PWB versus PCB uitgelegd: verschillen en overeenkomsten

Introductie

Een printplaat (Printed Wiring Board, PWB) is een oude term voor een printplaat met eenvoudige punt-na-punt-verbindingen. Een printplaat (Printed Circuit Board, PCB) is een moderne printplaat met complexe elektronische schakelingen. Iedereen die in de elektronica werkt, moet het verschil en de onderscheidende kenmerken tussen een PWB en een PCB begrijpen. Deze gids helpt u de definities te begrijpen, hoe ze verschillend worden geproduceerd en wat hun belangrijkste toepassingen zijn, zodat u een weloverwogen keuze kunt maken voor uw volgende project.

Wat is PWB?

Een Printed Wiring Board (PWB) is in wezen de structuur waarop een elektronisch circuit is gebouwd. Het doel ervan is om de componenten mechanisch te ondersteunen en elektrisch te verbinden via geleidende paden of "draden". Beschouw het als de basisopstelling die punt-tot-puntverbindingen mogelijk maakt voor een eenvoudig circuit voordat er componenten worden geïntegreerd.

PWB staat voor Printed Wire Board, een vroeg stadium van een elektronisch circuit. Naarmate de technologie verbeterde en er meer componenten en geleidende lagen aan beide zijden van de printplaat werden toegevoegd, schakelde de industrie over van de term "PWB" naar "PCB" om het complexe circuitontwerp beter weer te geven. Wanneer alle componenten op een PWB worden gesoldeerd, staat dit bekend als een printed wiring assembly (PWA).

Wat is een printplaat?

Een printplaat (PCB) is de mechanische drager of het geleidende pad voor de elektrische of elektronische componenten. Met behulp van het netwerk van koperen sporen, pads en vlakken bouw je een betrouwbaar en compact circuit. Dit ontwerp maakt het mogelijk om complexe elektronica in een kleine behuizing te creëren, zoals je die in vrijwel elk elektronisch apparaat van tegenwoordig aantreft.

Een printplaat (PCB) bestaat uit een aantal geleidende koperlagen die op een isolerende ondergrond zijn gelamineerd. Om kortsluiting te voorkomen, wordt het koper bedekt met een beschermend soldeermasker. Vaak wordt er een zeefdruk op aangebracht om aan te geven waar de componenten moeten komen. Na dit fabricageproces is de blanco printplaat klaar voor assemblage. Wanneer je de componenten soldeert, ontstaat er een printplaatassemblage (PCBA).

Belangrijkste verschillen tussen PWB en PCB

De vergelijking tussen PCB's en PWB's verschilt voornamelijk op basis van de context en de ontwerpcomplexiteit in de geschiedenis. PWB's kunnen worden beschouwd als een vroege versie van de printplaat. PCB's daarentegen zijn een nieuwe standaard en worden gebruikt in complexere en geavanceerdere circuits waar de lay-out zelf een onderdeel van is.

Terminologie en gebruik

De term PWB, voor Printed Wiring Board, is voornamelijk een historische referentie en is op de meeste plaatsen in onbruik geraakt. In 1999 heeft IPC de term PCB (Printed Circuit Board) gestandaardiseerd als de juiste elektronica-nomenclatuur. Het is de universele industriestandaard geworden. In Japan vermijden ze nog steeds de afkorting PWB om verkeerde interpretaties van een gelijknamige chemische stof te voorkomen.

Ontwerpcomplexiteit

De definitie van een printplaat (PWB) is van toepassing op eenvoudigere printplaten die gericht zijn op eenvoudige point-to-point bedrading. Het ontwerp bestaat voornamelijk uit de mechanische basis en eenvoudige verbindingen. PCB's zijn daarentegen veel complexer, waarbij de lay-out zelf deel uitmaakt van het circuit. Om de juiste werking van de printplaat te bereiken, is het essentieel om de spoorbreedtes, de plaatsing van componenten en de meerdere lagen zorgvuldig te ontwerpen.

