Jak vytisknout desku plošných spojů

V tomto článku se dozvíte, jak vytisknout desku plošných spojů. Dozvíte se také o materiálech, funkcích a kontrole pravidel návrhu. Během několika hodin si budete moci vytvořit vlastní desku plošných spojů. Dalším krokem je příprava desky plošných spojů pro proces leptání. Nejprve je třeba odříznout přebytečnou měď z jádra. Poté budete muset zakrýt měď, která bude vystavena působení chemické látky.

Deska s plošnými spoji

Deska s plošnými spoji je pevná plochá deska, na které jsou umístěny elektronické součástky v zařízení. Skládá se z několika vrstev, které jsou navzájem propojeny měděnými cestami. Desky s plošnými spoji se běžně používají v počítačích a dalších elektronických zařízeních. Existují dva základní typy desek s plošnými spoji: hlavní systémová deska, známá také jako základní deska, a menší desky, které se zapojují do slotů na hlavní desce. Dalším typem jsou ohebné desky s plošnými spoji.

Desky s plošnými spoji se vyrábějí z různých materiálů včetně mědi. Téměř vždy jsou uspořádány v párech. Počet vrstev a provedení propojení napovídá o složitosti desky. Větší počet vrstev obvykle umožňuje větší flexibilitu směrování a lepší kontrolu integrity signálu. Více vrstev však také zvyšuje náklady a složitost výrobního procesu. Počet průchodek na desce s plošnými spoji je rovněž důležitý pro určení velikosti a složitosti desky. Průchodky se používají k usnadnění úniku signálů ze složitých integrovaných obvodů.

Funkce

Základem většiny elektronických zařízení jsou desky s plošnými spoji (PCB). Tyto desky jsou vyrobeny z mědi a poskytují mechanickou podporu a elektronické cesty pro elektronické součástky, které tvoří zařízení. Tyto desky existují téměř stejně dlouho jako technologie samotná. Proto jsou nezbytné pro mnoho různých elektronických aplikací, od televizorů až po kalkulačky.

DPS se skládá z několika vrstev vodivého a izolačního materiálu. Vodivé vrstvy jsou obvykle měděné plechy, které jsou laminovány na nevodivý podklad. Tyto vrstvy slouží k řízení toku elektrického proudu.

Kontrola pravidel pro navrhování

Jedním z nejdůležitějších kroků před tiskem desky plošných spojů je provedení kontroly návrhových pravidel. Tento postup umožňuje konstruktérům zajistit, aby jimi vytvořený návrh splňoval všechny potřebné výrobní a rozměrové tolerance. Vzhledem k tomu, že výrobní proces bude vždy obsahovat odchylky, musí s nimi konstruktéři ve svých návrzích počítat. Tato rezerva zvyšuje pravděpodobnost správně fungujících dílů.

Provedení této kontroly je dobrým zvykem při návrhu desky plošných spojů. Návrh DPS může být složitý a časově náročný. Provedení kontroly návrhových pravidel vám může ušetřit mnoho času a úsilí.

Tuhost

Pevná deska s plošnými spoji je vyrobena pomocí několika vrstev vodivých materiálů o stejné tloušťce na obou stranách. Jedná se o univerzální konstrukční variantu, která využívá leptané měděné plechy a spojovací cesty pro podporu elektrických komponent. Tento typ desky lze navrhnout a vytisknout pomocí inkoustové nebo laserové tiskárny. Důležitým faktorem, který je třeba mít na paměti při vytváření pevné desky plošných spojů, je udržet všechny elektrické součástky na stejném místě.

Přestože mají pevné desky plošných spojů široké využití, nejsou vhodné pro každý návrh. Například zdravotnická zařízení jsou často vystavena vysoké vlhkosti a nepříznivým teplotám. Pevné desky plošných spojů jsou však preferovaným řešením v průmyslových odvětvích, kde musí komponenty zůstat pevně na místě, jako jsou například stroje v kokpitech letadel a pomocné energetické jednotky.

Bezbarvý tisk

Pokud chcete tisknout na desku plošných spojů bez použití barevného inkoustu, existuje několik metod. Tisk na desky plošných spojů spočívá v nanesení průhledné fólie, na kterou je nanesena fotocitlivá fólie. Fólie obsahuje chemické látky, které reagují s ultrafialovými paprsky a vytvrzují fotorezistenci pod ní. Čirá fólie umožňuje světlu proniknout do určitých oblastí desky a fotorezistence na mědi pod ní ztvrdne. Poté se k čištění fólie použije alkalický roztok.

Inkoustový tisk

Inkoustový tisk je nový způsob výroby desek plošných spojů. Eliminuje potřebu nákladného a časově náročného zpracování fotografií a dalších kroků ve výrobním procesu. Tento proces také snižuje plýtvání materiálem, protože odpadá potřeba fotomateriálů a s nimi spojené náklady a nároky na skladování. Jeho schopnost přímého tisku na desku umožňuje tisknout vodivé stopy na desku bez leptání materiálu.

