Elektronické zařízení, jehož součástí je deska plošných spojů nemusí hned na začátku fungovat, je tedy třeba ji nějakým způsobem oživit - testovat. Při návrhu desky plošných spojů je třeba myslet i na možnosti elektrického testování. Je třeba do návrhu doplnit testovací plošky (body), ke kterým se mohou mechanicky připojit testovací jehly resp. sondy k měření potřebných parametrů (napětí, proud apod.).
To znamená, že potřebujeme otestovat elektrickou funkčnost desky plošných spojů. Správné dimenzování šířky vodivého spoje a šířky izolační mezery mezi vodivými spoji má významný vliv na proudovou zatížitelnost a napěťové zatížení vodičů plošného spoje. Předem je proto třeba vědět, jaké bude na daném spoji proudové zatížení, aby nedocházelo k přehřívání. Také je třeba vědět, jaké bude největší napětí mezi dvěma ploškami, aby nedocházelo k jiskření a vytváření zkratů.
Například proudová zatížitelnost vodičů desky může být poměrně velká ve srovnání s drátovými vodiči, neboť plošný vodič disponuje mnohem větší ochlazovací plochou než vodič drátový. Měděný drát o průřezu 0,07 mm2 se přetaví při proudu 15 A, zatímco měděná fólie plošného spoje stejného průřezu se přetaví při proudu 60 A. Tato hodnota odpovídá proudové hustotě 850 A/mm2. Nicméně trvalá provozní zatížitelnost je menší, přibližně 100 A/mm2.
Maximální provozní teplota desky je závislá na tzv. bodu měkkutí základního materiálu a pro nejčastěji používaný materiál FR4 má hodnotu 125°C. Velikost přípustného napětí mezi vodivými spoji na desce (vodivými plochami) závisí na mnoha faktorech: velikosti izolační mezery, typu použité desky plošných spojů, použití nepájitelné masky a v neposlední řadě na provozních a předepsaných bezpečnostních požadavcích pro používání desky plošných spojů.
Nepájitelná maska napomáhá zachování základních vlastností desky, pokud je deska vystavena působení nepříznivých vlivů, jako jsou prach a vlhkost, čímž brání i vytváření vodivých můstků v určitém čase. Rozlišujeme průrazné napětí a maximální provozní napětí. Při stanovení tohoto parametru už bychom měli mít jasno, kde se bude daná deska používat, v jakých podmínkách.
Testovací body se umisťují v rastru testovacího přípravku. Není dobré testovat přímo na součástce, neboť tato může být povrchově upravena, tím pádem nemusí mít dobrý kontakt. Rozmístění součástek na desce by mělo vyhovovat i potřebám vizuální kontroly. Doporučené minimální vzdálenosti umísťování součástek na desce je třeba dodržovat i z hlediska osazování pomocí osazovacích automatů (minimální vzdálenost od okraje desky, který slouží k uchycení desky v osazovacím automatu).
V dalších článcích o návrhu desek plošných spojů se dozvíte, jaká je technologie výroby desek plošných spojů, a proč je důležité plánovat izolační mezeru a testovací body už v rané fázi návrhu.
Hodnocení proveditelnosti a bezpečnosti založené na izolační mezeře vyžaduje pečlivé zhodnocení provozních podmínek, materiálových vlastností i konstrukčních omezení, aby se minimalizovalo riziko vzniku zkratů a ztrát výkonu.
TIP č. 080: Přidejte testovací body
Další praktické doporučení zahrnují volbu velikosti izolační mezery s ohledem na požadované napětí, použití masky a konformního potisku, a také specifikaci pro vizuální kontrolu a automatizované osazování, aby byla zajištěna opakovatelnost a kvalita výroby.
Návaznost na testování a bezpečnost provozu
Testovací plochy umožňují mechanické spojení sond bez poškození povrchové úpravy a zajišťují spolehlivý kontakt pro měření napětí a proudu. Správné dimenzování šířky vodivého spoje a izolační mezery je klíčové pro proudovou a napěťovou zatížitelnost, zejména při dlouhodobém provozu a v prostředí s vibracemi či vlhkostí.
V praxi je vhodné zvážit i další faktory: posouzení vlivu teplotních cyklů na izolační mezeru, odolnost vůči mechanickému namáhání při umísťování a testování, a kompatibilitu s maskou, která může ovlivnit kontakt testovacích jehliček se zakrytými plochami.