Onderdelen van printplaten: identificatie en keuze van de juiste onderdelen

Een kale printplaat heeft geen functie zonder de aangesloten componenten. Om succesvolle projecten te realiseren, is het daarom essentieel om de verschillende onderdelen van een printplaat te begrijpen. Deze handleiding helpt u bij het identificeren van printplaatonderdelen en bij het kiezen van de juiste onderdelen voor uw project.

Wat zijn onderdelen van een printplaat?

Weerstanden en microchips zoals deze zijn onderdelen van een printplaat. Ze vormen een printplaat die ervoor zorgt dat een elektronisch systeem werkt. Elektronische componenten worden ofwel op het oppervlak van een printplaat gesoldeerd, ofwel door gaten in de printplaat gestoken om signalen te verzenden. Elk onderdeel van de printplaat is te herkennen aan specifieke labels zoals R, C, enzovoort.

Identificatie van printplaatonderdelen

Voordat je componenten voor je printplaat selecteert, moet je een bedradingsschema maken of hebben. Deze schema's laten zien hoe de elektronische onderdelen van een printplaat met elkaar verbonden zijn om een werkend elektronisch systeem te verkrijgen. Hulpmiddelen zoals EasyEDA helpen je bij het identificeren van printplaatcomponenten voordat je begint met de montage.

Printplaten

De printplaatonderdelen kunnen zelfs volgens de specificaties van de fabrikant worden geproduceerd. De gekozen printplaat bepaalt het gewicht, de kosten en de assemblage van het eindproduct. De aanduiding "PCB" wordt gebruikt voor de printplaat zelf.

Functionaliteit: Om mechanische ondersteuning en elektrische geleiding te bieden.
Voorbeeldtoepassing: Een FR4 meerlagig bord plaatst de microprintplaatcomponenten in een smartphone.

Weerstanden (vaste waarde)

Weerstanden zijn de meest voorkomende passieve componenten op een printplaat en worden gebruikt om de stroom te beperken. Deze basiscomponenten voor printplaten zijn verkrijgbaar in verschillende maten en hun weerstand wordt gemeten in Ohm. De meeste ingenieurs gebruiken de kleuren op de markeringen om de waarde en de aanduiding "R" te bepalen.

Functionaliteit: Regel de stroom- en spanningsniveaus.
Voorbeeldtoepassing: Een weerstand wordt gebruikt om de stroomsterkte in een circuit te beperken. Een weerstand van 330Ω beperkt de stroom naar de LED tot 20mA, waardoor de LED niet doorbrandt.

Variabele weerstanden

Variabele weerstanden kunnen handmatig op de gewenste weerstandswaarde worden ingesteld met behulp van een draaiknop of schuifregelaar. Deze componenten worden gebruikt in elk elektronisch circuit dat gebruikersgestuurde invoer vereist, zoals volume, helderheid, enzovoort. Uw tekening bevat doorgaans een RV, een VR of simpelweg een R.

Functionaliteit: Handmatig de signaalniveaus of weerstand wijzigen.
Voorbeeldtoepassing: Een potentiometer die bijvoorbeeld als volumeknop in een gitaarversterker fungeert.

Condensatoren

Een condensator , een van de passieve componenten op printplaten, wordt gebruikt om energie in het elektrische veld op te slaan voor later gebruik. Je ziet vaak deze cilindervormige condensatoren, die te herkennen zijn aan hun vorm en de aanduiding C. Ze helpen de stroomtoevoer te stabiliseren en elektrische ruis te filteren.

Functionaliteit: Dient voor energieopslag en signaalfiltering.
Voorbeeldtoepassing: Condensatoren in de voeding worden gebruikt om de spanningsrimpel te verlagen van 500 mV tot minder dan 50 mV.

Transistors

Een transistor is een onderdeel van een halfgeleider-elektronisch circuit en wordt gebruikt voor versterking en schakeling. Deze driepolige componenten vormen het brein van vrijwel elk schakelcircuit met bipolaire transistoren (BJT's) of veldeffecttransistoren (FET's). Op een schema van printplaten worden ze aangeduid met de letter "Q".

Functionaliteit: Versterk een signaal of elektronische schakeling.
Voorbeeldtoepassing: Een MOSFET-transistor wordt in een motorstuurtoepassing gebruikt om een belasting van 12 V te schakelen met een signaal van 3.3 V.

