De ultieme gids voor printplaatcomponenten - Type, selectie en montage

Printplaten vormen de basis van de meeste elektronica op de markt. Bij het bouwen ervan moeten we het juiste type printplaatcomponenten kiezen om de gewenste prestaties te bereiken.

Daarom is kennis van hun werking essentieel om elektronica te begrijpen en je eigen elektronica te assembleren.

De volgende gids laat zien hoe je de juiste printplaatcomponenten kiest voor het beoogde gebruik.

Typen onderdelen voor printplaten

Printplaten bestaan uit verschillende componenten, die variëren in complexiteit. Hier volgt een overzicht van de meest voorkomende soorten printplaatcomponenten:

1. Passieve componenten

Soorten componenten voor printplaten Passieve elektronische componenten

Passieve componenten zijn componenten die geen stroombron hebben. Ze verbruiken energie van de stroombron maar genereren geen spanning of stroom. Passieve componenten kunnen gemaakt zijn van halfgeleiders of isolatoren.

Doel

Er zijn drie doelen voor passieve componenten:

Als je de stroom door een circuit verlaagt, neemt de weerstand toe.
Begrenzing van de circuitspanning.
Energie opslaan in de vorm van een elektrisch veld of magnetisch veld.

Algemene materialen

Koper
Nikkel
Zilver
Palladium

Voordelen

De voordelen van passieve printplaatcomponenten zijn onder andere de volgende:

Deze zijn relatief goedkoop.
Lichtgewicht en klein van formaat.
Een chip of een bord kan het integreren met andere componenten.
Door hun lage verliezen kunnen passieve componenten gebruikt worden over een breed frequentiebereik (10 Hz tot 100 kHz), in tegenstelling tot actieve apparaten.

Toepassingen

Voedingen: Gebruikt in gelijkrichters, condensatoren en filters.
Audioversterkers: Gebruikt in filters, condensatoren en spoelen.
Filters: Wordt gebruikt in condensatoren, spoelen en weerstanden om ongewenste frequenties te verwijderen.
Medische hulpmiddelen: Gebruikt in sensoren en bewakingsapparatuur.
Ruimtevaarttechnologie: Gebruikt in sensoren, navigatiesystemen en communicatieapparatuur.
Industriële automatisering: Gebruikt in sensoren, schakelaars en regelsystemen.

Gebruikelijke typen

De meest voorkomende soorten passieve componenten zijn onder andere:

Weerstanden worden gebruikt om de stroom door een circuit te beperken door warmte of weerstand te produceren wanneer er stroom doorheen gaat.
Condensatoren slaan elektrische energie op door een tegengestelde lading op te bouwen op twee geleidende platen die van elkaar gescheiden zijn door een isolator, zoals lucht of plastic.
Inductoren genereren een elektromagnetisch veld om zich heen wanneer er stroom doorheen gaat.

2. Actieve componenten

Soorten componenten voor printplaten Actieve componenten

Actieve componenten zijn de onderdelen van een schakeling die iets doen. Het kunnen transistors, diodes of versterkers zijn.

In een eenvoudig circuit heeft een actieve component twee aansluitingen, een positieve en een negatieve aansluiting. De positieve klem wordt op de component meestal aangeduid met een + teken, terwijl de negatieve klem wordt aangeduid met een - teken. Het andere uiteinde van de component heeft ook een aansluitpunt dat de basis wordt genoemd. Deze heeft meestal drie pinnen:

één voor de voeding,
één voor de grond,
en één gemarkeerd met een pijl die naar de + aansluiting wijst.

Actieve componenten worden in de meeste schakelingen gebruikt om een bepaalde functie uit te voeren, zoals versterken of schakelen.

Doel

Deze apparaten versterken of schakel elektrische signalen met hoge snelheden. Ze kunnen niet alleen de stroom van elektriciteit veranderen, maar ook tussen paden schakelen.

Algemene materialen

De materialen die gebruikt worden in de actieve componenten van een printplaat zijn onder andere:

Koperfolie of met koper bekleed laminaat (Cu)
Aluminium geleiders worden rechtstreeks op het substraat geplateerd of met behulp van galvanisatie bedrukt met een dikke laag koper.
Soldeermasker voor het afdekken van blootliggende kopersporen en pads om corrosie en kortsluiting te voorkomen
Fotolak die wordt gebruikt als beschermlaag tijdens het etsen en als soldeermasker tijdens het solderen.

