Vom Smartphone bis zum Küchengerät spielen elektronische Produkte eine wichtige Rolle in unserer täglichen Arbeit. Das Herzstück jedes elektronischen Produkts ist die Leiterplatte (PCB). Es ist heute die Grundlage der meisten elektronischen Produkte. Diese Komponenten verfügen über eine Vielzahl von Konfigurationen, die es ihnen ermöglichen, eine Vielzahl von Funktionen bereitzustellen. Mit der Erweiterung und Entwicklung elektronischer Produkte in verschiedenen Branchen entwickeln sich auch PCB-Anwendungen. Heutzutage ist die Verwendung von PCB-Board deckt fast alle Branchen ab und hat sich zu einer neuen Branche und Anwendung entwickelt. PCB-Nutzung ist das Hauptfunktionszentrum der meisten elektronischen Produkte in der modernen Welt. Die Leiterplatte verbindet die Komponenten über eine Reihe zusammenhängender Schaltkreise miteinander.
Die meisten Menschen erkennen Leiterplatten, wenn sie sie sehen. Sie werden feststellen, dass diese kleinen grünen Chips-kundenspezifische Leiterplatten sind der Kern elektronischer Produkte. PCB besteht aus zahlreichen Konfigurationen und Materialien. Diese Flexibilität ermöglicht es Leiterplatten, in einer Vielzahl von Kapazitäten und Anwendungen eine Rolle zu spielen. Einige dieser Anwendungen werden im Folgenden ausführlicher besprochen.
Medizinische Ausrüstung
Elektronik leistet einen wesentlichen Beitrag zur Gesundheit – in der Pflegebranche, als Diagnose-, Überwachungs- und Behandlungsgerät. Da die Entwicklung elektronischer Produkte immer effizienter und intensiver wird, nimmt die medizinische Anwendung dieser elektronischen Geräte zu, was endlose neue Möglichkeiten mit sich bringt.
Der Kern dieser medizinischen Geräte ist PCB. PCB in der medizinischen Industrie ist hochspezialisiert, um sich an die besonderen Einschränkungen medizinischer Geräte anzupassen. In vielen medizinischen Anwendungen sind kleine Gehäuse erforderlich, um den Größenanforderungen von Implantaten oder Notaufnahmemonitoren gerecht zu werden. Daher handelt es sich bei medizinischen Leiterplatten häufig um spezielle Leiterplatten mit hoher Verbindungsdichte, auch HDI-Leiterplatten genannt. Medizinische Leiterplatten können auch aus flexiblem Substrat hergestellt werden, so dass Leiterplatten während des Gebrauchsprozesses gebogen werden können, was für interne und externe medizinische Geräte unerlässlich ist.
Aufgrund der damit verbundenen gesundheitlichen Probleme unterliegen medizinische PCB einem höheren Standard als die meisten anderen PCB-Typen. Neben der Einhaltung strenger medizinischer Vorschriften sind Wiederholbarkeit und Zuverlässigkeit zwei grundlegende Eigenschaften, die Lieferanten medizinischer Leiterplatten erfüllen müssen.
Medizinische PCB-Anwendungen wachsen ebenso schnell wie die Medizingeräteindustrie selbst. Zu den häufigsten medizinischen PCB-Anwendungen gehören:
• Monitore: persönliche und medizinische Monitore, einschließlich Blutzuckermessgeräte, Herzfrequenz- und Blutdruckmessgeräte usw.
• Scantechnologie: CT-Scanner und Ultraschalltechnologie verwenden normalerweise elektronische Geräte auf Leiterplattenbasis.
• Kontrollsystem: Das Gerät steuert die Infusion und die Durchflussrate und Verteilung werden elektronisch gesteuert.
• Interne Geräte: Herzschrittmacher und ähnliche interne medizinische Geräte halten die Patienten gesund und werden über eine Mikroplatine im Zentrum bedient.
• Wissenschaftliche Instrumente: Die medizinische Forschung nutzt eine große Anzahl wissenschaftlicher Instrumente, um Krankheiten zu untersuchen und die Ergebnisse von Patienten zu testen. Es umfasst ein Elektronenmikroskop, ein Photometer, ein Generator- und Kompressorsteuerungssystem usw.
