Co je PCB? Nezbytný komponent moderní elektroniky.

Tištěné spoje (PCB – Printed Circuit Boards) umožňují v moderním elektrotechnickém průmyslu výrobu složitých elektrických obvodů v kompaktní a efektivní formě.

PCB je deska vyrobená z izolačního materiálu, obvykle sklolaminátu (FR-4) nebo epoxidové pryskyřice, pokrytá tenkými vrstvami mědi, které tvoří vodivé cesty propojující elektronické součástky.

Struktura PCB

• Základní vrstva: Základní vrstvou PCB je izolační materiál. Díky němu má deska také mechanickou odolnost. K výrobě se nejčastěji používá sklolaminát (FR-4), který je cenově dostupný, mechanicky pevný a teplotně stabilní. Pro speciální aplikace mohou být použity keramické nebo flexibilní substráty.
• Vodivé vrstvy: Měděné fólie tvoří vodivé vrstvy na povrchu nebo uvnitř desky. Tyto vrstvy jsou vzájemně propojeny pomocí prokovených otvorů (VIA), které umožňují přenos signálů mezi vrstvami.
• Maska pájení: Povrch PCB je pokryt pájecí maskou (solder mask), což je izolační vrstva, která chrání měděné cesty před oxidací. Obvykle má zelenou barvu, ale použity mohou být i jiné barvy.
• Potisk: Na PCB je aplikován potisk (silkscreen), který obsahuje popisky, symboly a označení součástek pro usnadnění montáže a diagnostiky.

Typy PCB

• Jednovrstvé PCB: Obsahují pouze jednu vrstvu mědi na jedné straně substrátu. Používají se v jednodušších aplikacích.
• Dvouvrstvé PCB: Mají měď na obou stranách substrátu a umožňují složitější návrhy obvodů.
• Vícevrstvé PCB: Skládají se z několika vrstev mědi oddělených izolačními vrstvami. Tyto desky umožňují realizaci velmi složitých obvodů v kompaktním formátu.
• Flexibilní a rigidně-flexibilní PCB: Flexibilní PCB jsou vyrobeny z pružných materiálů, které umožňují ohyb a přizpůsobení tvaru zařízení. Rigidně-flexibilní PCB kombinují pevné a flexibilní části. To umožňuje jejich využití v komplikovaných mechanických sestavách.

Výroba PCB. Jak se PCB desky vyrábí? Základní postup.

1. Návrh: PCB se navrhuje pomocí CAD software (např. Altium Designer, Eagle, KiCAD), kde jsou vytvořeny schémata a layouty desky.
2. Leptání: Měděná fólie je pokryta fotorezistem, který je osvícen a následně vyvolán, tím se vytvoří vzor cest. Následuje leptání, kde je nechráněná měď odstraněna kyselinou nebo zásadou.
3. Vrtání: CNC stroje vrtají otvory pro součástky a prokovy.
4. Prokovení: Otvory se potáhnou mědí. Tím se vytvoří elektrické propojení mezi vrstvami.
5. Aplikace masky a potisku: Na povrch desky se nanese maska pájení a nakonec potisk.
6. Řezání a finální úpravy: Hotové desky se vyřežou. Mohou být také opatřeny povrchovou úpravou, jako je pocínování nebo zlacení.

Aplikace PCB

PCB desky jsou nepostradatelné ve většině moderních elektronických zařízení, od jednoduchých přístrojů např. hodiny nebo kalkulačky, až po složité systémy (počítače, mobilní telefony, lékařské přístroje, průmyslové stroje a vojenské vybavení).

Užitečné externí zdroje

IPC - Association Connecting Electronics Industries (Mezinárodníorganizace poskytující standardy, školení a zdroje pro výrobu a design PCB.)

NextPCB Blog (Blog se širokou škálou informací a návodů týkajících se návrhu a výroby PCB.)

EDN Network (Web zaměřený na elektronický design. Najdete tu články, návody a novinky z oblasti elektroniky a PCB.)

All About Circuits (Komunitní platforma pro inženýry a nadšence do elektroniky, Návody, články, fórum pro diskuzi.)