Voordelen

Dit zijn enkele van de voordelen van actieve componenten:

Kleiner dan passieve componenten
Laat meer ruimte op de printplaat voor andere componenten.
Verbruiken weinig stroom
De energieomzettingsefficiëntie is hoog. Ze kunnen dus meer energie omzetten in elektriciteit dan ze verbruiken uit externe bronnen.

Toepassingen

Hieronder volgen de toepassingen van actieve componenten van de printplaat:

Frequentieregeling: Actieve componenten spelen een belangrijke rol bij frequentieregeling. Hierdoor werkt of functioneert het apparaat op een bepaalde frequentie.
Versterking: Versterking is een andere toepassing van actieve componenten. Dit gebeurt omdat het de amplitude van het signaal verhoogt.
Spanningsregeling: Een andere toepassing van actieve componentcircuits is spanningsregeling. Ongeacht fluctuaties in de ingangsspanning helpt het om de uitgangsspanning te regelen.
Schakelen: Schakelen is nog een andere toepassing van actieve componentschakelingen waarbij we ze gebruiken om een belasting die aangesloten blijft op een wisselstroombron (bron) in of uit te schakelen.

Gebruikelijke typen

Er zijn tegenwoordig veel verschillende soorten actieve componenten verkrijgbaar. Enkele voorbeelden zijn:

Transistors: Ze kunnen worden gebruikt voor versterken en schakelen. Een transistor bestaat uit een emitter, een basis en een collector.
Diodes: Deze laten de stroom slechts in één richting stromen. Ze hebben drie aansluitdraden (anode, kathode en gate).

Geïntegreerde schakelingen (IC's): Deze siliciumchips bevatten meerdere transistors. De meeste computers gebruiken ze om de centrale verwerkingseenheid (CPU) aan te sturen.

3. Elektromechanische onderdelen

Soorten componenten voor printplaten Elektromechanische componenten

Wanneer een mechanische verandering, zoals het draaien van een motor, teweeggebracht wordt door een elektrisch signaal, is de component elektromechanisch. Deze genereren meestal een magnetisch veld met behulp van een elektrische stroom, waardoor een fysieke beweging ontstaat. Deze categorie omvat alle soorten relais en schakelaars.

Doel

In een printplaat fungeren elektromechanische componenten als geleidende paden tussen twee zijden.

Algemene materialen

Er worden veel verschillende materialen gebruikt bij de productie van elektromechanische onderdelen. Hier zijn een paar van de meest voorkomende:

Metaallegeringen
Kunststoffen
Rubber en elastomeren
Glas

Voordelen

Elektromechanische componenten hebben de volgende voordelen:

Hebben een hoge mate van precisie in positionering en snelheid.
Hebben weinig ruis.
Een lange levensduur en kan jaren meegaan zonder onderhoud of vervanging.
Gemakkelijk te installeren en lichtgewicht.

Toepassingen

Omzetters: Sensoren, microfoons en luidsprekers gebruiken deze apparaten om mechanische beweging om te zetten in elektrische signalen.
Sensoren: Temperatuur, druk en beweging kunnen met deze apparaten worden gemeten in diverse toepassingen, zoals de auto-industrie, ruimtevaart en medische toepassingen.
Generatoren: Elektromechanische generatoren worden aangetroffen in elektriciteitscentrales, windturbines en waterkrachtcentrales en zetten mechanische energie om in elektriciteit.

Gebruikelijke typen

Enkele soorten zijn:

Relais: Apparaten waarmee een laagspanningscircuit een hoogspanningscircuit kan besturen, vaak gebruikt in elektrische en industriële toepassingen.
Schakelaars: Ze kunnen worden gebruikt om elektrische circuits aan te sluiten of af te sluiten en omvatten drukknoppen, tuimelschakelaars, draaischakelaars en schuifschakelaars.
Aansluitingen: Verbind twee of meer elektrische circuits. Verkrijgbaar in USB-, audio-, video- en stroomtypes. Elektronische apparaten kunnen niet goed functioneren zonder.

Hoe kies je componenten voor printplaten?

Het eerste wat je moet doen is beslissen wat je wilt dat je printplaat doet. Bouw je een eenvoudige timer of een geavanceerde sensor?

