Co je to holá deska plošných spojů (PCB)?

Desky plošných spojů (PCB), jedna z klíčových součástí elektronických zařízení, řídí funkci a provoz produktů, a proto jsou nepostradatelné. Deska plošných spojů – což mimochodem není jen obyčejná deska. Deska prochází různými fázemi od návrhu až po montáž produktu, a proto se označuje různými názvy. V tomto blogu se budeme zabývat holými deskami plošných spojů a tím, jak se liší od sestavené desky.

Přehled holé desky

Holá deska plošných spojů, známá také jako holá deska nebo holá deska plošných spojů, je základní deska plošných spojů, která je v rané fázi výroby plošných spojů a na které nejsou osazeny žádné elektronické součástky, pouze měděné vodiče, kontaktní plošky, otvory a další základní struktury obvodů. Jakožto základní struktura pro sestavení a podporu obvodů v elektronických zařízeních zajišťuje holá deska plošných spojů funkci mechanické opory a elektrického spojení. A jako první krok při sestavování elektronických zařízení jsou holé desky klíčové pro výkon celého produktu.

Klíčové vlastnosti holých desek plošných spojů

Vrstvy: Holá deska plošných spojů má jednovrstvou, dvouvrstvou a vícevrstvou strukturu podle potřeb pozdější fáze.

Vodivé cesty a kontaktní plochy: Vodivé dráhy a kontaktní plošky jsou rozmístěny na holé desce plošných spojů. Vodivá dráha je obvykle tvořena měděnou fólií a slouží jako kanál pro přenos elektrických signálů. Ploška se používá k upevnění a připojení elektronických součástek v pozdější fázi výroby desky plošných spojů a je klíčovým elektrickým rozhraním v procesu montáže. Návrh vodivé dráhy a kontaktní plošky musí být velmi přesný, aby bylo možné dosáhnout jejich specifických funkcí v obvodu.

Materiály: Holé substráty desek plošných spojů jsou obvykle vyrobeny z epoxidové pryskyřice vyztužené skleněnými vlákny (FR4) nebo jiných materiálů, které poskytují izolaci a strukturální pevnost.

Povrchová úprava: Aby bylo možné chránit Aby se chránila vodivá vrstva holé mědi před oxidací a zlepšila pájitelnost, holé desky plošných spojů jsou obvykle podrobeny povrchové úpravě, jako je HASL (Hot Air Solder Leveling - vyrovnávání horkovzdušným pájením) a ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold - bezproudové niklování ponořeným zlatem).

K čemu se používají holé desky plošných spojů?

Holé desky plošných spojů hrají důležitou roli v oblasti elektronického návrhu a výroby. Jak již bylo zmíněno výše, holá deska plošných spojů je základní strukturou elektronického zařízení, která vytváří a podporuje obvod a zajišťuje funkci mechanické podpory a elektrického připojení zařízení. Ve skutečnosti se však díky svým jedinečným vlastnostem její použití neomezuje pouze na nesení součástek, ale zahrnuje také flexibilitu návrhu, efektivitu výroby a kontrolu kvality.

1.    Flexibilní design a přizpůsobení

Holá deska s pouze kontaktními ploškami a vodivými měděnými stopami umožňuje konstruktérům volně přidávat elektronické součástky podle požadavků obvodu, jako jsou rezistory, kondenzátory, tranzistory a integrované obvody, a dosáhnout tak široké škály funkcí od jednoduchých obvodů až po složité systémy.

Zároveň je holá deska plošných spojů všestranná, není třeba desku přepracovávat pro každou objednávku a výrobci holých desek plošných spojů mohou uspokojit potřeby různých zákazníků prostřednictvím sjednocené výroby. To výrazně zkracuje dobu návrhu a výroby a snižuje náklady na vývoj.

2.    Zlepšit efektivitu výroby a automatizaci.

Během návrhu holých desek plošných spojů (PCB) investují konstruktéři velké úsilí do zajištění přesnosti návrhu a výroby a připravenosti pro následnou montáž a vysoce automatizovaný výrobní proces. Například prostřednictvím automatického stroj na vyzvednutí a umístění a zařízení pro pájení vlnou, komponenty lze rychle montovat na desky plošných spojů, což umožňuje velkovýrobu a výrazně zvyšuje efektivitu výroby.

