Vytlačená obvodová doska:
Doska s plošnými spojmi (PCB) je fyzická základňa alebo platforma, na ktorej je možné zvárať elektronické súčiastky. Medené stopy spájajú tieto súčasti navzájom a umožňujú doske plošných spojov fungovať tak, ako je navrhnuté.

Doska s plošnými spojmi je jadrom elektronického zariadenia, môže mať akýkoľvek tvar a veľkosť v závislosti od použitia elektronického zariadenia. Najbežnejším substrátom/substrátovým materiálom pre PCB je FR-4. PCB na báze FR-4 sa bežne nachádzajú v mnohých elektronických zariadeniach a ich výroba je bežná. V porovnaní s viacvrstvovými PCB sa jednostranné a obojstranné PCB vyrábajú jednoduchšie.

PCB FR-4 je vyrobená zo sklenených vlákien a epoxidovej živice kombinovanej s laminovaným medeným plášťom. Niektoré z najlepších príkladov komplexných viacvrstvových (až 12 -vrstvových) PCB sú počítačové grafické karty, základné dosky, mikroprocesorové dosky, FPGA, CPLD, pevné disky, RF LNA, kanály satelitnej komunikačnej antény, napájacie zdroje s prepínacím režimom, telefóny s Androidom a ďalšie . Existuje tiež mnoho príkladov, kde sa používajú jednoduché jednovrstvové a dvojvrstvové PCB, ako sú televízory CRT, analógové osciloskopy, ručné kalkulačky, počítačové myši, rádiové obvody FM.

Aplikácia DPS:
1. Lekárske vybavenie:
Dnešný pokrok v lekárskej vede je úplne spôsobený rýchlym rastom elektronického priemyslu. Väčšina zdravotníckych pomôcok, ako sú pH metre, snímače srdcového tepu, meranie teploty, prístroje na EKG/EEG, prístroje na magnetickú rezonanciu, röntgenové lúče, CT vyšetrenia, prístroje na meranie krvného tlaku, zariadenia na meranie hladiny glukózy, inkubátory, mikrobiologické zariadenia a mnohé ďalšie zariadenia, sú založené osobitne na elektronické PCB. Tieto DPS sú zvyčajne kompaktné a majú malý tvarový faktor. Hustota znamená, že menšie súčiastky SMT sú umiestnené v menších veľkostiach plošných spojov. Tieto zdravotnícke pomôcky sú menšie, prenosné, ľahké a ľahko ovládateľné.

2. Priemyselné zariadenia.
PCB sú tiež široko používané vo výrobe, továrňach a bezprostredných továrňach. Tieto odvetvia majú vysokovýkonné mechanické zariadenia poháňané obvodmi, ktoré pracujú na vysoký výkon a vyžadujú vysoký prúd. Za týmto účelom je na vrchnú dosku plošných spojov pritlačená hrubá vrstva medi, ktorá sa líši od sofistikovaných elektronických dosiek plošných spojov, kde prúd týchto vysokovýkonných dosiek plošných spojov dosahuje až 100 ampérov. To je obzvlášť dôležité pri oblúkovom zváraní, veľkých ovládačoch servomotorov, nabíjačkách olovených batérií, vojenskom priemysle, tkáčskych stavoch odevov a ďalších aplikáciách.

3. Osvetlenie.
Pokiaľ ide o osvetlenie, svet smeruje k energeticky efektívnym riešeniam. Tieto halogénové žiarovky sa dnes už zriedka nachádzajú, ale teraz vidíme okolo seba LED diódy a LED s vysokou intenzitou. Tieto malé LED diódy poskytujú svetlo s vysokým jasom a sú namontované na doske plošných spojov na báze hliníkového substrátu. Hliník má vlastnosť absorbovať teplo a rozptyľovať ho vo vzduchu. Preto sú tieto hliníkové PCB kvôli vysokému výkonu bežne používané v obvodoch LED žiaroviek pre stredné a vysoké obvody LED.

