Montaż powierzchniowy czy przewlekany w produkcji PCB? - zobacz który montaż jest bardziej korzystniejszy, efektywniejszy i szybszy w eksploracji.

Obwody drukowane znajdują się niemal w każdym współczesnym sprzęcie elektronicznym. Wielu młodych adeptów elektroniki próbuje je tworzyć samodzielnie.

Niezwykle istotny jest również proces montażu obwodów drukowanych. Który z nich jest lepszy – ten powierzchniowy czy przewlekany?

Montaż powierzchniowy

Montaż powierzchniowy płytek PCB przebiega automatycznie. Elementy przeznaczone do montażu powierzchniowego (oznaczane często skrótem SMD) mają niewielkie rozmiary, płaskie obudowy i końcówki lutownicze w formie „kołnierzy” , których zadaniem jest obejmowanie końca obudowy. Sporymi rozmiarami charakteryzują się natomiast końcówki lutownicze.

Komponenty są przyklejane bezpośrednio do płytek PCB. Jeśli zachodzi taka potrzeba, płytka obwodu może zostać obłożona komponentami z obydwu stron.

Łączenie wyprowadzeń odbywa się w specjalnie przeznaczonym do tego celu piecu.

Ważną zaletą montażu powierzchniowego jest oszczędność miejsca na płytce PCB. Umożliwia on także montaż dużej ilości płytek w krótkim czasie, co wiąże się jednak z wyższymi kosztami

używanych maszyn.

Montaż przewlekany

Elementy, które są przystosowane do tego rodzaju montażu, posiadają wyprowadzenia w postaci drutów. Podczas montażu są one przewlekane przez otwory w płytkach i lutowane do ścieżek przewodzących, które znajdują się po przeciwnej stronie płytki. Ten rodzaj montażu (oznaczany przez techników i inżynierów skrótem THT), może być przeprowadzany zarówno ręcznie, jak i automatycznie, z wykorzystaniem nowoczesnej technologii.

Przy produkcji seryjnej, lutowanie najczęściej jest przeprowadzane „na fali”, czyli przy użyciu techniki polegającej na  przesuwaniu obwodu po włożeniu na miejsca wszystkich potrzebnych do lutowania elementów, nad powierzchnią lutu w postaci ciekłej.

Płytki wykonywane przy użyciu montażu THT charakteryzują się większą wytrzymałością połączeń oraz niewysokim kosztem wykonania małych serii produkcyjnych.

Istnieje jednak również pewna wada montażu przewlekanego: gorsze właściwości elektryczne płytek, zwłaszcza przy dużych częstotliwościach.

Decydując się na rodzaj montażu, warto wziąć pod uwagę zalety i ograniczenia obu dostępnych metod. Montaż ma przecież wpływ na działanie płytki, a więc i całego sprzętu!

Obwody drukowane – czyli płytki PCB – są obecne niemal we wszystkich nowoczesnych sprzętach elektronicznych. Prezentujemy słownik obwodów drukowanych - 5 przydatnych pojęć. 

Można je spotkać zarówno w smartfonie i tablecie, jak i urządzeniach eksplorujących kosmos. Warto więc posiadać o nich pewną wiedzę – nawet gdy nie jest się inżynierem. Poniżej prezentujemy „mini słownik”, zwierający kilka najważniejszych pojęć. 

K jak Komputerowe wspomaganie projektowania CAD

Rzecz jasna, w ten właśnie sposób wspomaga się projektowanie płytek PCB.  Jest to taki rodzaj projektowania, w którym komputer odgrywa ważną rolę na każdym etapie tej czynności. Jest on podstawowym narzędziem, z którego korzysta projektant. Proces wspomagania składa się z opracowania dokumentacji konstrukcyjnej, analizy kinematycznej, wytrzymałościowej oraz termicznej, a także optymalizacji. Podczas CAD niebagatelną rolę odgrywa dostęp do baz danych.

L jak Laminat

Laminat jest szczególnym rodzajem kompozytów. W laminatach obecne są tworzywa sztuczne, powstające z połączenia dwóch materiałów o odmiennych właściwościach. Pierwszy z użytych materiałów (zazwyczaj mający postać nici lub cienkich włókien), jest podstawą konstrukcji. Drugi natomiast jest lepiszczem, który chroni również przed korozją i innymi czynnikami zewnętrznymi. Laminaty są  oczywiście stosowane przy produkcji obwodów drukowanych.

O jak Obwód

Jak zapewne wielu z nas pamięta z lekcji fizyki, w elektronice występują różne rodzaje obwodów. Mają one natomiast tę wspólną cechę, że składają się z elementów tworzących zamkniętą drogę dla prądu. W elementach obwodu zachodzą zaś takie procesy, jak wytwarzanie, akumulacja i rozpraszanie energii. Obwód drukowany jest natomiast płytką z materiału izolacyjnego, która posiada  połączenia elektryczne i punkty lutownicze. Obwody takie – zwane również PCB – znajdują zastosowanie w montażu podzespołów elektronicznych. 

