Základy modernej elektroniky: Úvod do technológie dosiek s plošnými spojmi

Dosky s plošnými spojmi (PCB) tvoria základný základ, ktorý fyzicky podporuje a elektronicky spája elektronické komponenty pomocou vodivých medených stôp a podložiek spojených s nevodivým substrátom. Dosky plošných spojov sú nevyhnutné pre prakticky každé elektronické zariadenie a umožňujú realizovať aj tie najzložitejšie návrhy obvodov do integrovaných a masovo vyrábaných formátov. Bez technológie PCB by elektronický priemysel neexistoval tak, ako ho poznáme dnes.

Proces výroby PCB transformuje suroviny, ako je tkanina zo sklenených vlákien a medená fólia, na precízne vyrobené dosky. Zahŕňa viac ako pätnásť zložitých krokov, ktoré využívajú sofistikovanú automatizáciu a prísne kontroly procesov. Proces začína schematickým zachytením a rozložením konektivity obvodov v softvéri elektronickej automatizácie dizajnu (EDA). Masky umeleckých diel potom definujú miesta stôp, ktoré selektívne vystavujú fotosenzitívne medené lamináty pomocou fotolitografického zobrazovania. Leptanie odstraňuje neexponovanú meď a zanecháva izolované vodivé cesty a kontaktné plôšky.

Viacvrstvové dosky sendvičovo spájajú pevný laminát potiahnutý meďou a predimpregnované lepiace dosky, ktoré spájajú stopy po laminácii pod vysokým tlakom a teplotou. Vŕtacie stroje vyvŕtali tisíce mikroskopických otvorov prepojených medzi vrstvami, ktoré sa potom pokovujú meďou, aby sa dokončila infraštruktúra 3D obvodov. Sekundárne vŕtanie, pokovovanie a frézovanie ďalej upravujú dosky, kým nie sú pripravené na estetické sieťotlačové nátery. Automatizovaná optická kontrola a testovanie overuje podľa konštrukčných pravidiel a špecifikácií pred dodaním zákazníkovi.

Inžinieri riadia nepretržité inovácie PCB umožňujúce hustejšiu, rýchlejšiu a spoľahlivejšiu elektroniku. Prepojenie s vysokou hustotou (HDI) a technológie akejkoľvek vrstvy teraz integrujú viac ako 20 vrstiev na smerovanie zložitých digitálnych procesorov a rádiofrekvenčných (RF) systémov. Rigid-flex dosky kombinujú tuhé a pružné materiály, aby splnili náročné tvarové požiadavky. Keramické a izolačné kovové podklady (IMB) podporujú extrémne vysoké frekvencie až do milimetrových vĺn RF. Priemysel tiež používa procesy a materiály šetrnejšie k životnému prostrediu pre trvalú udržateľnosť.

Globálny obrat v odvetví PCB presahuje 75 miliárd USD v rámci viac ako 2 000 výrobcov, pričom historicky rástol CAGR o 3,5 %. Fragmentácia trhu zostáva vysoká, hoci konsolidácia postupuje postupne. Čína predstavuje najväčšiu výrobnú základňu s podielom viac ako 55 %, zatiaľ čo Japonsko, Kórea a Taiwan nasledujú s podielom viac ako 25 %. Severná Amerika predstavuje menej ako 5 % celosvetovej produkcie. Priemyselné prostredie sa posúva smerom k výhode Ázie v rozsahu, nákladoch a blízkosti veľkých dodávateľských reťazcov elektroniky. Krajiny si však udržiavajú miestne schopnosti PCB podporujúce citlivosť obrany a duševného vlastníctva.

Ako inovácie v spotrebiteľských prístrojoch dozrievajú, vznikajúce aplikácie v komunikačnej infraštruktúre, elektrifikácii dopravy, automatizácii, letectve a medicínskych systémoch poháňajú dlhodobý rast priemyslu PCB. Pokračujúce technologické vylepšenia tiež pomáhajú rozširovať elektroniku v širšom rozsahu v priemyselných a komerčných prípadoch použitia. PCB budú aj v nasledujúcich desaťročiach slúžiť našej digitálnej a inteligentnej spoločnosti.