Proces inkoustového tisku na desku plošných spojů není náročný a lze jej provést pouze pomocí laserové nebo termální tiskárny. Inkoustové barvy mohou vytvářet prvky o velikosti 75 um nebo menší. Jsou také chemicky odolné a nelepí se. Jejich tvrdost se pohybuje v rozmezí tří až čtyř H, díky čemuž jsou odolné vůči mnoha běžným leptadlům.

Jak vytvářet spoje na desce plošných spojů

Na desce plošných spojů lze vytvořit spoje mnoha různými způsoby. Tento článek se zabývá různými metodami, například použitím pájecího hrnce a myšího kousátka. Tato metoda je také užitečná při připojování součástek nebo testování součástek. Postup není složitý a vyžaduje jen velmi málo znalostí. Před zahájením je nejlepší pečlivě sledovat pokyny.

Pájecí pasta

Pájecí pasta se používá při osazování prototypů desek plošných spojů a při hromadném osazování desek plošných spojů k vytváření elektrických spojů na deskách plošných spojů. Šablona vede pájecí pastu do požadovaných oblastí. Pastu je třeba nanášet v tenké vrstvě na povrch desky plošných spojů. Tím se zabrání tomu, aby pokryla celou desku, což může mít za následek odpadávání součástek. Před použitím je třeba nechat pastu dosáhnout teploty 22 až 28 stupňů. Pokud je pasta příliš studená, nepřilne k desce plošných spojů a způsobí odpadnutí součástek. Pastu nelze rychle zahřívat, aby se zvýšila její teplota. Musí se nechat pomalu vychladnout.

Výrobci pájecích past poskytují doporučení pro teplotní profil přetavení. Ideální teplotní profil zahrnuje postupný nárůst teploty, který aktivuje tavidlo. Jakmile se tavidlo aktivuje, pájka se roztaví. Tato doba, nazývaná doba nad kapalinou (TAL), musí být doprovázena rychlým ochlazením.

Pájecí hrnec

Než začnete pájet spoje na desce plošných spojů, musíte nastavit pájecí hrnec na správnou teplotu. Ideální teplota je přibližně 250-260 stupňů Celsia. O správné teplotě pájky se přesvědčíte tak, že do pájecího hrnce vložíte proužek novin a budete sledovat změnu barvy. Pájka by se měla jevit jako světle hnědá, zatímco černá, hořící nebo žádná změna je považována za špatnou. Ujistěte se, že pájka má správnou konzistenci a že neobsahuje strusku, což je matný nebo zkorodovaný povrch. Pokud této teploty nedosáhnete, musíte přidat další pájku a pracovat tak dlouho, dokud nedosáhnete požadované teploty.

Pájecí nádoba 10 má zpravidla obdélníkový tvar a vstupní a výstupní tunel. Obsahuje také čerpací zařízení pro čerpání pájky do vln. V tomto typu hrnce se používá motor a řemenový pohon k pohonu oběžného kola, které je umístěno ve spodní části hrnce. Čerpací zařízení obsahuje těsnicí klapku umístěnou nad vstupním a výstupním tunelem a horní část, která je izolovaná. Čerpací mechanismus má kryt ve tvaru obráceného pohárku, který zabraňuje přístupu vzduchu během nanášení pájky.

Myší kousnutí

Myší kousnutí jsou malé otvory na desce plošných spojů, které vám pomohou vytvořit spojení. Běžně se nacházejí v rozích. Mohou být také užitečné pro umístění součástek v jedné řadě. Musíte si však být jisti, že jsou dobře umístěny a nebudou způsobovat problémy. Pokud jsou otvory příliš malé nebo příliš velké, může dojít k poškození součástek. Proto je důležité pečlivě naplánovat rozložení desky plošných spojů, než začnete vrtat.

Velikost otvorů ve vylamovacích kartách se u jednotlivých desek liší. Obecně má deska pět otvorů, přičemž každý z nich má průměr zhruba 0,020 palce nebo 0,5 mm. Tyto otvory jsou od sebe vzdáleny minimálně 0,76 mm, ale některé desky tyto specifikace nedodržují. V takovém případě bude možná nutné vyvrtat menší otvory, aby nedošlo k většímu zakousnutí myši. Zásadní je také umístění otvorů uvnitř vylamovací karty. Je lepší je vrtat spíše u okraje desky plošných spojů než uprostřed desky plošných spojů.

Konektory mezi deskami

Konektory mezi deskami jsou konektory, které spojují dvě nebo více desek. Musí být schopny přizpůsobit se různým rozměrovým rozdílům na deskách plošných spojů. Tento rozměrový rozdíl se nazývá stack height a musí být zohledněn v konstrukci konektoru. Konektory jsou obvykle navrženy tak, aby poskytovaly rozsah 6 až 12 mm. To jim umožňuje přizpůsobit se různým velikostem pinů a osovým vzdálenostem.

Kromě toho, že konektory typu board-to-board umožňují přidávat na desky plošných spojů další funkce a vlastnosti, umožňují také snížit náklady na konstrukci a výrobu. Jsou také ideální pro snížení prostorových nároků tím, že eliminují potřebu dalších konektorů.