Productietechnieken

Beide printplaten worden gemaakt door koper van een substraat te etsen, maar de respectievelijke processen dateren uit verschillende periodes. De productie van printplaten is verwant aan het eenvoudigere, vroegere proces van het maken van de eerste verbindingen op kale printplaten. CAD is essentieel voor de hoge nauwkeurigheid van de huidige PCB-productie. Nu kunt u de dikke, meerlaagse printplaten maken die moderne elektronica nodig heeft.

Welke materialen worden gebruikt voor de productie van printplaten (PCB's)?

Door lagen geleidende en niet-geleidende materialen op elkaar aan te brengen, maak je printplaten (PWB's en PCB's). Het type printplaatmateriaal dat je kiest, koper voor de geleidende sporen, FR-4 voor het substraat, hangt volledig af van de behoeften van je toepassing, zoals prestaties, warmteafvoer en kosten. Deze materialen vervullen de functie van elektrische en structurele functionaliteit.

Geleidende lagen

De paden die elektrische signalen over de printplaat geleiden, zijn gemaakt van geleidende materialen. Koper wordt vaak gebruikt door professionals in de industrie omdat het kosteneffectief is en elektriciteit zeer goed geleidt. Voor de meeste printplaatontwerpen biedt koper de beste balans tussen prestaties en kosten. Voor gespecialiseerde, hoogwaardige toepassingen kunt u duurdere metalen gebruiken, zoals zilver of goud.

Niet-geleidend substraat

De stijve basis die de isolatie en fysieke structuur van de printplaat verzorgt, is het niet-geleidende substraat. Het meest gebruikte materiaal is FR-4, wat staat voor vlamvertragend glasvezel-epoxycomposiet. Voor toepassingen met hoog vermogen die veel warmte genereren, biedt een keramisch substraat uitstekende thermische geleidbaarheid om componenten zo koel mogelijk te houden.

Prepreg voor verlijming

Om verschillende lagen in meerlaagse printplaten tot één geheel te verbinden , wordt prepreg gebruikt. Een prepreg is een glasvezelplaat die vooraf met hars is geïmpregneerd. Tijdens de productie wordt de hars door verhitting en druk gesmolten, waardoor de geleidende laag zich met de substraatlaag verbindt en een solide, duurzame printplaat vormt.

Beschermende coatings en soldeer

U brengt beschermende coatings aan op de printplaat voor betrouwbaarheid en eenvoudigere montage. Tijdens het productieproces van de printplaat wordt een groen soldeermasker over de koperen sporen aangebracht om soldeerbruggen en corrosie te voorkomen. Om de printplaatcomponenten te solderen, gebruiken we soldeerdraad, een metaallegering die sterke elektrische en mechanische verbindingen vormt wanneer deze door hitte op de pads smelt.

Welke oppervlakteafwerkingen kunnen op printplaten (PWB's) of printplaten (PCB's) worden aangebracht?

Je bedekt blootliggend koper op een printplaat met een oppervlaktecoating om een ​​beschermende laag aan te brengen. Dit voorkomt oxidatie van het koper en zorgt voor een schoon oppervlak om de verschillende componenten op te solderen. De keuze voor een coating zoals HASL of ENIG hangt af van de behoeften en het budget van je project.

Waarom u een oppervlakteafwerking nodig heeft

Er zijn twee belangrijke redenen om een ​​oppervlakteafwerking aan te brengen: bescherming en soldeerbaarheid. De afwerking beschermt de koperen pads om te voorkomen dat oxidatie de werking van de printplaat verstoort. Het vormt ook een perfect oppervlak, zodat u componenten tijdens de assemblage betrouwbaar kunt solderen.

