Coraz popularniejsze i zastosowań szeroko stosowane płytki PCB po raz pierwszy pojawiły się na rynku w połowie ubiegłego stulecia i, jak zwykle w przypadku nowoczesnych technologii, początkowo wykorzystywane były przede wszystkim w branży wojskowej, a także kosmonautyce. Obecnie płytki drukowane z powodzeniem stosowane są w różnego typu urządzeniach oraz układach elektronicznych pracujących z niskimi napięciami. Ich największą zaletą jest niewielki rozmiar, co w dobie miniaturyzacji wszelkiego rodzaju sprzętu elektronicznego nabiera dużego znaczenia. Kolejnym etapem rozwoju tej technologii będzie, a właściwie już jest, wykorzystanie jej również w urządzeniach o wysokim napięciu oraz tzw. jednopłytkowych komputerach (np. Raspberry Pi czy Arduino).

Płytki PCB można dziś spotkać w wielu różnych branżach przemysłowych – od motoryzacji po energetykę, jednak z całą pewnością ich zakres zastosowań będzie się dynamicznie zwiększał. Poza różnego rodzajami zasilaczami czy przetwornicami płytki obwodu drukowanego już dziś stosowane są np. w panelach fotowoltaicznych czy sprzęcie spawalniczym.

Jedna czy wiele warstw drukowanych?

Najprostsze rozwiązania mają obwody jedno- bądź dwuwarstwowe (po obu stronach płytki). Na warstwie miedzi różnymi metodami nanosi się ścieżki oraz punkty lutownicze, które tworzą obwód drukowany. W przypadku obwodów dwuwarstwowych połączenie obu stron płytki możliwe jest dzięki specjalnym otworom w punktach lutowniczych.

Ze względu jednak na coraz większe potrzeby technologiczne związane z wprowadzaniem na coraz większą skalę np. rozwiązań Internetu Rzeczy czy komunikacji bezprzewodowej na znaczeniu zyskują obwody wielowarstwowe. W tego typu płytkach kolejne warstwy z połączeniami elektrycznymi oddziela się warstwą izolacyjną. Ścieżki oraz inne niezbędne elementy występują na warstwach wewnętrznych, zaś na zewnętrznych zlokalizowane są punkty lutownicze. Obwody wielowarstwowe pozwalają na użycie gęstej sieci połączeń (nawet kilkadziesiąt razy większej niż w płytkach jednowarstwowych), dzięki czemu zapewniają znacznie szybszy transfer danych.

Postęp w tej dziedzinie będzie wymuszał na producentach płytek zapewnienie jeszcze lepszych parametrów oraz dalszej miniaturyzacji ich wyrobów. Przyszłość może jednak należeć do płytek sztywno-giętkich, a nawet całkowicie elastycznych. Kwestią czasu jest, kiedy na rynku pojawią się np. smartfony z elastycznymi ekranami, które będą musiały posiadać odpowiednio dopasowane płytki PCB.

Wysoka jakość przy niskiej cenie

Mimo rosnącego zaawansowania technicznego płytek PCB (większa liczba warstw, większa gęstość połączeń, dalsza miniaturyzacja) od ich producentów wymaga się zachowania stosunkowo niskiej ceny dostarczanych obwodów drukowanych – oczywiście bez uszczerbku na jakości. Dlatego też polscy dostawcy są cenieni przez zachodnich producentów urządzeń elektronicznych, którzy chętnie kooperują z nimi na tym polu. Rośnie też rola obwodów drukowanych z Chin, które przez zyskały uznanie europejskich odbiorców, a oferowane są w dużo bardziej przystępnej cenie.

Jak zauważa Agnieszka Klejmont, kierownik Biura Obsługi Klienta w firmie TS PCB, jednym z najważniejszych czynników decydujących o wyborze dostawcy obwodów drukowanych jest niezmiennie od wielu lat cena, aczkolwiek wielu klientów zdaje sobie sprawę z faktu, że koncentracja wyłącznie na aspekcie kosztowym może przynieść więcej szkody niż pożytku. – Oprócz ceny na znaczeniu zyskuje zatem jakość, zwłaszcza w przypadku skomplikowanych urządzeń, jak również niezawodność obwodów, elastyczność dostawcy, wysoki poziom obsługi klienta oraz krótkie terminy realizacji. Aby pozyskać kontrahentów, dostawca musi więc wyjść poza schemat i dopasować się do indywidualnych potrzeb zleceniodawcy, za co może jednak wymagać rozsądnego wynagrodzenia – wyjaśnia Agnieszka Klejmont.

Szansą dla producentów PCB staje się także oferowanie kompleksowych usług obejmujących nie tylko produkcję płytek, ale również dalszy montaż czy konfekcjonowanie złącza do PCB. Outsourcing usług obejmuje również branżę producentów elektroniki, którzy wolą skupić się na produkcji finalnych urządzeń, powierzając takie elementy jak płytki PCB swoim dostawcom. Poza tym na rynku działa spora grupa stosunkowo niedużych firm elektronicznych, które nie są w stanie uzyskać podobnego poziomu cen jak wyspecjalizowani producenci płytek PCB.

Typowe nieprawidłowości

Największym dziś wyzwaniem, z którym muszą się zmierzyć producenci obwodów drukowanych, jest zapewnienie odpowiedniej jakości produktów, gdyż wada tego elementu może skutkować nieprawidłowym działaniem finalnego urządzenia. Jest to ważne zwłaszcza w produkcji małoseryjnej, przy zamówieniach z krótkim czasem realizacji, gdy na projekt oraz testy czasu jest bardzo mało. Dla producentów PCB ważne zatem jest zapewnienie powtarzalnej wysokiej jakości – bez względu na inne uwarunkowania.

Niezwykle istotnym etapem jest projektowanie płytek PCB, gdyż to tu mogą wystąpić potencjalne błędy. Jak podkreślają producenci płytek (m.in. firma TS PCB), ważne jest zachowanie odpowiednich zaleceń dotyczących minimalnej odległości pomiędzy częściami przewodzącymi, minimalnej szerokości ścieżek, minimalnej średnicy otworów i wielkości pierścieni, minimalnych odsłonięć na masce, a także maksymalnej liczby warstw płytki. Dostępne systemy do projektowania płytek PCB są w stanie wykryć większość odchyleń od powyższych zasad, co jednak nie zwalnia ich konstruktorów z obowiązku odpowiedzialnego przygotowania projektu.