
3, Warstwa ochronna: zbroja ochronna odporna na erozję zewnętrzną
(1) Warstwa maski lutowniczej
Warstwa maski lutowniczej jest zwykle pokryta zewnętrzną warstwą przewodzącą płytki drukowanej i stanowi warstwę izolującego tuszu w kolorze zielonym (lub innym kolorze). Jego główną funkcją jest zapobieganie mostkowaniu lutu podczas procesu spawania i unikanie zwarć między różnymi obwodami w wyniku przyczepności lutu. Warstwa maski lutowniczej jest odsłonięta poprzez naświetlanie, wywoływanie i inne procesy w celu otwarcia okien w miejscach pól lutowniczych, które wymagają lutowania, odsłaniając folię miedzianą, podczas gdy inne obszary są pokryte tuszem maski lutowniczej. W procesie lutowania na fali do masowej produkcji produktów elektronicznych warstwa maski lutowniczej może skutecznie zapobiegać przyleganiu lutu do obszarów bez podkładki, poprawiając dokładność i wydajność lutowania. Ponadto warstwa maski lutowniczej może również chronić folię miedzianą na powierzchni płytki drukowanej przed erozją środowiska zewnętrznego, na przykład zapobiegając utlenianiu i korozji folii miedzianej przez wilgoć i gazy korozyjne w powietrzu, wydłużając w ten sposób żywotność płytki drukowanej.
(2) Warstwa sitodruku
Warstwa sitodruku znajduje się na wierzchu warstwy maski lutowniczej i jest zwykle drukowana białym tuszem. Służy głównie do identyfikacji położenia, polaryzacji, modelu i innych ważnych informacji o komponentach na płytkach drukowanych. Na przykład rozmiar opakowania i kierunek polaryzacji komponentów, takich jak rezystory, kondensatory, diody itp. zostaną zaznaczone na płytce drukowanej metodą sitodruku, co ułatwia technikom szybką identyfikację komponentów podczas montażu i konserwacji. Ponadto warstwa sitodruku drukuje również informacje identyfikacyjne, takie jak nazwa, numer wersji i producent płytki drukowanej, co pomaga w identyfikowalności produktu i zarządzaniu. Obecność warstw sitodruku sprawia, że produkcja, montaż i konserwacja płytek drukowanych jest wygodniejsza i wydajniejsza, zmniejszając awaryjność spowodowaną błędami w instalacji komponentów.
4, Inne specjalne warstwy funkcjonalne
(1) Warstwa rozpraszająca ciepło
W niektórych-urządzeniach elektronicznych o dużej mocy i generujących duże ilości ciepła, takich jak-wysokowydajne karty graficzne i moduły zasilania serwerów, na płytce drukowanej instalowane są dedykowane warstwy rozpraszające ciepło. Warstwa rozpraszająca ciepło jest zwykle wykonana z materiału metalowego o dobrej przewodności cieplnej, takiego jak miedź lub aluminium, który ma ścisły kontakt z elementem grzejnym i może szybko odprowadzać ciepło. Koordynując warstwę rozpraszającą ciepło z radiatorami (takimi jak radiatory i wentylatory), można skutecznie obniżyć temperaturę komponentów elektronicznych, zapewniając ich działanie w normalnym zakresie temperatur roboczych i unikając pogorszenia wydajności, a nawet uszkodzenia komponentów spowodowanego przegrzaniem.
(2) Warstwa ekranująca
W przypadku urządzeń elektronicznych wrażliwych na zakłócenia elektromagnetyczne, takich jak sprzęt komunikacyjny, elektroniczne instrumenty medyczne itp., na płytkę drukowaną zostanie dodana warstwa ekranująca. Warstwa ekranująca składa się zazwyczaj z materiałów metalowych, takich jak folia miedziana i folia aluminiowa. Dzięki obróbce uziemiającej może kierować zewnętrzne sygnały zakłóceń elektromagnetycznych do ziemi i zapobiegać wyciekaniu sygnałów elektromagnetycznych generowanych wewnątrz płytki drukowanej i zakłócaniu innych urządzeń elektronicznych. Projekt i układ warstwy ekranującej należy zoptymalizować zgodnie z określonymi środowiskami elektromagnetycznymi i wymaganiami sprzętowymi, aby uzyskać najlepszy efekt ekranowania elektromagnetycznego, zapewniający normalne działanie i jakość sygnału urządzeń elektronicznych.