S jak Sitodruk

Metoda druku, która jest często stosowana przy produkcji obwodów drukowanych. Niezbędny jest do niej szablon, który tworzy utwardzona warstwa światłoczuła i która nie przepuszcza farby. Stanowi ona negatywowy obraz wzoru. Elementem drukującym są  zaś niezakryte oczka siatki, które z kolei przepuszczają farbę. Siatkę tą powleka się emulsją światłoczuła, którą po wyschnięciu naświetla się w kopioramie. Po wywołaniu oraz późniejszym wysuszeniu siatki można rozpoczynać drukowanie. 

W jak Warstwy

Płytki PCB mogą być jedno- lub wielowarstwowe. W bardzo skomplikowanych urządzeniach często wykonuje się z nich wręcz wielowarstwowe mozaiki. W produkcji warstw płytek PCB stosuje się grube warstwy folii miedzianych. Takie płytki są bardzo dobrym przewodnikiem prądu oraz ciepła.

Czujesz się „doedukowany”? Możesz zatem przystępować do wyboru i zamawiania płytek PCB! Wiedza zawsze bywa przyjacielem dobrych inwestycji i sensownych wyborów.

Obwody drukowane są niezwykle popularne oraz znajdują wiele zastosowań w dzisiejszej technice. Należy jednak wiedzieć, że podczas ich montażu niezwykle ważne jest bezpieczeństwo. Zobacz, jak uchronić się przed przykrymi konsekwencjami montażowych błędów.

Dobry jakościowo surowiec

Przede wszystkim nigdy nie próbujmy montować płytek, które są niewiadomego pochodzenia lub są wykonane z nieodpowiednich materiałów. Czasami mamy tendencję do kupowania obwodów, które kuszą nas niskimi cenami – ta zaś nie zawsze idzie w parze z jakością. Aby nie narazić na zniszczenie na przykład swojego laptopa – co czasem wiąże się z utratą ważnych danych – wybierajmy płytki tylko ze sprawdzonego źródła. Jeśli zaś wykonujemy obwody drukowane samodzielnie – zawsze sięgajmy po materiały z odpowiednimi atestami – najistotniejszy jest tutaj oczywiście certyfikat ISO. Należy wiedzieć, że podczas montażu płytek, zgodnego z dzisiejszymi standardami, nie stosuje się już ołowiu. Najbardziej skomplikowane płytki, z dużą ilością punktów lutowniczych, pokrywane są złotem, co zwiększa ich trwałość.

Odpowiedni kształt i rozmiar

Ważne, aby płytki posiadały odpowiedni rozmiar i kształt, dopasowany do Twojego urządzenia. Nawet kilka milimetrów różnicy może uszkodzić delikatne podsystemy! Nie wahaj się więc prosić o odpowiednie docięcie płytki. Jeśli wystąpi taka potrzeba, zwróć uwagę na to, czy osoba przygotowująca płytkę przygotowuje ją do nacinania po liniach prostych. Jeśli decydujesz się na metalizowanie płytki z przelotkami, pamiętaj, że średnica zewnętrzna powinna być większa od otworu o minimum 0,8 milimetra. 

Kontrola jakości płytek

Płytki PCB, nawet te jednowarstwowe, są podstawą działania większości urządzeń elektronicznych. Jeśli więc na przykład jakiś obwód nie wytrzyma natężenia, cały sprzęt narażony jest na zniszczenie. Pamiętajmy więc o tym, że zakłady zajmujące się produkcją i sprzedażą obwodów drukowanych muszą co jakiś czas testować swoje wyroby. Powinny one przechodzić „sprawdziany” optyczne i elektryczne, przeprowadzane przy pomocy profesjonalnych urządzeń.

Płytki PCB są właściwie wszechobecne. Wybierajmy jednak firmy, które oferują nie tylko szybki i ekonomiczny, ale przede wszystkim bezpieczny montaż obwodów.

Być może spotkałeś się kiedyś  z pojęciem „płytki PCB”. Czy jednak wiesz, czym tak naprawdę owe płytki są i gdzie się je stosuje w dzisiejszej elektronice? Uchylamy rąbka tajemnicy!

(przykładowa płytka pcb, zdjęcie dzięki serwisowi Circuit Expert)

Płytka PCB - Co to? 

