obwód drukowany

obwód drukowany,

układ połączeń elektrycznych zawierający też niekiedy inne elementy elektryczne (np. rezystory, cewki elektryczne), wykonany w określony sposób na powierzchni wspólnego podłoża elektroizolacyjnego.

Podłoże obwodu drukowanego może mieć postać płyty (grubość 0,8–6 mm), wykonanej z laminatu (najczęściej epoksydowo-szklanego lub poliestrowo-szklanego, rzadziej teflonowo-szklanego, poliimidowo-szklanego i in.), bądź z folii (grubość 25–125 µm) poliestrowej, poliimidowej lub teflonowej; niektóre płyty mogą zawierać rdzeń (wkład) metalowy zwiększający ich wytrzymałość i stabilność mechaniczną oraz odporność termiczną. Układ połączeń obwodu drukowanego tworzy tzw. mozaika przewodząca (grubość 5–105 µm), stanowiąca zespół ścieżek przewodzących, pól lutowniczych i styków, wykonany z miedzi zgodnie z rysunkiem projektowanego układu. Pokrywa ona powierzchnię podłoża jednostronnie lub dwustronnie. Podłoże o określonych wymiarach, z niezbędnymi otworami, zawierające co najmniej jedną mozaikę przewodzącą stanowi płytkę drukowaną.

Rodzaj podłoża jest podstawą podziału obwodów drukowanych na sztywne (na płytach) i giętkie (na foliach), a sposób rozmieszczenia warstw przewodzących — na jednostronne, dwustronne oraz wielowarstwowe (składają się z ułożonych naprzemiennie warstw przewodzących i elektroizolacyjnych, trwale ze sobą połączonych). W przypadku obwodów drukowanych dwustronnych i wielowarstwowych połączenia elektryczne między warstwami przewodzącymi realizuje się za pomocą otworów przelotowych metalizowanych; w obwodach drukowanych wielowarstwowych stosuje się też otwory metalizowane nieprzelotowe.

Projektowanie obwódów drukowanych wykonuje się obecnie z reguły przy użyciu komputera, wykorzystując do tego celu specjalistyczne oprogramowanie firmowe — metoda projektowania wspomagana komputerowo, CAD (ang. Computer Aided Design). Współczesne systemy CAD umożliwiają nie tylko całkowicie automatyczne rozmieszczenie elementów elektronicznych i prowadzenie połączeń na płytce, ale również analizę kompatybilności elektromagnetycznej projektowanej płytki, symulację rozkładu temperatury na niej w zależności od przewidywanej obciążalności elementów układu, przygotowanie danych do sterowania urządzeniami montującymi elementy na płytce, jak też urządzeniami testującymi gotowe zmontowane płytki (zespoły) itp. Otrzymuje się zapisany w pamięci komputera projekt, na podstawie którego wytwarza się osobne matryce produkcyjne (szablony) dla: mozaiki przewodzącej, maski przeciwlutowej oraz opisów i znaków informacyjnych. Wykonanie matrycy przeprowadza się najczęściej metodami fotochemicznymi — obraz zapisany w pamięci komputera jest przenoszony, przy użyciu naświetlarki laserowej sterowanej programem komputerowym, np. na błonę fotograficzną, w wyniku czego uzyskuje się kopię będącą matrycą roboczą lub służącą do jej wytworzenia.

Proces produkcji płytek drukowanych obejmuje: wiercenie otworów w podłożu, przenoszenie obrazu powierzchni płytki przy użyciu poszczególnych matryc roboczych (głównie metodami kopiowania), wytwarzanie mozaiki przewodzącej oraz maski przeciwlutowej (powłoka pokrywająca obszary powierzchni płytki nie będące polami lutowniczymi) oraz końcową obróbkę mechaniczną, zapewniającą ostateczny kształt płytce drukowanej. Do wytwarzania mozaiki przewodzącej stosuje się głównie metodę subtraktywną, tj. selektywne trawienie warstwy miedzi pokrywającej podłoże, rzadziej metodę addytywną — selektywne osadzanie warstwy miedzi w wybranych obszarach, oraz metodę będącą kombinacją obu z nich. W ograniczonym zakresie (zwykle do wytwarzania prototypowych lub pojedynczych egzemplarzy płytek drukowanych) stosuje się metodę polegającą na wycinaniu warstwy przewodzącej, która pokrywa podłoże, za pomocą specjalizowanego urządzenia frezującego. W wypadku produkcji obwódów drukowanych wielowarstwowych przeprowadza się ponadto tzw. operację laminowania — sprasowywanie cienkich arkuszy standardowych płytek drukowanych (jednostronnych lub dwustronnych), oddzielonych od siebie specjalnymi przekładkami wiążącymi.

Obwody drukowane są powszechnie wykorzystywane w urządzeniach elektronicznych do mocowania podzespołów oraz do realizacji połączeń elektrycznych; stosowanie obwodów drukowanych umożliwia automatyzację montażu urządzeń oraz ich miniaturyzację i zwiększenie niezawodności. Pierwsze obwody drukowane (jednostronne) pojawiły się w końcu lat 40. XX w.