3. Testování holých desek a kontrola kvality

Holá deska plošných spojů není jen základem produktu, ale má také nezastupitelnou roli ve výrobním procesu. V počáteční fázi výroby desky plošných spojů inženýři testují vodivé měděné stopy a integritu kontaktních plošek na holé desce plošných spojů, aby se ujistili, že návrh je správný a splňuje specifikace. Zajistí, že každá deska plošných spojů splňuje vysoký standard výkonu a spolehlivosti a poskytuje pevný základ pro následnou montáž součástek a funkčnost produktu.

4. Výuka a experiment

Kromě výše uvedených aplikací se holá deska plošných spojů díky jednoduchým součástkám často používá ve výuce a experimentech, aby pomohla studentům a inženýrům seznámit se s návrhem obvodů a výrobním procesem.

Proč používat testování holých desek?

Testování holých desek plošných spojů (BBT) testuje holou desku plošných spojů, aby se zajistilo, že návrh, včetně elektrického zapojení, funkce a integrity desky, splňuje požadavky, čímž se předchází problémům s návrhem, které mohou nastat během nebo po montáži, a šetří se náklady a výrobní čas.

Testování holých desek obvykle využívá test létající sondy, test založený na přípravku, automatická optická kontrola (AOI) si Rentgen inspekce k provedení následujících zkoušek holých desek:

1. Otestujte elektrické problémy

Primárním úkolem testování holých desek plošných spojů je zjistit, zda se na desce vyskytují elektrické problémy, jako jsou přerušené obvody, zkraty a špatné pájené spoje, aby se zajistilo, že holá deska plošných spojů splňuje požadavky návrhu a pozdější požadavky, aby neovlivnila pozdější montáž součástek a funkci produktu.

2.    Detekce elektrických zapojení a rozvržení

Při návrhu desek plošných spojů (PCB) musí být všechna elektrická spojení, včetně průchozích otvorů, vodivých drah a signálních vodičů, uspořádána v souladu se specifickými elektrotechnickými výkresy a konstrukčními pravidly a musí zajistit správné propojení mezi různými vrstvami ve vícevrstvé desce plošných spojů. Testování holé desky zajišťuje, že tyto konstrukční požadavky byly správně implementovány, a během testování budou nalezeny jakékoli chyby nebo přehlédnutá spojení.

3.    Zlepšete efektivitu výroby a ušetřete náklady

Jak již bylo zmíněno výše, provádění testování holých desek plošných spojů může včas odhalit vady elektrického návrhu a zabránit rozsáhlému přepracování nebo zmetku způsobenému problematickými deskami vstupujícími do procesu montáže, což šetří čas a náklady na materiál.

Výrobní proces holých desek plošných spojů

Výroba holé desky plošných spojů je celý proces výroby holé desky plošných spojů, která neobsahuje žádné elektronické součástky, jako jsou čipy, rezistory a kondenzátory, které by byly na ní připájeny. Holá deska plošných spojů je nejzákladnější formou desky plošných spojů. Tato fáze předchází montáži součástek. Proces zahrnuje návrh, výběr materiálu, výrobu desky a testování – několik fází.

Příprava návrhu a rozvržení

Vstupní údaje návrhu: Navrhněte rozvržení desky plošných spojů pomocí softwaru EDA, jako je Altium Designer, Eagle nebo CAD. Toto je fyzická reprezentace návrhového souboru.

Generování souborů Gerber: Jakmile je návrh hotový, promění se v Gerberovy soubory, což jsou standardní řetězce souborů pro výrobu desek plošných spojů. Tyto soubory obsahují data použitá k vytvoření schémat zapojení.

Příprava podkladu

Výběr materiálu: Základním materiálem holé desky plošných spojů je obvykle měděný laminát, druhým je obvykle FR4 (epoxidové sklolaminát) nebo CEM-1 jako substrát.

Řezání substrátu: Základní materiál se ořezává na požadované rozměry, obvykle se velké panely krájejí na menší desky.

