Печатная плата (PCB) состоит из нескольких слоёв материалов, которые совместно обеспечивают поддержку и электрическое соединение электронных компонентов. Типичная печатная плата включает изолирующий базовый материал, медные проводящие слои, паяльную маску, маркировку шелкографией, металлизированные отверстия и финишное покрытие. В собранной печатной плате на плату устанавливаются такие компоненты, как интегральные схемы, разъёмы, резисторы, конденсаторы, светодиоды и силовые устройства.
Для дисплейных изделий выбор материала печатной платы имеет значение, поскольку плата может управлять сигналами ЖК-дисплея, питать подсветку, подключать сенсорные панели, управлять интерфейсами или быть частью контроллерной платы. Печатная плата, используемая в простой низкоскоростной схеме, не предъявляет тех же требований, что и плата для приложений MIPI, LVDS, HDMI, USB, управления подсветкой или плат контроллеров на базе Android.
В данной статье объясняется, из чего состоит печатная плата, как работает каждый материал и что должны понимать корпоративные покупатели при оценке контроллерных плат ЖК-дисплеев, дисплейных модулей и 定制显示器 электроники.
Печатная плата — это физическая платформа, которая механически поддерживает электронные компоненты и электрически соединяет их с помощью медных дорожек. Вместо использования отдельных проводов между каждым компонентом схема встроена непосредственно в саму плату.
Термин «печатная плата» часто используется неточно. Строго говоря, готовая печатная плата — это плата до установки компонентов. После припаивания электронных компонентов её часто называют печатным узлом, собранной печатной платой или монтажной платой.
В дисплейных системах печатная плата может встречаться в нескольких местах. Она может быть частью контроллерной платы ЖК-дисплея, платы драйвера подсветки, платы сенсорного управления, платы питания, переходной платы или интегрированной материнской платы. Материал и разводка печатной платы влияют на качество сигнала, надёжность, теплоотвод, долговечность разъёмов и стабильность производства.
Стандартная жёсткая печатная плата обычно содержит следующие основные категории материалов:
Каждый материал выполняет свою функцию. Базовый подложка обеспечивает изоляцию и механическую прочность. Медь передаёт электрические сигналы и питание. Паяльная маска защищает медный рисунок. Шелкография помогает идентифицировать компоненты и контрольные точки. Финишное покрытие защищает открытую медь и обеспечивает паяемость.
FR-4 — это самый распространённый базовый материал, используемый во многих жёстких печатных платах. Он представляет собой стеклотекстолитовый эпоксидный ламинат. Проще говоря, он сочетает ткань из стекловолокна с эпоксидной смолой, образуя прочный изолирующий материал платы.
Базовый материал должен поддерживать медную схему, выдерживать механические нагрузки, обеспечивать электрическую изоляцию и выдерживать тепло при производстве. FR-4 широко используется, поскольку предлагает практичный баланс стоимости, механической прочности, изоляционных характеристик и технологичности. Однако FR-4 не имеет единого уровня производительности. Разные материалы FR-4 могут иметь различные температуры стеклования, диэлектрические свойства, тепловые характеристики и пригодность для бессвинцовой пайки или высокочастотных сигналов.
Для обычных низко- и среднескоростных электронных плат может быть достаточно стандартного FR-4. Для высокоскоростных дисплейных интерфейсов, конструкций с высоким энергопотреблением или требовательных промышленных условий следует более тщательно выбирать конкретный сорт ламината.
Медь является основным проводящим материалом в печатной плате. Она образует дорожки, контактные площадки, полигоны и переходные отверстия, соединяющие электронные компоненты. Медь может располагаться на одной стороне, обеих сторонах или на нескольких внутренних слоях платы.
Простая односторонняя печатная плата имеет медь только с одной стороны. Двусторонняя печатная плата имеет медь с обеих сторон. Многослойная печатная плата имеет медные слои как внутри платы, так и на внешних поверхностях. Многослойная конструкция распространена, когда схема требует более высокой плотности, лучшего заземления, контролируемого импеданса или разделения слоёв питания и сигналов.
В контроллерных платах дисплеев медные слои могут нести высокоскоростные сигналы, шины питания, полигоны земли, ток подсветки, сигналы сенсорного интерфейса и разводку разъёмов. Толщина, ширина, зазоры и структура слоёв медных дорожек влияют на производительность и надёжность.
