Tipy, jak se vyznat v deskách s plošnými spoji

Když se podíváte na elektrický obvod, zjistíte, že se skládá z různých součástí. Například kondenzátory slouží k udržování elektrického náboje v obvodu a v případě potřeby jej uvolňují. Induktory zase uchovávají energii v magnetickém poli. A konečně jsou zde diody, které umožňují průchod elektrického proudu pouze jedním směrem, čímž zabraňují poškození způsobenému nesprávným průtokem.

Běžné typy desek s plošnými spoji

Existují dva běžné typy desek s plošnými spoji: Desky s plošnými spoji a desky s plošnými spoji. Desky plošných spojů se používají pro účely prototypování a umožňují opakované použití součástek. Nejsou však tak pevné a kompletní jako desky s perforovaným povrchem. Výroba obou typů může zabrat spoustu času a jejich pořízení může být nákladné. Breadboardy jsou skvělým způsobem, jak otestovat své obvody předtím, než je odevzdáte na plnou desku plošných spojů.

Nejběžnějším materiálem používaným k výrobě desek s plošnými spoji je FR-4. Tento materiál má dobré izolační vlastnosti a odolává elektrickému oblouku. FR-4 je k dispozici v různých druzích s různými elektrickými vlastnostmi. Obvykle je FR-4 dimenzován na teplotu 130 stupňů Celsia. Dalším typem desek s plošnými spoji je deska s hliníkovým jádrem, která se často laminuje na FR-4. Tento typ desek plošných spojů se používá pro elektronické obvody, které vyžadují vysokou úroveň chlazení.

Společné součásti

Nejběžnějšími součástkami desky plošných spojů jsou rezistory, kondenzátory a tranzistory. Tato zařízení uchovávají a přenášejí elektrický náboj a zároveň jej odvádějí ve formě tepla. Jsou vyrobeny z různých materiálů a jsou barevně označeny podle hodnoty odporu. Tranzistory mezitím přenášejí elektrickou energii a používají se jako zesilovače na deskách plošných spojů. Existuje několik různých typů, včetně bipolárních a radiálních.

Hlavními materiály používanými k výrobě desek plošných spojů jsou měď a FR-4. Laminát s měděným pláštěm je typ desek s neleptanou mědí. Materiál FR-4 je dnes nejčastěji používaným typem. Lamináty plátované mědí jsou novějším vývojem. Nehomogenity jsou při výrobě desek s plošnými spoji stále důležitější. Tyto rozdíly mohou mít za následek odchylky v dielektrické konstantě desky s plošnými spoji.

Běžná použití

Desky s plošnými spoji hrají klíčovou roli při výrobě mnoha elektronických zařízení, včetně počítačových monitorů, záznamových zařízení a televizorů. Nacházejí se také v zábavních systémech, jako jsou videohry a DVD přehrávače. Stejně tak se používají v domácích spotřebičích, jako jsou kávovary, mikrovlnné trouby a budíky. Kromě těchto běžných použití se PCB používají také v průmyslovém prostředí, včetně strojů, které vyžadují vysoký výkon a jsou vystaveny hrubému zacházení a drsným chemikáliím.

DPS mají oproti tradičním kabelovým obvodům mnoho výhod. Jsou lehké, lze je snadno opravit a představují nákladově efektivní způsob vytváření a údržby složitých systémů. Jejich všestrannost vedla k významnému pokroku v elektronice v různých oblastech od počítačů až po lékařské přístroje. Dnes se na desky plošných spojů spoléhají dokonce i automobily, které pomáhají jejich bezproblémovému provozu.

Běžné materiály

Pro výrobu desek s plošnými spoji se používá mnoho různých materiálů. Například FR4 je běžný laminát. Tento materiál má teplotu skelného přechodu (GTT) přibližně 135 stupňů Celsia a CTE přibližně 3,8 až 4,6. V jiných laminátech se používá polyimid, materiál pro vysoké teploty a vysokou elektrickou pevnost. Některé další materiály jsou speciálně vyvinuty pro vysokofrekvenční a mikrovlnné aplikace.

Měď je nejběžnějším vodivým materiálem používaným na deskách plošných spojů. Tento materiál se používá v základní vrstvě a je nanášen na desky plošných spojů, aby zajistil potřebnou tuhost. Alternativně se k výrobě podkladové vrstvy používají epoxidy. Ty však postrádají odolnost skelných vláken.

Běžné procesy

Při osazování desek plošných spojů se běžně používá pájení, leptání a povrchová úprava. Povrchová úprava chrání desku před korozí a pomáhá při pájení. Jedním z příkladů povrchové úpravy je vyrovnávání pájky horkým vzduchem, které zahrnuje pokrytí desky tavidlem a její ponoření do roztavené pájky. Vysokotlakým proudem horkého vzduchu se pak odstraní přebytečná pájka z otvorů desky a vyhladí se pájecí povrch.

V prvním kroku pokovování mědí se panel vloží do měděné lázně, která obsahuje síran měďnatý a kyselinu sírovou. Poté se na panel nanese tenká vrstva mědi. Tato vrstva je následně chráněna pocínovanou lázní. Po vytvrzení měděné vrstvy se pocínovaná deska odstraní z cínové lázně, která slouží jako leptací bariéra.

Běžné výrobní problémy

Nedostatečné pokovení mědí může vést k vadným deskám s plošnými spoji. Měděné pokovení je rozhodující pro průchod elektrického proudu deskou. Nedostatečné měděné pokovení lze snadno zjistit pomocí softwaru pro návrh desek plošných spojů nebo výrobcem desek plošných spojů. Po vyvrtání je také důležité důkladně vyčistit otvory, aby se zabránilo vzniku vzduchových bublin.

Návrh desek plošných spojů je první obranou proti běžným výrobním problémům. Dobrý návrh DPS může pomoci zabránit elektrostatickým výbojům a chybám při pájení. Výrobní inženýři a návrháři by měli vzájemně komunikovat, aby předvídali problémy a vytvořili plán, který tyto problémy řeší. Jednoduché chyby se mohou proměnit v nákladné poruchy, proto je velmi důležité získat co nejlepší návrh. Využití služeb zkušeného konstruktéra navíc pomůže vyhnout se chybám, které mohou zůstat neodhaleny.