Co warto wiedzieć o płytkach drukowanych?

Płytka drukowanaCała współczesna elektronika opiera się na jednym wspólnym elemencie, którym są płytki drukowane. To na nich umieszczone są mikroprocesory, tranzystory, diody, kondensatory i wiele, wiele innych elementów, bez których nie ruszy żadne nowoczesne urządzenie elektroniczne.

Budowa płytek drukowanych

Płytki drukowane zbudowane są z materiału izolacyjnego zaopatrzonego w tzw. ścieżki, które zapewniają połączenia pomiędzy poszczególnymi podzespołami elektronicznymi. Ścieżki te wykonane są z miedzi i łączą ze sobą otwory lub końcówki montażowe w zależności od tego, czy są to płytki przeznaczone do montażu przewlekanego (THT od ang. Through-Hole Technology) czy też powierzchniowego (SMT ang. Surface Mount Technology). Płytki wytwarzane są najczęściej z laminatów szklano-epoksydowych, kompozytów epoksydowych lub fenolowych a także z innych materiałów, np. z teflonu.

Jak powstają płytki drukowane?

Powierzchnia płytek, jeszcze przed procesem wytrawiania ścieżek, pokryta jest z jednej lub z obu stron cienką folią miedzianą z zależności od tego, czy jest to płytka jednostronna, czy dwustronna.

Pierwszym etapem produkcji płytek przewlekanych jest wykonanie otworów do metalizacji, czyli otworów służących do montażu przewlekanego oraz tzw. przelotki, dzięki którym ścieżki mogą zmieniać bieg z jednej warstwy płytki na drugą. W następnym etapie na powierzchnię płytki nanosi się wzór ścieżek, najczęściej metodą drukarską: offsetem lub sitodrukiem z użyciem substancji odpornej na trawienie. Tak zadrukowane płytki są następnie wytrawiane, a w dalszej kolejności czyszczone z substancji trawiącej i zabezpieczane tzw. maską przeciw lutowniczą, która zabezpiecza ścieżki i przelotki. Z kolei punkty lutownicze pokrywa się stopami metali zabezpieczającymi miedź przed korozją. Płytki wielowarstwowe wykonuje się przez sklejenie spreparowanych płytek dwuwarstwowych. W płytkach wielowarstwowych często wykonywane są tzw. ślepe lub zagrzebane przelotki, które pozwalają na połączenie ścieżek z jednej warstwy płytki z tymi umieszczonymi na innych warstwach płytki.

Na płytkach przeznaczonych do montażu powierzchniowego (SMT) znajdują się pola lutownicze, a oprócz nich mogą znajdować się także nieliczne otwory montażowe dla elementów przewlekanych. W ofercie rynkowej wielu firm, np. Micros dostępne są różne rodzaje gotowych płytek drukowanych, dostosowanych zarówno do montażu THT, jak i SMT.

Montaż

Montaż elementów zależy od typu płytki. W przypadku płytek SMT montaż najczęściej wykonywany jest z użyciem automatów i składa się z następujących etapów:

  • pokrycie pól lutowniczych pastą lutowniczą,
  • rozmieszczenie elementów elektronicznych na jednej lub obu stronach płytki (w tym drugim przypadku elementy są z reguły dodatkowo przyklejane do płytki),
  • umieszczenie płytek w specjalnym piecu, w którym w podwyższonej temperaturze następuje wytworzenie spoiwa lutowniczego z pasty,
  • wyjęcie płytek z pieca i ich studzenie, w którego czasie następuje krzepnięcie spoiwa, dzięki czemu powstaje trwałe połączenie lutownicze.

W przypadku lutowania na płytkach przewlekanych nóżki elementów elektronicznych przewlekane są przez otwory montażowe i przylutowywane do powierzchni płytki.

Zastosowanie płytek drukowanych

Płytki drukowane stosowane są praktycznie w każdym elektronicznym urządzeniu. W domach płytki drukowane można znaleźć w lampach, mniej lub bardziej skomplikowanych zabawkach dla dzieci, układach sterujących urządzeniami AGD, w sprzęcie RTV i komputerowym. W pojazdach mechanicznym na płytkach drukowanych oparte są praktycznie wszystkie elementy kontrolujące i sterujące pracę. Ponadto płytki drukowane znajdują się we wszelkiego rodzaju urządzeniach diagnostycznych i laboratoryjnych, na nich oparte są także mikrokontrolery maszyn i urządzeń.

Komentarze