Tiskárny pro výrobu desek plošných spojů

Voltera V-one

Malá tiskárna kanadské firmy Voltera vypadá nenápadně, ale svými možnostmi překvapí. Maximální rozměr desek, které na ní lze vyrobit, je sice omezen na cca 75 × 100 mm, zato ale kromě tisku spojů vodivým inkoustem dokáže také vrtat, nanášet pájecí pastu a pájet ručně položené součástky metodou reflow. Není divu, že tato tiskárna získala v průběhu let řadu ocenění a že firma sama je konzultačním partnerem Kanadské asociace průmyslu plošných spojů.

Pro tisk spojů dodává firma stříbrné inkousty určené zvlášť pro pevné nebo ohebné desky (když se tiskne na film nebo jiný pružný materiál). Uživatel ale není používáním těchto inkoustů nijak omezen a může si naplnit zásobníky jakýmkoliv jiným inkoustem. Nejtenčí tištěný spoj má šířku 0,2 mm, nejmenší rozteč mezi vývody je 0,65 mm. Pracovní desku tiskárny lze zahřát až na 240 °C, takže není problém vytvrdit jak inkoust, tak později připájet součástky.

Před tiskem spojů na podložku si tiskárna zjistí tloušťku podložky a tuto informaci použije i při nanášení pasty a osazování – k tomu je potřeba do držáku tiskárny vložit měřicí hrot. Následně se do držáku vloží vrtačka a vyvrtají se potřebné otvory. Pokud je potřeba vrtat jiný rozměr, vrtačka se zastaví a program vyzve obsluhu k ruční výměně vrtáku. S frekvencí zhruba 13 000 otáček/ min může vrtat otvory o minimální velikosti 0,4 mm. Výměnou vrtačky za dispenser vodivého inkoustu se provede tisk spojů na jedné straně desky. Deska se potom otočí a čerstvě natištěné spoje se vytvrdí teplem rozehřáté pracovní plochy (deska je vložena do držáku a horké plochy se nedotýká). Pokud se mají tisknout spoje i na druhou stranu, nechá se deska v této obrácené poloze a provede se tisk. Spoje na obou stranách se potom mimo tiskárnu propojí pomocí měděných nýtků. Deska se vrátí do tiskárny, do držáku se vloží dispenser pájecí pasty, který pastu na desku nanese. Potom se ručně osadí SMD součástky, zahřátá pracovní plocha přetaví pastu a součástky připájí. Po vyjmutí desky z tiskárny lze následně připájet vývodové součástky. Vstupními daty pro tiskárnu jsou Gerber data. Tiskárna má vlastní software, který si z nich vygeneruje data pro řízení celého procesu výroby desky.

Cena tiskárny je cca 4 200 USD za kompletní sestavu včetně vrtačky, inkoustu, pájecí pasty, několika kusů podložek atd.

Více informací je k dispozici na webových stránkách výrobce [1]. Na YouTube je pak dostupné instruktážní video [2].

BotFactory SV2

Tiskárna SV2 americké firmy BotFactory [3] je kompaktní zařízení pro v podstatě kompletní výrobu desek – tiskne plošné spoje, nanáší pájecí pastu i lepidlo a automaticky osazuje desku SMD součástkami. Není omezena pouze na jednostranné desky, naopak zvládne až čtyřvrstvé. Díky možnosti volby materiálu na ní lze vyrobit nejen pevné, ale i ohebné desky.

Na rozdíl od tiskárny Voltera, která nanáší vodivý inkoust jedním dispenserem, má tiskárna SV2 inkjetovou tiskovou hlavu, takže tisk probíhá rychleji. Kromě toho má ještě další dvě hlavy pro nanášení pájecí pasty / lepidla a pick&place osazování součástek. Takto jsou vybaveny dva základní modely tiskárny − SV2 Starter a SV2 Enhanced. Model SV2 Professional využívá navíc tiskovou hlavu i pro tisk nevodivého (izolačního) inkoustu a může tak vyrobit až čtyři vrstvy spojů, které jsou obdobou čtyřvrstvé desky (dvě vrstvy na horní a spodní straně desky, přičemž každá tato vrstva může mít přes izolační vrstvu další vrstvu spojů). Nejmenší šířka spoje, stejně jako přesnost tisku i nanášení pasty či lepidla je 200 μm. Osazovat lze SMD součástky až do velikosti 0603. Propojení mezi vrstvami je zajištěno pomocí měděných nýtků, které se do vyvrtaných otvorů vsadí po vyjmutí desky z tiskárny. Ceny jednotlivých modelů tiskáren SV2 začínají na 5 000 USD.

Závěr

Malé tiskárny plošných spojů samozřejmě nemohou nahradit standardní proces výroby holých desek a osazování, ale při výrobě prototypů nebo jednorázových zakázkách jsou vítaným pomocníkem, zejména s přihlédnutím k jejich ceně. Umožňují velmi flexibilně realizovat nápad, resp. určité stadium vývoje produktu. Nevyžadují použití žádných chemikálií, výroba na nich je čistým procesem. Vzhledem k ceně stříbrného inkoustu není jejich provoz úplně levný, to je ale bohatě kompenzováno nízkými pořizovacími náklady.