회로 기판의 기능은 무엇입니까?

인쇄 회로 기판 또는 PCB는 거의 모든 유형의 전자 장치에서 볼 수 있습니다. 이 플라스틱 기판과 내장된 부품은 컴퓨터와 휴대폰에서 스마트워치에 이르기까지 모든 것에 대한 기본 기술을 제공합니다. PCB의 회로 연결을 통해 보드의 소형화된 구성 요소 간에 전류를 효율적으로 라우팅하여 더 큰 장치와 부피가 큰 배선을 대체할 수 있습니다.

설계된 응용 프로그램에 따라 PC 보드는 컴퓨팅, 통신 및 데이터 전송과 관련된 다양한 작업을 수행할 수 있습니다. 수행하는 작업 외에도 회로 기판의 가장 중요한 기능은 장치용 전자 장치를 컴팩트한 공간에 통합하는 방법을 제공하는 것입니다. PCB를 사용하면 구성 요소를 안전하게 절연하면서 전원에 올바르게 연결할 수 있습니다. 또한 회로 기판은 디지털 설계 도구로 설계하고 공장 자동화를 사용하여 대량으로 제조할 수 있기 때문에 다른 옵션보다 저렴합니다.

최신 회로 기판은 일반적으로 다양한 재료의 레이어로 만들어집니다. 다양한 층이 적층 공정을 통해 함께 융합됩니다. 많은 보드의 기본 재료는 단단한 코어를 제공하는 유리 섬유입니다. 보드의 한쪽 또는 양쪽에 구리 호일 층이 다음에 옵니다. 그런 다음 화학 공정을 사용하여 전도성 경로가 되는 구리 트레이스를 정의합니다. 이러한 흔적은 이전 전자 어셈블리에 사용된 점대점 구성 방법에서 볼 수 있는 지저분한 와이어 래핑을 대신합니다.

ㅏ 솔더 마스크 층 구리 층을 보호하고 절연하기 위해 회로 기판에 추가됩니다. 이 플라스틱 층은 보드의 양면을 덮고 있으며 종종 녹색입니다. 그 다음에 실크스크린 층 보드 조립에 도움이 되는 문자, 숫자 및 기타 식별자를 포함합니다. 회로 기판의 구성 요소는 납땜을 포함하여 다양한 방법으로 기판에 부착될 수 있습니다. 일부 부착 방법은 다음과 같은 작은 구멍을 사용합니다. 비아 그것은 회로 기판을 통해 드릴입니다. 그들의 목적은 전기가 보드의 한쪽에서 다른 쪽으로 흐를 수 있도록 하는 것입니다.

ㅏ 회로 전기가 이동할 수 있는 전도성 물질의 고리입니다. 루프가 닫히면 전기는 배터리와 같은 전원에서 전도성 물질을 통해 중단되지 않고 전원으로 흐를 수 있습니다. 회로의 설계는 전기가 전위의 척도인 더 높은 전력 전압에서 더 낮은 전압으로 흐르려고 한다는 사실을 기반으로 합니다.

모든 회로는 최소한 4개의 기본 요소로 구성됩니다. 첫 번째 요소는 에너지 원 AC 또는 DC 전원용. 두 번째 요소는 에너지가 이동할 수 있는 와이어와 같은 전도성 물질입니다. 이 전도 경로는 길 또는 추적하다. 세 번째 요소는 짐, 작업이나 작업을 수행하기 위해 전력의 일부를 소모하는 하나 이상의 구성 요소로 구성됩니다. 네 번째이자 마지막 요소는 적어도 하나입니다. 제어 장치 또는 스위치 권력의 흐름을 통제하기 위해.

회로의 닫힌 경로에 부하를 삽입하면 부하가 전류의 흐름을 사용하여 전력이 필요한 작업을 수행할 수 있습니다. 예를 들어, LED(발광 다이오드) 부품이 삽입된 회로를 통해 전원이 흐를 때 켜지도록 만들 수 있습니다. 전력 과부하로 인해 부착된 구성 요소가 손상될 수 있으므로 부하는 에너지를 소비해야 합니다.

회로 기판에서 가장 중요한 구성 요소는 다음과 같습니다.

