Desky plošných spojů jsou mechanickými nosiči elektronických součástek a zajištují jejich elektrické propojení.
Základním materiálem pro výrobu desek plošných spojů můžou být epoxidové pristiřice, fenolové pristiřice, tvrzený papír, plast.
Deska ze základního materiálu je jednostranně nebo oboustranně potažená mědí.
Subtraktivní technika
Motiv plošných spojů zhotovujeme formou pozitivního obrazu na měděné fólii jako ochranné vrstvychránící materiál před leptacím roztokem. Nejjednodušší způsob zhotovení pozitivního obrazu je leptací fixou (centrofix), sítotiskem, nebo fotocestou. Měď nekrytá pozitivním obrazem spojů je odleptána (peroxid vodíku, kyselina chlorovodíková, chlorid železitý). Po odleptání přebytečné mědi se plošný spoj očistí od krycího pozitivního materiálu a velmi pečlivě zkontroluje.
Aditivní technika
Výroba plošných spojů používá základní desky, na kterých není nanesena vrstva mědi, tuto desku opatříme vrstvou lepidla, které není aktivní, poté je na desce vytvořen obraz, třeba tiskařskou barvou, tenkou vrstvu mědi, potom je na polovodivou vrstvu nanášena v galvanické lázni měď, až do celkové výšky 35µm. K ochraně mědi před vlivy prostředí se používá buď pájecí lak, ochranný lak, nebo se cesty pokryjí cínovou pájkou.
Úvod |
Návrh desek plošných spojů (DPS) závisí na:
- počtu navrhovaných desek
- složitosti DPS (hustota, počet vrstev)
- technologii výroby DPS |
Tento návrh budeme provádět ručně nebo pomocí automatizovaného (poloautomatizovaného) návrhového systému. Ruční návrh se provádí na papír s rastrem (milimetrový, čtverečkovaný). Tento návrh se překreslí na vhodný materiál, přefotí a na jejím základě se vyrobí předloha (negativní nebo pozitivní). Návrh musí být vybaven i další dokumentací (rozměry, průměry otvoru atd.) a technologickou částí. Tato dokumentace je výsledkem návrhu. Přitom musíme stále přihlížet k návaznosti na celý systém elektronického zařízení. |
Kresba spojového obrazce
|
Výsledkem návrhu musí být kvalitní predloha pro vlastní výrobu DPS. Pri navrhování musíme vycházet z toho, že soucástky mají normalizované roztece a že jsou normalizovány trídy konstrukcního provedení DPS. Tyto trídy jsou charakterizovány: |
- minimální vzdáleností mezi stredy dvou sousedních otvoru
- minimální velikost pájecích plošek pro jednotlivé velikosti otvoru
- minimální šírkou plošných vodicu a mezer |
Postup rucního návrhu DPS
|
Nejdríve musíme urcit, zda budeme volit systém spojovaných vodicu nebo delících car, zda bude DPS jednostranne nebo oboustranne plátována.
Soustava delících car
Je vhodná pro zapojení v první a druhé tríde presnosti. Používá se nejcasteji u jednostranných DPS a pro napájecí zdroje. Delící cáry nemusí být pouze pravoúhlé. Vzhledem k tomu, že spoje jsou vytváreny velkou plochou neodleptané medené fólie, má tento systém výhodu ve vetší mechanické pevnosti pájeného bodu, menším elektrickém odporu plošných vodicu a úspore leptací lázne. |
 |
|
|
|
Soustava spojovaných vodicu
Používá se pro složitejší zapojení, ve tríde presnosti 3 až 6. Kresba je nárocnejší, protože se musí vykreslit vodice i pájecí body. Vodice mají prevážne jednotnou šíri. Mezery mezi jednotlivými vodici nejsou konstantní. Výhodou použití této soustavy je podstatne vetší využití plochy (obvody císlicové techniky). Nevýhodou je vetší opotrebení leptací lázne, možnost prerušení vodicu, odlepení pájecích bodu, snadné prehrátí a parazitní vazba mezi spoji.
Postup práce
Výchozím podkladem je prehledné funkcní schéma, v nemž jsou všechny soucástky oznaceny pozicemi a rozpiska soucástek s oznacením typu. Na tomto základe si vypracujeme prehlednou tabulku s rozmery soucástek, prumery vývodu, roztecí vývodu a upevnovacích otvoru. Prekreslíme si také zapojení polovodicových soucástek, sled vývodu, a to z pohledu ze strany soucástek.