Unterhaltungselektronik
Unter Unterhaltungselektronik versteht man Geräte, die wir im täglichen Leben nutzen, etwa Smartphones oder Computer. Selbst die neuesten Kühlschrankmodelle enthalten häufig elektronische Komponenten. Jedes dieser Geräte ist eine Leiterplatte.
Aufgrund des großen Herstellungsaufwands dieser Unterhaltungselektronikprodukte muss die Anzahl der zu ihrer Steuerung hergestellten Leiterplatten gleich sein. Diese großen PCB-Mengen haben geringere Stückkosten, was den Preis des Endprodukts relativ niedrig macht. Die Herausforderung besteht darin, die Einheitlichkeit und Qualität dieser Leiterplatten aufrechtzuerhalten. Deshalb müssen Leiterplattenhersteller strenge Industriestandards und Qualitätskontrollmaßnahmen einhalten, um sicherzustellen, dass die elektronischen Funktionen jedes Verbrauchers den Erwartungen entsprechen.
PCB wird häufig in Produkten der Unterhaltungselektronik verwendet. Im Folgenden sind einige häufige Verwendungszwecke von Leiterplatten in der Unterhaltungselektronik aufgeführt:
Mobile Geräte: Smartphones und Tablets sind das Herzstück unserer täglichen Arbeit, unser GPS-Wecker.
• Computerelektronik: Der Kern von Desktops und Laptops besteht aus Leiterplatten, ebenso wie Bildschirme und damit verbundene Peripheriegeräte.
• Aufnahmegeräte: Kameras, Digitalkameras, Mikrofone und andere Aufnahmegeräte sind für den Betrieb alle auf ihre interne Leiterplatte angewiesen.
• Entertainment-System: Alles rund um das Home-Entertainment-System, vom DVD-Player über Videospielkonsolen bis hin zu TV- und Audiogeräten.
Haushaltsgeräte: Fast alle modernen Geräte arbeiten mit elektronischen Komponenten: Wecker, Mikrowelle, Kühlschrank, Kaffeemaschine usw
Industrielle Anwendungen
Industrielle Hochleistungsanwendungen von Leiterplatten sind weit verbreitet. Diese elektronischen Komponenten steuern die in Fabriken und Produktionsanlagen verwendeten Mechanismen und müssen den rauen Bedingungen standhalten, die in Industrieanlagen üblich sind. Dazu kann alles gehören, einschließlich reizender Chemikalien, vibrierender Maschinen und unsachgemäßer Handhabung.
In einem derart schnell herausfordernden Umfeld sind die Industriestandards gleichermaßen streng. Derzeit werden dicke Kupferleiterplatten (viel dicker als Standard-Unzen-Leiterplatten) häufig in anderen Anwendungen eingesetzt. Diese Leiterplatte eignet sich für industrielle Hochstromanwendungen und Batterieladegeräte.
• Industrieausrüstung: Viele elektrische Bohrmaschinen und Pressen, die in der Fertigungsindustrie eingesetzt werden, arbeiten mit PCB-gesteuerten elektronischen Geräten.
• Messgeräte: Geräte zur Messung und Steuerung von Druck, Temperatur und anderen Variablen im industriellen Fertigungsprozess.
Energieausrüstung: DC-AC-Wechselrichter, solare Kraft-Wärme-Kopplungsausrüstung und andere Energiesteuerungsausrüstung.
Automotive-Anwendungen
Autos sind zunehmend auf elektronische Komponenten der Neuzeit angewiesen. Während in der Vergangenheit elektronische Schaltkreise eigentlich nur für Scheinwerferschalter und Scheibenwischer verwendet wurden, nutzen moderne Autos elektronische Geräte für mehr Zwecke.
Heutige Automobile nutzen die sich entwickelnde elektronische Schaltungstechnologie, um Leiterplatten in einige neue Anwendungen zu bringen. Leiterplatten mit Hochfrequenzsignalen wie HF-, Mikrowellen- oder Millimeterwellenfrequenzen werden üblicherweise in gängigen Sensoranwendungen in Automobilen verwendet. Tatsächlich ist die Radartechnologie, die einst zu Militärfahrzeugen degradiert wurde, heute in modernen Fahrzeugen weit verbreitet und kann dabei helfen, Kollisionen zu vermeiden, tote Winkel zu überwachen und sich an die Verkehrsbedingungen anzupassen, wenn Fahrzeuge unter Tempomat stehen.
