Deska plošných spojů ( PCB ) je důležitá elektronická součástka, která slouží jako nosná struktura pro elektronické součástky a nosič pro elektrické spojení. Nazývá se „deska plošných spojů“, protože se vyrábí pomocí technik elektronického tisku. Desky plošných spojů jsou jednou ze základních součástí elektronického průmyslu. Téměř každé elektronické zařízení, od malých předmětů, jako jsou digitální hodinky a kalkulačky, až po velké systémy, jako jsou počítače, komunikační elektronika a vojenské zbraňové systémy, používá desky plošných spojů k elektrickému propojení integrovaných obvodů a dalších elektronických součástek.
Deska plošných spojů se skládá z izolačního substrátu, spojovacích vodičů a kontaktních plošek pro montáž a pájení elektronických součástek, které slouží jak jako vodivé cesty, tak jako izolační základna. Může nahradit složité zapojení pro dosažení elektrických spojení mezi různými součástkami, což zjednodušuje procesy montáže a pájení, snižuje pracovní zátěž spojenou s tradičními metodami zapojení a výrazně snižuje náročnost práce. Desky plošných spojů navíc pomáhají zmenšit celkovou velikost zařízení, snižovat náklady na výrobky a zlepšovat kvalitu a spolehlivost elektronických zařízení. Nabízejí dobrou konzistenci výrobků a lze je standardizovat v designu, což usnadňuje mechanizaci a automatizaci výroby. Navíc plně sestavená a otestovaná deska plošných spojů může sloužit jako nezávislý náhradní díl, což usnadňuje výměnu a údržbu kompletních výrobků.
Desky plošných spojů se původně vyráběly z papírových laminátů potažených mědí. Od zavedení polovodičových tranzistorů v 50. letech 20. století poptávka po deskách plošných spojů prudce vzrostla. Rychlý vývoj a široké využití integrovaných obvodů vedlo k menším elektronickým součástkám se zvyšující se hustotou a složitostí obvodů, což vyžaduje neustálé inovace v oblasti desek plošných spojů. V současné době se různé varianty desek plošných spojů vyvinuly z jednostranných desek na oboustranné desky, vícevrstvé desky a flexibilní desky. Jejich struktura a kvalita pokročily k ultra vysoké hustotě, miniaturizaci a vysoké spolehlivosti. Neustále se objevují nové metody návrhu, materiály a výrobní procesy. V posledních letech se v průmyslu široce používá různý software pro počítačem podporované navrhování (CAD) pro desky plošných spojů a mechanizovaná a automatizovaná výroba zcela nahradila ruční procesy u specializovaných výrobců desek plošných spojů.
Klasifikace podle počtu vrstev
Podle počtu vrstev obvodu lze desky plošných spojů rozdělit na jednostranné , oboustranné a vícevrstvé. Běžné vícevrstvé desky mají obvykle čtyři nebo šest vrstev, zatímco složitější desky mohou mít desítky vrstev. Tři hlavní typy klasifikací desek plošných spojů jsou:
Jednostranné desky
Jednostranné desky s plošnými spoji (Single-Sided Boards) mají součástky soustředěné na jedné straně a vodivé stopy na opačné straně (nebo jak stopy, tak i povrchově montované součástky na jedné straně a součástky s průchozími otvory na druhé straně). Protože se stopy objevují pouze na jedné straně, nazývá se tento typ desky s plošnými spoji jednostranný. Vzhledem k přísným omezením návrhu obvodů (stopy se nemohou křížit a musí vést oddělenými cestami) se jednostranné desky obvykle používají pouze v raných návrzích obvodů.
Oboustranné desky
Oboustranné desky (Double-Sided Boards) mají zapojení na obou stranách, což vyžaduje správné elektrické propojení mezi oběma stranami. Tato propojení, známá jako průchody (vias), jsou malé otvory vyplněné nebo potažené kovem, které umožňují propojení vodičů z obou stran. Oboustranné desky, které mají dvojnásobnou plochu povrchu oproti jednostranným deskám, řeší problémy s prokládáním u jednostranných konstrukcí (umožňují provádět propojení přes průchody). Jsou vhodnější pro obvody, které jsou složitější než ty, které obvykle zpracovávají jednostranné desky.
Flexibilní deska, pevně-flexibilní deska
Vícevrstvé desky (Multi-Layer Boards) zvětšují dostupnou plochu pro zapojení využitím více jednostranných nebo oboustranných desek. Například čtyřvrstvá deska plošných spojů se může skládat z oboustranné desky jako vnitřní vrstvy, lemované dvěma jednostrannými deskami jako vnějšími vrstvami, nebo ze dvou oboustranných desek jako vnitřních vrstev a dvou jednostranných desek jako vnějších vrstvách. Tyto desky plošných spojů jsou prokládány izolačními lepidly a propojeny podle konstrukčních požadavků. Počet vrstev nemusí nutně udávat počet nezávislých vrstev zapojení; ve zvláštních případech mohou být přidány prázdné vrstvy pro řízení tloušťky desky, přičemž počet vrstev je obvykle sudý a zahrnuje i dvě vnější vrstvy. Většina základních desek se skládá ze 4 až 8 vrstev, ačkoli technicky vzato mohou mít desky plošných spojů téměř 100 vrstev. Špičkové superpočítače často používají základní desky s vysokým počtem vrstev, ale s tím, jak nyní mohou takové systémy nahradit klastry standardních počítačů, se ultra-vícevrstvé desky stávají méně běžnými. Každá vrstva v desce plošných spojů je pevně integrována, takže je obtížné rozeznat skutečný počet vrstev, i když pečlivé pozorování základní desky může tyto informace odhalit.
Flexibilní deska, pevně-flexibilní deska
Flexibilní desky a tuhé-flexibilní desky se dělí na tuhé desky plošných spojů a flexibilní desky plošných spojů. Obecně se deska plošných spojů zobrazená na prvním obrázku označuje jako tuhá deska plošných spojů, zatímco žluté spoje na druhém obrázku se nazývají flexibilní deska plošných spojů. Intuitivní rozdíl spočívá v tom, že flexibilní desky plošných spojů lze ohýbat. Mezi běžné tloušťky tuhých desek plošných spojů patří 0.2 mm, 0.4 mm, 0.6 mm, 0.8 mm, 1.0 mm, 1.2 mm, 1.6 mm a 2.0 mm. Běžná tloušťka flexibilních desek plošných spojů je 0.2 mm, s tlustšími vrstvami přidanými na zadní straně pro pájení součástek, které se mohou pohybovat od 0.2 mm do 0.4 mm. Pochopení těchto detailů poskytuje statikům prostorovou orientaci během návrhu. Mezi běžné materiály pro tuhé desky plošných spojů patří fenolové papírové lamináty, epoxidové papírové lamináty, polyesterové lamináty ze skelných vláken a epoxidové lamináty ze skelných vláken; mezi běžné materiály pro flexibilní desky plošných spojů patří polyesterová fólie, polyimidová fólie a fluorovaná ethylenpropylenová fólie.
