Základy moderní elektroniky: Úvod do technologie desek s plošnými spoji

Desky s plošnými spoji (PCB) tvoří základní základ, který fyzicky podporuje a elektronicky spojuje elektronické součástky pomocí vodivých měděných stop a podložek spojených s nevodivým substrátem. Desky plošných spojů jsou nezbytné pro prakticky každé elektronické zařízení a umožňují realizovat i ty nejsložitější návrhy obvodů do integrovaných a masově produkovaných formátů. Bez technologie PCB by elektronický průmysl neexistoval tak, jak ho známe dnes.

Proces výroby desek plošných spojů přeměňuje suroviny, jako je tkanina ze skleněných vláken a měděná fólie, na precizně vyrobené desky. Zahrnuje více než patnáct složitých kroků využívajících sofistikovanou automatizaci a přísné kontroly procesů. Proces začíná schematickým zachycením a rozložením konektivity obvodů v softwaru pro automatizaci elektronického návrhu (EDA). Masky uměleckých děl pak definují místa stop, která selektivně vystavují fotosenzitivní měděné lamináty pomocí fotolitografického zobrazování. Leptání odstraňuje neexponovanou měď a zanechává izolované vodivé cesty a kontaktní plošky.

Vícevrstvé desky sendvičově spojují tuhý mědí plátovaný laminát a předimpregnované spojovací desky, které spojují stopy po laminaci pod vysokým tlakem a teplotou. Vrtací stroje vyvrtaly tisíce mikroskopických děr propojených mezi vrstvami, které pak byly pokoveny mědí, aby byla dokončena infrastruktura 3D obvodů. Sekundární vrtání, pokovování a frézování dále upravují desky, dokud nejsou připraveny pro estetické sítotiskové nátěry. Automatizovaná optická kontrola a testování ověřuje před dodáním zákazníkovi pravidla a specifikace návrhu.

Inženýři řídí neustálé inovace PCB umožňující hustší, rychlejší a spolehlivější elektroniku. Technologie pro propojení s vysokou hustotou (HDI) a technologie libovolné vrstvy nyní integrují více než 20 vrstev pro směrování složitých digitálních procesorů a radiofrekvenčních (RF) systémů. Rigid-flex desky kombinují tuhé a pružné materiály, aby splnily náročné tvarové požadavky. Keramické a izolační kovové podklady (IMB) podporují extrémně vysoké frekvence až do milimetrových vln RF. Průmysl také přijímá procesy a materiály šetrnější k životnímu prostředí pro udržitelnost.

Globální obrat průmyslu PCB přesahuje 75 miliard USD u více než 2 000 výrobců, přičemž historicky rostl 3,5% CAGR. Fragmentace trhu zůstává vysoká, ačkoli konsolidace postupuje postupně. Čína představuje největší výrobní základnu s více než 55% podílem, zatímco Japonsko, Korea a Tchaj-wan následují společně s více než 25%. Severní Amerika představuje méně než 5 % celosvětové produkce. Oblast průmyslu se posouvá směrem k výhodě Asie v rozsahu, nákladech a blízkosti hlavních dodavatelských řetězců elektroniky. Země si však udržují místní schopnosti PCB podporující citlivost obrany a duševního vlastnictví.

Jak inovace ve spotřebitelských gadgetech dozrávají, vznikající aplikace v komunikační infrastruktuře, elektrifikaci dopravy, automatizaci, letectví a lékařských systémech pohánějí dlouhodobý růst průmyslu PCB. Neustálá technologická vylepšování také pomáhají šířit elektroniku v širším měřítku napříč průmyslovými a komerčními případy použití. PCB budou i nadále sloužit naší digitální a chytré společnosti v nadcházejících desetiletích.