Mit dem bedeutenden Leiterplatte Wir beziehen uns auf eines der meistgesehenen Stücke in der Welt der Elektronik, die Panels, in denen die Schaltungen der verschiedenen Komponenten montiert sind. Dazu gehört auch die Hardware unserer PCs. Aber was sind ihre Eigenschaften und wie werden sie konstruiert und hergestellt?
Integrierte Schaltungen, seien es Prozessoren, Speicher oder Kombinationen davon, werden auf einer Leiterplatte montiert, die das Aussehen einer Platine hat, bei der es für diejenigen, die sich nicht mit Hardware- und Unterhaltungselektronikprodukten beschäftigen, immer noch einfach ist Unterstützung, um die Chips zu platzieren. Aber sie sind mehr als das und ein grundlegender Bestandteil der Hardwarekomponenten unserer Computer.
Was ist eine Leiterplatte?
Wenn wir uns etwas ansehen Hauptplatine oder Grafikkarte können wir sehen, wie alle Komponenten auf einer Oberfläche gelötet und gut angeordnet sind, die wir Printed Circuit Board nennen oder auch unter dem Akronym PCB bekannt sind. Seine Nützlichkeit besteht nicht nur darin, die verschiedenen Verarbeitungs- und Speicherchips zu platzieren, sondern auch die Verdrahtung für die gegenseitige Kommunikation zwischen ihnen aufzunehmen, die die Spuren sind, die auf der Oberfläche zu sehen sind.
Beim Prototyping werden häufig solche Platten verwendet, bei denen die Stifte jedes Chips in jedem der Löcher platziert sind und Kabel verwendet werden, um den Chip mit dem Substrat zu verbinden. Diese Arten von Boards werden Breadboards genannt und sind ideal für Prototyping-Systeme mit bereits hergestellten Chips, aber für das Endprodukt möchten Sie kein Kabelgewirr, ansonsten möchten Sie, dass alles an seinem Platz bleibt.
Und wie funktioniert eine Leiterplatte? Sie sind wirklich nichts anderes als eine Reihe von Kupferschienen oder ein anderes elektrisch leitfähiges Element kombiniert mit Schichten aus nichtleitendem Material . Wir können mehrere Schichten aus nichtleitendem Material haben und in jeder davon gibt es eine Gruppe von Kupferbahnen, die als Verdrahtung verwendet werden, um die Chips zu kommunizieren. Diese sind zwar nicht sichtbar und dann sehr schwer zu lesen.
Wie werden sie hergestellt?
Leiterplatten können mit einer Vielzahl unterschiedlicher Stoffe hergestellt werden, am weitesten verbreitet ist jedoch eine Verbindung namens FR-4 . Die aus einer Kombination aus Glasfaser und Epoxidharz besteht, die sich durch ihre feuerhemmenden Eigenschaften auszeichnet und der nicht leitende Teil der Leiterplatte ist und daher keinen Strom durchlässt, wodurch Signalprobleme vermieden werden.
Die Leiterplatte hat auch eine komplette Schicht aus Kupfer oder einem anderen leitfähigen Material zwischen den beiden FR-4-Schichten und verwendet chemische Mittel, um den Teil des Kupfers freizulegen, der den Leiterbahnen entspricht. Um die Stifte verschiedener Chips und elektronischer Komponenten für ihre Platzierung anzupassen, werden Löcher mit einem bestimmten Durchmesser hergestellt, die es ermöglichen, die verschiedenen Chips für ein anschließendes Löten jedes der Teile zu verbinden. Falls eine Buchse verwendet wird, wird diese direkt auf die Leiterplatte gelötet.
Bei Designs mit mehreren Schichten muss jede Schicht viel dünner sein als ein Modell mit einer einzigen Schicht und mit zunehmender Anzahl muss die Dicke abnehmen. Üblicherweise werden thermische Verfahren zum Fügen verwendet, die jedoch ihre Probleme haben, da sie die Herstellung von Grundplatten empfindlicher machen. Auch diese Arbeitsweise
Wie sind sie gestaltet?
Um sie heute zu gestalten, spezielle Computerprogramme werden verwendet, die es uns ermöglichen, die Leiterplatte zu zeichnen und sogar simulieren Sie die Operation jeder seiner Verbindungen, um zu überprüfen, ob das Signal richtig übertragen wird. Beispiele für diese Art der Anwendung sind Autodesk-Eagle , Schaltungshersteller , usw. Natürlich sprechen wir von einer Schaltung, die analoge und digitale Elektronik kombiniert, daher erfordert der Entwurf einer solchen Schaltung Kenntnisse in dieser Disziplin.
Nachdem in der Simulation festgestellt wurde, dass die Schaltung funktioniert, gibt es zwei Möglichkeiten:
- Einerseits können Sie ein auf seine Konstruktion spezialisiertes Unternehmen beauftragen, einige Versionen Ihres Entwurfs herzustellen. Sie müssen also nicht die notwendige Ausrüstung zu Hause haben und können Ihre Zeit für andere Aufgaben oder für Ihre Freizeit verwenden, müssen jedoch warten, bis sie bereit sind.
- Die andere Möglichkeit besteht darin, Ihre eigene Leiterplatte von zu Hause aus zu erstellen. Wir haben ein vollständiges Tutorial dazu, falls Sie interessiert sind und wissen möchten, wie es geht.
Für Fans computerfokussierter Elektronik ist das Design und die Erstellung von Leiterplatten ein weiterer Teil ihres Entstehungsprozesses, sei es, um Projekte von Grund auf neu zu erstellen oder sogar ein altes System zu restaurieren, bei dem aufgrund des schlechten Zustands der Komponenten keine länger einwandfrei funktionieren.
Lohnt es sich, eigene Leiterplatten zu erstellen?
Dies ist eine Frage, die sich einige von Ihnen beim Lesen dieses Artikels stellen werden, und aus der Sicht des Autors dieses Artikels würde ich Ihnen sagen, dass es sich sehr lohnt und es eine sehr lohnende introspektive Arbeit ist und es unerlässlich ist, wenn Sie suchen alte Systeme wiederherzustellen. Wenn Sie außerdem Ihre eigenen Lösungen aus einer Kombination von FPGA, CPLD und anderen Komponenten erstellen, sowohl auf Amateur- als auch auf Profiebene, benötigen Sie Ihre eigene Leiterplatte.
Leider verwenden heutzutage viele zeitgenössische Produkte mehrspurige Leiterplatten, bei denen es fast unmöglich ist, eine dieser Leiterplatten zu rekonstruieren und eine Nachbildung zu erstellen, aber beim Restaurieren alter Systeme oder kleinen Verbesserungen ist es möglich.
Natürlich wird es Ihnen nicht helfen, sehr fortschrittliche Hardware-Elemente wie aktuelle Grafikkarten zu restaurieren, da ihre Montage durch sehr hochpräzise Maschinen erfolgt, die auf äußerst komplexe Weise Spuren erzeugen und auf Multilayer-Leiterplatten zurückgreifen.
Letztendlich hängt es also von der Anwendung ab, die Sie Ihrem Design geben werden, aber Sie können es jederzeit kommerziell nutzen, entweder mit neuen Kreationen oder indem Sie alte Systeme wieder zum Leben erwecken. In jedem Fall ist es Teil des Prozesses der Erstellung der neuen Hardware.