Roztece jsou uvedeny v katalogu v násobku 2,5 (2,54). Rozmery otvoru pro vývody volíme jako nejbližší vyšší z rady 0.6 , 0.8 , 1.0 , 1.3 , 1.6 mm. Ke každému otvoru priradíme znacku, napr.:
Merítko pro návrh volíme podle složitosti, podle konstrukcní trídy. U nejjednodušších stací merítko 1:1 nebo 2:1. Vetší merítko používáme hlavne ve tríde 5 a 6 a pro SMT.
Pri návrhu oboustranné DPS
- mužeme kreslit budto pouze na jednu stranu papíru, nebo na obe strany DPS. Koordinaci pájecích bodu zapisujeme prosvecováním papíru. Nekteré spoje pri návrhu mužeme nahradit pomocí drátových propojek. Pred zacátkem návrhu rozmístíme na desku konektory a další urcující obvody. Soucástky umistujeme v pravoúhlých souradnicích. Pri rozmistování soucástek a jejich propojování musíme dbát:
- na technologické požadavky
- na eliminaci parazitních jevu (EMC)
- na možnost odvodu tepla
- na vzhled
Soucástky rozmístíme dríve, než je zacneme propojovat. Pritom postupujeme následovne:
- umístíme V/V konektory a nastavovací prvky
- umístíme další prvky s ohledem na možné vzájemné ovlivnování soucástky citlivé na teplo co nejdále od zdroju tepla. Vstupy a výstupy jednoho stupne co nejdále od sebe.
- snažíme se, aby spoje byly co nejkratší. Pokud se vodice kríží, vedeme pres toto místo soucástku, která toto krížení odstraní.
- zemní spoje vedeme mezi body, mezi kterými by mohla vzniknout vzájemná vazba.
- šírku delících mezer volit 1mm. Na každých 150V rozdílu potenciálu zvetšit izolacní mezeru o 0,75 mm.
- šírka propojovacích vodicu 0,8 až 1mm. Minimální šírku používat pouze pri pruchodu mezi dvema vodici pájecími body.
- je vhodné popsat nekteré duležité spoje a soucástky.
Zhotovení matrice
Tato matrice se použije pro výrobu DPS. U nejjednodušších zpusobu se použije jako matrice prímo predloha nakreslena na shodnou prusvitnou fólii (vytiskneme dvakrát na fólii a položíme presne na sebe). Matrice musí být nakreslena tak, aby byla kresba v prímém styku se svetlocitlivou vrstvou nanesenou na desku (nesmí dojít k podsvícení matrice). Pro desky s vetší presností nakreslíme predlohu zvetšene. Tuto predlohu fotocestou zmenšíme a odstraníme tak všechny možné nepresnosti.
Trídy plošných spoju |
Trída |
Nákres |
Poznámka |
Max. prum. díry (mm) |
Max./min. prum. pájecí plošky (mm) |
Min. šírka vodice/mezery (mm) |
I. |
|
Pruchod vodice mezi body s roztecí 5 mm neprípustný |
1,6 |
4,3 / prum. díry + 1,9 |
0,50 / 0,66 |
II |
|
Pruchod vodice mezi body s roztecí 3,54 neprípustný |
1,0 |
3,0 / prum. díry + 1,4 |
0,40 / 0,45 |
III |
|
Pruchod vodice mezi body s roztecí 2,5mm nepovolen |
0,8 |
2,1 / prum. díry + 1,4 |
0,35 / 0,35 |
IV |
|
2,5mm povolen |
0,8 |
1,5 / prum. díry + 0,7 |
0,30 / 0,35 |
V |
|
Pruchod dvou vodicu mezi body s roztecí 2,5mm povolen |
|
|
|
VI |
rozmery pro 5. a 6. trídu konstrukcního provedení na následujícím obrázku |
|
Eagle
Dnes už vetšina vaší práce s navrhováním plošných spoju bude probíhat v programu Eagle. Ten je schopný navrhnout jakkoliv težký DPS, zkontrolovat nekteré vaše chyby a udelat 130% práce za vás.