Dit zal helpen om het type onderdelen dat je nodig hebt te beperken.

Functionaliteit: Componenten kiezen die passen bij de vereiste functies van de printplaat.
Grootte: Kies componenten die passen binnen de fysieke afmetingen van het bord.
Vermogen: Componenten kiezen die het vermogen van het circuit aankunnen.
Beschikbaarheid: Ervoor zorgen dat de benodigde onderdelen gemakkelijk toegankelijk en op voorraad zijn.
Kosten: De kosten van de onderdelen afwegen tegen het totale budget van het project.
Betrouwbaarheid: Kies componenten die bekend staan als betrouwbaar en met een lange levensduur.
Reputatie van de fabrikant: Bij het kiezen van onderdelen voor uw printplaten moet u kijken hoe lang ze al actief zijn en hoeveel producten ze met succes hebben verzonden. Voor wie op zoek is naar een betrouwbare en ervaren fabrikant van printplaatonderdelen, Langir is een uitstekende optie.

Circuitontwerp en -lay-out

Het selecteren van de juiste componenten voor het ontwerp van printplaten is cruciaal voor optimale prestaties, betrouwbaarheid en kosteneffectiviteit. De juiste componentenselectie garandeert ook de compatibiliteit en beschikbaarheid van de componenten.

Het is essentieel om een ervaren leverancier te raadplegen voor begeleiding bij het selecteren van de juiste componenten voor uw printplaatontwerp.

Best Practices voor printplaatlay-out met verschillende typen componenten

Hier volgen enkele best practices voor de layout van printplaten met verschillende componenttypes:

Passieve componenten:

Plaats passieve componenten in de buurt van het IC of de connector waarop ze worden aangesloten.
Passieve componenten van de groep, zoals filtering of signaalkoppeling, worden gebruikt voor dezelfde functie.

Actieve bestanddelen:

Plaats actieve componenten in het midden van de printplaat om signaalinterferentie te minimaliseren.
Gebruik ontkoppelcondensatoren in de buurt van actieve printplaatcomponenten om ruis te verminderen.

Aansluitingen:

Plaats connectoren aan de rand van de printplaat zodat je er gemakkelijk bij kunt.
Richt connectoren in een consistente richting om de juiste uitlijning te garanderen.
Zorg voor voldoende afstand tussen de connectors om interferentie te voorkomen.

Voeding en aarde:

Gebruik een apart vlak voor voeding en aarde om ruis te minimaliseren.
Voedings- en massasporen zijn breed genoeg om de vereiste stroom aan te kunnen.

Componenten voor hoge frequenties:

Plaats hoogfrequente componenten op een plaats waar ze het effect van parasitaire capaciteit en inductie kunnen minimaliseren.
Gebruik korte sporen voor hoogfrequente componenten om signaalverlies te minimaliseren.
Gebruik een speciale massaplaat om signaalinterferentie te minimaliseren.

Montage printplaat

Printplaatassemblage is het vullen van een printplaat met elektronische componenten om een werkend elektronisch apparaat te maken. Het proces bestaat uit verschillende stappen, waaronder componentselectie, PCB-lay-out (printed circuit board) en het assemblageproces.

Soorten assemblagemethoden

Er zijn twee primaire methoden om printplaten te assembleren:

Doorlopend

Circuit Board Assembly Methode Through-hole

Doorlopende assemblages zijn de meest voorkomende en eenvoudigste. Ze kunnen met de hand of met geautomatiseerde apparatuur worden geassembleerd.

Opbouw

Assemblagemethode printplaat opbouw

Opbouwassemblages zijn moeilijker te assembleren vanwege hun kleine formaat en kleine afstand tussen de aansluitdraden. Ze worden vaak automatisch gesoldeerd met golfsolderen of reflow solderen.

Het samenstellen van componenten testen voor assemblage en het vermijden van thermische schokken tijdens het solderen is kritisch voor opbouwassemblages omdat deze minder tolerantie hebben voor thermische stress dan componenten met doorlopende gaten.

Onderdelen testen voor montage

Het testen van printplaatcomponenten voor assemblage zorgt ervoor dat ze voldoen aan de specificaties en goed functioneren. Dit proces voorkomt kostbare fouten die kunnen leiden tot een defect product.

