Návrh dosiek s plošnými spojmi

Návrh DPS môžeme v zásade rozdeliť podľa toho z akých podkladov vychádza a akými prostriedkami je prevádzaný a čo je jeho cieľom. Do návrhu DPS bolo zaradené aj prekreslovanie hotového návrhu DPS načrtnutého na papieri do CAD systému, pretože v konečnom dôsledku tiež vedie k generovaniu podkladov pre výrobu DPS .

Podľa podkladov pre zadanie rozoznávame návrh zo:

  • schémy elektrického zapojenia nakreslenej na papieri
  • schémy elektrického zapojenia nakreslenej v návrhových prostrediach Case Technology, prípradne Eagle
  • náčrtu DPS na rastrovom papieri.

Podľa cieľov návrhu:

  • získanie filmových predlôh DPS
  • získanie vŕtacích dát DPS
  • získanie dát DPS pre fotoploter
  • získanie dokumentácie DPS
  • kombinácie horeuvedených cieľov návrhu

Metodika názvov a pojmov v oblasti výroby DPS sa riadia STN 35 9002 Plošné spoje – názvoslovie. Táto norma obsahuje všetky názvy a pojmy, ktoré sú v oblasti návrhu a výroby dosiek s plošnými spojmi štandartne používané aj s vysvetlením ich významu. Mimo tejto normy sú používané nasledovné pojmy:

Plošné spoje: všeobecný výraz popisujúci určitú techniku, pri ktorej spojenia medzi súčiastkami elektrotechnických zariadení, alebo ich časťami sú vytvárané tenkými vodivými páskami na základnom nevodivom materiále, pri ktorej sú všetky funkčné súčiastky od základného materiálu oddelené

DPS : dosky plošných spojov – plátovaný materiál odpovedajúcich rozmerov, obsahujúci potrebné otvory a minimálne jeden vodivý obrazec

Jednostranná DPS : doska, pri ktorej je obrazec vytvorený na jednej strane základného materiálu.

Dvojstranná DPS : doska, pri ktorej sú na oboch stranách základného materiálu vytvorené dva vodivé obrazce a všetky potrebné prepojenia.

Strana pájkovania: strana DPS na ktorej sa robí spájkovanie vývodov súčiastok.

Strana súčiastok: strana DPS na ktorej je umiestnená väčšina súčiastok.

Izolačná medzera: priestor medzi hranami susedných vodičov v jednej vrstve dosky PS.

Návrhová dokumentácia: súbor podkladov obsahujúci elektrickú schému, alebo náčrt vodivých obrazcov spolu s ďaľšími údajmi definujúcimi konštrukciu výslednej dosky ako hrúka dosky, šírka vodičov, legenda popisujúca veľkosť otvorov, veľkosť plošiek, raster, izolačné vzdialenosti…

Základný raster: fiktívna sieť určujúca polohu prvkov vodivého obrazca DPS v pravouhlom, alebo polárnom systéme.

Rozteč základného rastra: normalizovaná vzdialenosť dvoch rovnobežiek základného rastra.

Druhy návrhu:

Pod pojem „návrh PS“ zahŕňame všetky činnosti, ktoré vedú k spracovaniu dát a následne tecnologických podkladov pre výrobu dosiek s plošnými spojmi. V zásade je možné túto činnosť zabezpečiť tromi spôsobmi:

1. Prekreslenie predlohy pomocou digitalizačného software – na tablete Táto metóda získania dát je v súčasnosti používaná v menšej miere, z dôvodu jej pracnosti, časovej náročnosti a nedostatočnej možnosti grafickej interpretácie dát.

Návrh musí byť zadaný na rastrovom papieri v mierke. V návrhu alebo v jeho legende musí byť uvedené:

  • základný raster návrhu(2.54,2.5…) – ak sú použité ďaľšie rastre tak uviesť ich-veľkosť ,oblasť použitia a polohu voči počiatku
  • pohľad z ktorej strany je návrh vykonaný (strana spojov, alebo strana súčiastok)
  • názov DPS (dôležité pre identifikáciu a archváciu budúcich podkladov )
  • farebne rozlíšiť vodiče strany spojov a strany súčiastok
  • veľkosti plošiek
  • veľkosti dier
  • konečný rozmer DPS
  • zakótovanie špeciálnych otvorov
  • zakótovanie neštandardného konečného tvaru DPS (frézovanie)
  • požiadavky na zvýšené výkonové namáhanie (ktoré spoje majú byť hrubšie a koľko)
  • požiadavky na zvýšené izolačné medzery ako sú bežné v danej triede
  • požiadavky na povrchové úpravy s ktorými sa bude daný DPS vyrábať (zlatenie, maska, popis…)
  • požiadavky na špeciálne otvory (neprekovené…)
  • požadovaný termín dokončenia návrhu
  • meno a telefón zadávateľa

