W dziedzinie inżynierii elektronicznej, płytki drukowane (PCB), znane również jako płytki z okablowaniem (PWB), stanowią podstawową platformę dla elektrycznego połączenia elementów elektronicznych. Od momentu ich powstania, procesy projektowania i produkcji PCB znacznie dojrzały, a piny i złącza stały się kluczowymi elementami, które zapewniają zarówno elastyczność, jak i różnorodne scenariusze zastosowań.
PCB stanowią rdzeń nowoczesnych urządzeń elektronicznych, znajdując zastosowanie w sektorach motoryzacyjnym, komputerowym, kontroli przemysłowej, sprzęcie medycznym, wojskowym i telekomunikacyjnym. Płytki te ułatwiają dostarczanie zasilania i transmisję sygnałów poprzez złożone obwody. Aby zapewnić niezawodne połączenia między elementami elektronicznymi, projekty PCB zazwyczaj zawierają systemy złączy, w tym piny, złącza i odpowiednie gniazda, aby utrzymać stabilną wydajność elektryczną i mechaniczną.
Złącza są ogólnie uważane za część dwuczęściowego systemu złączy składającego się ze złączy męskich (pinów) i złączy żeńskich (gniazd). To rozróżnienie opiera się na ich konstrukcji fizycznej — złącza męskie posiadają wystające piny, które wkładane są do gniazd żeńskich. Chociaż PCB można łączyć bezpośrednio za pomocą przewodów, bardziej powszechne podejście wykorzystuje piny i złącza montowane na PCB, które współpracują z odpowiednimi gniazdami. Ta metoda oferuje wiele konfiguracji połączeń, w tym kąt prosty do kąta prostego, kąt prosty do prostego (najczęściej) i prosty do prostego (coraz bardziej popularne w przypadku połączeń warstwowych lub typu kanapkowego).
Połączenie złączy i gniazd zapewnia wyjątkową elastyczność projektowania PCB. Wybierając różne typy pinów i gniazd, projektanci mogą wdrażać różne połączenia elektryczne bez konieczności stosowania wielu niezależnych złączy. Te elementy można dostosować do różnych układów, aby spełnić różnorodne wymagania aplikacji.
Wartość pinów i złączy wykracza poza elastyczność projektowania i obejmuje wiele metod zakończeń:
Ta tradycyjna metoda montażu PCB obejmuje lutowanie falowe, lutowanie selektywne i lutowanie ręczne. Lutowanie falowe — stosunkowo szybki i powszechny proces — polega na przepuszczaniu PCB nad falą stopionego lutowia w celu połączenia pinów komponentów z padami PCB. Zazwyczaj ograniczone do jednej strony płytki, lutowanie dwustronne wymaga metod selektywnych lub ręcznych.
Podejście hybrydowe łączące procesy technologii montażu powierzchniowego (SMT) z wytrzymałością przez otwory. Ta metoda wymaga, aby materiały komponentów (takie jak plastik) wytrzymywały temperatury pieca reflow. Piny i złącza mogą zawierać elementy retencyjne (w kształcie gwiazdy lub radełkowane), aby ułatwić różne opcje przetwarzania.
Kluczowa technologia PCB wpływająca na konstrukcję komponentów, pakowanie i warunki przetwarzania. Główną zaletą SMT jest wykorzystanie obu powierzchni PCB. Kompatybilność materiałowa jest niezbędna ze względu na wysokie temperatury przetwarzania, z opcjami pakowania, w tym taśmą i szpulą dla linii montażowych typu pick-and-place.
Ta bezołowiowa metoda umożliwia połączenia mechaniczne i elektryczne poprzez elastyczne piny lub konstrukcje ogonów PCB. Chociaż upraszcza montaż, koszty komponentów są zazwyczaj wyższe. Podobnie jak w przypadku pin-in-paste, poszczególne piny mogą być pakowane od końca do końca lub obok siebie w celu włożenia za pomocą maszyny lub prasy ręcznej.
Kilka czynników technicznych bezpośrednio wpływa na wydajność i niezawodność PCB:
Materiały pinów powszechnie obejmują stopy miedzi (mosiądz, brąz fosforowy) dla przewodności i stal dla wytrzymałości mechanicznej. Wykończenia powierzchni — złoto (wysoka niezawodność), cyna (opłacalna) lub nikiel (trwałość) — znacząco wpływają na wydajność.
Izolatory złączy zazwyczaj wykorzystują tworzywa sztuczne (nylon, PBT, LCP) do standardowych zastosowań lub ceramikę do środowisk wysokotemperaturowych.
Typowe rozstawy pinów wahają się od 2,54 mm (0,1") do 1,27 mm, z układami obejmującymi pojedynczy rząd, podwójny rząd lub wzory siatki w celu optymalizacji przestrzeni na płytce i gęstości połączeń.
W miarę jak systemy elektroniczne stają się coraz bardziej złożone, strategiczny dobór i wdrażanie pinów i złączy pozostaje niezbędne dla zapewnienia optymalnej wydajności PCB we wszystkich zastosowaniach.
