Painettu piirilevy vs PCB: Molempien levyjen syvällinen vertailu

Piirilevy kootuilla komponenteilla

Piirilevyä (PWB) ja piirilevyä (PCB) käytetään usein synonyymeinä, mutta sanamuodot voivat viitata eri tasoihin piirin monimutkaisuudessa, komponenttien kokoonpanossa ja valmistusdokumentaatiossa ostajasta, toimialasta ja noudatettavasta standardista riippuen. Highleap Electronics käsittelee tätä terminologiaa tuotantovaatimuskysymyksenä: tarjouspaketissa tulee selvästi ilmoittaa, onko pyyntö paljaan piirilevyn valmistusta, kootun piirilevyn tuotantoa vai tiedostojen tarkastelua, ja liittää mukaan tukevia viitteitä, kuten piirilevyn perusteet ja piirilevyn tiedostot.

Alla oleva vertailu selittää, miten piirilevy- ja piirilevyterminologiaa käytetään valmistuskeskusteluissa, missä termit menevät päällekkäin ja mitä yksityiskohtia ostajien tulisi vahvistaa ennen tiedostojen julkaisemista valmistusta tai kokoonpanoa varten.

Johdatus PWB:hen ja PCB:hen

Perusteiden ymmärtäminen

PWB ja PCB tarkoittavat painettua piirikorttia ja piirikorttia. Nämä termit viittaavat kortteihin, jotka tarjoavat fyysisen tuen ja sähköliitännät elektronisille komponenteille. Vaikka ne ovat molemmat yleisiä sähkö- ja elektroniikkalaitteissa, niillä on selkeitä eroja. Erottelemme joitakin avainalueita, jotta voimme ymmärtää näitä päällekkäisyyksiä ja eroja.

Historiallinen konteksti

Ero PWB:n ja PCB:n välillä voidaan jäljittää näiden tekniikoiden historialliseen kehitykseen. Elektroniikan alkuaikoina PWB:t olivat ensisijainen väline komponenttien yhdistämiseen, ja termi "painettu piirilevy" kuvasi tarkasti niiden toimintaa. Teknologian kehittyessä ja elektronisista laitteista tuli monimutkaisempia, tarve kehittyneemmille yhteyksille johti PCB-levyjen kehittämiseen, jotka sisälsivät useita kerroksia johtavia jälkiä ja sulautettuja komponentteja.

PWB vs. PCB Technology

PWB-tekniikka

PWB viittaa piirilevyttömään piiriin elektronisessa laitteessa, jossa käytetään epoksilasialustaa ilman painettuja komponentteja. Se on aikaisempi tekniikka, jossa johtavuutta eristävän pinnan aikaansaamiseksi johtavuutta mahdollistavien jälkien väliin materiaalit syövytetään tuotantoprosessin aikana yhteyksien luomiseksi. Siinä piirret piirretään ja syövytetään käsin levylle ja komponentit kiinnitetään pisteestä pisteeseen tietyn suunnitelman mukaisesti, jolloin saadaan elektroninen piiri, jota voidaan käyttää elektronisten laitteiden luomiseen.

PCB-tekniikka

PCB-tekniikka on edistyneempi ja sisältää tietokoneen käytön piirien suunnittelussa ja luomisessa levylle. Piirilevyjen valmistuksessa käytetään tyypillisesti eristyslevyä, jossa on toisiinsa kytketyt johdot. Elementit tulostetaan sitten ennalta määrätyllä mallilla pisteestä pisteeseen dielektriselle alustalle. Johtimien koko ja etäisyys vaikuttavat syvästi siihen, miten piiri toimii enemmän kuin pelkkä point-to-point-yhteys.

Keskeinen pointti: Piirilevyt voivat olla monimutkaisempia ja niissä voi olla enemmän komponentteja kuin piirilevykokoonpanoissa. Ne koostuvat elementeistä, jotka on yhdistetty johtavilla kiskoilla, liitäntäpisteillä ja muilla ominaisuuksilla, jotka on syövytetty kuparilevyistä laminoituna johtamattomalle alustalle.