• 배터리: 일반적으로 회로의 두 지점 사이에 전압차를 제공하는 이중 단자 장치를 통해 회로에 전원을 공급합니다.
• 콘덴서: 전하를 빠르게 유지하거나 방출할 수 있는 배터리와 같은 구성 요소
• 다이오드: 회로기판의 전기를 한 방향으로 강제로 흐르게 하여 제어
• 인덕터: 전류의 에너지를 자기에너지로 저장
• IC(통합회로): 소형화된 형태로 많은 회로와 부품을 포함할 수 있으며 일반적으로 특정 기능을 수행하는 칩
• 주도의 (빛방출다이오드): 시각적 피드백을 제공하기 위해 회로 기판에 사용되는 작은 조명
• 저항기: 저항을 제공하여 전류의 흐름을 조절합니다.
• 스위치: 닫혀 있는지 열려 있는지에 따라 전류를 차단하거나 흐르게 합니다.
• 트랜지스터: 전기적 신호에 의해 제어되는 일종의 스위치

회로 기판의 각 구성 요소는 전체 PCB 기능에 의해 결정되는 특정 작업 또는 일련의 작업을 수행합니다. 트랜지스터 및 커패시터와 같은 일부 구성 요소는 전류에서 직접 작동합니다. 이들은 집적 회로로 알려진 보다 복잡한 구성 요소 내에서 빌딩 블록 역할을 합니다.

PCBA(인쇄 회로 기판 어셈블리의 약어)라는 용어는 기판에 부착되고 구리 트레이스에 연결된 구성 요소로 완전히 채워진 회로 기판을 설명하는 데 사용됩니다. 플러그인 어셈블리라고도 합니다. 구리 트레이스가 있지만 구성 요소가 설치되지 않은 보드는 종종 베어 보드 또는 인쇄 회로 기판.

최신 회로 기판의 설계로 인해 기존의 와이어 포장 기판보다 저렴한 비용으로 대량 생산할 수 있습니다. 보드의 설계 단계가 특수 컴퓨터 소프트웨어의 도움으로 배치된 후 제조 및 조립은 대부분 자동화됩니다. PCBA는 품질 보증 테스트가 완료된 후 완성되어 사용할 준비가 된 것으로 간주됩니다.

NS 개방 회로 단선 또는 느슨한 연결로 인해 닫히지 않은 것입니다. 개방 회로는 전기를 전도할 수 없기 때문에 작동하지 않습니다. 개방 회로에서 전압을 사용할 수 있지만 흐를 수 있는 방법은 없습니다. 어떤 경우에는 개방 회로가 필요합니다. 예를 들어, 조명을 켜고 끄는 데 사용되는 스위치는 조명을 전원에 연결하는 회로를 열고 닫습니다.

결함이 있는 회로의 또 다른 유형은 다음과 같습니다. 단락, 너무 많은 전력이 회로를 통해 이동하여 전도성 물질 또는 전원 공급 장치가 손상될 때 발생할 수 있습니다. 단락은 회로의 두 지점이 다음과 같이 연결되지 않아야 할 때 연결되어 발생할 수 있습니다. 전원 공급 장치의 두 단자는 그 사이에 부하 구성 요소가없는 상태로 연결되어 일부를 배출합니다. 현재의. 이러한 방식으로 전원 공급 장치를 단락시키면 위험할 수 있으며 화재나 폭발이 발생할 수도 있습니다.

진공관과 전기 릴레이는 초기 컴퓨터의 기본 기능을 수행했습니다. 집적 회로의 도입으로 전자 부품의 크기와 비용이 모두 감소했습니다. 곧, 이전에 방 전체를 차지했던 장치의 모든 배선을 포함하는 회로 기판이 개발되었습니다. 이 초기 보드는 Masonite, Bakelite 및 판지를 포함한 다양한 재료로 만들어졌으며 커넥터는 기둥 주위를 감싼 황동 와이어로 구성되었습니다.

1940년대부터 구리선이 황동을 대체하면서 회로 기판은 보다 효율적이고 저렴하게 생산할 수 있게 되었습니다. 구리 배선이 있는 초기 기판은 군용 라디오에 사용되었으며 1950년대에는 소비자 기기에도 사용되었습니다. 곧 한 면에만 배선이 포함된 단면 기판이 현재 널리 사용되는 양면 및 다층 PCB로 발전했습니다.

