Jak vzniká základní deska - exkurze do továrny Gigabyte | Kapitola 3
Seznam kapitol
Recenzí základních desek jste si určitě měli možnost přečíst desítky, možná i stovky. I my vám pravidelně testy desek přinášíme. Dnes se na tento produkt podíváme z jiného pohledu. Nebudou nás zajímat vlastnosti a možnosti přetaktování, ale jak vlastně deska vzniká a kolik práce celá výroba stojí. Možná budete překvapeni kolik věcí se ještě dělá v dnešní době ručně a jak je to náročná práce.
Plošný spoj (dále PCB) je "podvozkem" a zároveň základní elektrickou funkční části každého elektronického zařízení (a dvojnásob to platí o základních deskách). PCB funguje doslova jako základní stavební deska nesoucí součástky a konektory (mechanická funkce) a zároveň jednotlivé součástky elektricky vodivě propojuje (jeho elektrická funkce).
Elementární části každého PCB je nosná / izolační vrstvička nevodivého laminátu (u vícevrstvých konstrukcí nejčastěji typu FR-4), který je pokrytý vodivými měděnými "cestičkami".
Málosériová výroba plošných spojů
U amatérských a malosériových konstrukcí se vychází se zcela mědi pokryté "lité" laminátové PCB desky (laminát plátovaný jednostranně nebo oboustranně mědí). Na tyto desky se na měděný povrch nanese vrstva laku v místech, kde mají být měděné spoje (pozitivní obraz).
Ochranný lak chrání spoje před odleptáním...
Tato vrstva se nanáší buď přímo - například přímým potiskem (np. sítotiskem), nebo se vytvoří fotocestou tak, že se vrstva ochranného světlocitlivého laku exponuje UV světlem přes předem připravený film (pozitiv ale i negativ). Expozice probíhá nejčastěji 4-5 minut UV světlem kontaktním způsobem z předlohy 1:1.
Expozice kontaktní metodou (zde negativní maskou).
Poznámka: Pro malosériovou výrobu fotocestou se dodává speciální polotovar - PCB se speciální světlocitlivou vrstvou (np. fotocitlivý cuprextit).
Měněná vrstva je poté ponořena do leptacího roztoku (np. FeCl3) a ten působí na část mědi, které není chráněna ochranným lakem. V místech kde deska není chráněná lakem dojde k odleptání měděné vrstvy, pod lakem zůstanou netknuté vodivé měděné "cestičky".
Průmyslová výroba PCB
PCB základních desek (a dalších součástí počítače - np. grafických karet) je vytvořené vždy jako vícevrstvá "sendvičová" konstrukce (vrstev je nejčastěji 4 - 6). Lze si jej představit jako několik spojených plošných spojů, s tím, že vodivé spojení mezi jednotlivými "patry" PCB je realizované pomoci na druhou stranu prokovených otvorů. Malé vodivé otvory (anglicky nazývané vias) se vyrábí nejčastěji laserem, otvory pro umístění větších součástek se vyrábí mikrovrtáky digitálně řízenými CNC stroji.
Průřez vícevrstvým PCB (zde 8mi vrstvým)
V průmyslu se také často používá opačný postup výroby měděných cestiček - výchozím materiálem je speciálně upravená (elektricky vodivá*) vrstvička laminátu na kterou se měď (tvořící spoje) teprve nanáší - většinou elektrogalvanicky. V tomto procesu se lakovou maskou překryjí ty části, kde měď nanesena nebude.
Výhodou pokovování je menší spotřeba mědi i chemikálii (proces je ekologičtější) a také to, že tloušťku mědi je možné regulovat ve výrobním procesu. *Iniciační vodivá vrstva se v po nanesení hlavní vrstvy mědi odstraní krátkým leptáním.
Výroba moderních vícevrstvých PCB vypadá trochu jako výroba polovodičových čipů / procesorů - děje se jen s rozdílnými materiály a v makroměřítku. Je to chemicko fyzikální proces s mnoha výrobními kroky, ve kterém se využívá exponování vrstev (laserem, UV), nanášení masek, leptání, oplachování, používání vývojek i nanášení kovových vrstev (galvanické pokovování).
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
