Rutar Jaromír, DPS – Desky plošných spojů
1
Desky plošných spojů (DPS)
-vytvořeny nedělitelným spojením nosného izol.podkladu s kov.vodivou vrstvou sloužící k vytvoření vod.sítě
-slouží k mechanickému umístění a upevnění součástek a k jejich el.propojení (vedení el.proudu mezi nimi)
-v provedení jako jednovrstvé (jednostranné), dvoustranné, dvouvrstvé s prokovenými otvory, či vícevrstvé
Nosný izolační podklad (základní podkladový materiál)
-vrstvené izolanty z papíru, kartitu, skelné tkaniny, které jsou tvrzeny syntetickými pryskyřicemi
-(epoxidové, fenolové, silikonové, polyesterové,…)
- keramika
-Cuprexkart ER -tvrzený papír, špatné izolační (vlhkost) i vf vlastnosti,… pro nenáročné napájecí a nf obvody
-Cuprextit AV-z tvrzené skelné tkaniny (sklotextilu, skelného laminátu), pro univerzální použití
-Umatex GE -z tvrzené skelné tkaniny, dobré vf vlastnosti i tepelná odolnost při pájení
-vyrábějí se v tloušťkách 0,5/ 0,8/ 1,0/ 1,5/ 2,0/ 2,5/ 3,0/ 6,0mm
Kovová vodivá vrstva (Cu folie)
-používá se elektrolytická Cu (čistoty nejméně 99,5%) tl. 18/ 25/ 35/ 50/ 70μm
-motiv plošných (tištěných) spojů se zhotovuje některou z tiskařských nebo fotografických technik
-na pokovené desce subtraktivní technikou
-na nepokovené desce před jejím pokovením aditivní technikou
Požadavky na desky plošných spojů
-dobré elektrické vlastnosti (izolace, svody, kapacita, kmitočet…)
-dobré mechanické vlastnosti (pevnost v ohybu, odolnost vodě, opracovatelnost řezáním,stříháním,vrtáním,…)
-el.i mech.vlastnosti nesmí být ovlivňovány používanými leptacími činidly, pájením, pájením vlnou (260°C)...
-Cu folie se nesmí uvolňovat opracováním, pájením,…
Vícevrstvé desky s plošnými spoji (MLB-multilayer board)
-v některých případech ani dvouvrstvá (oboustranná) deska plošných spojů nestačí
-složité desky s velkým množstvím spojů, obyčejně 4vrstvé desky (ve vnitřních vrstvách bývá napájení)
-desky tvořící propojovací rošt konektorového pole, až 24 vrstev, výjimečně i více.
-se postupně slepují z tenkých jednovrstvých nebo oboustranných desek pokládaných na sebe
-hotové desky se proloží speciální izolační lepící fólií z nevytvrzených umělých hmot a slisují (zalaminují)
-po slisování se vrtají a prokovují otvory
-většina používaných profesionálních technologií je kombinací subtraktivních a aditivních metod
-většina desek s plošnými spoji má buď pokovené a nebo nepokovené otvory, do kterých se součástky vsazují
Jednotlivé druhy desek s plošnými spoji se dají rozdělit na základě těchto technologických charakteristik
-jednovrstvá a dvojvrstvá deska bez pokovených otvorů
-jednovrstvá a dvojvrstvá deska s pokovenými otvory
-více vrstvená deska nejčastěji s pokovenými otvory
-kombinované desky jsou obvykle tuhé, do kterých jsou zalaminovány ohebné plošné spoje
-speciální desky jedno či vícevrstvé (na keramické podložce se spoje tvoří metodou tenkých a tlustých vrstev)
Technologie výroby desky plošných spojů
Keramická
-nejstarší metoda, mající ještě dnes svůj význam, (vývody trubičkových dolaďovacích kondenzátorů)
-vytvoříme koloidní roztok (pastu) stříbra, (jemné práškové Ag, pryskyřičné pojivo, těkavý olej)
-naneseme (štětcem) na odmaštěnou keramickou destičku bez glazury a při vysoké teplotě v peci vypálíme
-takto dobře ukotvená tenká vrstvička Ag se zesílí -v galvanické lázni vrstvičkou Cu
-ponorem do roztavené cínoolovnaté měkké pájky
Galvanická
-na izolant (kartit, sklolaminát) se nanese tenká vrstva grafitu nebo práškového Ag vlisováním
-takto vytvořená vodivá cesta se zesílí v galvan.lázni pokovením (přenesením kovu z anody na desku-katodu)
-vhodné u oboustranně plátovaných desek s prokovenými otvory (otvory jsou zevnitř také pokoveny)
Fóliová
-dnes nejpoužívanější, má celou řadu výrobně dobře zvládnutelných modifikací
-spočívá v pevném spojení izolačního nosného materiálu s kovovou fólií -nalepením, tlakem, lisováním…
Rutar Jaromír, DPS – Desky plošných spojů 1
2
Rutar Jaromír, DPS – Desky plošných spojů
Čištění povrchu CU folie
-zbavení povrchu Cu folie nečistot, zoxidovaných či zkorodovaných míst, mastnoty, apod. (líh, benzín)
-opatrně u drastických metod (při použití smirkového papíru hrozí probroušení Cu folie)
-tvrdá pryž na gumování je ideální prostředek (i na čištění kontaktů)
-lze použít i běžný čisticí prostředek na vany a nádobí
-(nejprve čistíme nasucho hadříkem až na čistou Cu, pak přidáme vodu, očista i chemicky)
-opláchneme (voda netvoří ostrůvky, roztéká se po celé ploše)
-osušíme hadříkem, rukama se již vyčištěné Cu nedotýkáme
Odstraňování přebytečné fólie
Mechanicky
-odškrábnutím (odrhnutím) pomocí speciálního nástroje z plochého pilníku
-odškrábnutím rýsovací jehlou, nožem, hranou šroubováku….