4. Automobilový a letecký priemysel.
Ďalšou aplikáciou pre PCB je automobilový a letecký priemysel. Bežným faktorom je reverb vytváraný pohybom lietadla alebo auta. Aby sa splnila tieto vysoké silové vibrácie, DPS sa stáva flexibilnou. Používa sa teda doska plošných spojov nazývaná Flex PCB. Flexibilné DPS vydržia vysoké vibrácie a sú ľahké, čo môže znížiť celkovú hmotnosť vesmírnej lode. Tieto flexibilné dosky plošných spojov je možné nastaviť aj v úzkom priestore, čo je ďalšia veľká výhoda. Tieto flexibilné dosky plošných spojov slúžia ako konektory, rozhrania a dajú sa zostaviť v kompaktných priestoroch, ako sú napríklad za panelmi, pod palubnými doskami atď. Tiež sa používa kombinácia tuhých a flexibilných dosiek plošných spojov.
Typ DPS:

Dosky s plošnými spojmi (PCB) spadajú do 8 hlavných kategórií. Oni sú

Jednostranný plošný spoj:
Komponenty jednostrannej dosky plošných spojov sú namontované iba na jednej strane, pričom druhá strana je použitá pre medený drôt. Na jednu stranu substrátu RF-4 sa nanesie tenká vrstva medenej fólie a potom sa na zaistenie izolácie nanesie spájkovacia maska. Nakoniec sa sieťotlač používa na poskytnutie informácií o označení C1, R1 a ďalších komponentov na doske plošných spojov. Tieto jednovrstvové DPS sa ľahko navrhujú a vyrábajú vo veľkom, sú veľmi žiadané a dajú sa lacno kúpiť. Veľmi často sa používa v domácich výrobkoch, ako sú odšťavovače/mixéry, nabíjacie ventilátory, kalkulačky, malé nabíjačky batérií, hračky, diaľkové ovládače televízora atď.

Dvojitý PCB:
Obojstranný PCB je aplikovaný na PCB medenej vrstvy na oboch stranách dosky. Vyvŕtajte otvory, do ktorých sú nainštalované prvky THT s vývodmi. Tieto otvory spájajú jednu časť s druhou pomocou medených koľajníc. Dráty komponentov prechádzajú otvorom, prebytočné vodiče sa odrežú frézou a zvody sa k otvoru privaria. To všetko sa robí ručne. Môžete tiež mať komponenty SMT a komponenty THT s 2 vrstvami DPS. Pre súčiastky SMT nie sú potrebné žiadne otvory, ale podložky sú vyrobené na doske plošných spojov a súčiastky SMT sú k doske plošných spojov pripevnené spätným spájkovaním. Komponenty SMT zaberajú veľmi málo miesta na doske plošných spojov, takže môžu využiť viac voľného miesta na doske na dosiahnutie viacerých funkcií. Obojstranná doska plošných spojov sa používa na napájanie, zosilňovač, budič jednosmerného motora, prístrojový obvod atď.

Viacvrstvová doska plošných spojov:
Viacvrstvová doska plošných spojov je vyrobená z viacvrstvových 2-vrstvových dosiek plošných spojov, vložených medzi dielektrické izolačné vrstvy, aby sa zabezpečilo, že doska a komponenty nie sú poškodené prehriatím. Viacvrstvové PCB sú k dispozícii v rôznych tvaroch a vrstvách, od 4-vrstvových po 12-vrstvové PCB. Čím viac vrstiev, tým komplexnejší obvod, tým komplexnejší návrh rozloženia DPS.
Viacvrstvové dosky plošných spojov majú spravidla oddelené uzemňovacie vrstvy, výkonové vrstvy, vysokorýchlostné signálne vrstvy, úvahy o integrite signálu a tepelný manažment. Bežné aplikácie sú vojenské požiadavky, letecký a kozmický priemysel, satelitná komunikácia, navigačná elektronika, sledovanie GPS, radar, spracovanie digitálneho signálu a spracovanie obrazu.

Tuhý PCB:
Všetky vyššie uvedené typy PCB patria do kategórie pevných PCB. Tuhé PCB majú tuhé substráty, ako sú FR-4, Rogers, fenolické a epoxidové živice. Tieto dosky sa neohýbajú a nekrútia, ale môžu zostať vo forme mnoho rokov až 10 alebo 20 rokov. To je dôvod, prečo mnoho elektronických zariadení má dlhú životnosť kvôli tuhosti, robustnosti a tuhosti tuhej dosky plošných spojov. DPS pre počítače a notebooky sú pevné a mnoho domácich televízorov, LCD a LED televízorov je vyrobených z tuhých dosiek plošných spojov. Všetky vyššie uvedené jednostranné, obojstranné a viacvrstvové aplikácie plošných spojov platia aj pre pevné dosky plošných spojov.