Inductors

Een inductor is een component op een printplaat die energie opslaat in een magnetisch veld wanneer er stroom doorheen loopt . Deze onderdelen worden vaak spoelen (of chokes) genoemd vanwege hun uiterlijk, doordat ze gemaakt zijn van gewikkelde draad. De meeste schema's geven L-componenten aan met de letter "L".

Functionaliteit: Energie opslaan en hoogfrequent geluid filteren.
Voorbeeldtoepassing: Een inductor met een waarde van 10 µH stabiliseert de uitgangsspanning in een buck-convertercircuit.

Diodes

Diodes zijn essentiële onderdelen van printplaten die ervoor zorgen dat elektriciteit slechts in één richting stroomt, net als een terugslagklep. De componenten die diodes worden genoemd, aangeduid met een "D", omvatten alle apparaten, van standaard gelijkrichters tot lichtgevende diodes (LED's). Ze zijn nuttig voor circuitbeveiliging tegen omgekeerde polariteit of verkeerde aansluiting van voedingsaansluitingen.

Functionaliteit: Regel en corrigeer de stroomrichting.
Voorbeeldtoepassing: Een diode aan de uitgang van een zonnepaneel voorkomt bijvoorbeeld dat de batterijen 's nachts leeglopen en terugvloeien naar het paneel.

Zekering

Zekeringen beschermen de componenten op uw elektronische printplaat door de stroomtoevoer te onderbreken in geval van een storing. Meestal zijn het kleine metalen draadjes in een smalle cilinder, omhuld door transparant of wit glas. Als de stroom te hoog wordt, smelt het draadje en voorkomt zo dat uw printplaat doorbrandt.

Functionaliteit: Het beschermt circuits tegen overstroom.
Voorbeeldtoepassing: Een 2A-zekering beschermt een laboratoriumvoeding tegen schade door kortsluiting.

Geïntegreerde schakeling

Geïntegreerde schakelingen, ofwel "chips", bevatten honderden kleine SMD-printplaatcomponenten in één behuizing. Deze componenten, "U" genaamd, zijn verantwoordelijk voor de verwerking van gegevens en de opslag van geheugen. Moderne digitale apparaten maken gebruik van printplaten die de meest geavanceerde vervangingsonderdelen zijn.

Functionaliteit: Maakt gebruik van gegevensverwerking, besturingstoepassingen of complexe logica.
Voorbeeldtoepassing: Een ESP32-chip is bijvoorbeeld verantwoordelijk voor de wifi- en bluetoothcommunicatie in slimme apparaten.

Elektronische oscillator

Elektronische oscillatoren zijn componenten op een printplaat die gelijkstroom (DC) omzetten in de gewenste wisselstroom (AC) signalen (sinusgolven, blokgolven, enz.). Kristaloscillatoren (XTAL) worden het meest gebruikt vanwege hun zeer stabiele klokfrequentie. Timing speelt een cruciale rol in microprocessoren en communicatiesystemen.

Functionaliteit: Het genereert periodieke signalen en kloktiming.
Voorbeeldtoepassing: Een Arduino-microcontroller gebruikt een 16MHz-kristal om een hartslag te genereren.

Keramische resonatoren

Resonatoren zijn soorten oscillatoren gemaakt van piëzo-elektrische keramische materialen om een gewenste frequentie te produceren. Ze worden gebruikt in veel toepassingen die minder precisie vereisen dan kwartskristallen en vormen over het algemeen een goedkoper onderdeel van een basisprintplaat. Op de printplaat (PCB) vind je "X"-markeringen.

Functionaliteit: Voor timingcircuits moet een frequentie worden gegenereerd.
Voorbeeldtoepassing: Een voorbeeldtoepassing is het leveren van de klok voor een eenvoudige handbediende afstandsbediening.

transformers

Een transformator is een statisch elektrisch apparaat dat energie overdraagt door middel van magnetische inductie. Transformatoren kunnen de spanning veranderen terwijl de frequentie constant blijft. Je vindt deze printplaatcomponenten vaak in voedingsadapters. Ze zijn gemarkeerd met de letter "T".

Functionaliteit: Het spanningsniveau en de isolatie van het circuit wijzigen.
Voorbeeldtoepassing: Een step-down transformator zet hoogspanningssignalen om in laagspanningswisselstroomsignalen, indien nodig.