1970년대부터 1990년대까지 PCB 설계는 더욱 복잡해졌습니다. 동시에 보드의 물리적 크기와 비용은 계속 줄어들었습니다. 보드가 부착된 구성 요소로 인해 밀도가 높아짐에 따라 CAD(Computer-Aided Design Application)는 보드 생성을 지원하기 위해 개발되었습니다. 오늘날에는 무료 및 저가 옵션에서 설계, 제조 및 테스트에 도움이 되는 완전한 기능을 갖춘 고가 패키지에 이르기까지 디지털 PCB 설계에 사용할 수 있는 다양한 도구가 있습니다.

현대 전자 제품은 1950년대 후반에 도입된 집적 회로 없이는 존재할 수 없습니다. IC는 특정 기능을 수행하기 위해 컴퓨터 칩에 조립된 트랜지스터, 저항기 및 다이오드와 같은 회로 및 구성요소의 소형화된 모음입니다. 단일 IC 칩에는 수천 또는 수백만 개의 구성 요소가 포함될 수 있습니다. 가장 일반적인 유형의 집적 회로에는 논리 게이트, 타이머, 카운터 및 시프트 레지스터가 포함됩니다.

저수준 IC 외에도 컴퓨터나 다른 장치를 제어할 수 있는 더 복잡한 마이크로프로세서 및 마이크로컨트롤러 IC도 있습니다. 다른 복잡한 집적 회로에는 휴대폰 및 기타 전자 장치에서 볼 수 있는 가속도계 및 자이로스코프와 같은 디지털 센서가 포함됩니다. PCB의 다른 부분과 마찬가지로 집적 회로의 크기는 지난 수십 년 동안 꾸준히 감소했습니다.

사용된 초기 단면 PCB에 부품 실장 스루홀 기술, 구성 요소가 보드의 한 면에 부착되고 솔더링을 사용하여 다른 면의 전도성 와이어 트레이스에 구멍을 통해 고정되었습니다. 도입 당시 스루홀 기술은 점대점(point-to-point) 구조보다 발전된 기술이었지만, 실장을 위해 PCB에 드릴로 뚫린 구멍은 특히 다층 도입 후 여러 설계 문제로 이어졌습니다. 무대. 구멍이 모든 레이어를 통과해야 했기 때문에 보드에서 사용 가능한 공간의 상당 부분이 제거되었습니다.

표면 실장 기술 (SMT)는 관통 구멍으로 인해 발생하는 많은 문제를 해결했습니다. 수십 년 전에 도입되었지만 1990년대에 널리 사용되었습니다. 구성 요소는 와이어 리드 대신 회로 기판에 직접 납땜할 수 있는 작은 패드가 부착되도록 변경되었습니다. SMT를 통해 PCB 제조업체는 PCB 양면에 많은 수의 부품을 조밀하게 패키징할 수 있었습니다. 이러한 유형의 마운팅은 자동화로 제조하기도 더 쉽습니다.

SMT 실장은 회로 기판에 구멍이 필요하지 않습니다. 일부 PCB 설계는 여전히 비아를 사용하여 서로 다른 레이어의 구성 요소 간의 상호 연결을 허용합니다. 그러나 이러한 구멍은 이전에 부품 장착에 사용된 관통 구멍만큼 방해가 되지 않습니다.

가장 복잡한 전자 장치에는 다층 PCB가 포함될 수 있습니다. 이 보드는 구리와 같은 전도성 물질로 된 3개 이상의 층과 절연층이 교대로 구성되어 있습니다. 다층 기판의 일반적인 구성에는 4, 6, 8 또는 10개의 레이어가 있습니다. 레이어 사이에 공기가 갇히지 않도록 모든 레이어를 함께 라미네이트해야 합니다. 이 과정은 일반적으로 고온 및 고압에서 수행됩니다.

다층 PCB의 장점은 더 작은 공간에 더 높은 밀도의 부품과 회로가 있다는 것입니다. 컴퓨터, 파일 서버, GPS 기술, 의료 기기, 위성 및 항공 우주 시스템에 사용됩니다. 그러나 다층 기판에도 몇 가지 단점이 있습니다. 단면 및 양면 보드보다 설계 및 제조가 더 복잡하고 어렵기 때문에 더 비쌉니다. 또한 보드의 내부 레이어에서 문제가 발생하면 수리하기 어려울 수 있습니다.