Senin, 26 September 2011

PCBs

pengertian PCB (printed circuit board)

Bagian dari papan 1983 ZX Spectrum Sinclair komputer, sebuah PCB penduduk, menunjukkan jejak konduktif, vias (lubang-baik melalui jalur ke permukaan yang lain), dan beberapa komponen listrik dipasang

Sebuah papan sirkuit tercetak, atau PCB, digunakan untuk mendukung secara mekanis dan elektrik terhubung komponen elektronik menggunakan jalur konduktif, trek atau jejak sinyal terukir dari lembaran tembaga dilaminasi ke atas substrat non-konduktif. Hal ini juga disebut sebagai papan jaringan kabel tercetak (PWB) atau papan jaringan kabel terukir. Sebuah PCB diisi dengan komponen elektronik adalah rakitan sirkit tercetak (PCA), juga dikenal sebagai perakitan papan sirkuit cetak (PCBA). Papan sirkuit cetak yang digunakan dalam hampir semua perangkat sederhana namun elektronik komersial yang diproduksi.

PCB yang murah, dan dapat sangat diandalkan. Mereka membutuhkan usaha tata letak yang lebih banyak dan biaya awal lebih tinggi dari baik bungkus kawat atau konstruksi point-to-point, tetapi jauh lebih murah dan cepat untuk produksi volume tinggi, produksi dan penyolderan PCB dapat dilakukan dengan peralatan yang benar-benar otomatis. Banyak dari desain PCB industri elektronik itu, perakitan, dan kebutuhan kontrol kualitas yang ditetapkan oleh standar yang diterbitkan oleh organisasi IPC.
Sejarah

Pengembangan metode yang digunakan dalam papan sirkuit tercetak modern dimulai pada awal abad ke-20. Pada tahun 1903, seorang penemu Jerman, Albert Hanson, describd konduktor foil datar dilaminasi ke papan isolasi, dalam beberapa lapisan. Thomas Edison bereksperimen dengan metode kimia pelapisan konduktor di atas kertas linen pada tahun 1904. Arthur Berry pada tahun 1913 dipatenkan metode cetak-dan-etch di Inggris, dan di Amerika Serikat Max Schoop memperoleh paten <- US Patent 1256599 -> untuk logam api-semprotkan ke papan melalui masker bermotif. Charles Durcase pada 1927 mematenkan metode elektroplating pola sirkuit. [1]

Penemu rangkaian tercetak adalah insinyur Austria Paulus Eisler yang, ketika bekerja di Inggris, membuat satu sekitar tahun 1936 sebagai bagian dari satu set radio. Sekitar 1943 Amerika Serikat mulai menggunakan teknologi dalam skala besar untuk membuat sekering kedekatan untuk digunakan dalam Perang Dunia II [1]. Setelah perang, pada tahun 1948, Amerika Serikat merilis penemuan untuk penggunaan komersial. sirkuit cetak tidak menjadi biasa dalam elektronik konsumen sampai pertengahan 1950-an, setelah proses Auto-Sembly dikembangkan oleh Angkatan Darat Amerika Serikat.

Sebelum sirkuit tercetak (dan untuk beberapa saat setelah penemuan mereka), konstruksi point-to-point digunakan. Untuk prototipe, atau menjalankan produksi kecil, bungkus kawat atau papan menara dapat lebih efisien. Mendahului penemuan sirkuit cetak, dan yang sejenis dalam roh, adalah 1936-1947 John Sargrove’s Electronic Circuit Membuat Peralatan (ECME) yang disemprotkan logam ke sebuah papan plastik Bakelite. ECME itu bisa menghasilkan 3 radio per menit.

Selama Perang Dunia II, perkembangan sekering kedekatan anti-pesawat yang diperlukan sebuah sirkuit elektronik yang bisa menahan dipecat dari pistol, dan bisa diproduksi dalam kuantitas. Divisi Centralab di Globe Union mengajukan proposal yang memenuhi persyaratan:. Sebuah piring keramik akan screenprinted dengan cat metalik untuk konduktor dan bahan karbon untuk resistor, kapasitor disk dengan keramik dan tabung vakum kecil / miniatur disolder di tempat [2]

Awalnya, setiap komponen elektronik sudah mengarah kawat, dan PCB memiliki lubang bor untuk setiap kawat setiap komponen. mengarah Komponen ‘itu kemudian melewati lubang dan disolder ke PCB jejak. Metode perakitan dipanggil melalui-lubang konstruksi. Pada tahun 1949, Moe Abramson dan Stanislaus F. Danko dari Angkatan Darat Amerika Serikat Signal Corps mengembangkan proses Auto-Sembly yang mengarah komponen tersebut dimasukkan dalam pola foil tembaga interkoneksi dan dip disolder. Dengan perkembangan laminasi papan dan teknik etsa, konsep ini berkembang menjadi proses fabrikasi papan sirkuit tercetak standar yang digunakan saat ini. Solder dapat dilakukan secara otomatis oleh melewati papan atas riak, atau gelombang, dari solder cair dalam mesin gelombang-solder. Namun, kabel dan lubang yang boros karena lubang pengeboran mahal dan kabel menonjol hanyalah dipotong.