Veelvoorkomende soorten oppervlakteafwerkingen

Er zijn veel mogelijkheden voor het aanbrengen van een oppervlakteafwerking; deze vallen echter over het algemeen in twee categorieën: metaalachtig en organisch. Enkele veelvoorkomende metaalachtige afwerkingen zijn Hot Air Solder Leveling (HASL), Electroless Nickel Immersion Gold (ENIG) en Immersion Tin of Silver. De belangrijkste organische optie is Organic Solderability Preservative (OSP) , een loodvrije beschermlaag die gemakkelijker aan te brengen is.

Hoe kiest u de juiste afwerking?

Veel factoren zijn van invloed op de keuze van de beste oppervlakteafwerking. U moet nadenken over de totale kosten, het type componenten dat u gaat gebruiken en hoe duurzaam het eindproduct moet zijn. De complexiteit van het printplaatontwerp en de totale geproduceerde hoeveelheid zijn ook van invloed op welke afwerking het meest praktisch en economisch is voor uw toepassing.

Veelvoorkomende componenten gemonteerd op printplaten en PCB's

Een printplaat (PWB) wordt beschouwd als een functioneel circuit nadat deze is samengesteld met verschillende elektronische onderdelen. Weerstand, condensator, spoel en diode zijn de basiscomponenten van elektronica die de stroom erdoorheen regelen. Iedereen die iets elektronisch ontwerpt, zou deze basisprincipes moeten kennen.

Weerstanden

Een weerstand wordt gebruikt om de elektrische stroom in een circuit te regelen of te begrenzen. Dit gebeurt door overtollige elektrische energie om te zetten in warmte. Het meest voorkomende type is de axiale weerstand. Deze heeft aansluitingen aan beide uiteinden en een reeks gekleurde ringen geeft de weerstandswaarde aan.

Condensatoren

Een condensator fungeert als een kleine batterij in een circuit, die elektrische lading kortstondig opslaat en deze weer afgeeft wanneer andere delen van het circuit deze nodig hebben. Je gebruikt hem meestal voor spanningsstabiliteit of timingtoepassingen. Hij verzamelt lading op twee geleidende lagen die gescheiden zijn door een isolerend materiaal of diëlektricum.

Inductors

Een spoel kan energie opslaan in een magnetisch veld wanneer er een elektrische stroom doorheen loopt. In zijn eenvoudigste vorm is een spoel een draadspoel. Hoe meer windingen je hebt, hoe groter de capaciteit. Spoelen worden gebruikt voor het filteren van signalen en het regelen van vermogen.

Diodes

Een diode laat stroom slechts in één richting door. Hij gedraagt ​​zich als een eenrichtingsweg voor elektriciteit. Hij laat de stroom van anode naar kathode lopen. Je gebruikt deze eigenschap om onderdelen van een circuit te beschermen tegen verkeerde stroom. Een voorbeeld dat we vaak zien, is de lichtgevende diode (LED), die licht uitzendt wanneer er elektriciteit op de juiste manier doorheen stroomt.

PWB- en PCB-assemblageproces

Het proces van het transformeren van een kale printplaat tot een functioneel circuit heet assemblage. Je begint met het aanbrengen van soldeerpasta en het controleren van de afzetting. Vervolgens plaats je de componenten en verwarm je de printplaat. Dit creëert uiteindelijk permanente soldeerverbindingen. Een laatste controle valideert de assemblagekwaliteit en betrouwbaarheid van het product.

Soldeerpasta aanbrengen

De eerste stap bij het monteren van een elektronisch product is het aanbrengen van soldeerpasta op de componentpads van de kale printplaat. Je gebruikt een sjabloon die over de printplaat wordt geplaatst om je te helpen de pasta precies daar aan te brengen waar het nodig is. De soldeerpasta, bestaande uit een mengsel van soldeerdeeltjes en vloeimiddel, vormt de soldeerverbinding met het component.

