Čo je doska plošných spojov

Doska plošných spojov mechanicky spevňuje a elektronicky prepája jednotlivé elektronické súčiastky, za pomoci plošných vodičov a plôšok vyleptaných v medi základného materíalu, ktorého jadro je tvorené nevodivým laminátom. Plošné spoje sú rozšírené vo väčšine elektronických výrobkoch. Doska plošného spoju môže, byť pomerne náročná na návrh a prípravu výroby, no jej následná výroba a osadenie už môže byť automatizovaná a prispieť tak ku lacnej, rýchlej a spolahlivej výrobe finálneho elektronického zariadenia.
Väčšina priemyselných návrhov dosiek plošného spoja, osadenie a kontrola kvality dodržiava štandardny organizácie IP.

Plošné spoje môžu byť jednovrsvové, obojstranné a viacvrstvové. Vodivosť medzi jednotlivými vrstvami je zabezpečená prekovenými dierami, nazývaními aj prekovy (vias).
Ako najčastejšia ochrana plošných vodičov na doske plošných spojov proti oxidácii je vrstva nespájkovacej masky. Na sprehladnenie osadenia sa používa popis súčiastok.
Najčastejšia metóda pokovenia spájkovacích plôšók je metóda HAL / HASL.

Jednostranné dosky s plošnými spojmi
Jednostranné DPS sú dosky, u ktorých je na jednej strane základného materiálu vytvorený vodivý obrazec.

Dvojstranné dosky s plošnými spojmi.
Dvojstranné DPS sú dosky, u ktorých je na oboch strane základného materiálu vytvorený vodivý obrazec.
Tieto dosky môžu byť vyhotovené s prekovenými otvormi, alebo bez prekovenia. Vzájomné prepojenie vrstiev je zabezpečené prostredníctvom prekovených otvorov.

Viacvrstvové dosky s plošými spojmi.
Viacvrstvové dosky s plošými spojmi sú také, ktoré obsahujú okrem vonkajších dvoch vrstiev i vnútorné vrstvy s vodivými obrazcami.
Vzájomné prepojenie všetkých vrstiev môže byť zabezpečené prostredníctvom prekovených otvorov.

Pri výrobe viacvrstvových dosiek se používa tenký základný materiál, na korý se najskôr vytvorí vodivý obrazc vnútorných vrstev. Na vonkajšie vrstvy se použije medenná fólia vhodnej hrúbky. Celá zostava sa následne zalisuje pomocou lepiacich lustov, tzv. prepregov.

HAL – Hot Air Solder Levilling

Pred nanášaním vrstvy spájkostopej masky na dosku plošného spoja je nutné z vodičov odstrániť galvanicky nanesenú vrstvu cínu. Táto vrstva by mohla spôsobiť pri spájkovaní alebo pretavení tkz. “ plávanie masky“, čo je dané nízkou teplotou tavenia Sn a tým by došlo k jej poškodeniu. Stripper slúži na odstránenie cínovej vrstvy, čím zostane DPS iba s Cu povrchom a je možné naniesť nespájkovaciu masku.
Tavidlo sa nanáša za účelom kvalitného rozlivu spájky. Tavidlo je rozpustné vo vode a je kompaktibilné so všetkými obchodne dostupnými UV, foto a suchými spájkostopými maskami.

• HAL – ( Hot Air Levelling ) – vyrovnávanie horúcim vzduchom – jedná sa o štandartný postup v procese výroby dosiek plošných spojov, pri ktorom sa nanáša povlak pájky cín-olovo eutektického zloženia z taveniny. Prebytočná spájka je sťahovaná pomocou horúceho vzduchu.

• Tavidlo – kvapalina aplikovaná pred spájkovaním na kovový povrch za účelom ochrany povrchu pred oxidáciou a na zabezpečenie lepšej spájkovateľnosti.

• Stripovanie – sťahovanie (odstraňovanie) povlakov z povrchu materiálov.

Nespájkovacia maska – Solder mask

V DPSK vyrábame dps s tromi základnými druhmi spájkostopých masiek.
Je to:

mokrá nespájkovacia maska (pre väčšie série a nižšie konštr. triedy) tmavozelená farba (lesklá)

mokrá svetlocitlivá nespájkovacia maska (pre menšie série a vyššie konštr. triedy) tmavozelená farba (perlet.)