Relais

Een relais is een elektromagnetische schakelaar die een circuit met hoog vermogen kan aansturen met een signaal met laag vermogen. Door een fysieke schakelaar met een magneetspoel te activeren, bieden deze printplaatcomponenten een uitzonderlijke elektrische isolatie. Printplaatcomponenten worden geïdentificeerd met de aanduiding "K".

Functionaliteit: Schakelen met hoog vermogen en elektrische isolatie.
Voorbeeldtoepassing: Een 5V-microcontrollersignaal kan worden gebruikt om een 120V-huishoudlamp aan te zetten.

Stap over voor slechts

Schakelaars zijn onderdelen van printplaten die door gebruikers handmatig worden bediend om bijvoorbeeld een apparaat te openen of te sluiten. Er zijn twee soorten schakelaars: "vasthoudende" schakelaars, die in die positie blijven staan, en " momentane " schakelaars, die terugveren naar hun oorspronkelijke positie. Deze worden aangeduid met een "S" op elke relevante onderdelenlijst van een printplaat.

Functionaliteit: Handmatige bediening van de circuitverbinding.
Voorbeeldtoepassing: Wordt gebruikt om een computersysteem te resetten. Een drukknopschakelaar.

Connectoren

Connectoren zijn onderdelen van een printplaat die de printplaat verbinden met de buitenwereld, bijvoorbeeld met voedingskabels of sensoren. De verbindingen in het ontwerp kunnen variëren van een eenvoudige pinheader tot een complexe USB-connector. Afhankelijk van het type worden ze aangeduid als "J" -jacks of "P"-pluggen.

Functionaliteit: Interface die externe stroom- en datasignalen levert.
Voorbeeldtoepassing: Een sensormodule kan eenvoudig worden aangesloten op een hoofdprintplaat met een 2.54 mm pinheader.

Plaatsing van printplaatonderdelen

De plaatsing van componenten op een printplaat verwijst naar de manier waarop elektronische componenten op een printplaat worden bevestigd. Fabrikanten gebruiken doorgaans twee primaire montagetechnieken. U kunt specifiek kiezen tussen doorsteekcomponenten (through-hole) of oppervlaktemontagecomponenten (surface-mount). Uw keuze voor de specifieke componentbehuizing bepaalt de exacte montagemogelijkheid.

Through-Hole-technologie (THT)

Doorsteektechnologie verwijst naar het inbrengen van componentaansluitingen in geboorde gaten op de printplaat. Deze klassieke methode wordt met name gebruikt voor het monteren van doorsteekcomponenten op printplaten. Vervolgens worden de componenten aan de andere kant van de printplaat gesoldeerd. Deze assemblage kan eenvoudig met de hand worden uitgevoerd. Voor een snellere productie kunnen ook machines worden ingezet.

Opbouwtechnologie (SMT)

SMT , ofwel Surface Mount Technology, maakt het mogelijk om elektronische componenten rechtstreeks op een printplaat te bevestigen. Daarom worden ze ook wel SMD-componenten genoemd. De huidige SMD-componenten bieden betaalbare en zeer betrouwbare montagemogelijkheden. Vaak worden SMT- en THT-methoden gecombineerd. Dit komt doordat sommige componenten slechts in één type behuizing verkrijgbaar zijn.

Verpakkingstypen voor geïntegreerde schakelingen

De componenten die op een printplaat worden gemonteerd, zijn SMD-componenten, ook wel IC-componenten genoemd. De verpakkingsstijl bepaalt welke montagemethode gebruikt moet worden. Deze beschermende omhulsels beschermen de delicate interne siliciumcomponenten. Door deze verschillen te herkennen, kunt u de structuur van een printplaat beter begrijpen. Uiteindelijk kunt u kiezen uit verschillende gangbare verpakkingstypes voor printplaatcomponenten.

Doorsteekverpakking

Doorsteekcomponenten maken gebruik van lange metalen draden die in geboorde gaten in de printplaat kunnen worden gestoken. Meer specifiek omvatten deze doorsteekcomponenten voor printplaten het volgende:

Enkelvoudig inlinepakket (SIP)
Dual-in-line package (DIP)
Zigzag inline verpakking (ZIP)

Oppervlaktemontageverpakking

Dankzij de SMD-verpakking kunnen componenten direct op de buitenste laag van de printplaat worden gesoldeerd. Er worden ook diverse SMD-componenten meegeleverd:

Kolomrastermatrix (CGA)
Keramische kolom-rasterarray (CCGA)
Keramische verpakking (CERPACK)
Loodvrij leadframepakket (LLP)
Land grid array (LGA)
Multi-chipmodule (MCM)
Micro-oppervlaktemontage-apparaat uitgebreide technologie