Čištění a odmašťování

Substrát desky plošných spojů se důkladně očistí, aby se odstranily povrchové nečistoty, oleje a další nečistoty. Tento krok zajišťuje úspěšnost následných procesů, jako je leptání, a obvykle se provádí pomocí odmašťovacích prostředků nebo metod čištění na vodní bázi.

Fotolitografie

Fotorezistní povlak: Naneste vrstvu fotorezistu na měděný povrch. Tento fotorezist bude citlivý na světlo, což znamená, že během vystavení světlu reaguje pouze v určitém fotorezistu, na kterém budou navrženy obvodové vzory.

Expozice: Deska je vystavena UV světlu pomocí fotomasky. Oblasti fotorezistu, které nejsou exponovány, se ztvrdnou, zatímco exponované oblasti fotorezistu změknou a lze je odstranit.

Rozvíjející se: Deska plošných spojů se poté vloží do vývojového roztoku, kde se všechny oblasti fotorezistu, které nebyly vystaveny světlu, smyjí a zanechají zamýšlené stopy obvodu.

Leptání

Leptání mědi: Deska s plošnými spoji prochází procesem leptání založeným na fotomasce, takže se odstraní pouze oblasti bez chráněné mědi (odkryté fotorezistem) a zůstane pouze požadovaný obvodový vzor. Pro leptání se široce používají roztoky chloridu železitého neboli chloridu měďnatého.

Kontrola vzoru: Deska plošných spojů se kontroluje, zda je schéma zapojení správné a zda neobsahuje žádné zkraty ani přerušené vodiče.

Vrtání

Otvory se do desky plošných spojů (PCB) vrtají dle konstrukčních specifikací pomocí CNC vrtačky nebo laserového vrtání. Tyto otvory se nazývají kontaktní plošky (pady) a slouží pro vývody nebo propojovací kabely (spojení mezi různými vrstvami desky plošných spojů).

Pokovování

Bezproudové mědění: Bezproudové mědění se nanáší na průchozí a slepé otvory, čímž se v nich vytvářejí vodivé dráhy.

Galvanické pokovování: Povrch desky plošných spojů je občas galvanicky pokovován kovy, jako je zlato, stříbro nebo cín, které pomáhají zlepšit vodivost, odolnost proti oxidaci a pájitelnost povrchu.

Povrchová úprava

Holý povrch desky plošných spojů je obvykle ošetřen pro zlepšení pájitelnosti nebo snížení oxidace. Mezi běžné povrchové úpravy patří:

HASL (vyrovnávání horkovzdušnou pájkou): Deska plošných spojů se ponoří do roztavené pájky a poté se horkým vzduchem odfoukne přebytečná pájka, čímž se získá rovinný povrch, který lze pájet.

Imerzní zlato: Jedná se o proces pokovování, při kterém se na desku plošných spojů nanáší tenká vrstva zlata pro vysoce výkonné aplikace s dobrou elektrickou vodivostí a dobrou pájitelností.

OSP (Organický konzervant pro pájitelnost): Jedná se o druh chemické úpravy, která chrání holou měď před oxidací bez nanášení kovové vrstvy.

ENIG (bezproudové niklování, imerzní zlato): Vrstva niklu je nanesena na povrch desky plošných spojů a následuje tenká vrstva zlata, která zlepšuje pájecí výkon a dále chrání před korozí.

Testování

Holá deska plošných spojů je podrobena elektrickým testům, aby se ověřilo, že na ní nejsou žádné přerušené obvody, zkraty nebo podobné elektrické závady.

Výroba holé desky plošných spojů prochází několika procesy, včetně zadání návrhu, výběru substrátu, přenosu vzoru, vrtání, pokovování, povrchové úpravy a elektrických testů. Finální holá deska plošných spojů by měla být vytvořena pro řízení každého kroku.

Holá deska plošných spojů vs. deska plošných spojů

Hlavní rozdíl mezi holými deskami plošných spojů (PCB) a deskami plošných spojů (PCBA) je jejich stupeň dokončení a funkčnost.

Po přečtení výše uvedeného již víme, že holá deska plošných spojů obsahuje pouze vodivé měděné stopy a kontaktní plošky, což je základ pájení elektronických součástek. Holá deska plošných spojů je počáteční fází procesu montáže.