-frézováním pomocí souřadnicových fréz
Chemicky
-odleptáním leptacími chemickými roztoky, které rozpustí nezakrytou Cu fólii
-pracovat v dobře větraném prostředí, vyvarovat se potřísnění oděvu, očí, těla
Roztok chloridu železitého ve vodě (zahlubovač na měď)
-rozpuštěním 1kg FeCl3 s hustotou 1,3g/cm3 v 1,6litru H2O s přídavkem 5% HCl
-vznikne hustší olejovitá kapalina rezavé barvy, která chemicky reaguje s mědí
-v této podobě ji používají v tiskárně pod názvem zahlubovač
-chemickou reakcí vzniká FeCl3 a CuCl, který ve formě černého kalu klesá ke dnu
-roztok je stálý a vyčerpává se pouze leptáním
Originální tiskařské zahlubovače (Grafolit)
Roztok 10%peroxid vodíku H2O2 a 33% HCl (nebo solná) v poměru 1:1 (3:1)
-roztok není stálý a používá se vždy čerstvý, nepoužívat v uzavřených prostorách
tl.35μm
Největší oteplení
fólie
30°C 50°C 70°C
Dovolený proud [A]
Šířka
spoje
[mm]
0,8
2,0
2,9
3,4
1,0
2,4
3,1
3,8
1,5
3,0
3,9
4,5
2,0
3,6
4,7
5,6
2,5
4,3
5,6
6,8
3,0
5,0
7,0
8,6
5,0
6,0
8,0
10,0
Zatížitelnost ploš.spojů
Kyselina dusičná (30 až 60%)
-pracovat v dobře větraném prostředí, vyvarovat se potřísnění oděvu, očí, těla
-po vyleptání se provede opláchnutí ve vodě (neutralizace), odstraní se zbytek laku, zkontroluje odleptání
-odvrtají se otvory pro součástky, Cu se natře roztokem kalafuny v lihu (pájecí a ochranný lak)
-po zhotovení plošného spoje se provede jeho osazení, oživení, testování a zahoření
oživení -připojí se napájecí napětí, nastavují se jednotlivé prvky (MP) tak, aby bylo dosaženo žádané funkce
zahoření -celý obvod je v provozu a tím se projeví případné závady i jednotlivých součástek
-dovolené zatěžování proudem je dle šířky a tloušťky folie a dovoleného oteplení
-pro větší oteplení je nutné použít desky ze skelného laminátu
-u oboustranných desek je možno zatížit dvojnásobně, pokud jsou spoje obou stran spojeny
Vytvoření vodivého obrazce na Cu fólii
-prvotním předpokladem vlastní funkce desky plošných spojů je vytvoření vodivé sítě spojů
-nejprve je nutné Cu folii očistit (zbavit povrch Cu nečistot, zoxidovaných či zkorodovaných míst, mastnoty)
-opatrně u drastických metod (smirkový papír -hrozí probroušení Cu folie)
-tvrdá pryž na gumování je ideální prostředek (i na čištění kontaktů)
-běžný čisticí prostředek na vany a nádobí
-(nejprve čistíme nasucho hadříkem až na čistou Cu, pak přidáme vodu -očista i chemicky)
-opláchneme (voda netvoří ostrůvky, roztéká se po celé ploše)
-osušíme hadříkem, rukama se již vyčištěné Cu nedotýkáme
-části, které se nemají při chemickém procesu odleptat, se musí zakrýt maskou
-aby na ně leptací roztok nepůsobil ve spreji
-(sítotisk, ofset, suché obtisky Propisot, lepící páska z plast.hmoty, lihový popisovač Centrofix,…)
-fotochemický proces (fotografická cesta), předloha se ofotí a podle druhu světlocitlivé vrstvy plošných spojů
se pozitiv nebo negativ překopíruje ultrafialovým světlem na Cu folii
2
Rutar Jaromír, DPS – Desky plošných spojů
Download

Desky plošných spojů