Przegląd wybranych typów płytek PCB i ich technologii

Ewelina Bednarz, Evertiq: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Tele- i Radiotechniczny od kilkudziesięciu lat produkuje prototypowe, krótkie i średnie serie płytek PCB, jak według Pana zmieniała się na przestrzeni lat technologia i potrzeby klientów?

Jan Oklej, Główny Specjalista w zakresie obwodów drukowanych, Sieć Badawcza Łukasiewicz, Instytut Tele- i Radiotechniczny: Tak, ale główną misją Działu Obwodów Drukowanych w Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytucie Tele- i Radiotechnicznym jest prowadzenie badań z zakresu technologii PCB i wdrażanie jej. W drugiej połowie zeszłego stulecia byliśmy głównym dostawcą technologii obwodów drukowanych w Polsce. Obecnie pracujemy nad technologią wiercenia mikrootworów przy zastosowaniu lasera oraz wypełnianiu miedzią otrzymanych tak otworów w kąpieli galwanicznej. Jest to wstęp do wprowadzenia technologii sekwencyjnego nabudowywania (sequential build-up) i otworów wykonywanych w padach (via in pad). Jest to też jedna z technik stosowanych przy wykonywaniu elementów wbudowanych w laminat. Produkcja prototypowych obwodów drukowanych stanowi dopełnienie prowadzonych badań oraz potwierdza słuszność zastosowanych rozwiązań. Kontakt z rzeczywistym klientem pozwala nam także wskazać przyszłe kierunki prac badawczych wynikające z potrzeb klientów.

Na przestrzeni ostatnich lat widoczne jest w technologii obwodów drukowanych niesamowite przejście z maszyn analogowych na rzecz procesów w pełni cyfrowych, co pozwala na bardzo szybkie przejście od projektu komputerowego obwodu drukowanego do fizycznego wyrobu. Natomiast wśród klientów widoczne jest przejście z technologi przewlekanej do w pełni powierzchniowej. Widać także rosnące zainteresowanie elementami wbudowanymi w PCB.

EB: Istnieje kilka głównych typów PCB: obwody dwustronne, wielowarstwowe, elastyczne (flex), sztywnogiętkie (rigid-flex), etc. Jak wybór technologii PCB może wpłynąć na gotowy produkt – pod względem produkcji, ceny i jakości?

JO: Jakość jest parametrem niezależnym od technologii, gdyż to kryterium w każdym rodzaju PCB musi być na założonym poziomie. Jakość często jest potwierdzana badaniami wybranych parametrów. Badania te można wykonać w naszym instytucie, gdyż dysponujemy działem badawczym w obszarze obwodów drukowanych opartym na standardzie IPC.

Technologia jest sztywno związana z danym typem obwodu drukowanego. Oczywiście istnieją w każdym procesie technologicznym elementy, które są zamienne (równorzędne). Ale jak wiadomo, diabeł tkwi w szczegółach i to te szczegóły decydują o wprowadzeniu w produkcji określonego typu procesu, np. nakładanie soldermaski: sitodruk, sitodruk dwustronny, kurtyna (wylewanie), natryskiwanie.

Jeśli chodzi o wpływ na PCB, to możemy zmienić typ płytki, np. z płytki dwustronnej na jednostronną. Wtedy zmieniamy technologię i jednocześnie koszty produkcji. Oczywiście wymaga to poświęcenia więcej czasu na zmianę projektu.

EB: Jakie są najważniejsze rzeczy, o których należy pamiętać przy wyborze technologii PCB dla danego produktu?

JO: Jak już wspomniałem, technologia jest nierozerwalnie związana z danym typem obwodów drukowanych. Możemy obniżyć koszty, rezygnując z pewnych elementów, np. zrezygnować z opisu, może i soldermaski. Ale dziwna będzie rezygnacja np. z metalizacji otworów (przelotek) w płytce dwustronnej, co jest jej głównym atutem. Chyba że, zaprojektujemy dwa całkowicie niezależne układy i jeden umieścimy na warstwie górnej a drugi na dolnej płytki dwustronnej.

Tak naprawdę to wszystko zależy od samego projektu i to on narzuca wybór typu płytki, a przez to i technologii. Należy przy każdym projekcie pamiętać o prowadzeniu jak najkrótszych ścieżek, o jak największej szerokości i odstępie. Pozostanie przy przelotkach o średnicy 0,30 mm daje nam gwarancję zachowania dużej jakości połączeń i niskiej ceny. Obecne technologie pozwalają na poprawne wykonywanie ścieżek o szerokości 0,125 mm z odstępem 0,100 mm.

EB: Jeszcze w tym miesiącu będzie Pan przemawiał podczas konferencji towarzyszącej Evertiq Expo. Proszę zdradzić, czego odwiedzający mogą się dowiedzieć z Pana prezentacji?

JO: Odwołam się tu do słów wstępu z prezentacji: „W prezentacji zostaną omówione wybrane typy obwodów drukowanych oraz związane z nimi technologie wykonania. Przedstawione zagadnienia wyjaśnią powiązanie technologii z konstrukcją konkretnego typu obwodu drukowanego oraz trudnością jego wykonania. Omówione zostaną także kluczowe wskaźniki mające wpływ na końcową cenę produktu.”

Skorzystaj z okazji i poznaj polską branżę elektroniczną podczas Evertiq Expo w Warszawie 26 października 2023 r. na Stadionie PGE Narodowym. Wstęp na Evertiq Expo jest darmowy, zarejestruj się już dziś!