Rozwinięcie tajemniczego skrótu PCB oznacza printed circuit board, czyli płytkę wykonaną z izolacyjnego materiału, która zawiera połączenia elektryczne i punkty lutownicze. Na uwagę zasługuje na pewno sposób wykonywania takich płytek – stosuje się bowiem tutaj tak zwaną „metodę trawienia”. Używa się w tym celu płytek pokrytych miedzą. Później, przy użyciu niezwykle dokładnych, nowoczesnych technik, nanosi się na nie odpowiedni wzór ścieżek. Później płytka taka jest obrabiana chemicznie. Farby stosowane przy powstawaniu takich płytek mogą być nanoszone zarówno przy użyciu sitodruku, jak i offsetu.

Gdzie można znaleść obwody drukowane?

No dobrze, wiemy jak powstają – ale gdzie można je spotkać? Cóż, odpowiedź brzmi: prawdopodobnie nawet w Twoim domu! Obwody, o których mowa, często tworzą swoistą „bazę” działania takich przyrządów, jak telewizory, laptopy, radioodbiorniki i monitory. Poza „podstawowymi” domowymi sprzętami elektronicznymi, płytki PCB są wykorzystywane również w produkcji rezystorów, filtrów, anten, kondensatorów i izolatorów. Stanowią  one wówczas podstawę ich konstrukcji. Płytki PCB mogą być jednowarstwowe, ale spotyka się także warstwy podwójne lub takie, które składają się z jeszcze większej ilości płytek.

Bardzo ważne jest to, aby stosowane obwody drukowane były dobrej jakości. Choć standardowo płytki PCB nie mają zbyt dużych rozmiarów, ich odpowiednie działanie ma wpływ na funkcjonowanie całych podzespołów danego sprzętu.

Podstawą konstrukcyjną obwodów drukowanych jest jego podłoże (wykonane z materiałów twardych lub elastycznych) gdzie na powierzchni znajdują się ścieżki przewodzące elektryczność.

Podłoża dielektryczne stosowane z laminatu szklano epoksydowym lub kompozytem posiadają rodzaje i parametry materiałów które stosuje się w obwodach drukowanych.

Poniżej prezentuję najlepsze materiały do obwodów drukowanych.

FR4 - Fire Retardant czyli laminat wykonany z włókna szklanego, najczęściej używany materiał w płytkach pcb

FR4 bezhalogenowy - Rodzaj laminatu bez halogenu, antymonu itd - jest eko przyjazny.

FR4 High Tg, FR5 - Idealnie sprawują się podczas lutowania bezołowowego.

RCC - Miedziana folia która pokryta jest żywicą.

PD - Poliamid wykonany na podstawie z włókien aramidowych.

Poliimid - Specjalny materiał do produkcji sztywno elastycznych obwodów pcb,

Konstrukcje obwodów drukowanych stosuje się według standardowego laminatu szklano epoksydowego typu FR4,temperatura to zazwyczaj od -50 do 110°C, temperatura zeszklenia około 135°C. FR4 High Tg lub FR5 stosuje się podczas produkcji płytek pcb używając techniki piecowych.

Michel Bell - główny wynalazca Voxel 8 na targach IDTechEX

Voxel8 to drukarka która potrafi wydrukować wielowarstwowe przestrzenne obwody drukowane. Taki obwód drukowany w technice 3D to świetna gratka dla pasjonatów płytek pcb.

Podczas targów CES (Consumer Electronics Show) najlepsi producenci elektroniki nowoczesnej z dumą prezentują najnowsze telefony, monitory a także telewizory i inne gadżety elektroniczne.  Pośród takich ciekawych stoisk, znalazłem stoisko Voxel8.

Firma ogólnie została założona przez Jennifer A.Lewis, profesor Harvardu wpadła na pomysł stworzenia urządzenia - drukarki zdolnej wykonywać przedmioty z PLA.

Drukarka została wyodrębniona w dwie potężne dysze - pierwsza odpowiada za wydruk PLA, druga to połączenia elektroniczne. Spoiwem łączącym jest pasta indukcyjna, która według producenta przewodzi około 5000 razy lepiej prąd niż pozostałe pasty lutownicze.

Drukarka zaczyna od modelowania głównego szablonu PLA - przyszły obwód drukowany w 3D zostaje krok po kroku drukowany w technologii przestrzennej. Gdy taka drukarka 3D skończy modelowanie obwodu specjalnie upoważnieni montażyści i technicy wdrażają diody, procesory i rezystory.

Proces wydruku obwodu przestrzennego możecie Państwo zobaczyć tutaj:

Parametry drukarki Voxel8 to;

• Powierzchnia robocza: 10 x 15 x 10cm,
• Technologia druku: FFF, Pneumatic Direct Write,
• Rozdzielczość warstw: 200 mikronów,
• Szerokość ścieżek przewodzących: 250 mikronów.

Takie urządzenie kosztuje około 9 tysięcy dolarów a w zestawie otrzymujemy 4 rolki filamentu PLA, a także dziesięć kartridży z warstwą przewodzącą

Źródło:

http://www.voxel8.co