В многослойных печатных платах плата не является просто одним плоским листом. Она строится из сердечников и слоёв препрега. Сердечник — это отверждённый слой ламината с медью. Препрег — это материал из стекловолокна, пропитанный смолой, который соединяет слои вместе в процессе ламинирования.
В процессе производства тепло и давление соединяют слои в единую твёрдую структуру. Конечная структура слоёв может включать сигнальные слои, полигоны земли, полигоны питания и слои с контролируемым импедансом.
Это важно для высокоскоростных дисплейных и контроллерных приложений. Интерфейсы, такие как LVDS, HDMI, USB, eDP и схемы, связанные с MIPI, могут требовать тщательного проектирования структуры слоёв, контроля импеданса, опорного заземления и разводки дифференциальных пар. Таким образом, материал печатной платы является частью характеристик сигнала, а не только механическим носителем.
Паяльная маска — это цветное защитное покрытие, обычно видимое на поверхностях печатных плат. Зелёный — самый распространённый цвет, но паяльная маска также может быть чёрной, синей, красной, белой или других цветов в зависимости от проекта.
Паяльная маска покрывает большую часть медных участков, оставляя открытыми контактные площадки, где необходимо припаивать компоненты. Она помогает предотвратить образование перемычек припоя, защищает медь от окисления, улучшает изоляцию между дорожками и делает плату более долговечной при обработке и сборке.
В платах управления дисплеями качество паяльной маски имеет значение вокруг мелкошаговых разъёмов, выводов микросхем, разъёмов FPC, сенсорных разъёмов и участков с высокой плотностью компонентов. Плохое совмещение паяльной маски или слабая адгезия могут создать проблемы в производстве и надёжности.
Шелкография — это слой печатной маркировки на печатной плате. Он может включать позиционные обозначения компонентов, метки полярности, обозначения разъёмов, метки контрольных точек, предупредительные знаки, производственные коды или инструкции по сборке.
Шелкография не передаёт электрические сигналы. Её ценность практична. Она помогает инженерам, работникам сборки, техникам по ремонту и инспекторам по качеству быстрее идентифицировать разводку платы.
Для контроллерных плат чёткая маркировка разъёмов может уменьшить ошибки при установке. Это полезно, когда плата включает разъём ЖК-дисплея, сенсорный разъём, вход питания, выход подсветки, USB, HDMI, LVDS, MIPI, UART, динамик или другие интерфейсы.
Открытая медь легко окисляется. Финишное покрытие печатной платы защищает открытые площадки и обеспечивает паяемость. Распространённые финишные покрытия включают HASL, бессвинцовый HASL, ENIG, OSP, иммерсионное серебро и иммерсионное олово.
Выбор влияет на паяемость, срок хранения, плоскостность, стоимость и пригодность для мелкошаговых компонентов. Для плотных контроллерных плат с мелкошаговыми микросхемами, разъёмами или требованиями к высокой надёжности сборки выбор финишного покрытия может иметь значение.
Покупателям не всегда нужно самостоятельно указывать финишное покрытие. Однако, если проект включает мелкошаговые разъёмы, длительное хранение, многократное производство или строгие требования к сборке, поставщик должен соответствующим образом выбрать и контролировать покрытие.
Переходные отверстия — это металлизированные отверстия, которые соединяют медные слои внутри печатной платы. Они позволяют сигналам или питанию переходить с одного слоя на другой. Сквозные переходные отверстия проходят через всю плату, тогда как глухие и скрытые переходные отверстия используются в более сложных многослойных платах.
Металлизированные сквозные отверстия также используются для выводных компонентов, разъёмов и точек механического крепления. Во многих контроллерных платах дисплеев разъёмы и силовые клеммы могут требовать прочной механической поддержки и надёжной металлизации.
Конструкция переходных отверстий влияет на разводку сигналов, подачу питания, передачу тепла и стоимость производства. Для высокоскоростных или компактных плат размещение переходных отверстий также может влиять на целостность сигнала.
Печатная плата становится функциональным электронным модулем только после сборки на ней компонентов. Эти компоненты могут включать:
Для проектов ЖК-дисплеев собранная плата может обрабатывать ввод изображения, временные параметры дисплея, данные сенсора, преобразование питания, работу прошивки, управление подсветкой и связь с хост-системой.