Diese fortschrittlichen Systeme sorgen für mehr Sicherheit im Straßenverkehr und ein verbessertes Fahrerlebnis, weshalb sie in heutigen Kraftfahrzeugen so beliebt sind. Daher müssen Hersteller dieser Systeme fortschrittlichere Hochfrequenz-Leiterplatten und verwandte Materialien kaufen und verwenden.
Zu den häufigsten Anwendungen von Leiterplatten im Automobil gehören:
• Perimetermonitore: Neuere Automodelle sind oft mit einer Reihe von Sicherheitssystemen ausgestattet, die dem Fahrer helfen, tote Winkel zu überwachen und Abstände genauer zu bestimmen. Viele Autos sind mittlerweile mit Umgebungsüberwachungssystemen ausgestattet, die mithilfe von Radar oder Kameras Abstände messen und den Fahrer auf nahe Objekte aufmerksam machen. Diese Systeme benötigen hochwertige Leiterplatten, um ordnungsgemäß zu funktionieren.
• Steuerungssystem: Fahrzeugsteuerungssystem, einschließlich Motormanagementsystem, Kraftstoffregler und Stromversorgung, elektronische Produkte mit PCB-basierter Überwachung und Ressourcenmanagement. Einige Steuerungssysteme steuern teilweise sogar Autos für Fahrer. Beispielsweise bieten einige Autos auf dem Markt mittlerweile automatisches Parallelparken an.
• Navigationsgeräte: In modernen Fahrzeugen sind vorhandene Navigationsgeräte weit verbreitet, und GPS-Computer werden verwendet, um Fahrern dabei zu helfen, sich in unbekannten Gebieten zurechtzufinden oder den schnellsten Weg zu ihrem Ziel zu ermitteln.
• Audio- und Videoausrüstung: Viele Autos auf dem heutigen Markt verfügen über hochmoderne Armaturenbretter, die das Fahrzeug mit einem Radio oder dem Telefon oder Musikgerät eines Beifahrers verbinden. Darüber hinaus verfügen viele Familienfahrzeuge über Kinoleinwände für Passagiere, um die Passagiere bei längeren Fahrten zu beschäftigen. Alle diese Geräte werden über PCB-basierte Elektronik gesteuert.
Bei jeder dieser Automotive-PCB-Anwendungen müssen spezifische Designaspekte berücksichtigt werden. Beispielsweise kann die starke Vibrationsumgebung eines Autos eine große Belastung für eine standardmäßige starre Leiterplatte darstellen. Daher verwenden viele Automobilelektronikhersteller keine starren Leiterplatten, sondern flexible Leiterplatten. Es ist nicht nur klein und leicht, sondern weist auch eine höhere Vibrationsfestigkeit auf. Daher besteht die Herausforderung darin, ausreichend flexible Hochfrequenz-Leiterplatten herzustellen, um den Anforderungen der großen Automobilindustrie gerecht zu werden.
Luft- und Raumfahrtanwendungen
PCB-Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt erfordern wie Automobilanwendungen eine hohe Präzision und Haltbarkeit. In Düsenflugzeugen und Raketen kommt es häufig zu starken Turbulenzen in der Atmosphäre, was dazu führt, dass gewöhnliche starre Leiterplatten ausreichend Druck aushalten und dabei beschädigt werden können. Um dieses Problem zu lösen, verwenden die meisten Luft- und Raumfahrthersteller flexible Leiterplatten, die nicht nur resistent gegen Vibrationsschäden, sondern auch leicht und klein sind.
Neben der Haltbarkeit müssen Leiterplatten für die Luft- und Raumfahrt auch sehr hochwertig sein – funktional und präzise, um die beste Funktion zu gewährleisten und technische Probleme zu vermeiden. Da die in der Luft- und Raumfahrttechnik eingesetzten elektronischen Geräte für die Sicherheit von Fahrzeugen und deren Personal von großer Bedeutung sind, ist ihr einwandfreier Betrieb von großer Bedeutung.