Suchá (Vacrell) svetlocitlivá maska (pre dodatočné nanášanie masky na predtym nezamaskovane dps) bledozelená farba (lesklá)

Mokrá (Farbova maska) nespájkovacia maska je nanášaná na dps pomocou sieťotlače. Táto maska je dvojzložková, teplom vytvrdzovateľná. Medzi hlavné výhody tohto druhu masky patrí jej vysoká krycia schopnosť. Táto maska je výhodná pre väčšie série dps, pretože pri malých sériách vystupujú do popredia náklady na zhotovenie sieťotlačového sita.
Mokrá (Fotomaska) svetlocitlivá maska je nanášaná na dps pomocou sieťotlače. Táto maska je dvojzložková, teplom vytvrdzovateľná. Medzi hlavné výhody tohto druhu masky patrí jej schopnosť zvýšiť klimatickú odolnosť dosiek a zlepšiť dielektrické parametre dps. Táto maska je výhodná pre väčšie série dps, pričom sa používa hlavne pre dps s vyššou hustotou montáže a pre povrchovú montáž súčiastok.
Suchá (Vacrell) svetlocitlivá maska je tenká foli nanesená na dps za telpa laminovaním. Výhodou tejto masky je možnosť použitia pohalovania všetých cestičiek a nie len odkrytých plošiek ako je to u predchádzajúcich dvoj. Z toho vyplýva aj výhoda dodatočného domaskovávania dps.

Popis rozloženia súčiastok.

Popis rozloženia súčiastok je nanášaný na dps pomocou sieťotlače.
Medzi hlavné výhody servisnej potlače patrí výborná priľnavosť, tvrdosť, odolnosť proti poškrabaniu, tepelná odolnosť a odolnosť voči rozpúšťadlám. Popis je možné vyhotoviť buď ako jednofarebný, alebo viacfarebný, pričom je možné použiť nasledujúce farby:

• čierna
• biela
• červená
• žltá

Úprava na konečný rozmer

Úprava na konečný rozmer dps prebieha jedným z nasledujúcich spôsobov:

• strihaním
• frézovaním
• drážkovaním
• kombinácie predošlých

Strihanie sa vykonáva na vnútornú hranu rohových značiek plošného spoja, alebo na stred tenkej čiary ohraničujúcej obrys dps. Frézovanie sa používa na vytvorenie nepravidelných obrysových tvarov dps, ktoré nie sú možné dosiahnuť strihaním alebo drážkovaním. Pre frézovanie je nutné dodať frézovací výkres. V prípade, že zákazník nemá hotové frézovacie dáta, môžme mu tieto podľa výkresu, alebo gerber dát urobiť.
Drážkovanie sa používa na vytvorenie ľahko lámateľných prírezov v miestach hrán dps. Využíva sa pre hromadné osadzovanie dps. Drážkovaním je možné spraviť len rovný rez od začiatku prírezu po jeho koniec. Pre realizáciu drážkovania je nutné, aby v technologické okolie prírezu obsahovalo príslušné otvory pre uchytenie a zameranie drážkovačky.

Zlatenie kontaktov

Elektrolytickým vylučovaním zliatinového zlata zo zlatiaceho kúpeľa sa vytvorí na plošnom spoji zlatá vrstva.
Vrstva zlata je hrubá 2um. Pre to aby bolo možné piny priameho konektora zlatiť, je nutné, aby k nim viedla elektróda vyvedená do ‘hornej’ časti dps. Galvanická vrstva sa vytvorí v miestach, ktoré sú pripojené k elektróde a nie sú zakryté ochrannou páskou . V prípade spájkostopej masky je nutné priamy konektor v maske odokryť. Priame konektory potiahnuté touto vrstvou vykazujú vysokú odolnosť voči oteru, dlhodobo nízky prechodový odpor, stálosť v korozívnom prostredí a dobré elektrické vlastnosti. Za 1pin sa v cenníku považuje pin jednej strany dps s rozmerom do (1.5×10) mm.

Materiály

Na výrobu jednostranných plošných spojov používame štandardne materiál FR4 distribútora Technolam, výrobca Nan Ya – Taiwan. (http://www.nanya.com/). Je možné použiť i materiál CEM 1, ktoré sú vyrábané firmou AISMALIBAR (http://www.aismalibar.com/).

Na výrobu obojstranných používame štandardne materiál FR4 výrobcu Shanghai Nanya Copper Clad Laminate Co (http://www.ccl-china.com/en/aboutus.asp).

V DPSK používame osvedčené materiály renomovaných výrobcov. V prípade záujmu ponúkame možnosť použiť na výrobu materiály LamiTech – Hauzeng, ISOLA alebo Kingboard.

Označenie a hrúbka mat. Hrúbka Cu fólie Dostupnosť
Jednostranný základný materiál
FR4 0,8mm 0um/18um štandardne na sklade
FR4 1,0mm 0um/18um štandardne na sklade
FR4 1,5mm 0um/35um štandardne na sklade
FR4 1,5mm 0um/70um štandardne na sklade
FR4 2,0mm 0um/35um štandardne na sklade
FR4 2.0mm 0um/70um štandardne na sklade
CM1 1.5mm 0um/35um štandardne na sklade
Dvojstranný základný materiál
FR4 1,0mm 18um/18um štandardne na sklade
FR4 1,5mm 18um/18um štandardne na sklade
FR4 1,5mm 35um/35um štandardne na sklade
FR4 2,0mm 35um/35um štandardne na sklade