2. Prekreslenie predlohy pomocou CAM software:

Na prekreslovanie používame jeden z najrozšírenejších programov u výrobcov DPS CAM350. Tento spôsob spracovcania podkladov je v súčasnosti u nás najvyužívanejšou metódou na spracovanie predlôh motívou. Hlavne kôli rýchlosti a presnosti s akou je možné dané predlohy spracovať. V porovnaní s predošlou metódou je dôležitá určite aj možnosť okamžitej grafickej interpretácie dát a úplné odbúranie problémov spôsobených obmedzením plochy motívu na veľkosť tabletu, nutnosť zadávania predlohy v mierke, ako aj neobmedzená voľnosť v kombinácii rastrov.

3. Návrh pomocou CAD systému OrCad

Ako prvotný podklad pre návrh v Cad systéme Case Technology, je schéma elektrického zapojenia elektr. súčiastok. Táto schéma môže byť vypracovaná buď ako náčrt, alebo ako datový súbor vypracovaný v Case Technology (Schematic).

V prvom prípade musí náčrt obsahovať kompletné údaje o použitých typoch súčiastok. To znamená grafickú značku súčiastky podľa normy , referenčné označenie súčiastky (R1,… -nie je bezpodmienečne nutné) typ súčiastky (TR191,…),hodnotu súčiastky (100 ohmov), v prípade použitia neštandartnej súčiastky nákres rozloženia (použitý raster) a označenia vývodov puzdra súčiastky .

V druhom prípade musí byť priložený aj knižničný súbor (*.LIB) obsahujúcy všetky súčiastky použité v datovom súbore schémy (*.DRW) s adekvátne označenými pinmi (E,C,B; A,K; A1,A2; GND,UCC,VCC,VSS). Schéma musí byť nakreslená v súlade s zásadami pre kreslenie schém elektrického zapojenia v systéme Case Technology uvedenými v softw. manuále.

V oboch prípadoch musia byť uvedené požiadavky na :

  • napájacie napätia
  • prechádzajúce prúdy
  • požadovanú veľkosť dosky plošného spoja, ako aj druh DPS na ktorom má byť návrh realizovaný
  • požiadavky na základné rozvrhnutie niektorých prvkov
  • umiestnenie vývodov napájacích napätí a zemí
  • umiestnenie mechanických súčastí DPS (chladiče,…)
  • umiestnenie mechanických otvorov
  • zakótovanie neštandardných tvarov obrysu ;DPS -výrezy,priame konektory
  • požiadavky na požadované povrchové úpravy (nespájkovateľná maska, zlatenie, frézovanie,…)

Technická príprava výroby

Filmové predlohy – filmové obrazce na ktorých sú:

  • motív plošného spoja strany spojov
  • motív plošného spoja strany súčiastok
  • nespájkovateľná maska strany spojov
  • nespájkovateľná maska strany súčiastok
  • maska pre smd-pastu strany spojov
  • maska pre smd-pastu strany súčiastok
  • popis rozloženia súčiastok z pohľadu na stranu spojov
  • popis rozloženia súčiastok z pohľadu na stranu súčiastok

Výkresová dokumentácia – technické výkresy na ktorých sú:

  • motív plošného spoja strany spojov
  • motív plošného spoja strany súčiastok
  • nespájkovateľná maska strany spojov
  • nespájkovateľná maska strany súčiastok
  • maska pre smd-pastu strany spojov
  • maska pre smd-pastu strany súčiastok
  • popis rozloženia súčiastok z pohľadu na stranu spojov
  • popis rozloženia súčiastok z pohľadu na stranu súčiastok
  • vŕtací výkres
  • frézovací výkres
  • výkres neštandardných otvorov
  • výkres celkovej zostavy (pohľad na osadenú dosku s mechanickými súčasťami)
  • výkres výslednej dosky (…)

Zakázky na ktorých treba urobiť filmové predlohy alebo vŕtacie dáta.

Pre zhotovenie podkladov pre výrobu je nutné dodať dáta pre fotoploter, ako aj dáta pre cnc vŕtačku. Podrobnejší popis oboch typov dát je možné nájsť v spodnej časti tejto stránky.

Zakázky s už hotovými filmovými predlohami alebo vŕtacími dátami.

