V dnešnom svete poháňanom elektronickými zariadeniami, od smartfónov po kozmické lode, je „srdcom“ každého inteligentného zariadenia doska plošných spojov pokrytá zložitými obvodmi. Podobne ako plán mesta spája rôzne elektronické komponenty a buduje „diaľnicu“ pre tok informácií. Výroba dosiek plošných spojov je moderným-tech procesom, ktorý spája vedu o materiáloch, chémiu, optiku a jemnú mechaniku. Jeho prísny a zložitý proces je skutočnou umeleckou formou v priemyselnej výrobe.
Výroba dosiek s plošnými spojmi sa začína ich základným substrátom -meďou- plátovaným laminátom (CCL). Plochá izolačná doska, zvyčajne vyrobená z epoxidovej živice zo sklenených vlákien, má na svojom povrchu pevne pripojenú tenkú vrstvu medenej fólie. Táto medená fólia bude tvoriť prototyp všetkých budúcich obvodov.
Prvá fáza: Grafický prenos-Vytlačenie plánu do medi
Po prvé, inžinieri používajú počítačový{0}}softvér na návrh na vytvorenie schém zapojenia, ktoré sa potom vytlačia ako vysoko presné{1}}filmy pomocou laserového plotra. V čistej miestnosti je povrch CCL potiahnutý fotorezistom citlivým na UV-. Potom sa film umiestni na dosku ako fotografický film a vystaví sa UV žiareniu. Oblasti vystavené svetlu podliehajú chemickej reakcii. Po umytí vyvolávacím roztokom sa schéma zapojenia zreteľne zachová na doske,-oblasti, kde je potrebné ponechať medenú fóliu, sú chránené fotorezistom, zatiaľ čo oblasti, ktoré sa majú odleptať, sú odkryté. Tento proces je ako keď fotograf vytvára fotografiu v tmavej komore a premieňa nehmotný dizajn na hmatateľnú ochrannú vrstvu.
Druhá fáza: Chemické leptanie-Vyrezávanie zložitosti okruhu
Ďalej doska vstupuje do výrobnej linky na leptanie. Pod precíznou kontrolou prechádza doska cez leptaciu nádrž, kde silné chemikálie precízne rozpustia všetku medenú fóliu nechránenú fotorezistom. Po tomto procese sa z neporušenej medenej fólie vynoria zložité, vlasové-obvody. Potom sa ochranný fotorezist odstráni a zrodí sa prototyp obvodu stelesňujúci múdrosť dizajnéra. Presnosť leptania priamo určuje výkon dosky plošných spojov; musí zabezpečiť rovnomerné línie, bez otrepov a zvyškov medi.
Tretia etapa: Laminovanie a vŕtanie-Vybudovanie trojrozmerného-prepojeného sveta
Pri zložitých viacvrstvových doskách je výrobný proces ešte zložitejší. Dosky s viacerými jadrami s leptanými obvodmi vnútornej vrstvy sú naskladané striedavo s predimpregnovanými laminátmi, podobne ako pri vytváraní mil-feuille torty. Vo vysoko-vysokoteplotnom a vysokotlakovom laminátore-sa zlisujú do pevného celku. Potom vysokopresná CNC vŕtačka podľa programového súboru vyvŕta do dosky tisíce mikro-dier. Tieto otvory budú slúžiť na prepojenie obvodov medzi rôznymi vrstvami.
Steny otvoru po vŕtaní sú izolačné a musia byť vodivé. To sa dosiahne procesom chemického pokovovania medi: na steny otvorov sa nanesie tenká vrstva chemickej medi, ktorá ich pokovuje. Následne je medená vrstva na stenách otvorov a povrchových obvodoch zhrubnutá galvanickým pokovovaním, aby sa zaistilo spoľahlivé spojenie a prúdová zaťažiteľnosť.
Štvrtá fáza: Spájkovacia maska a sieťotlač – konečná ochrana a identifikácia
Aby sa citlivé obvody chránili pred oxidáciou, kontamináciou a fyzickým poškodením a aby sa zabránilo skratom počas spájkovania, doska plošných spojov musí byť potiahnutá vrstvou atramentu spájkovacej masky. Tento atrament je zvyčajne zelený, nanáša sa procesom expozície a vyvolávania, pričom sa odhalia iba tampóny, ktoré je potrebné spájkovať. Nakoniec je na povrch dosky vytlačená biela sieťotlačová vrstva, ktorá označuje referenčné označenia komponentov, polarity a informácie o výrobcovi, čo poskytuje jasné pokyny pre následnú montáž komponentov.
Záver
Od návrhového výkresu až po plne funkčnú dosku s plošnými spojmi je výrobný proces presným tancom zahŕňajúcim fyziku a chémiu. Každý krok vyžaduje extrémne vysokú čistotu, precíznu kontrolu procesu a dôslednú kontrolu kvality. Je to takmer náročné umenie výroby, ktoré dáva život a inteligenciu ľahkým, ale výkonným elektronickým zariadeniam v našich rukách a ticho podporuje rýchle fungovanie modernej spoločnosti.