76 ELEKTRO 8-9/2013 jak se co dělá...Jak se dělá plošný spoj Deska plošného spoje Elektronický prvek, který mechanicky nese a elektricky propojuje ostatní elektro-nické součástky jakéhokoliv elektronické-ho přístroje. Základním provedením je tuhá deska, ale v současnosti jsou běžné ohebné, flexibilní desky, které lze v určitých místech (neosazených součástkami) ohýbat. Tak může plošný spoj např. v digitálním fotoaparátu ve skutečnosti obalit optický systém, jehož tvar je dán fyzikálními zákonitostmi. Na úplném začátku své historie, po roce 1950, byly des-ky plošných spojů (DPS) jen souborem plo-chých měděných vodičů na jedné straně des-ky. Tradiční elektronické součástky s dráto-vými nebo kolíčkovými vývody se vkládaly do vyvrtaných otvorů, mechanicky zajišťo-valy a ručně pájely. Krátce poté se jako me-toda hromadného pájení prosadila tzv. cíno-vá vlna. Spolu s vynálezem tranzistoru stály plošné spoje a hromadné pájení na začátku explozivního rozvoje elektroniky, kterou je současný svět protkán skrz naskrz.Co bylo předtím a odbočky ve vývoji V začátcích elektroniky (výstižnější by bylo mluvit o radiotechnice), v dobách po první světové válce měli konstruktéři k dis-pozici jako aktivní prvky pouze elektronky. Na robustních kovových šasi byly připevně-ny patice pro většinou skleněné elektronky a v dolním patře pod nimi byly jednotlivé vývody elektronek propojeny buď přímo pa-sivními součástkami (rezistory, kondenzáto-ry), nebo izolovanými dráty. Na stejném šasi bývaly připevněny transformátory, kompli-kované přepínače a další součástky. Vše po-ctivě propojeno dráty dosti velkého průřezu. Se zmenšováním všech komponent a rostoucí složitostí přístrojů přestával systém drátová-ní stačit. Začátek 50. let 20. století byl oka-mžikem, kdy se objevily první, ze součas-ného pohledu velmi primitivní plošné spoje.Během historického vývoje se objevily některé odbočky, které si zaslouží alespoň vyjmenovat. Ovíjené spoje představovaly systém vzá-jemného propojení desek v prvních počíta-čích. Desky se zasouvaly do konektorů, ulo-žených vedle sebe ve skříni. Kontakty konek-torů byly ukončeny trny čtvercového průřezu s ostrými hranami. Speciálním nástrojem (ovíjecí pistolí) se konec tenkého izolované-ho vodiče navinul na trn a ten svými ostrý-mi hranami prořízl izolaci. Vodič se přivedl k dalšímu trnu a stejným způsobem ukončil.Drátové plošné spoje byly jakousi kom-binací plošných spojů a drátování. Na desku pokrytou lepivou pryskyřicí kladla souřadni-cově řízená hlava spoje z tenkého izolovaného drátu. Od bodu k bodu podle programu. Třeba i v několika vrstvách přes sebe, ale vše na jed-né straně desky, podle programu, který zaručo-val, že žádný spoj nebude v místě budoucího vývodu součástky. Po uložení všech spojů byla pryskyřice na desce vytvrzena a byly vyvrtá-ny otvory. Při vrtání se odřízl konec uložené-ho drátu, takže zůstal obnažený vodivý konec. Následně se procesem obvyklým při výrobě DPS prokovily otvory a prokovení propoji-lo s vodičem. Výhodou tohoto postupu měla být úspora času a nákladů na výrobu podkla-dů při výrobě prototypových desek. Přesto se tento postup ukázal být slepou uličkou vývoje.Současná výroba V současné době je dostupných mnoho druhů desek plošných spojů, které často mají společné jen to, že nesou a propojují ostatní elektronické součástky. V zájmu jednoznač-nosti a určitého zjednodušení tento článek popisuje výrobu oboustranných desek ploš-ných spojů s prokovenými otvory. Výroba složitějších mnohovrstvých nebo ohebných desek vychází ze stejných technologií s po-třebným rozšířením.Výroba bude popsána až od okamžiku, kdy má výrobce k dispozici veškeré podkla-dy, tj. filmové předlohy pro všechny vrstvy motivu spoje, nepájivé masky, servisní po-tisk, vrtací a frézovací programy, programy pro testery a výkresy mechanického opraco-vání výsledné desky.Základní mechanické opracování Vstupním materiálem při výrobě DPS je plátovaný laminát, desky z izolantu obou-stranně pokryté měděnou fólií. Typickým izolantem je skleněná tkanina pojená epoxi-dovou pryskyřicí (materiál FR4), nejčastě-ji tloušťky 1,5 mm, typická tloušťka Cu fó-lie je 18 μm, může být i 35 μm, 70 μm i jiná z řady. Izolantem ale může být speciální pa-pír, teflon nebo jiný vhodný materiál. Vý-robce základního materiálu dodává materiál v tabulích o rozměru asi 1 m2. První techno-logickou operací při výrobě je vrtání všech otvorů na souřadnicové vrtačce. Do této ope-race vstupuje základní laminát nastříhaný na desky mírně přesahující rozměr budoucí se-stavy. Běžně se vrtá několik desek současně. Pro upnutí do vrtačky se nastříhané poloto-vary složí do paketu s pomocnými materiá-ly (obr. 2). Dolní deska paketu je z lisova-né dřevovláknité hmoty a slouží pro výběh špičky vrtáku. Vrchní vrstvou je hliníková fólie, která při vytahování vrtáku stírá pří-padné zbytky pryskyřice a skleněný prach. Všechny vrstvy jsou spojeny zalisováním kalených ocelových kolíků, za které je paket upnut na pracovní desce vrtačky. Pozice ko-líků současně stanovuje referenční bod sou-řadnicového systému stroje. Vrtáky (a frézy) všech průměrů jsou tvrdokovové a mají stop-ku jednotného průměru pro rychlejší upínání. Ing. Miroslav Peisar, redakce Elektro Desky plošných spojů, také plošné spoje nebo familiérně tišťáky. Všichni je denně použí-váme, záleží na nich fungování všech strojků sloužících našemu pohodlí. Nezaškodí si při-blížit, jak tyto součástky vznikají, co vše je pro jejich vznik třeba a jaké sofistikované tech-nologie jsou využívány při jejich výrobě.Obr. 1. Desky plošných spojů připravené pro osazování Obr. 2. Sestavené pakety základního materiálu, hliníkové fólie a dřevovláknitého materiálu před vrtáním Obr. 3. Souřadnicová vrtačka – vrtací hlavy a zásobníky nástrojů