Návrh vodivého obrazce

Datum: 22.06.2017

Kategorie: Návrh desek plošných spojů

Obrazce pájecích plošek definují místa, kde mají být součástky pájeny k desce plošných spojů. Konstrukce obrazců pájecích plošek je velmi důležitá, protože obrazec plošek určuje nejen pevnost pájeného spoje a tedy i jeho spolehlivost, ale ovlivňuje i pájecí vady, čistitelnost, testovatelnost a opravitelnost.

Jak bylo řečeno, dnes je návrh obrazce plošného spoje výsledkem návrhového systému CAD. Ten není schopen navrhnout technologický proces. Proto je nutné vždy do celého procesu zasáhnout. Návrh v CAD je velmi efektivní, ale nikterak levný. Konstruktér musí tedy brát v úvahu množství desek vyrobených podle tohoto návrhu. Malá série je podstatně dražší než série velká.

Rozměry součástky se pohybují v poměrně velkých tolerancích. Je tedy třeba stanovit taková obecná pravidla, která umožní bez problému zpracovat součástky v celém rozsahu tolerance. Všechny součástky od vybraného výrobce musí vyhovět všem požadavkům na způsobilost pouzdra. Normalizace prvků redukuje toleranci, které návrh obrazce plošek musí respektovat. Dále je třeba zohlednit použité technologie při zpracování. Konstrukce obrazce pájecích plošek musí být přehledná z hlediska pájecího procesu použitého ve výrobě. Zohledněním výše uvedených požadavků se nejen zmenší počet velikostí plošek v knihovně CAD, ale současně se zjednoduší práce konstruktéra v CAD. Motiv se většinou realizuje v rastru 1,27 mm, samozřejmě jednodušší motivy je možné v 2,54 mm. Tendence směřující stále k menším rozměrům preferují šířku plošného vodiče 0,1 mm. Minimální šířky spoje záleží pouze na výrobní technologii desky plošných spojů. V současné době se z hlediska ceny a spolehlivosti používají u běžných SMT aplikací vodiče o šíři max. 0,2 mm. Musí se uvažovat, že výroba desek plošných spojů je závislá na ceně. Cena výsledné desky je zase závislá na šíři plošných vodičů, mezer a průměru pokovených děr.

Obecná pravidla návrhu desek plošných spojů

Pokovené díry: používají se na propojení vodivých obrazců mezi sebou. Velký význam mají při použití vícevrstvých plošných spojů. Na jejich kvalitě závisí spolehlivost celého vícevrstvého spoje. Průměr bývá minimálně 0,3 mm.

Plošné vodiče mezi pájecími ploškami: šířka se doporučuje maximálně 0,4 mm. Nedoporučuje se spojovat pájecí plošky plošným vodičem o stejné šíři. Mohlo by docházet ke zbytečnému hromadění pájky, následnému ohybu desky a k prasknutí vodiče. Rozlévání pájky by rovněž mohlo způsobit “stržení” součástky stranou, tj. mimo pájecí plošky. Pravdou je, že pokud se použije nepájivá maska, nemusí problémy nastat. V každém případě se toto pravidlo doporučuje dodržovat.

Spojování pájecích plošek, např. u vývodů vícevývodových obvodů: může opět vést ke snaze o zjednodušení. Při pájení se takto navržený spoj chová jako “sběrač” pájky. Dojde již ke zmíněnému neúměrnému hromadění. Nikdy není spolehnutí, že tento spoj nemá vnitřní bubliny nebo trhliny, které v budoucnosti mohou způsobit znehodnocení spoje.

Doporučení pro spojování pájecích plošek

Umístění lepidla: při lepení SMD před pájením vlnou, případně přetavením, je žádoucí minimální množství lepidla postačující k vytvoření kvalitního spoje. Příliš velké množství lepidla naneseného na plochu spoje může vést k tomu, že jeho přebytek bude zpod součástky vytlačen na pájecí plošky. Proto se ke snadnějšímu řízení objemu lepidla zavádějí slepé plošky umístěné mezi plošky určené pro pájení.

Motiv nepájivé masky je rovněž součástí zpracování v CAD. Existují dva typy nepájivých masek. Tzv. suchý rezist; tato maska je nanášena sítotiskem. Je charakteristická svou jednoduchostí nanášen, bohužel však na úkor jemných motivů. Jelikož není možné docílit jemných motivů, motiv je vždy jednodušší. Druhým typem nepájivé masky je tzv. fotorezist; maska nanášená fotocestou. Vzhledem k přesnějšímu zpracování je možné vytvořit i velmi jemné motivy.

Odstupy nepájivé masky od obrysu pájených bodů, plošek, testovacích bodů apod.

materiál nepájivé masky nanášený fotocestou (fotorezist) - 0,1 mm,
materiál masky tzv. suchý rezist - 0,3 mm. V tomto případě je minimální šířka dráhy rezistu mezi dvěma pájecími ploškami 0,3 mm.

Tyto rozměry jsou doporučeny a platí pro obě strany desky plošných spojů.

Pájecí maska nanášená: A- sítotiskem, B- fotocestou.

Odstupy okének sítotiskové masky pro nanášení pájecí pasty od obrysu pájených míst je třeba volit 0,045 mm. I tento rozměr je v CAD již většinou nastaven. Výrobci holých desek plošných spojů ve svých normách častěji používají místo pojmu odstup termín přípočet, který je dvojnásobkem odstupu.