PWB- ja PCB-levyissä käytetyt materiaalit

Johtavat kerrokset

Kupari, hopea ja kulta ovat suosittuja piirilevymateriaaleja signaalinsiirtokanavan tarjoamiseksi johtavalle kerrokselle. Vaikka kullalla on paras johtavuus ja pienin vastus, sen korkea hinta rajoittaa sen käyttöä. Kupari on suotuisa useimpiin PWB- ja piirilevysovelluksiin, koska se on taloudellisempi ja vahva johtavuus muiden etujen ohella. Kupariradat voidaan levittää suoraan levylle "etsauksella" tunnetulla prosessilla tai esivalmistettuja kuparifolioliuskoja voidaan liimata levylle.

Johtamattomat kerrokset

Ei-johtava kerros koostuu matalajohtaisesta aineesta. Tässä kerroksessa käytetään yleensä FR-4-komposiittiepoksimateriaalia ja keraamia. Valmistajat käyttävät yleisesti FR-4:ää useissa eri variaatioissa parantaakseen sen dielektristä suorituskykyä. Keraamiset suunnittelualustat taas sopivat erinomaisesti suuritehoisiin sovelluksiin paremman lämmönjohtavuuslukunsa ansiosta.

Prepreg-aine

Prepreg-aine on toinen tyypillinen PWB- ja PCB-materiaali. Prepreg pitää kerrokset yhdessä, kuten levyn ydin. Valmistajat käyttävät hartsikyllästettyä lasikuitua, joka kuumennettaessa pehmenee ja sitoutuu kerrosten pintoihin ennen kovettumista ja vahvistaa sidosta jäähdytettynä, mikä myös auttaa vähentämään tärinää ja iskuvaurioita.

Juotos ja pinnoitus

Valmistajat käyttävät myös materiaaleja, kuten juotetta, näissä piirilevyissä. Juote on tinasta ja lyijystä koostuva aine, jota valmistajat käyttävät usein komponenttien kiinnittämisessä suojellakseen kuparia hapettumiselta. Johtavat jäljet ​​voidaan pinnoittaa korroosion välttämiseksi käyttämällä materiaaleja, kuten kultaa, nikkeliä, hopeaa ja tinaa, mikä tarjoaa lisäsuojaa pölyltä ja kosteudelta.

Keskeinen pointti: Valmistajat käyttävät piirilevyjen valmistuksessa monia erilaisia ​​materiaaleja, joiden eristys- ja lämmönjohtavuusaste vaihtelee. Yleisiä elementtejä ovat lasikuitu tai muovi, kuparikiskot sähköyhteyksiä varten, liima komponenttien yhteenkiinnittämiseen ja suojapinnoite pölyn ja kosteuden suojaamiseksi. Materiaalin valinta riippuu levyn käyttötarkoituksesta ja sen tukemien elektronisten komponenttien vaatimuksista.

Sovellus ja kuinka se voi vaikuttaa valintaasi PWB:n ja PCB:n välillä

PWB-sovellukset

PWB toimii perustana ja kehyksenä komponenteille, jotka on kytketty toisiinsa manuaalisesti tai kaapeleiden avulla. Se voi sisältää juottamista, puristamista, jatkoksia tai muita johdotusmenetelmiä. Koska sen avulla voit siirtää ja reitittää johtoja ajan myötä, on helppo tehdä muutoksia suunnitteluun ilman, että koko levyä vaihdetaan. Siksi PWB:t ovat suositeltavia projekteissa, joissa joustavuus on ratkaiseva tekijä.

PCB-sovellukset

Piirilevyarkkitehtuurissa käytetään automatisoituja prosesseja, kuten etsausta ja pinnoitusta. Komponentit asennetaan suoraan piirilevylle sen sijaan, että ne johdotettaisiin erikseen, mikä mahdollistaa suuremman määrän komponentteja kytkemisen paljon pienempään tilaan kuin piirilevyillä olisi mahdollista. Tämä tekee niistä luotettavampia, koska ei tarvitse huolehtia löysistä liitoksista ajan myötä kulumisen vuoksi. Piirilevysuunnittelun muutokset edellyttävät kuitenkin koko levyn vaihtamista, koska kaikki komponentit on upotettu siihen pysyvästi. Piirilevyt sopivat projekteihin, jotka vaativat suurta tarkkuutta ja toistettavuutta ja joiden huoltotarve on minimaalinen.

