Nyomtatott huzalozású lemez

Történelem

A nyomtatott áramköri lapok az 1850-es években használt elektromos csatlakozórendszerekből származnak. Eredetileg fémszalagokat vagy -rudakat használtak a fa alapokra szerelt nagyméretű elektromos alkatrészek összekapcsolására. Később a fémcsíkokat csavaros csatlakozókhoz csatlakoztatott vezetékek váltották fel, a fa alapokat pedig fémkeretek váltották fel. Ez lehetővé tette, hogy a dolgok kisebbek legyenek, amire szükség is volt, mivel az áramkörök egyre összetettebbé váltak, és egyre több alkatrészből álltak. Thomas Edison vászonpapíron tesztelte a fémek felhasználásának módszereit. Arthur Berry 1913-ban Nagy-Britanniában szabadalmaztatott egy nyomtatás- és satírozási módszert. 1925-ben az egyesült államokbeli Charles Ducas kifejlesztett egy galvanizálást alkalmazó módszert. Közvetlenül egy szigetelt felületen hozott létre elektromos útvonalat úgy, hogy egy sablonnal (egy kartonba vagy papírba vágott alakzat) olyan speciális tintával nyomtatott, amely képes volt vezetni az elektromosságot, akárcsak a vezetékek. Ezt a módszert "nyomtatott vezetékezésnek" vagy "nyomtatott áramkörnek" nevezték el.

1943-ban az Egyesült Királyságban dolgozó osztrák Paul Eisler szabadalmaztatott egy olyan módszert, amellyel a vezetőképes mintázatot vagy áramköröket egy kemény alapra rögzített, az elektromosságot nem vezető rézfóliarétegre lehetett maratni. Eisler technikájára felfigyelt az amerikai hadsereg, és a II. világháborúban új fegyverekben, többek között közelségi gyújtószerkezetekben kezdték használni. Az ötlete az 1950-es években vált nagyon hasznossá, amikor a tranzisztort bevezették. Addig a pontig a vákuumcsövek és más alkatrészek olyan nagyok voltak, hogy a hagyományos szerelési és vezetékezési módszerek voltak csak szükségesek. A tranzisztorok bevezetésével azonban az alkatrészek nagyon kicsik lettek, és a gyártóknak nyomtatott áramköri lapokat kellett használniuk, hogy a csatlakozások is kicsik legyenek.

Az átmenő lyukakkal ellátott technológiát és annak többrétegű NYÁK-okban való alkalmazását 1961-ben szabadalmaztatta az amerikai Hazeltine cég. Ez sokkal összetettebb, szorosan egymás mellett elhelyezett alkatrészeket tartalmazó lapokat tett lehetővé. Az integrált áramköri chipek az 1970-es években jelentek meg, és ezeket az alkatrészeket gyorsan beépítették a nyomtatott áramköri lapok tervezésébe és gyártási technikáiba. Ma a nyomtatott áramköri lap egyes alkalmazásokban akár 50 rétegű is lehet.

A felületszerelési technológiát az 1960-as években fejlesztették ki, és az 1980-as évek végén kezdték széles körben alkalmazni.

Kézzel készített áramköri lap

Tervezés

A nyomtatott áramkör tervezésének fő feladata annak kitalálása, hogy az összes alkatrész hova kerüljön. Általában van egy terv vagy vázlat, amelyből PCB lesz. Nincs olyan dolog, mint egy szabványos nyomtatott áramköri lap. Minden egyes lapot saját felhasználásra terveznek, és megfelelő méretűnek kell lennie, hogy illeszkedjen a szükséges helyhez. A laptervezők számítógépes tervezőszoftvereket használnak az áramköri tervek lapra történő elrendezéséhez. Az elektromos pályák közötti távolságok 0,04 hüvelyk (1,0 mm) vagy annál kisebbek lehetnek. Az alkatrészvezetékek vagy érintkezési pontok furatainak helyét is megtervezik. Miután az áramköri mintát lefektették, egy negatív képet nyomtatnak ki pontos méretben egy átlátszó műanyag lapra. A negatív képen az áramköri minta részét nem képező területek feketével jelennek meg, az áramköri minta pedig tisztán látható. A fémet ezután eltávolítják a tiszta területekről, általában vegyszerekkel. Ebből a mintából utasításokat készítenek egy számítógép-vezérelt fúrógép vagy a gyártási folyamatban használt automatikus forraszpaszta számára.

Gyártás

A kártya külső rétegei rézből készültek. A nem kívánt rezet eltávolítják, így megmaradnak a rézhuzalok, amelyek összekötik az elektronikus alkatrészeket. Az alkatrészeket a lapra helyezik, érintkezve a vezetékekkel.

Fotoreziszt

Az áramköri lapokat néha fotolitográfiával készítik. A fotorezisztnek nevezett bevonat fény hatására reagál, majd az áramkört és a bevonatot egy fejlesztőbe helyezik. Ez a módszer áramköri laponként drága, de kezdetben nagyon olcsó.

Szitanyomás

Az áramköri lap készítésének azonban különböző módszerei vannak. Egyes professzionálisan készített áramköri lapok más módszert alkalmaznak a felesleges réz eltávolítására az áramköri lapról. Egy szitanyomásnak nevezett eljárást használnak. A selyemszitanyomás az, amikor egy szövetet feszesen húznak egy keretre. Ezután egy képet nyomtatnak a szövetre. Ezután a tintát átpréselik a ruhán. A tinta nem megy oda, ahol a képet a szövetre nyomtatták. Azért hívják selyemszitázásnak, mert a szövet általában selyem. A szövet általában selyem, mert nagyon apró lyukakkal rendelkezik. a selyemszitázással egy rezisztnek nevezett tintát nyomtatnak a táblára. A reziszt egy olyan tinta, amely ellenáll az áramköri lap készítéséhez használt maratóanyagnak. A marószer feloldja a rézréteget a lapon. Ez minden egyes lap esetében olcsóbb, mint a fotóreziszt, de kezdetben drágább.

Marás

Egy másik módja az áramköri lap készítésének a malom használata. A malom egy fúró, amely több irányban mozog. A fúró minden egyes alkalommal, amikor áthalad a táblán, eltávolít egy kis mennyiségű rezet. A malom eltávolítja a rezet a vezetékek körül a táblán. Ezáltal a lapon extra réz marad. Más módszerek nem hagynak extra rezet a táblán. Ez a módszer laponként olcsóbb, de az előállításához szükséges berendezések drágák. Ezt a módszert nem gyakran alkalmazzák, mert a másik két módszer egyszerűbb.