Soldeerpasta Inspectie (SPI)

Zorg ervoor dat soldeerpasta is aangebracht voordat u de componenten plaatst. Een van de meest cruciale stappen in de kwaliteitscontrole is soldeerpasta-inspectie (SPI). Een geautomatiseerde 3D-scanner meet het volume, de uitlijning en de hoogte van elke soldeerlaag. Door hier printfouten op te sporen, worden soldeerdefecten zoals kortsluiting of een onderbreking in de latere soldeerstroom voorkomen.

De componenten plaatsen

Nadat u de soldeerpasta hebt geïnspecteerd, plaatst u de elektronische componenten op de printplaat. Dankzij geautomatiseerde pick-and-place-machines verloopt de moderne productie sneller dan ooit en met grote nauwkeurigheid. De machine plaatst elk onderdeel nauwkeurig op zijn soldeerpad, waar het vastzit totdat het is gesoldeerd.

Solderen met reflow

Je laat de printplaat een reflow-soldeerproces ondergaan om permanente verbindingen te maken. Een transportband transporteert de printplaat door een lange oven met verschillende temperatuurzones. Soldeerpasta smelt in de eerste verwarmingszone om elektrische verbindingen op de printplaat te maken. Het soldeer stolt in een koelgedeelte en wordt permanent vastgezet.

Inspectie en kwaliteitscontrole

Zodra het solderen is voltooid, moet de printplaat worden gecontroleerd om de kwaliteit te garanderen en mogelijke defecten op te sporen. Veel fabrikanten implementeren hiervoor Automated Optical Inspection (AOI)-systemen. De AOI-machine scant de printplaat met camera's en identificeert onderdelen die niet goed uitgelijnd of slecht gesoldeerd zijn. Deze laatste test bevestigt dat de printplaat goed zal functioneren.

Wat zijn de voordelen van het gebruik van PWB en PCB?

Het gebruik van een printplaat (PWB) of PCB biedt een nuttige en overzichtelijke basis voor de elektronische apparatuur die u maakt. Deze printplaten zijn compact, voordelig te produceren en eenvoudig te monteren. Omdat beide termen naar hetzelfde basisonderdeel verwijzen, profiteert u van dezelfde belangrijke voordelen. Daarom zijn ze standaard in alle moderne elektronica.

• Compact en overzichtelijk ontwerp: Je kunt dichte en complexe circuits creëren in een kleine ruimte. De geprinte sporen maken dikke point-to-point-draden overbodig, wat zorgt voor een strak en compact ontwerp.
• Kosteneffectieve massaproductie: Productiekosten, met name bij grotere aantallen, kunnen aanzienlijk worden verlaagd. Het geautomatiseerde assemblageproces is veel sneller en herhaalbaarder dan handmatige bedrading, waardoor arbeidskosten en fouten worden verminderd.
• Betrouwbaarheid en duurzaamheid: Uw componenten zijn veilig vastgezet om de schokken en trillingen tijdens de eindmontage te weerstaan. Vergeleken met een losse draad zijn vaste geleidende sporen veel betrouwbaarder en is de kans op kortsluiting of breuk van de verbinding kleiner.
• Consistente elektrische prestaties: U kunt voorspelbare en consistente elektrische prestaties creëren. Met een goede lay-out kunt u elektronische ruis beheersen en minimaliseren, zodat uw circuit werkt zoals bedoeld.
• Gemakkelijk te monteren en te repareren: Montage en reparatie zullen veel eenvoudiger zijn. De markeringen op de zeefdruk laten zien waar de componenten geplaatst moeten worden, en ze zijn zo geplaatst dat ze het solderen vergemakkelijken, evenals het later oplossen van problemen of het opnieuw bewerken.

Toepassingen van printplaten en PCB's

Uw keuze voor een printplaat- of printplaatontwerp hangt af van de complexiteit van uw project. PWB-concepten worden gebruikt voor eenvoudige toepassingen met een lage dichtheid die slechts een eenvoudige bedrading vereisen. De moderne, compacte elektronica met hoge prestaties vereist echter de geavanceerde mogelijkheden van een printplaat om te kunnen functioneren.