PCB immersiokultapintatekniikalla

PWB, PCB ja muut asiaan liittyvät ehdot

Terminologia ja käyttö

Yleensä PCB kattaa kaikki piirit kortilla, kun taas PWB viittaa itse levyyn. Ero näiden kahden välillä on hienovarainen siihen pisteeseen asti, että virallista "oikeaa" terminologiaa ei ole. Maantieteellä on myös rooli termien käytössä. Yhdysvaltain elektroniikkasektorilla termit PCB ja PWB ovat usein vaihdettavissa keskenään. PWB on aikaisempi termi levyille teknologiateollisuuden alkuaikoina. Lopulta termi tuli luonnehtimaan piiriarkkitehtuurin toimintoja. Vaikka termi PCB on yleinen Yhdysvaltain vallitsevalla elektroniikkasektorilla, nykyaikainen Japani ottaa käyttöön termin PWB. PCB oli yleisempää, kun teknologiasektori alun perin syntyi Japanissa. Koska PCB kuitenkin tarkoittaa myös "polykloorattuja bifenyylejä" tai myrkkyä, termistä PWB on tullut parempi. Siksi molemmat termit esiintyvät säännöllisesti asiakirjoissa ja artikkeleissa eri aikakausilta ja paikoista.

Aiheeseen liittyvä terminologia

PCB:n ja PWB:n lisäksi saatat haluta tuntea myös PCBA (printed Circuit Board Assembly), CCA (Circuit Card Assembly), PCA (printed Circuit Assembly) ja PWA (printed Wire Assembly). Näitä termejä käytetään myös painetuista piirilevyistä.

• PCBA (printed Circuit Board Assembly): Kun piirilevy kootaan, sitä kutsutaan PCBA- tai PCB-kokoonpanoksi.
• PWA (painettu lankakokoonpano): Vanha termi PCB-kokoonpanolle, joka tunnetaan usein nimellä PCBA.
• CCA (Circuit Card Assembly): Teknisesti sama kuin PCBA; CCA on kuitenkin vähemmän yleinen termi.
• PCA (printed Circuit Assembly): Sama kuin PCBA, vaikka harvoin kohdataan nykyään.

Piirilevyjen ja piirilevyjen vertailu

Suunnittelun monimutkaisuus

PWB-levyt ovat tyypillisesti yksipuolisia ja sopivat yksinkertaisempiin malleihin, joissa komponenttitiheys on pienempi. Sitä vastoin piirilevyt voivat olla yksipuolisia, kaksipuolisia tai monikerroksisia, mikä tarjoaa suuremman suunnittelun joustavuuden ja suuremman komponenttitiheyden.

Valmistustekniikat

Piirilevyjen valmistus sisältää yksinkertaisempia prosesseja, kuten fotolitografiaa tai silkkipainatusta kuvioiden luomiseksi ja kemiallista etsausta jälkien muodostamiseksi. Sitä vastoin piirilevyjen valmistus vaatii kehittyneempiä tekniikoita, kuten lasersuorakuvantamista (LDI) tai mustesuihkutulostusta ja monikerroslaminointia, jotta voidaan vastata nykyaikaisten elektronisten laitteiden lisääntyneeseen suunnittelun monimutkaisuuteen ja suorituskykyvaatimuksiin.

Suorituskyky ja luotettavuus

Piirilevyt tarjoavat yleensä paremman signaalin eheyden, lämmönhallinnan ja luotettavuuden verrattuna piirilevyihin. Tämä tekee niistä sopivampia korkean suorituskyvyn sovelluksiin, jotka vaativat nopeaa tiedonsiirtoa, tehokasta virranjakelua tai käyttöä ankarissa ympäristöolosuhteissa.

Materiaalin valinta

Alustamateriaalin valinta voi vaikuttaa lopputuotteen suorituskykyyn, kestävyyteen ja kustannuksiin. Piirilevyissä käytetään tyypillisesti edullisempia materiaaleja, kuten fenolipaperia tai epoksilasia, jotka saattavat riittää vähemmän vaativiin sovelluksiin. Piirilevyissä käytetään usein korkeamman suorituskyvyn materiaaleja, kuten FR-4:ää, polyimidiä tai erikoisia pienihäviöisiä laminaattiperheitä, jotta ne täyttäisivät tiukemmat suorituskyky- ja luotettavuusvaatimukset.