Zu den gängigen PCB-Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt gehören:
• Überwachungsgeräte: Instrumente, einschließlich Beschleunigungsmesser, Drucksensoren, Mikrofone sowie Drehmoment- und Kraftsensoren, verwenden alle Leiterplatten als Teil ihrer Grundfunktionen. Diese Produkte werden im Triebwerk und Cockpit von Flugzeugen und Raketen eingesetzt, um Fahrzeugfunktionen zu überwachen und mit dem Bodenkontrollsystem zu kommunizieren.
• Testgeräte: Neben ihrer Funktion als Flugzeug sind Leiterplatten auch an der Entwicklung und Erprobung von Flugzeugen beteiligt. PCB wird als Kern der Testausrüstung verwendet, um Daten während Struktur-, Vibrations- und Flugtests zu sammeln. Diese Daten können genutzt werden, um effizientere, effizientere und sicherere Flugzeuge zu entwickeln.
Beleuchtungsanwendungen
Leiterplatten bieten eine universelle Basis für eine Vielzahl von Hochleistungs-LED-Anwendungen. LED-Beleuchtungslösungen entwickeln sich in allen Lebensbereichen rasant weiter. Der geringe Stromverbrauch, die hohe Effizienz und die beeindruckende Lichtleistung sind sehr wichtig. Bei Integration in die Leiterplatte erhalten diese LEDs mehr Funktionen. Leiterplatten tragen dazu bei, den Einsatz von LED-Beleuchtungslösungen, insbesondere von Displays und Indikatoren, zu erweitern.
Beleuchtungsanwendungen
Leiterplatten bieten eine universelle Basis für eine Vielzahl von Hochleistungs-LED-Anwendungen. LED-Beleuchtungslösungen entwickeln sich in allen Lebensbereichen rasant weiter. Der geringe Stromverbrauch, die hohe Effizienz und die beeindruckende Lichtleistung sind sehr wichtig. Bei Integration in die Leiterplatte erhalten diese LEDs mehr Funktionen. Leiterplatten tragen dazu bei, den Einsatz von LED-Beleuchtungslösungen, insbesondere von Displays und Indikatoren, zu erweitern.
Zu den häufigsten Anwendungen von Leiterplatten in der Beleuchtungsindustrie gehören die folgenden:
• Telekommunikationsindustrie: Telekommunikationsgeräte verwenden normalerweise Leiterplatten zur Steuerung ihrer LED-Anzeige und ihres Bildschirms. In dieser Branche sind leichte und langlebige Leiterplatten oft von Vorteil, vor allem aufgrund der mechanischen Dichte in der Branche. Aluminium-Leiterplatten haben eine bessere Wärmeübertragungsleistung als FR4 und können daher in Telekommunikationsbeleuchtungsanwendungen verwendet werden.
• Automobilindustrie: PCB-LED-Anzeigen sind in der Automobilindustrie weit verbreitet, insbesondere Armaturenbrettanzeigen, Scheinwerfer, Bremslichter und fortschrittliche Panel-Anzeigen. Leiterplatten-LEDs erfreuen sich in der Branche aufgrund ihrer geringen Herstellungskosten und beeindruckenden Haltbarkeit besonders großer Beliebtheit, was den Wert und die Lebensdauer von Fahrzeugen verbessert.
• Computertechnologieindustrie: PCB-basierte LEDs werden in der Computertechnologieindustrie immer häufiger eingesetzt und häufig in Desktop- und Laptop-Displays und -Anzeigen verwendet. Aufgrund der thermischen Empfindlichkeit der Computertechnologie eignen sich Leiterplatten auf Aluminiumbasis besonders für LED-Beleuchtungsanwendungen in Computern.
• Medizinische Industrie: Beleuchtungswerkzeuge sind in medizinischen Anwendungen sehr wichtig, insbesondere in chirurgischen und Notfallanwendungen, wo starkes Licht dazu beitragen kann, die Sichtbarkeit von Ärzten zu verbessern. In diesen Anwendungen ist LED aufgrund ihrer Leistung und geringen Größe oft die bevorzugte Beleuchtungsmethode. Als Basis für diese Anwendungen werden häufig Leiterplatten verwendet, insbesondere Aluminiumleiterplatten. Im Vergleich zu anderen Leiterplattentypen weist es eine längere Lebensdauer und eine bessere Wärmeübertragungsfähigkeit auf. Auf diese Weise können PCB-LEDs langlebige medizinische Geräte gewährleisten, die in verschiedenen medizinischen Umgebungen wiederverwendet werden können.