Стекинг печатной платы — это расположение медных слоёв, изолирующих слоёв, препрега и сердечников внутри платы. Проектирование стекинга определяет, как организованы сигналы, питание и заземление.
Простая двухслойная печатная плата может иметь медь сверху и снизу с FR-4 между ними. Четырёхслойная печатная плата может включать верхний сигнальный слой, внутренний слой заземления, внутренний слой питания и нижний сигнальный слой. Более сложные платы могут использовать шесть, восемь или более слоёв.
Стекинг важен для плат контроллеров дисплеев, поскольку такие интерфейсы, как USB, HDMI, LVDS, eDP и сигнальные тракты, связанные с MIPI, могут требовать контролируемого импеданса и стабильных опорных плоскостей. Плохой стекинг может вызвать проблемы с целостностью сигнала, даже если принципиальная схема верна.
| Часть печатной платы | Типичный материал | Основная функция |
|---|---|---|
| Базовый подложка | Стеклотекстолит FR-4 на эпоксидной основе | Обеспечивает изоляцию и механическую поддержку |
| Медный слой | Медная фольга или гальваническая медь | Проводит сигналы, питание и заземление |
| Препрег | Пропитанное смолой стекловолокно | Соединяет слои в многослойных платах |
| Паяльная маска | Полимерное покрытие | Защищает медь и предотвращает образование перемычек припоя |
| Шелкография | Печатная маркировочная краска | Отображает надписи, обозначения компонентов, полярность и монтажные метки |
| Финишное покрытие | ENIG, HASL, OSP, иммерсионное олово или другое покрытие | Защищает открытую медь и обеспечивает пайку |
| Переходные и металлизированные отверстия | Гальваническая медь внутри отверстий | Соединяет слои и обеспечивает монтаж в отверстия |
Не все печатные платы являются жёсткими. Различные электронные изделия могут использовать жёсткие, гибкие или жёстко-гибкие печатные платы.
Жёсткая печатная плата использует жёсткий базовый материал, такой как FR-4. Это распространено для плат контроллеров, плат питания и материнских плат.
Гибкая печатная плата, часто называемая FPC, использует гибкий базовый материал, такой как полиимид. FPC распространены в ЖК-модулях, сенсорных панелях, модулях камер и компактной электронике, где цепь должна изгибаться или помещаться в ограниченное пространство.
Жёстко-гибкая печатная плата объединяет жёсткие и гибкие участки в одной интегрированной структуре. Это может уменьшить количество разъёмов и повысить компактность, но обычно такие платы дороже и требуют более тщательного проектирования.
В ЖК-изделиях модуль дисплея может включать гибкую печатную плату, подключённую к стеклянной ячейке, в то время как плата контроллера может быть жёсткой печатной платой. Соединение между гибкой платой дисплея и платой контроллера является общей точкой интеграции, которую необходимо тщательно проверять.
Плата контроллера ЖК-дисплея — это не просто стандартная печатная плата. Она может должна поддерживать ввод изображения, преобразование тайминга, управление подсветкой, связь с сенсором, регулировку питания, управление прошивкой и внешние интерфейсы.
Например, плата контроллера может включать вход HDMI, USB-сенсор, выход LVDS, интерфейс MIPI, интерфейс eDP, аудио, выход подсветки или вход питания. Эти функции предъявляют различные требования к материалу печатной платы, количеству слоёв, трассировке, заземлению, размещению разъёмов и выбору компонентов.
Если плата передаёт высокоскоростные дифференциальные сигналы, материал и стекинг печатной платы должны обеспечивать контролируемый импеданс. Если она управляет питанием подсветки, важны ширина меди и тепловой расчёт. Если она подключается к FPC, важны выбор разъёма и механическая стабильность.
Материал и компоновка печатной платы могут косвенно влиять на производительность дисплея. Плохая конструкция печатной платы может вызвать нестабильное питание, шум сигнала, слабое заземление, проблемы с разъёмами, мерцание подсветки, помехи сенсора или сбой инициализации дисплея.
Для высокоскоростных интерфейсов дисплея целостность сигнала особенно важна. Плата должна маршрутизировать сигналы с соответствующим импедансом, зазорами, контролем длины, опорными плоскостями и заземлением. Выбранный ламинат, толщина меди, стекинг слоёв и структура разъёмов — всё это влияет на конечный результат.