PWB-applicaties

Toepassingen die mikken op lage kosten en basisfunctionaliteit maken doorgaans gebruik van printplaatontwerpen. De belangrijkste doelstelling van deze printplaten was de prestatie van point-to-point-kabels, niet hoge snelheid en miniaturisatie.

• Consumentenelektronica: Eenvoudige apparaten zoals afstandsbedieningen, rekenmachines en speelgoed.
• Voedingen: AC/DC-omvormers en batterijladers die een robuuste stroomverdeling nodig hebben.
• Industriële controles: Motorcontroller, temperatuursensor en relaisbord.
• Auto-elektronica:Basissystemen zoals lichtregeling en eenvoudige dashboarddisplays.

PCB-toepassingen

PCB's worden gebruikt in elke toepassing die hoge prestaties, een dichte plaatsing van componenten en complexe circuitontwerpen vereist, ongeacht of het gaat om een ​​apparaat dat u dagelijks gebruikt of een bedrijfskritisch systeem dat betrouwbaarheid en geavanceerde functionaliteit vereist.

• Computers en smartphones: Hoge-dichtheid multilayer-borden voor de processor en het geheugen
• Telecommunicatieapparatuur: Routers, switchers en basisstations die hoge frequenties verwerken
• Medische apparaten: Voorbeelden hiervan zijn systemen voor diagnostische beeldvorming, patiëntbewaking en implanteerbare elektronica.
• Ruimtevaart en Defensie: Avionica, radarsystemen en satellietcommunicatie moeten bestand zijn tegen extreme omstandigheden.
• Geavanceerde automobielsystemen: ECU's en geavanceerde bestuurdersassistentiesystemen (ADAS).

Kiezen tussen PWB en PCB

Bij de keuze tussen een printplaat (PWB) en een printplaat (PCB) houdt u rekening met de complexiteit van het project, de prestatie-eisen en het budget. Voor eenvoudige, goedkope taken kunt u een printplaat (PWB) overwegen, en voor veeleisende, krachtige toepassingen een printplaat (PCB). Zo kiest u de beste en goedkoopste technologie voor uw specifieke behoeften.

Factoren om te overwegen

Voordat u een beslissing neemt, moet u rekening houden met een aantal zaken. De complexiteit van uw schakeling is van cruciaal belang; als deze eenvoudiger is, kan er een printplaat van worden gemaakt, en als het een meerlaags circuit met hoge dichtheid is, kan het een printplaat (PCB) zijn. De prestatie-eisen die nodig zijn voor de productie van het PCB-substraat of PWB-materiaal moeten voldoen aan de industriële specificaties, en alle vereisten moeten in overweging worden genomen.

Kosten- en budgetoverwegingen

Uw budget speelt een belangrijke rol bij uw keuze in de discussie over printplaten versus printplaten. Printplaten gebruiken goedkopere materialen en eenvoudigere productieprocessen; daardoor zijn ze goedkoper bij kleine oplages. Printplaten zijn duurder in productie vanwege hun geavanceerde aard. Deze printplaten zijn echter zuiniger bij productie in grote oplages dankzij hun geautomatiseerde productieproces.

Prestaties en betrouwbaarheid

Wanneer de toepassingseisen hoog zijn, moeten prestaties prioriteit hebben; PCB's zijn de oplossing. PCB's leveren een goede signaalkwaliteit voor snelle circuits en thermisch beheer van warmtegevoelige componenten. De meerlaagse constructie biedt structurele stabiliteit en betere mechanische weerstand tegen trillingen, wat een langdurige werking garandeert.

Andere termen gerelateerd aan PWB en PCB

Termen voor geassembleerde borden

Naast de kernbegrippen PCB en PWB gebruikt de printplaatindustrie nog een reeks assemblagegerelateerde termen. PCBA, CCA, PCA en PWA verwijzen allemaal naar functioneel geassembleerde printplaten met gesoldeerde componenten.