• Wohn- und Ladenanwendungen: Zusätzlich zu den oben aufgeführten Verwendungszwecken erfreuen sich PCB-LEDs in Privathaushalten und Unternehmen in Form von Schildern und Displays immer größerer Beliebtheit. Intelligente LED-Beleuchtung ist für Hausbesitzer eine kostengünstige Möglichkeit, ihr Zuhause effektiv zu beleuchten, während anpassbare LED-Displays Unternehmen zum Geschäft leiten können.
Obwohl LED in allen Arten von Anwendungen sehr nützlich ist, ist LED oft temperaturempfindlich. Mit steigender Durchschnittstemperatur der Lampen nimmt die Lebensdauer der LED-Lampe allmählich ab. Obwohl viele herkömmliche Leiterplatten hervorragende Funktionen bieten, sind nicht alle Leiterplatten für LED-Anwendungen geeignet. In Verbindung mit LEDs übertragen einige Leiterplatten die Wärme möglicherweise nicht schnell genug, um eine stabile Temperaturumgebung zu schaffen, damit die LEDs mit maximaler Effizienz arbeiten können. Um bei Beleuchtungsanwendungen die beste Leistung zu erzielen, müssen für LED konzipierte Leiterplatten so konzipiert sein, dass die Wärmeübertragungsfähigkeit maximiert wird.
Aus diesem Grund ist eine Leiterplatte mit Aluminiumrückseite die perfekte Lösung. Die meisten LED-Anwendungen mit hoher Lichtausbeute verwenden rückseitige Aluminium-Leiterplatten, die hauptsächlich für eine höhere Wärmeübertragung verwendet werden, die mit Aluminium-Leiterplatten erreicht werden kann. Auf diese Weise benötigt die Leiterplatte keine zusätzlichen Heizkörper im Design, es können jedoch andere Heizkörper hinzugefügt werden, um die Wärmeübertragungsfähigkeit der Leiterplatte weiter zu verbessern. Durch die Integration des Kühlkörpers in die Leiterplattenbasis selbst können Hersteller und Endbenutzer jedoch ein kompakteres Design zu geringeren Kosten erzielen.
Andere Anwendungen
PCB-basierte Produkte werden in Hunderten von Anwendungen in diesen Branchen eingesetzt. Einige Beispiele sind die folgenden:
• Waffenanwendungen: Militärische und zivile Waffenhersteller verwenden in der Regel PCB in ihren Testgeräten. Bevor diese Produkte auf den Markt gebracht werden, verwenden Hersteller in der Regel solche Geräte, um die Sicherheit und Funktionalität von Sprengstoffen, Waffen und Munition sicherzustellen. Zu den verwendeten Geräten gehören unter anderem Penetrationsaufprallschreiber und Aufprallprüfgeräte.
• Meeresanwendungen: Unterwasser- und Meeresanwendungen sind häufige Orte, an denen PCB gefunden wird. PCB steuert normalerweise Navigations-, Motormanagement- und Stromverteilungssysteme, die auf Segelbooten verwendet werden. Aufgrund der Druck- und Vibrationsschwankungen müssen Konstrukteure verschiedene Faktoren berücksichtigen, um eine normale und kontinuierliche Funktion sicherzustellen.
• Sicherheitsanwendungen: Sicherheitssysteme innerhalb und außerhalb des Hauses und des Unternehmens verwenden Leiterplatten, um die verschiedenen Komponenten und Signale zu koordinieren, die zur Erkennung der Anwesenheit von Eindringlingen verwendet werden. PCB wird für Rauch-, Feuer- und Diebstahlmelder sowie für elektronische Türschlösser und Bewegungssensoren verwendet.
• Rundfunk- und Telekommunikationsanwendungen: Wie bereits erwähnt, sind LED-Beleuchtungsdisplays auf Leiterplattenbasis in der Telekommunikations- und Rundfunkindustrie weit verbreitet. PCB eignet sich auch für verschiedene andere Funktionen in dieser Branche. Hochfrequenzverstärker- und Filtergeräte verwenden normalerweise eine Leiterplatte, eine Boosterstation, einen Empfänger, eine Frequenzplatine, ein Hybriddeck und ein Mikrofon.
