Doska plošných spojov ( PCB ) je dôležitý elektronický komponent, ktorý slúži ako nosná štruktúra pre elektronické súčiastky a nosič pre elektrické pripojenia. Nazýva sa „doska plošných spojov“, pretože sa vyrába pomocou techník elektronickej tlače. Dosky plošných spojov sú jednou zo základných súčiastok v elektronickom priemysle. Takmer každé elektronické zariadenie, od malých predmetov, ako sú digitálne hodinky a kalkulačky, až po veľké systémy, ako sú počítače, komunikačná elektronika a vojenské zbraňové systémy, používa dosky plošných spojov na elektrické pripojenie integrovaných obvodov a iných elektronických súčiastok.
Doska plošných spojov pozostáva z izolačného substrátu, spojovacích vodičov a podložiek na montáž a spájkovanie elektronických súčiastok, ktoré slúžia ako vodivé dráhy aj ako izolačný základ. Môže nahradiť zložité zapojenie na dosiahnutie elektrických spojení medzi rôznymi súčiastkami, čím zjednodušuje procesy montáže a spájkovania, znižuje pracovné zaťaženie spojené s tradičnými metódami zapojenia a výrazne znižuje náročnosť práce. Dosky plošných spojov navyše pomáhajú zmenšiť celkovú veľkosť zariadení, znížiť náklady na výrobky a zlepšiť kvalitu a spoľahlivosť elektronických zariadení. Ponúkajú dobrú konzistentnosť výrobkov a možno ich štandardizovať v dizajne, čo uľahčuje mechanizáciu a automatizáciu vo výrobe. Okrem toho môže plne zostavená a otestovaná doska plošných spojov slúžiť ako nezávislý náhradný diel, čo uľahčuje výmenu a údržbu kompletných výrobkov.
Dosky plošných spojov sa pôvodne vyrábali z papierových laminátov potiahnutých meďou. Od zavedenia polovodičových tranzistorov v 50. rokoch 20. storočia prudko vzrástol dopyt po doskách plošných spojov. Rýchly vývoj a široké využitie integrovaných obvodov viedlo k menším elektronickým zariadeniam so zvyšujúcou sa hustotou a zložitosťou obvodov, čo si vyžaduje neustále inovácie v oblasti dosiek plošných spojov. V súčasnosti sa rôzne druhy dosiek plošných spojov vyvinuli z jednostranných dosiek na obojstranné dosky, viacvrstvové dosky a flexibilné dosky. Ich štruktúra a kvalita pokročili k ultravysokej hustote, miniaturizácii a vysokej spoľahlivosti. Neustále sa objavujú nové metódy návrhu, materiály a výrobné procesy. V posledných rokoch sa v priemysle široko používal rôzny softvér pre počítačom podporované navrhovanie (CAD) pre dosky plošných spojov a mechanizovaná a automatizovaná výroba úplne nahradila manuálne procesy u špecializovaných výrobcov dosiek plošných spojov.
Klasifikácia podľa počtu vrstiev
Podľa počtu vrstiev obvodu možno dosky plošných spojov rozdeliť na jednostranné , obojstranné a viacvrstvové. Bežné viacvrstvové dosky majú zvyčajne štyri alebo šesť vrstiev, zatiaľ čo zložitejšie dosky môžu mať desiatky vrstiev. Tri hlavné typy klasifikácie dosiek plošných spojov sú:
Jednostranné dosky
Jednostranné dosky s plošnými spojmi (Single-Sided Boards) majú súčiastky sústredené na jednej strane a vodivé stopy na opačnej strane (alebo stopy aj povrchovo montované súčiastky na jednej strane a súčiastky s priechodnými otvormi na druhej strane). Keďže stopy sa nachádzajú iba na jednej strane, tento typ dosky plošných spojov sa nazýva jednostranný. Vzhľadom na prísne obmedzenia návrhu obvodov (stopy sa nemôžu krížiť a musia ísť oddelenými cestami) sa jednostranné dosky zvyčajne používajú iba v skorých návrhoch obvodov.
Obojstranné dosky
Obojstranné dosky (Double-Sided Boards) majú kabeláž na oboch stranách, čo vyžaduje správne elektrické prepojenie medzi oboma stranami. Tieto prepojenia, známe ako prechody (vias), sú malé otvory vyplnené alebo potiahnuté kovom, ktoré umožňujú prepojenie vodičov z oboch strán. Obojstranné dosky, ktoré majú dvojnásobnú plochu povrchu ako jednostranné dosky, riešia problémy s prekladaním jednostranných konštrukcií (umožňujú vytvárať prepojenia cez prechody). Sú vhodnejšie pre obvody, ktoré sú zložitejšie ako tie, ktoré sa bežne používajú na jednostranných doskách.
Flexibilná doska, pevná a flexibilná doska
Viacvrstvové dosky (Multi-Layer Boards) zväčšujú dostupnú plochu pre zapojenie použitím viacerých jednostranných alebo obojstranných dosiek. Napríklad štvorvrstvová doska plošných spojov môže pozostávať z obojstrannej dosky ako vnútornej vrstvy, lemovanej dvoma jednostrannými doskami ako vonkajšími vrstvami, alebo z dvoch obojstranných dosiek ako vnútorných vrstiev s dvoma jednostrannými doskami ako vonkajšími vrstvami. Tieto dosky plošných spojov sú prekladané izolačnými lepidlami a prepojené podľa konštrukčných požiadaviek. Počet vrstiev nemusí nevyhnutne znamenať počet nezávislých vrstiev zapojenia; v špeciálnych prípadoch je možné pridať prázdne vrstvy na riadenie hrúbky dosky, pričom počet vrstiev je zvyčajne párny a zahŕňa dve vonkajšie vrstvy. Väčšina základných dosiek pozostáva zo 4 až 8 vrstiev, hoci technicky môžu mať dosky plošných spojov takmer 100 vrstiev. Špičkové superpočítače často používajú základné dosky s vysokým počtom vrstiev, ale keďže klastre štandardných počítačov teraz môžu takéto systémy nahradiť, ultra-viacvrstvové dosky sa stávajú menej bežnými. Každá vrstva v doske plošných spojov je pevne integrovaná, čo sťažuje rozpoznanie skutočného počtu vrstiev, hoci pozorné pozorovanie základnej dosky môže tieto informácie odhaliť.
Flexibilná doska, pevná a flexibilná doska
Flexibilné dosky a tuho-flexibilné dosky sa delia na pevné dosky plošných spojov a flexibilné dosky plošných spojov. Vo všeobecnosti sa DPS zobrazená na prvom obrázku označuje ako pevná DPS, zatiaľ čo žlté spoje na druhom obrázku sa nazývajú flexibilná DPS. Intuitívny rozdiel spočíva v tom, že flexibilná DPS sa dá ohýbať. Bežné hrúbky pevných DPS zahŕňajú 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. Bežná hrúbka flexibilných DPS je 0.2 mm s hrubšími vrstvami pridanými na zadnej strane pre spájkovanie súčiastok, ktoré sa môžu pohybovať od 0.2 mm do 0.4 mm. Pochopenie týchto detailov poskytuje statikom priestorovú orientáciu počas návrhu. Medzi bežné materiály pre pevné DPS patria fenolové papierové lamináty, epoxidové papierové lamináty, polyesterové lamináty zo sklenených vlákien a epoxidové lamináty zo sklenených vlákien; medzi bežné materiály pre flexibilné DPS patrí polyesterová fólia, polyimidová fólia a fluórovaná etylénpropylénová fólia.