Kustannus- ja budjettinäkökohdat

Piirilevyjen ja piirilevyjen kokonaiskustannuksiin voivat vaikuttaa useat tekijät, kuten materiaalin valinta, valmistusprosessit ja suunnittelun monimutkaisuus. PWB-levyt aiheuttavat yleensä alhaisemmat kustannukset yksinkertaisemmista materiaaleista ja valmistustekniikoista johtuen, mikä tekee niistä houkuttelevan vaihtoehdon pienimääräiseen tuotantoon tai sovelluksiin, joissa on tiukat budjettirajoitukset. Piirilevyt edistyneillä suunnitteluominaisuuksilla ja suorituskykyetuilla voivat oikeuttaa korkeammat kustannukset tietyissä sovelluksissa, erityisesti suurien tuotantomäärien tuotannossa.

16-kerroksinen piirilevy edistyneeseen elektroniikkaan

Valinta PWB:n ja PCB:n välillä

Harkittavia tekijöitä

Kun valitset PWB:n tai PCB:n välillä tietylle projektille tai sovellukselle, on otettava huomioon useita tekijöitä:

• Suunnittelun monimutkaisuus: Piirin suunnittelun monimutkaisuus on kriittinen tekijä. Piirilevyt sopivat hyvin yksinkertaisempiin malleihin, joissa komponenttitiheys on pienempi, kun taas piirilevyt tarjoavat suuremman suunnittelun joustavuuden ja sopivat monimutkaisempiin piireihin, joissa komponenttitiheys on suurempi.
• Suorituskykyvaatimukset: Elektronisen laitteen tai järjestelmän suorituskykyvaatimuksilla on merkittävä rooli. Piirilevyt tarjoavat yleensä paremman signaalin eheyden, lämmönhallinnan ja luotettavuuden kuin PWB:t, mikä tekee niistä sopivampia sovelluksiin, jotka vaativat nopeaa tiedonsiirtoa, tehokasta virranjakoa tai toimintaa ankarissa ympäristöolosuhteissa.
• Valmistusrajoitukset: Piirilevyjen valmistukseen liittyy tyypillisesti yksinkertaisempia prosesseja ja alhaisempia kustannuksia, mikä tekee siitä houkuttelevan vaihtoehdon pienimääräiseen tuotantoon tai sovelluksiin, joissa on tiukat budjettirajoitukset. Piirilevyjen valmistus vaatii kehittyneempiä tekniikoita ja laitteita, mikä voi johtaa korkeampiin kustannuksiin ja pidemmät toimitusajat.
• Materiaalin valinta: Substraattimateriaalin valinta voi vaikuttaa lopputuotteen suorituskykyyn, kestävyyteen ja hintaan. Piirilevyt käyttävät tyypillisesti halvempia materiaaleja, kun taas PCB:t käyttävät usein tehokkaampia materiaaleja.
• Sääntely- ja teollisuusstandardit: Tietyt sovellukset saattavat edellyttää tiettyjen standardien noudattamista, mikä vaikuttaa valintaan PWB:n ja PCB:n välillä.

Kustannus- ja budjettinäkökohdat

• Materiaalikustannukset: PWB:t käyttävät tyypillisesti halvempia materiaaleja, mikä johtaa alhaisempiin kokonaiskustannuksiin. PCB:t käyttävät tehokkaampia ja kalliimpia materiaaleja.
• Valmistuskustannukset: Piirilevyjen valmistukseen liittyy yksinkertaisempia ja halvempia prosesseja. Piirilevyjen valmistus vaatii kehittyneitä tekniikoita, mikä johtaa korkeampiin kustannuksiin.
• Suunnittelun monimutkaisuus: PWB:t sopivat yksinkertaisiin, edullisiin malleihin. Piirilevyt sopivat monimutkaisiin, kalliisiin malleihin.
• Tuotanto määrä: PWB-levyt ovat kustannustehokkaita pienimuotoisessa tuotannossa. PCB-levyt hyötyvät mittakaavaeduista suurien volyymien tuotannossa.

Suorituskyky ja luotettavuus

• Signaalin eheys: Piirilevyt tarjoavat paremman signaalin eheyden nopeaan tiedonsiirtoon, mikä on välttämätöntä edistyneille elektronisille laitteille.
• Lämmönhallinta: Piirilevyt tarjoavat erinomaisen lämmönhallinnan, mikä on ratkaisevan tärkeää suuritehoisissa sovelluksissa.
• Mekaaninen vakaus: PCB:t tarjoavat paremman mekaanisen stabiilisuuden ja ympäristön kestävyyden, mikä tekee niistä sopivia ankariin olosuhteisiin.

