Podstawą każdego urządzenia elektronicznego jest płytka PCB. W jaki sposób powstają obwody drukowane i w jakich urządzeniach je znajdziemy? Od kiedy ta technologia znajduje się w powszechnym użytku?
Czym jest płytka PCB?
PCB, z angielskiego Printed Circuit Board, (niem. Leiterplatte) to układ otworów (metalizowanych oraz niemetalizowanych) oraz przewodzących elementów miedzianych znajdujących się na podłożu dielektrycznym np. szklano-epoksydowym FR4, aluminiowym MCPCB, teflonowym lub ceramicznym. Na płytce montowane są układy scalone, mikroprocesory, kondensatory i inne elementy, które finalnie odpowiadają za działanie urządzeń elektronicznych. Płytki PCB mogą posiadać jedną, dwie lub więcej warstw przewodzących (miedzi).
Historia obwodów drukowanych
Pierwsze koncepcje płytki PCB pojawiły się już na początku XX wieku, kiedy to niemiecki wynalazca Albert Hanson zgłosił patent na płaski przewodnik do wielowarstwowej płytki izolacyjnej. Obwody drukowane trafiły do szerszego użytku za sprawą amerykańskiego przemysłu zbrojeniowego, który od 1943 roku wykorzystywał je do produkcji bezpieczników zbliżeniowych. W tym samym czasie Paul Eisler opracował pierwszy projekt folii miedzianej umieszczonej na nieprzewodzącej szklanej podstawie. Masowa, komercyjna produkcja PCB przypadła na lata 50. Rozwój obwodów drukowanych w kolejnych latach wiązał się m.in. z opracowaniem układu scalonego czy komputerowym projektowaniem samych obwodów. W późniejszych latach postęp techniczny sprawił, iż obwody, a co za tym idzie, urządzenia, zaczęły być coraz mniejsze, a ich możliwości coraz większe.
Gdzie wykorzystuje się obwody drukowane?
Obwody drukowane są obecne we wszystkich urządzeniach elektronicznych, w tym m.in. w przedmiotach codziennego użytku – smartfonach, telewizorach, komputerach, ale także w sprzęcie medycznym, maszynach przemysłowych czy oświetleniu.
Jak wygląda produkcja PCB w Techno-Service S.A. TS PCB?
Produkcja obwodów drukowanych to wieloetapowy proces, którego początkiem jest projekt płytki PCB. Zanim obwód drukowany trafi do produkcji, jego projekt jest weryfikowany przez producenta. Wybrany laminat (fabrycznie pokryty już jedno- lub dwustronnie warstwą miedzi) jest nawiercany, a uzyskane otwory są pokrywane grafitem, co w dalszych etapach pozwala na metalizację otworów. W przypadku płytek dwustronnych i wielowarstwowych na linii galwanicznej nanoszona jest dodatkowa warstwa miedzi, która osadza się zarówno na powierzchni płytki, jak i w wywierconych w niej uprzednio otworach.
Zaprojektowaną mozaikę odwzorowuje się na kliszy, która powstaje w fotoploterze. Laminat natomiast pokrywa się fotopolimerem (emulsją światłoczułą). Przy użyciu kliszy fotopolimer jest naświetlany, następnie wywoływany. W kolejnym etapie płytka PCB przechodzi przez proces metalizacji, a następnie mozaika oraz otwory pokrywane są cyną, która pełni rolę warstwy ochronnej. Później usuwa się fotopolimer oraz wytrawia miedź, aby uzyskać sprawny elektrycznie obwód drukowany. Na samym końcu z powierzchni miedzi usuwana jest ochronna warstwa cyny.
Kolejnym etapem produkcji jest nałożenie na powierzchnię płytki maski antylutowniczej (soldermaski), która zabezpiecza miedź przed wpływem czynników zewnętrznych, redukuje zjawisko przebić elektrycznych oraz pozwala na przeprowadzenie automatycznego montażu elementów. Maskę utwardza się wstępnie w wymaganych obszarach poprzez naświetlanie promieniowaniem UV. Następnie jest ona usuwana z pozostałych obszarów i w pełni utwardzana.
Na obszary miedzi, które nie zostały pokryte maską (są to głównie pady lutownicze), nanosi się warstwę złota i niklu lub stopu cyny bezołowiowej, które chronią miedź przed utlenianiem. Jeżeli klient tego wymaga, na utwardzoną soldermaskę nakłada się za pomocą sitodruku lub specjalnej drukarki opis, który ułatwia poprawny montaż elementów elektronicznych. Końcowym etapem produkcji PCB jest obróbka mechaniczna, która pozwala nadać płytce finalny kształt. Aby mieć pewność, iż proces produkcyjny przebiega zgodnie z założeniami, a finalny produkt ma wymaganą jakość, w Techno-Service S.A. TS PCB płytki PCB poddaje się także testowaniu optycznemu AOI i elektrycznemu.