Chip Carrier Verpakking

Geïntegreerde schakelingen zijn ondergebracht in chipdragers die over het gehele oppervlak contactpunten hebben. Hierdoor zijn de volgende componenten op de printplaat aanwezig :

Bump chip carrier (BCC)
Keramische loodvrije chipdrager (CLCC)
Loodvrije chipdrager (LCC)
Keramische dual leadless chip carrier (DLCC)
Kunststof loodhoudende chipdrager (PLCC)

Pin Grid Array-verpakking

Pin Grid Array Packing (PGA) kenmerkt zich door een dichte opstelling van pinnen die naar beneden wijzen. Dienovereenkomstig omvatten deze moederbordonderdelen en -functies het volgende:

Organische pin-grid array (OPGA)
Flip-chip pin-grid array (FCPGA)
Pin array cartridge (PAC)
Pin-grid array (PGA)
Keramische pin-grid array (CPGA)

Platte verpakking

Componenten in platte verpakkingen hebben een laag profiel, waardoor er aanzienlijk ruimte op de printplaat wordt bespaard. Voorbeelden van dergelijke veelvoorkomende printplaatonderdelen zijn:

Keramische bouwpakket (CFP)
Keramische quad flatpack (CQFP)
Bumpered quad flat-pack (BQFP)
Dubbele platte verpakking (DFN)
Blootgestelde dunne quad flat-package (ETQFP)

Kleine overzichtsverpakking

De small outline-verpakking is aanzienlijk kleiner dan de dual-in-line-verpakking. Uiteindelijk kunt u deze PCB-componenten herkennen als:

Klein overzichtspakket (SOP)
Keramische small-outline verpakking (CSOP)
Dubbele kleine-outline-verpakking (DSOP)
Thermisch verbeterde small-outline package (HSOP)
Small-outline J-leaded package (SOJ)

Chipschaal verpakking

Chip-scale packaging reduceert de grootte van de behuizing van het elektronische component tot ongeveer dezelfde grootte als de chip zelf. Bij het maken van compacte elektronische apparaten worden microprintplaatcomponenten gebruikt. Bovendien wordt bij deze techniek de kale chip vaak direct bevestigd om zoveel mogelijk ruimte te besparen. Inzicht in deze variaties verbetert de lay-out van de componenten op de printplaat. Kortom, deze hoogwaardige verpakkingsopties omvatten:

Beam lead-technologie (BL)
Chip-scale package (CSP)
Pakket op ware chipgrootte (TCSP)
Verpakking met de juiste matrijsafmetingen (True die-size package)
Chip aan boord (COB)
Chip-on-flex (COF)
Tape-automatisch verbinden (TAB)
Chip op glas (COG)

Ball Grid-matrix

Ball Grid Array-verpakking maakt gebruik van een raster van soldeerbolletjes aan de onderkant om IC's met de printplaat te verbinden. Hoogwaardige microprocessoren worden specifiek gemonteerd met behulp van componenten op de printplaat. Deze varianten omvatten:

Fijnmazige ballenrasteropstelling (FBGA)
Laagprofiel ball grid array (LBGA)
Dunne bolroosterarray (TBGA)
Organische bolroosterarray (OBGA)
Kunststof ball-grid array (PBGA)

Hoe de onderdelen van een printplaat samenwerken

Door printplaatonderdelen en -functies samen te voegen, creëer je een compleet, interactief elektrisch systeem. Je gebruikt bijvoorbeeld weerstanden en condensatoren om ruis te filteren en de signaalversterking te regelen. Elektronische componenten op een printplaat die op hoge snelheid werken, vereisen bovendien een nauwkeurige impedantiecontrole. Als er niet-overeenkomende componenten in de onderdelenlijst van de printplaat staan, zal de werking volledig uitvallen.

Veelvoorkomende problemen met PCB-onderdelen

Bij het beheren van elektronische printplaatonderdelen kunt u te maken krijgen met kritieke prestatie-uitdagingen. Om uw printplaatonderdelen te beschermen, moet u deze drie veelvoorkomende problemen actief aanpakken.