Keskeinen pointti: Arvioimalla näitä tekijöitä huolellisesti ammattilaiset voivat tehdä tietoon perustuvia päätöksiä valitessaan piirilevyjen ja piirilevyjen välillä elektroniikkasuunnittelu- ja valmistusprojekteissaan.

Yhteenveto

Kulutuselektroniikkasektorilla termit PWB ja PCB ovat joskus keskenään samanlaisia. Painetut piirilevyt (PWB) ja piirilevyt (PCB) ovat molemmat elektronisia piirejä, joita käytetään elektronisten komponenttien tukemiseen ja liittämiseen. Ne ovat olennainen osa mitä tahansa elektronista laitetta , mutta niillä on eri käyttötarkoituksia piirien täydentämisessä.

Yhteenvetona voidaan todeta, että termin käyttö vaihtelee suuresti alueittain, mutta olennainen ero termien välillä on piirissä. PCB:t sisältävät esietsattuja piirejä, mikä mahdollistaa niiden nopean ja tehokkaan massatuotannon; sitä vastoin PWB:llä ei ole sellaista. Yleensä piirilevy on keskeinen vaihe piirilevytuotannossa. Nykyään tuntemamme monimutkaiset piirilevyt olivat alun perin PWB-levyjä; vain ne ovat nyt kehittyneet siihen pisteeseen, jossa termi PCB on nyt pakollinen. Tämä läpimurto toi useita etuja piirilevyjen valmistukseen teknologian ja tutkimuksen alalla; Se ei kuitenkaan poistanut tehokkaasti termiä PWB, minkä vuoksi molemmat termit ovat edelleen käytössä.

Keskeinen pointti: Piirilevyjen ja piirilevyjen erojen ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää tietoon perustuvien päätösten tekemiseksi elektroniikkasuunnittelussa ja -valmistuksessa. Piirilevyt soveltuvat yksinkertaisempiin ja edullisempiin sovelluksiin, kun taas piirilevyt tarjoavat suurempaa suunnittelun joustavuutta ja suorituskykyä edistyneille laitteille. Ottaen huomioon tekijät, kuten suunnittelun monimutkaisuus, suorituskykyvaatimukset, valmistusrajoitukset, materiaalivalinnan ja kustannukset, ammattilaiset voivat valita sopivan teknologian erityistarpeisiinsa.

UKK

Mikä on tärkein ero PWB:n ja PCB:n välillä?

Suurin ero on niiden suunnittelun monimutkaisuus ja valmistustekniikat. Piirilevyt ovat yksinkertaisempia yksipuolisia levyjä, kun taas piirilevyt voivat olla yksipuolisia, kaksipuolisia tai monikerroksisia, ja ne tukevat monimutkaisempia piirejä.

Voidaanko PWB:tä ja PCB:tä käyttää vaihtokelpoisesti?

Vaikka termejä käytetään usein vaihtokelpoisina, ne viittaavat erilaisiin levytyyppeihin, joiden suunnittelun monimutkaisuus ja suorituskyky vaihtelevat. Selvennys on välttämätöntä, kun keskustellaan tietyistä laudoista.

Milloin minun pitäisi valita PWB piirilevyn sijaan?

PWB:t sopivat peruselektroniikkatoimintoihin, pienempään komponenttitiheyteen ja yksinkertaisempiin malleihin. Ne ovat kustannustehokkaita pienimuotoisessa tuotannossa.

Milloin minun pitäisi valita piirilevy PWB:n sijaan?

Piirilevyt soveltuvat sovelluksiin, jotka vaativat suurempaa komponenttitiheyttä, monimutkaisia ​​piirejä ja parempaa suorituskykyä. Ne sopivat ihanteellisesti suuren volyymin tuotantoon ja edistyneisiin laitteisiin.

Miten piirilevyjen ja piirilevyjen valmistusprosessit eroavat toisistaan?

Piirilevyjen valmistukseen liittyy yksinkertaisempia prosesseja, kun taas piirilevyjen valmistus vaatii kehittyneitä tekniikoita, jotta se vastaa lisääntyneisiin suunnittelun monimutkaisiin ja suorituskykyvaatimuksiin.