Для промышленных или долгосрочных проектов оборудования печатная плата также должна обеспечивать стабильное производство и повторяемость. Изменения материалов, стекинга, замена разъёмов или неконтролируемые альтернативы компонентов могут повлиять на согласованность.
Печатные платы также играют роль в управлении теплом. Медь проводит тепло так же, как и электричество. Более широкие медные области, медные плоскости, тепловые переходные отверстия и компоновка платы могут помочь отводить тепло от силовых компонентов.
Платы контроллеров дисплеев могут включать регуляторы питания, схемы драйверов подсветки, процессоры, память и интерфейсные микросхемы. Эти компоненты могут выделять тепло. Если тепловой расчёт слабый, плата может стать нестабильной или это повлияет на долгосрочную надёжность.
Для дисплеев с высокой яркостью управление подсветкой является важным тепловым аспектом. Конструкция печатной платы и платы контроллера должна рассматриваться совместно с требованиями к яркости, током подсветки, конструкцией корпуса и рабочей средой.
Материалы и сборки печатных плат могут должны соответствовать региональным ограничениям по материалам. RoHS является одним из наиболее распространённых требований для электрического и электронного оборудования на многих рынках. Он ограничивает определённые опасные вещества, такие как свинец, ртуть, кадмий, шестивалентный хром, PBB, PBDE и несколько фталатов.
Соответствие не должно предполагаться только на основе внешнего вида. Покупатели должны подтвердить, соответствуют ли конкретная плата, компоненты, процесс пайки, финишное покрытие, кабель, разъём и модуль дисплея применимым требованиям для конечного продукта и целевого рынка.
Для проектов B2B документация имеет значение. Если конечный продукт продаётся в Европу, Северную Америку, Японию, Южную Корею или на другие регулируемые рынки, покупатель должен уточнить, какие декларации о материалах или документы о соответствии требуются до начала массового производства.
| Тип печатной платы | 128,75 × | Типичное применение |
|---|---|---|
| Однослойная печатная плата | Медь с одной стороны | Простые недорогие схемы |
| Двухслойная печатная плата | Медь с обеих сторон | Схемы средней сложности |
| Четырёхслойная печатная плата | Внешние сигнальные слои плюс внутренние слои питания или заземления | Платы контроллеров, компактная электроника, улучшенная маршрутизация сигналов |
| Шестислойная или более печатная плата | Множество сигнальных слоёв, слоёв питания и заземления | Высокоплотные, высокоскоростные или процессорные платы |
| Гибкая печатная плата (ГПП) | Гибкий базовый материал и медные проводники | FPC для ЖК-дисплеев, сенсорные панели, компактные соединения |
| Жестко-гибкая печатная плата | Объединение жестких и гибких участков | Компактные устройства со сложными механическими ограничениями |
При оценке печатной платы или платы контроллера ЖК-дисплея покупателям следует смотреть не только на название материала платы. Печатная плата должна соответствовать электрическим, механическим, тепловым и нормативным требованиям готового изделия.
Полезные вопросы включают:
Одно из заблуждений заключается в том, что все печатные платы одинаковы, если в них используется FR-4. В действительности материалы FR-4 различаются по тепловым характеристикам, диэлектрическому поведению, уровню надежности и пригодности для бессвинцовой сборки или высокоскоростных сигналов.
Другое заблуждение состоит в том, что цвет печатной платы указывает на ее производительность. Зеленый, черный, синий, красный или белый цвет паяльной маски автоматически не определяет электрическое качество платы. Более важны сорт материала, структура слоев, толщина меди, производственный процесс и контроль качества.
Третье заблуждение заключается в том, что более толстые платы всегда лучше. Толщина платы должна соответствовать разъему, механической конструкции, требованиям к импедансу и методу сборки изделия. Более толстая плата может быть прочнее, но она не обязательно лучше для каждой конструкции.
Четвертое заблуждение состоит в том, что только печатная плата определяет надежность. Надежность зависит от материала платы, компоновки, компонентов, пайки, разъемов, тепловой конструкции, поведения встроенного ПО, корпуса и фактических условий эксплуатации.
