7. 7.3 Výkresová dokumentace Pro technologickou přípravu i pro výrobu se zpracovávají následující základní dokumenty: Výkres vodivých obrazců obsahuje kresbu vodivého obrazce, značky pro kontrolní body, kótu kontrolní míry, orientační vyznačení speciálních otvorů a označení desky. Kreslí se z přímého pohledu na stranu pájení budoucí desky. Obrázek 1. Výkres vodivých obrazců Výkres kruhových otvorů udává polohu všech kruhových otvorů do určitého průměru podle požadavků výrobce desek. Rozlišení průměrů je provedeno značkami a výkres zároveň udává počet otvorů podle průměrů. Někdy je potřeba ještě výkres speciálních otvorů. Obrázek 2. Výkres kruhových otvorů 1
Výkres potisku znázorňuje stylizovanou kresbu rozložení součástek na sestavené desce, která napomáhá při montáži. Dále obsahuje kontrolní míru a legendu pro rozlišení ploch pokrytých a nepokrytých barvou. Obrázek 3. Výkres potisku Výkres nepájivé masky obrazec krytý barvou, která brání nanesení pájky na měď vodivého obrazce při pájení vlnou. Obrázek 4. Výkres nepájivé masky Výkres výsledné desky obsahuje vyznačení obrysu desky, kóty vnějších rozměrů a tvaru (zářezy apod.), vyznačení kontrolních bodů. Určení základního materiálu, třídy přesnosti desky, druh a tloušťku povrchové úpravy, případně úpravu pájecím lakem a seznam veškerých výrobních výkresů potřebných na zhotovení desky tzv. seznam podkladů. Při výrobě jednoduché desky plošného spoje nebo při výrobě malého počtu kusů mohou být všechny potřebné údaje a obrazce uvedeny na výkresu výsledné desky. 2
7.4 Návrh plošného spoje Při návrhu desky s plošnými spoji vycházíme vždy z nakresleného schématu a to i u zdánlivě velmi jednoduchých zapojení. To proto, abychom na některý spoj nezapomněli. Plošný spoj můžeme navrhnout metodou spojovacích čar nebo metodou dělících čar. Obrázek 5. Plošný spoj s jednotnou šířkou vodičů a izolačních mezer Doporučení při tvorbě vodivého obrazce: nejprve se určí šířka spoje (sběrnice jsou širší) podle očekávané velikosti procházejícího proudu, přičemž tloušťka spoje je dána tloušťkou měděné fólie (nejčastěji 35 µm). Proudová hustota, vypočtená pro špatné chlazení, je okolo 5 A.mm 2 šířka mezer mezi spoji je úměrná užitému napětí (počítá se s maximální elektrickou pevností 1 kv/mm) dodržuje se dostatečná vzdálenost vodiče od hran desky vodiče se nenapojují v ostrých úhlech pro více vývodů se nevytvářejí společné pájecí plochy (rychleji rozvádějí teplo a nezaručují tedy rovnoměrnou pájitelnost) velké plochy mědi se odlehčí vybráním (zábrana proti nerovnoměrnému ochlazování při pájení - některé spoje by mohly vyjít jako studené ) přednostně se rovnoměrně rozmísťují těžké součástky (relé, potenciometry, cívky s jádry apod.), aby nekroutily desku 3
ostatní součástky se umísťují dle počítačem optimalizovaného schématu, aby se zajistila malá délka spojů součástky tvaru delších válců (rezistory, kondenzátory aj.) se umisťují orientovaně v jednom směru křížení vodičů se řeší umístěním vhodné součástky, která příčný spoj přemostí doporučená šířka vodičů je 0,8 až 1 mm (u širších vodičů vzniká potíž při výrobním pájení vlnou) doporučená šířka izolačních mezer je 1 mm (na každých 150 V mezera alespoň 0,75 mm) volí se plynulé tvary vodičů - jsou nejkratší, dobře se leptají a nepůsobí ostrými hranami výboje doporučuje se návrh na základní čtvercovou síť (minimální strana čtverce 2,5 mm) rozměr