Thermische schokken vermijden tijdens het solderen

Tijdens het soldeerproces kan een thermische schok optreden wanneer de temperatuur van het onderdeel te snel verandert. Dit kan schade veroorzaken aan het onderdeel of de printplaat. Om thermische schokken te voorkomen, moeten de printplaat en de componenten geleidelijk worden verwarmd en afgekoeld om het risico op schade te beperken.

Soldeertechnieken en assemblagemateriaal

Soldeertechnieken en -apparatuur omvatten golfsolderen, reflow solderen en handmatig solderen. Afhankelijk van het productievolume en het type componenten dat wordt gesoldeerd, varieert de apparatuur.

Problemen oplossen met onderdelen van printplaten

Componenten van printplaten kunnen verschillende problemen ondervinden, zoals defecten, schade, onjuiste installatie en compatibiliteitsproblemen. Om deze problemen op te lossen en te diagnosticeren is kennis nodig van de verschillende soorten componenten en diagnostische tools.

Veel voorkomende problemen met printplaatonderdelen

Printplaten en hun componenten zijn gevoelig voor de volgende problemen:

Falen: Door overspanning, oververhitting of onjuist gebruik kunnen onderdelen van de printplaat defect raken.
Schade: Componenten kunnen beschadigd raken tijdens hantering, assemblage of gebruik, waardoor de printplaat defect kan raken.
Onjuiste installatie: Problemen zoals ompoling of verkeerde uitlijning kunnen ontstaan door onjuiste installatie.
Compatibiliteitsproblemen: Sommige onderdelen van de printplaat zijn mogelijk niet compatibel met de printplaat of andere onderdelen.

Problemen oplossen en diagnose stellen bij verschillende soorten onderdelen

Er zijn verschillende diagnose-instrumenten beschikbaar om problemen met passieve en actieve componenten op te lossen, waaronder multimeters, oscilloscopen en logic analyzers. Deze instrumenten identificeren de hoofdoorzaak, zoals defecte componenten of gebroken sporen.

Verwerkingstechnieken

Reworking technieken omvatten het repareren of vervangen van beschadigde componenten op een PCB. De technieken omvatten desolderen, hetelucht rework stations en soldeerbouten. Het is essentieel om de juiste herbewerkingstechnieken te gebruiken om verdere schade aan de printplaat of componenten te voorkomen.

Toekomst van printplaatonderdelen

Automatisering, miniaturisatieen kunstmatige intelligentie (AI) zullen toekomstige ontwikkelingen in printplaatcomponenten beïnvloeden.

Kleinere, effectievere elektronische componenten zijn nodig naarmate de vraag naar complexere elektronische apparaten toeneemt. Nanotechnologie speelt hierbij een cruciale rol. Nanotechnologie maakt gebruik van materialen die gemeten worden in nanometers (nm) of miljardsten van een meter.

De voordelen van productietechnieken op nanoschaal zijn talrijk, zoals

Kleinere maatgerelateerde verbeteringen in prestaties en efficiëntie
Verbeterde duurzaamheid en betrouwbaarheid door minder gebreken
En een lager energieverbruik.

AI-systemen zijn ontwikkeld voor gebruik in de transportsector, de gezondheidszorg en andere sectoren. De afgelopen jaren zijn op AI gebaseerde systemen steeds meer gebruikt voor geavanceerde taken zoals beeldidentificatie, objectherkenning, spraakherkenning en vertaling zonder dat menselijke tussenkomst nodig was. Biedt inzicht in enorme datasets door patronen te identificeren die mensen niet kunnen begrijpen.

Apparatuur wordt steeds kleiner, maar de prestaties worden sneller dan ooit dankzij de miniaturisatietrend. Dankzij deze tendens kunnen producenten nu producten met hoge prestaties produceren tegen de laagst mogelijke kosten.

Conclusie

De juiste selectie, het juiste ontwerp en de juiste assemblage van componenten zijn cruciaal voor een succesvolle werking van printplaten. Om ervoor te zorgen dat uw printplaten aan deze eisen voldoen, is het essentieel om een gerenommeerde en ervaren leverancier als Langir te raadplegen.

Met hun expertise in paneelschakelaars, bedieningspanelen en circuitbeveiliging, Langir kan u helpen in elke fase van het ontwikkelingsproces van printplaten.