Pri zakázke, v ktorej zákazník už má urobené filmové predlohy je dôležité ich správne vyhotovenie, v závislosti od požadovaného množstva a povrchových úprav, ako aj prítomnosť pozit., alebo negat. filmov. Ak negatívy nie sú pripravené, zhotovia sa v DPSK kontaktným kopírovaním.

Ďalej je nutné, aby dodané filmové predlohy spĺňali nasledujúce zásady:

  • správna strana emulzie (emulzia musí byť na tej strane filmu, z ktorej je čitateľný text umiestnený na plošnom spoji) ak je emulzia filmov na opačnej strane, do množstva max 20ks (1ks plochy min 1ddm) DPS s hrubšími vodivými cestami (min 0.5mm) je to ešte prijateľné. Na zvyšných filmových predlohách sa pomocou špeciálnych filmov emulzia kontaktným kopírovaním otočí.
  • ak na filme (v zmysle v motíve) nie je žiadny identifikačný text identický s názvom v objednávke, určujúci totožnosť filmu, je nutné tento doplniť!
  • v prípade masky je nutné, aby obrysy PS boli zakryté rámikom, ktorého hrúbka je minimálne 0,6mm. Optimálna hrúbka rámika je 1mm.
  • pre množstvá väčšie ako 50ks (plochy min 1ddm) sa je nutný výkres vŕtania.

Digitalizácia predlôh

Pod pojmom digitalizácia predlôh rozumieme prekreslenie návrhu DPS z papiera, prípadne z hotového DPSK u ktorému sa stratili podklady do CAM systému v ktorom je možné tieto data rôzne spracovávať. Spravidla výsledkom digitalizácie sú filmové predlohy motívov, masiek, popisov a dátové súbory pre cnc zariadenia. V minulosti sa digitalizácia vykonávala výhradne pomocou tabletu pre ktorý bol nutný náčrt DPS v mierke 2:1 , alebo 4:1. Tento spôsob bol veľmi zdĺhavý a náročný ako pre zadávateľa tak aj pre spracovávateľa. Dnes sa využíva zosnímanie motívu pomocou scanera, alebo pomocou cnc vŕtačky a následné doplnenie, prípadne upravenie motívu. Tento spôsob je výrazne rýchlejší a teda pre zákazníka aj lacnejší ako predošlý a dôležitá je aj vysoká vernosť a presnosť prekreslenia.

Konverzie CAD dát

Pretože existuje veľké množstvo rôznych CAD systémov a každý z nich má vlastný binárny domovský formát je často nutné exportom dostať von z návrhového systému súbor vytvorený v formáte slúžiacom ako prostredník medzi CAD-om a iným CAD-om, expozičnou jednotkou, príp. cnc zariadením.

Týmto výmenným formátom je pre fotoplotre v drvivej väčšine gerber, ale staršie CAD systémy často ponúkajú len emmu, prípadne iný.

V DPSK vieme tieto výmenné fotoplotrovacie formáty transformovať na gerber a následne spracovať. Rovnako vieme transformovať aj veľké množstvo formátov pre cnc vŕtačky.

  • Posalux
  • Merona
  • Micronic
  • Excellon
  • Sieb-Mayer 1000
  • Sieb-Mayer 3000

Tvorba programov pre CNC zariadenia

DPSK vykonáva návrh programov pre cnc vŕtačku a frézu. Ako podklad pre tvorbu programu slúži zakótovaný výkres.

Pokiaľ sa program generuje v DPSK je nutné uvažovať s priemermi fréz a vrtákov používaných v DPSK.

Výstupný formát dát môže byť typu Excellon ideálne s parametrami metrickej sústavy, pomerom celých/desatinných miest 4/2 a bez dopĺňania núl .

Šablóny pre SMD osadzovanie

Ponúkame vŕtané šablóny z cínového bronzu, ktoré slúžia pre nanášanie lepidla na osadzovanie smd súčiastok. Tieto plechy sú hrúbky 150um , alebo 200um. Vyznačujú sa dostatočnou pevnosťou zaisťujúcou dlhodobú rozmerovú stabilitu.

Ďalej ponúkame leptané šablóny pre nanášanie pasty pre osadzovanie SMD. Tieto sa vyrábajú na rovnaký materiál – cínový bronz.

Šablóny pre nanášanie pasty je možné vyrobiť aj na iný materiál (plast). V tomto prípade sa využíva vyrezávacie zariadenie vhodnej konštrukcie vybavené hlavou s laserovým lúčom. Je to lacnejšia alternatíva ku kovovým šablónam. Treba však mať na zreteli, že i životnosť týchto šablón je nižšia.

Upínacie okolie pre sieťotlač si musí odberateľ vopred zadefinovať podľa svojich potrieb.