• PCBA (printplaatmontage): Een gevulde PCB is de moderne term voor een PCB waarvan alle componenten al gemonteerd en gesoldeerd zijn. Het vertegenwoordigt een volledig gevulde, functionele printplaat.
• PWA (Printed Wiring Assembly): PWB is een oudere variant van PCBA, omdat beide hetzelfde betekenen. Je kunt het zien als een oude uitdrukking voor een geassembleerde printplaat.
• PCA en CCA: U kunt ook de termen printed circuit assembly (PCA) en circuit card assembly (CCA) tegenkomen voor een PCBA, hoewel deze minder gebruikelijk zijn.

PCBTok: PCB-assemblagefabrikant

Of u nu een eenvoudige printplaat of een complexe meerlaagse printplaat ontwerpt, u ​​hebt een productiepartner nodig met de technologie om uw project te realiseren. PCBTok biedt betrouwbare fabricage- en assemblagediensten volgens de industrienormen. Wij bieden betrouwbare oplossingen voor alles, van snelle prototyping tot grootschalige productie.

Bij PCBTok garanderen we kwaliteit in elke fase. We produceren uw kale printplaten volgens de IPC-A-600 -normen en elke assemblage voldoet aan IPC-A-610 Klasse 2/3 . In onze fabriek maken we gebruik van geavanceerde inspectieapparatuur, met name 3D SPI, AOI en röntgenapparatuur , om te garanderen dat de soldeerverbindingen in uw eindproduct perfect zijn.

Wij maken uw supply chain eenvoudig met een complete turnkey-oplossing. Wij verzorgen alles, van de productie van de PCB en de inkoop van componenten tot de eindassemblage en de bouw van de behuizing.

Klaar om aan je volgende project te beginnen? Stuur je ontwerpbestanden en materiaallijst naar sales@pcbtok.com voor een snelle offerte.

Conclusie

Hoewel PWB en PCB vaak door elkaar worden gebruikt, zijn er in historische context enkele verschillen tussen beide. PWB kan worden gezien als de vroege versie van eenvoudige bedrading, en PCB is de moderne standaard voor de geavanceerde schakelingen van vandaag. De keuze voor een op maat gemaakt PCB-ontwerp of een kant-en-klare module hangt ook af van de specificaties van uw project. Aspecten zoals ontwerpcomplexiteit, prestatiespecificaties en budget moeten uw beslissing beïnvloeden.

Veelgestelde vragen

Kunnen ingenieurs zowel printplaten (PWB's) als printplaten (PCB's) voor hetzelfde project gebruiken?

Ja, dat kan. Hoewel de term PWB ouder is en PCB breder geaccepteerd wordt, kun je beide termen door elkaar gebruiken. De moderne, algemeen geaccepteerde industriestandaard is PCB.

Zijn de materialen voor printplaten (PCB's) en printplaten (PCB's) hetzelfde?

Ja, ze gebruiken dezelfde kernmaterialen. Normaal gesproken worden beide gemaakt op een substraat zoals FR-4 en kopersporen. Hoe je de printplaat noemt, PWB of PCB, maakt niet uit. Het is de toepassing die de materiaalkeuze bepaalt.

Waarom is de industrie overgestapt van printplaten (PCB's) naar printplaten (PCB's)?

De industrie heeft de term PCB overgenomen omdat deze moderne printplaten beter beschrijft. Naarmate de ontwerpen zich ontwikkelden vanuit eenvoudige formaties van punt-tot-punt-bedrading, werd "Printed Circuit Board" een toepasselijker term, omdat de printplaat zelf deel uitmaakte van het circuit.

Welke impact heeft de evolutie van printplaten (PCB's) op de elektronica-industrie gehad?

Deze technologische vooruitgang is de reden waarom je nu kleinere en krachtigere gadgets hebt. De mogelijkheid om complexe en meerlaagse circuits op één printplaat te bouwen, maakt smartphones en geavanceerde medische apparaten mogelijk.