výsledné desky nemá u vícevrstvých spojů překročit rozměry 340 mm x 260 mm průměry vrtaných otvorů jsou 0,8 mm pro vícevrstvé spoje se nepřipouštějí ručně zhotovené předlohy pro výrobní účely se schéma navrhuje podle počítačových programů, které vycházejí z uvedených zásad a jsou pro danou technologii na trhu k dispozici. Plošný spoj může být navržen jako jednovrstvý, dvouvrstvý (plátovaný z obou stran) nebo vícevrstvý (dvouvrstvé desky se skládají na sebe, mezi ně se vkládají izolační lepící listy a celá sestava se za tepla spojí do jedné desky). Provedení desek plošných spojů je rozděleno do šesti konstrukčních tříd charakterizovaných hustotou plošných prvků. Různé části vodivého obrazce mohou být navrženy v různých konstrukčních třídách, ale při výrobě se vychází z nejvyšší třídy. 4
Parametr Konstrukční třída I. II. III. IV. V. VI. Vzdálenost středů pájecích bodů 5 3,54 2,5 2,5 2,5 2,5 Počet vodičů procházejících mezi pájecími body 1 0 0 1 2 3 Minimální průměr vrtaného otvoru pájecího bodu d 0,8 0,8 0,8 0,7 0,7 0,7 Minimální průměr pájecí plošky d+ 1,9 1,45 1,05 0,7 0,5 0,5 Minimální šířka plošných vodičů 0,50 0,40 0,35 0,30 0,20 0,15 Minimální šířka izolačních mezer 0,9 0,7 0,45 0,35 0,25 0,20 Tabulka 1. Parametry konstrukčních tříd Otázky, úkoly Jaké výkresy jsou potřeba pro výrobu plošného spoje? Co obsahuje výkres vodivého obrazce a v jakém pohledu se kreslí? Vyhledejte zapojení Graetzova můstku a nízkofrekvenčního tranzistorového zesilovače. Ručně navrhněte plošný spoj metodou spojovacích čar i metodou dělících čar. Uveďte doporučení pro návrh plošných spojů. Co znamená termín konstrukční třída a kolik je celkem těchto tříd? Použité zdroje [1] VESELOVSKÝ, J. a S. DANIŠ. Elektrotechnické kreslení pro elektrotechnické učební a studijní obory. 2. vyd. Praha: SNTL, 1988. [2] WASYLUK, Rostislav. Elektrotechnologie: pro školu a praxi. 1. vyd. Praha: Scientia, 2004, 366 s. ISBN 80-718-3306-1. [3] Desky s plošnými spoji a jejich výroba [online]. [cit. 2012-08-23]. Dostupné z: http://www.semach.cz/pdf/popis.pdf 5
[4] STARÝ, Jiří a Petr KAHLE. a povrchová montáž [online]. Brno: VUT Brno, 2011 [cit. 2012-08-23]. Dostupné z: http://www.umel.feec.vutbr.cz/metmel/studijnipomucky/metmel_11_sp_plosne_spoje_a_povrchova_montaz.pdf [5] Plošný spoj. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2012-08-23]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/plo%c5%a1n%c3%bd_spoj [6] PROCHÁZKA, Pavel a Zdenka ROZSÍVALOVÁ. Materiály a technická dokumentace: část: Technická dokumentace [online]. VUT Brno, 2011 [cit. 2012-08-18]. Dostupné z: http://www.umel.feec.vutbr.cz/metmel/studijnipomucky/metmel_01_s2_materialy_a_technicka_dokumentace.pdf Použité obrázky [1] VESELOVSKÝ, J. a S. DANIŠ. Elektrotechnické kreslení pro elektrotechnické učební a studijní obory. 2. vyd. Praha: SNTL, 1988. s. 204 [2] VESELOVSKÝ, J. a S. DANIŠ. Elektrotechnické kreslení pro elektrotechnické učební a studijní obory. 2. vyd. Praha: SNTL, 1988. s. 205 [3] VESELOVSKÝ, J. a S. DANIŠ. Elektrotechnické kreslení pro elektrotechnické učební a studijní obory. 2. vyd. Praha: SNTL, 1988. s. 206 [4] VESELOVSKÝ, J. a S. DANIŠ. Elektrotechnické kreslení pro elektrotechnické učební a studijní obory. 2. vyd. Praha: SNTL, 1988. s. 206 [5] VESELOVSKÝ, J. a S. DANIŠ. Elektrotechnické kreslení pro elektrotechnické učební a studijní obory. 2. vyd. Praha: SNTL, 1988. s. 201 6