Oververhitting van componenten: Als bepaalde onderdelen warmer worden dan 150 °C, moet u daar koelplaten op aanbrengen.
Signaalinterferentie: Om hoogfrequente ruis te voorkomen, dient u voldoende afstand tussen de componenten te bewaren.
Soldeerverbindingsfouten: Bij defecten aan soldeerverbindingen is een nauwkeurige beheersing van de oventemperatuur vereist om onderbrekingen in het circuit te voorkomen.

Hoe kies je de juiste onderdelen voor een elektronische printplaat?

Bij het kiezen van componenten voor elektronische printplaten is het belangrijk om zorgvuldig te plannen en de componenten af te stemmen op uw montagetechnieken. De eerste stap is het ontwerpen van een schema om de componentenlijst voor uw printplaat compleet te maken. Vergelijk verschillende leveranciers van printplaatonderdelen om de beste prijs te vinden. Uiteindelijk moet u ervoor zorgen dat de gekozen componenten geschikt zijn voor uw specifieke soldeertechniek.

PCBTok: Leverancier van printplaatonderdelen & PCB- en PCBA-fabrikant

Bij PCBTok zijn we een professionele leverancier die gespecialiseerd is in de inkoop van elektronische componenten en het leveren van complete PCB-assemblagediensten.

Met meer dan 20 jaar ervaringwaarbij alles van inkoop tot eindmontage wordt beheerd.
Wij ondersteunen ultracompacte componentpakketten tot en met 0201.
8 speciale SMT- en THT-productielijnen voor betrouwbare productie op grote schaal.
Slim magazijn met Meer dan 200 originele onderdelen en deskundige afstemming van materiaallijsten voor kosteneffectieve alternatieven.
Elk bord ondergaat SPI-, AOI- en röntgeninspectie om een foutloze levering te garanderen.
Volledig in overeenstemming met ISO 9001, UL en RoHS, en volgens strikte IPC Klasse 2 & 3 normen.

Stuur ons vandaag nog uw Gerber- en BOM-bestanden voor een snelle en nauwkeurige offerte.

Conclusie

Zonder de juiste printplaatonderdelen werkt je kale printplaat niet. Deze handleiding beschrijft daarom alles wat je moet weten over deze onderdelen, zodat je de juiste printplaatonderdelen voor je projecten kunt identificeren en selecteren. Kennis van deze printplaatonderdelen is essentieel voor een succesvolle assemblage.

Veelgestelde vragen

Kunnen PCB-componenten verouderen?

Ja, PCB-componenten verouderen en degraderen na verloop van tijd, meestal na ongeveer tien jaar. Dat betekent dat je uiteindelijk nieuwe printplaatonderdelen nodig zult hebben. Je kunt dit verouderingsproces echter aanzienlijk vertragen. Gebruik soldeertechnieken met hoogwaardige materialen voor optimale prestaties. Uiteindelijk verminderen deze methoden de fysieke belasting van je printplaatcomponenten.

Wat zijn de meest voorkomende componenten die je op printplaten zult tegenkomen?

Weerstanden, condensatoren en geïntegreerde schakelingen behoren tot de meest voorkomende onderdelen van printplaten. De kerncomponenten van printplaten regelen elektrische stromen, slaan energie op en verwerken signalen. Kennis hiervan helpt je dus precies te begrijpen hoe je apparaat werkt.

Hoe herken je de verschillende componenten op een printplaat?

Je kunt printplaatonderdelen gemakkelijk leren herkennen door te letten op hun specifieke vormen, kleuren en opdruk. De symbolen op de printplaat, zoals R voor weerstanden, zijn bijvoorbeeld erg handig. Daarnaast maakt een vergrootglas het makkelijker om printplaatcomponenten te identificeren, zelfs op dicht opeengepakte lay-outs.

Waarom zijn essentiële PCB-componenten onmisbaar op elke printplaat?

Om uw elektronische apparaat veilig en correct te laten functioneren, heeft u deze onderdelen voor de printplaat nodig. Uw project is afhankelijk van de exacte onderdelen en functies van een printplaat voor het beheer van stroom en data. Uiteindelijk zijn ze essentieel voor een goede werking van uw printplaat.

Kun je beschadigde printplaatonderdelen zelf vervangen?

Het is mogelijk en eenvoudig om zelf vervangende onderdelen op een printplaat te installeren als je over het juiste gereedschap en soldeervaardigheden beschikt. De eerste stap is het nauwkeurig identificeren van de defecte onderdelen op de printplaat. Daarna kun je verder oefenen door onderdelen van oudere printplaten te hergebruiken om je techniek te verbeteren.

Introductie