Deska plošných spojů (PCBA) je deska s plošnými spoji, na které je provedeno pájení součástek a všechny potřebné elektronické součástky, jako jsou rezistory, kondenzátory, integrované obvody a konektory, jsou připájeny k holému plošnému spoji. Proces montáže zahrnuje pájení a připojení součástek, aby se holý plošný spoj proměnil v kompletní funkční obvod.

Zde je komplexní srovnání holých desek plošných spojů (PCB) a desek plošných spojů (PCBA):

Nulová deska plošných spojů vs. holá deska plošných spojů

Na rozdíl od profesionálně vyráběných holých desek plošných spojů (PCB) je nulová deska plošných spojů univerzální deska běžně používaná v prototypování a DIY elektronických projektech. Má pravidelně uspořádané rozvržení mřížky s předvrtanými otvory a měděnými kontakty v každém bodě mřížky pro pájení a připojování součástek.

Na rozdíl od tradičních profesionálních desek plošných spojů (PCB) nemají desky nulových plošných spojů žádné předdefinované spoje ani elektrické uspořádání a uživatelé si mohou volně navrhovat a upravovat zapojení obvodů podle specifických potřeb. Propojením bodů mřížky dráty nebo pájkou mohou uživatelé rychle vytvářet jednoduché prototypy obvodů. Díky flexibilnímu designu a snadnému použití jsou desky nulových plošných spojů ideální pro rychlé testování, elektronické prototypování a osobní DIY projekty.

Zero PCB vs. Bare PCB: Komplexní srovnání

PCBasic: Váš spolehlivý výrobce holých desek plošných spojů

Pokud hledáte důvěryhodný partner pro výrobu holých desek plošných spojů, PCBasic vyniká jako lídr v oboru. Čtěte dál a uvěříte, že s PCBasic zažijete nezapomenutelný zážitek ze spolupráce.

PCBasic nabízí komplexní služby, které jdou nad rámec pouhé výroby desek plošných spojů a poskytují komplexní řešení, včetně návrhu desek plošných spojů, výběru materiálu, prototypování, montáže a testování. Tento holistický přístup zajišťuje, že zákazníci obdrží kompletní podporu v celém výrobním procesu.

Jako inteligentní továrna využívá PCBasic nejmodernější technologie ke zvýšení efektivity a kvality. Díky integrovaným systémům CRM, MES, ERP a IoT systémySpolečnost zefektivňuje provoz a zvyšuje produktivitu. Pokročilé technologie, jako je vstupní kontrola LCR a systémy detekce závad SMT, dále posilují přesnost a spolehlivost našich výrobních procesů.

Naše holé desky plošných spojů slouží široké škále odvětví, včetně automobilové elektroniky, zdravotnických prostředků, systémů chytré domácnosti a komunikačních napájecích systémů. Tato široká škála aplikací zdůrazňuje všestrannost a kvalitu nabídek PCBasic.

Společnost PCBasic, certifikovaná podle norem ISO9001, IATF16949 a ISO13485, dodržuje přísné procesy kontroly kvality, aby zajistila, že každá holá deska plošných spojů splňuje nejvyšší úroveň excelence. Tento závazek ke kvalitě je podporován týmem více než 30 zkušených návrhářů desek plošných spojů a 20 specialistů na řízení kvality, kteří poskytují nepřetržitou zákaznickou podporu a řeší veškeré potřeby.

S více než 15 lety zkušeností v oboru společnost PCBasic neustále investuje do inovací a technologie desek plošných spojů (PCBA), aby zajistila, že každá holá deska plošných spojů (PCB) poskytuje bezkonkurenční výkon a spolehlivost. Toto odhodlání k odborným znalostem a inovacím staví PCBasic na pozici lídra v sektoru výroby desek plošných spojů.

Proč investovat do čističky vzduchu?

Holá deska plošných spojů je výchozím bodem jakéhokoli elektronického zařízení a poskytuje nezbytný rámec pro sestavování obvodů. Pokud hledáte výrobce holých desek plošných spojů, kontaktujte PCBasic.