Для проектов RJY Display материалы печатных плат особенно актуальны, когда заказчику требуется плата контроллера ЖК-дисплея, Управляющая плата на Android, плата адаптера дисплея, сенсорное дисплейное решение или поддержка пользовательского встроенного ПО.
Проект дисплея может включать TFT ЖК-модуль, FPC, сенсорную панель, подсветку, защитное стекло, плату контроллера, встроенное ПО, корпусную конструкцию и материнскую плату заказчика. Печатная плата является одной из частей этой системы, но она может повлиять на успех всей интеграции.
Когда проект включает такие интерфейсы, как HDMI, VGA, LVDS, MIPI, eDP, USB, RGB, SPI или управление сенсором, плата должна оцениваться на основе фактической панели, разрешения, временных характеристик, определения разъемов, требований к подсветке и программной среды.
RJY Display поддерживает TFT LCD модули, платы контроллеров и 定制显示器 обсуждение решений для инженерно-ориентированных проектов. Платы контроллеров могут обсуждаться отдельно или вместе с совместимыми ЖК-модулями в зависимости от требований проекта.
Если вашему проекту требуется дисплейный модуль, плата контроллера, поддержка сенсора, адаптация встроенного ПО или согласование интерфейса, подготовьте размер ЖК-дисплея, разрешение, интерфейс, модель панели, назначение выводов, требования к подсветке, требования к сенсору, операционную систему, среду применения и ожидаемый спрос.
Отправьте ваши требования к печатной плате и дисплею
Печатная плата состоит из более чем одного материала. Типичная печатная плата включает изолирующий базовый материал, такой как FR-4, медные проводящие слои, препрег в многослойных платах, паяльную маску, шелкографию, финишное покрытие, переходные отверстия, металлизированные отверстия и, при сборке, электронные компоненты.
Для проектов дисплеев и плат контроллеров выбор материала печатной платы влияет не только на стоимость. Он может влиять на целостность сигнала, подачу питания, управление теплом, надежность разъемов, интеграцию встроенного ПО, соответствие требованиям и долгосрочную стабильность производства.
Лучший выбор печатной платы или платы контроллера зависит от всего применения. Размер дисплея, разрешение, интерфейс, требования к подсветке, сенсорная функция, конструкция платы контроллера, механическая структура, рабочая среда и требования соответствия должны быть рассмотрены перед окончательным выбором.
Печатная плата обычно состоит из изолирующей подложки, медных проводящих слоев, паяльной маски, шелкографии, финишного покрытия, переходных и металлизированных отверстий. После сборки она также включает электронные компоненты, такие как ИС, резисторы, конденсаторы и разъемы.
FR-4 — это распространенный стеклотекстолитовый эпоксидный ламинат, используемый в качестве изолирующего базового материала во многих жестких печатных платах. Он обеспечивает механическую поддержку и электрическую изоляцию для медных цепей.
Медь используется из-за ее хорошей электропроводности. Она образует дорожки, контактные площадки, слои питания, слои земли и переходные отверстия, которые соединяют компоненты на плате.
Паяльная маска — это защитное покрытие на поверхности печатной платы. Она покрывает большинство медных участков, помогает предотвратить перемычки припоя, улучшает изоляцию и защищает медь от окисления.
PCB — это голая печатная плата. PCBA, или печатная плата в сборе, — это плата после установки и пайки электронных компонентов.
Нет. FR-4 очень распространен, но печатные платы могут также использовать другие материалы, такие как полиимид для гибких схем, подложки с металлическим сердечником для тепловых применений или высокочастотные ламинаты для специализированных ВЧ- и высокоскоростных конструкций.
Материал печатной платы и структура слоев влияют на трассировку сигналов, контроль импеданса, управление теплом, стабильность питания, надежность разъемов и долгосрочную стабильность. Эти факторы важны для плат контроллеров ЖК-дисплеев и схем интерфейсов дисплеев.
Укажите размер дисплея, разрешение, интерфейс, яркость, требования к сенсорному экрану, требования к контроллеру и условия эксплуатации.
Продолжите чтение руководств по технологии дисплеев и прикладных справочных материалов.
Изучите страницы продуктов, связанные с темой данной статьи.
Обратитесь к инженерной группе RJY для подбора дисплея, проверки контроллера и обсуждения кастомизации.
+86 13316179236