Flexibilný PCB alebo flexibilný PCB nie je pevný, ale je flexibilný a dá sa ľahko ohýbať. Majú elasticitu, vysokú tepelnú odolnosť a vynikajúce elektrické vlastnosti. Podkladový materiál pre Flex PCB závisí od výkonu a nákladov. Bežnými podkladovými materiálmi pre Flex PCB sú polyamidové (PI) fólie, polyesterové (PET) fólie, PEN a PTFE.
Výrobné náklady na Flex PCB nie sú len tuhé PCB. Môžu byť zložené alebo zabalené okolo rohov. Zaberajú menej miesta ako ich tuhé náprotivky. Sú ľahké, ale majú veľmi nízku pevnosť v trhaní.

Kombinácia pevných a flexibilných PCB je dôležitá v mnohých aplikáciách obmedzených priestorom a hmotnosťou. Napríklad vo fotoaparáte sú obvody zložité, ale kombinácia tuhých a flexibilných dosiek plošných spojov zníži počet súčiastok a zníži veľkosť dosky plošných spojov. Zapojenie dvoch dosiek plošných spojov je možné tiež kombinovať na jednej doske plošných spojov. Bežnými aplikáciami sú digitálne fotoaparáty, mobilné telefóny, autá, prenosné počítače a zariadenia s pohyblivými časťami

Vysokorýchlostná doska plošných spojov:
Vysokorýchlostné alebo vysokofrekvenčné dosky plošných spojov sú dosky plošných spojov používané v aplikáciách zahŕňajúcich komunikáciu signálov na frekvenciách vyšších ako 1 GHz. V tomto prípade vstupujú do hry problémy s integritou signálu. Materiál substrátu HF PCB by mal byť starostlivo zvolený tak, aby spĺňal konštrukčné požiadavky.
Bežne používanými materiálmi sú polyfenylén (PPO) a polytetrafluóretylén. Má stabilnú dielektrickú konštantu a malú dielektrickú stratu. Absorbujú menej vody, ale stoja viac.
Mnoho ďalších dielektrických materiálov má variabilné dielektrické konštanty, ktoré spôsobujú zmeny impedancie, čo má za následok skreslenie harmonických a digitálnych signálov a stratu integrity signálu

Substrátový materiál PCBS na báze hliníka má vlastnosti účinného rozptylu tepla. Vzhľadom na nízky tepelný odpor je chladenie PCB na báze hliníka účinnejšie ako jeho náprotivok na báze medi. Vyžaruje teplo vo vzduchu a v oblasti horúceho spoja DPS.

Mnoho obvodov LED žiaroviek, LED s vysokým jasom je vyrobených z PCB s hliníkovým podkladom.

Hliník je hojný kov a je lacné ho ťažiť, takže náklady na PCB sú nízke. Hliník je recyklovateľný a netoxický, vďaka čomu je šetrný k životnému prostrediu. Hliník je robustný a odolný, čím sa znižuje poškodenie počas výroby, prepravy a montáže
Vďaka všetkým týmto funkciám sú dosky plošných spojov na báze hliníka prospešné pre vysokonapäťové aplikácie, ako sú regulátory motora, vysokovýkonné nabíjačky batérií a vysokosvietivé LED svetlá.

Záver:
V posledných rokoch sa PCB vyvinuli z jednoduchých jednovrstvových verzií vhodných pre zložitejšie systémy, ako sú vysokofrekvenčné teflónové PCB.
PCB v súčasnosti preniká takmer do každej oblasti moderných technológií a rozvíjajúcej sa vedy. Mikrobiológia, mikroelektronika, nanovedy a technológie, letecký a kozmický priemysel, armáda, avionika, robotika, umelá inteligencia a ďalšie oblasti vychádzajú z rôznych foriem stavebných blokov plošných spojov (PCB).