Ekologická výroba desek plošných spojů

Abstract

Tato bakalářská práce se zabývá testováním a vývojem nové alternativní metody výroby desek plošných spojů, ověření funkčnosti v testovacích podmínkách a závěrečné porovnání s klasickou výrobou desek plošných spojů. Na výrobu desek plošných spojů byly použity recyklované materiály, které umožňují i další recyklaci. Konkrétně byly použity materiály r-PLA, r-PET-G a r-PET. Nová metoda spočívá v návrhu 3D modelu potřebné desky plošných spojů, vytisknutí modelu na 3D tiskárně metodou Fused Deposition Modeling (FDM), osazení součástkami a následné potisknutí vodivých cest stříbrnou pastou. Práce je rozdělena na tři části. V první části je podrobně popsána technologie 3D tisku a výroba desek plošných spojů. Jsou zde uvedeny odlišné technologie 3D tisku na základě formy použitého materiálu. Druhým popsaným tématem je výroba desek plošných spojů. V praktické části byl popsán proces výroby desek plošných spojů novou metodou, která spojuje technologii 3D tisku a technologii nanášení tlustých vrstev. K prověření elektrických vlastností a mechanické odolnosti kontaktů byly vyrobeny vzorky uzpůsobené pro měření přechodového odporu a odporu na čtverec. Testovací vzorky byly následně použity k testování v šokové a vlhkostní komoře. Posledním vytvořeným typem vzorku je testovací model jednoduchého obvodu pro demonstrování funkčnosti nové technologie. Dalším aspektem práce je porovnání výroby desek plošných spojů s konvenční metodou výroby. V poslední, třetí části je nová alternativní metoda výroby desek plošných spojů porovnávána s klasickou metodou z ekonomického hlediska na modelovém příkladu, který má simulovat reálné použití v praxi.

This bachelor thesis deals with the testing and development of a new alternative method of printed circuit boards (PCB) production, verification of functionality under test conditions and final comparison with conventional PCB production. Recycled materials were used for the production of the PCBs, which also allows further recycling. Specifically, r-PLA, r-PET-G and r-PET materials were used. A new method consists of designing a 3D model of the required circuit board, printing it on a 3D printer using the Fused Deposition Modeling (FDM) method, and then printing the conductive paths with silver ink. The work is divided into three parts. The first part describes the 3D printing technology and PCB fabrication in detail. Different 3D printing technologies are presented based on the form of the used material. The second part describes the fabrication of printed circuit boards. In the practical part, the process of manufacturing printed circuit boards using a new method that combines 3D printing technology and thick film deposition technology is described. In order to verify the properties and resistance of the contacts, samples adapted for measuring the contact resistance and sheet resistance were produced. The test samples were then used for testing in temperature shock and humidity chambers. The last type of the produced samples was a test model of a simple circuit to demonstrate the functionality of the new technology. Another aspect of the work was a comparison of printed circuit board fabrication with the conventional fabrication method. In the last third part, the new alternative PCB manufacturing method was compared with the conventional method from an economic point of view using a model example to simulate a real-life application.