Dalam beberapa tahun terakhir, penggunaan permukaan memasang bagian telah mendapatkan popularitas sebagai permintaan untuk kemasan elektronik yang lebih kecil dan fungsionalitas yang lebih besar telah tumbuh.
Manufaktur
[Sunting] Bahan
Sebuah PCB sebagai desain pada komputer (kiri) dan menyadari sebagai perakitan papan diisi dengan komponen (kanan). Dewan ini dua sisi, dengan plating melalui-lubang, hijau solder menolak, dan pencetakan silkscreen putih. Kedua permukaan mount dan melalui-lubang komponen telah digunakan.
Sebuah PCB di mouse komputer. Komponen Side (kiri) dan sisi dicetak (kanan).
Sisi Komponen dari PCB di mouse komputer, beberapa contoh untuk komponen umum dan mereka referensi sebutan di layar sutra.

Melakukan lapisan biasanya terbuat dari tembaga foil tipis. lapisan isolasi dielektrik biasanya dilaminasi bersama-sama dengan prepreg epoxy resin. Dewan ini biasanya dilapisi dengan masker solder yang berwarna hijau. Warna lainnya yang biasanya tersedia adalah biru, hitam, putih dan merah. Ada cukup dielektrik yang berbeda yang dapat dipilih untuk memberikan nilai insulasi yang berbeda tergantung pada kebutuhan sirkuit. Beberapa dielektrik adalah politetrafluoroetilena (Teflon), FR-4, FR-1, CEM-1 atau CEM-3. Terkenal prepreg bahan yang digunakan dalam industri PCB adalah FR-2 (fenolik kertas kapas), FR-3 (Cotton kertas dan epoxy), FR-4 (Woven kaca dan epoxy), FR-5 (Woven kaca dan epoxy), FR -6 (Matte kaca dan polyester), G-10 (Woven kaca dan epoxy), CEM-1 (Cotton kertas dan epoxy), CEM-2 (Cotton kertas dan epoxy), CEM-3 (Woven kaca dan epoxy), CEM -4 (Woven kaca dan epoxy), CEM-5 (Woven kaca dan polyester). Ekspansi termal adalah suatu pertimbangan penting terutama dengan BGA dan teknologi mati telanjang, dan serat gelas menawarkan stabilitas dimensi terbaik.

FR-4 sejauh ini merupakan bahan yang paling umum digunakan saat ini. Papan dengan tembaga di atasnya disebut “laminate tembaga-berpakaian”.

Tembaga foil ketebalan dapat ditetapkan dalam ons per kaki persegi atau mikrometer. Satu ons per kaki persegi 1,344 mils atau 34 mikrometer.pola (etching)

Sebagian besar papan sirkuit cetak yang dibuat oleh ikatan lapisan tembaga atas seluruh substrat, kadang-kadang pada kedua belah pihak, (menciptakan “PCB kosong”) kemudian mengeluarkan tembaga yang tidak diinginkan setelah menerapkan masker sementara (misalnya dengan etsa), hanya menyisakan jejak tembaga yang diinginkan. Sebuah PCB sedikit yang dibuat dengan menambahkan jejak ke substrat telanjang (atau substrat dengan lapisan sangat tipis dari tembaga) biasanya melalui proses kompleks elektroplating beberapa langkah. Metode manufaktur PCB terutama tergantung pada apakah itu untuk volume produksi atau sampel / kuantitas prototipe.
Komersial (kuantitas produksi, biasanya PTH)* Sutra sablon-metode komersial utama.
* Fotografi metode. Digunakan ketika linewidths halus diperlukan.

[Sunting] hobi / prototipe (jumlah kecil, biasanya tidak PTH)

* Laser-dicetak menolak: Laser-print ke kertas (atau kertas lilin), transfer panas dengan besi atau laminator diubah ke laminasi telanjang, kemudian etch.
* Cetak ke Film transparan dan digunakan sebagai photomask bersama dengan papan foto-peka. (Yakni papan pra-peka), Lalu etch. (Atau, gunakan photoplotter film).
* Laser melawan ablasi: cat hitam Spray ke tembaga dibalut laminasi, tempat ke plotter CNC laser. The laser raster-scan PCB dan ablates (menguap) cat di mana tidak ada menolak yang diinginkan. Etch. (Catatan: laser ablasi tembaga jarang digunakan dan dianggap eksperimental.)
* Gunakan CNC-pabrik dengan (derajat yaitu 45-) berbentuk sekop pemotong atau end-miniatur pabrik untuk rute pergi tembaga yang tidak diinginkan, hanya meninggalkan jejak.

Ada tiga umum “subtraktif” metode (metode yang menghapus tembaga) yang digunakan untuk produksi papan sirkuit cetak:

1. Silk screen printing menggunakan tinta etch-tahan untuk melindungi foil tembaga. etsa selanjutnya menghilangkan tembaga yang tidak diinginkan. Atau, mungkin tinta konduktif, dicetak pada papan kosong (non-konduktif). Teknik yang terakhir ini juga digunakan dalam pembuatan rangkaian hibrida.
2. Photoengraving menggunakan photomask dan pengembang untuk secara selektif menghilangkan lapisan photoresist. Para photoresist yang tersisa melindungi foil tembaga. etsa selanjutnya menghilangkan tembaga yang tidak diinginkan. photomask ini biasanya dibuat dengan photoplotter dari data yang dihasilkan oleh teknisi menggunakan CAM, atau perangkat lunak manufaktur dibantu komputer. Laser-transparansi dicetak biasanya digunakan untuk PhotoTools, namun teknik laser imaging langsung sedang digunakan untuk menggantikan PhotoTools untuk kebutuhan resolusi tinggi.
3. penggilingan PCB menggunakan sistem dua atau tiga-sumbu penggilingan mekanis ke pabrik pergi foil tembaga dari substrat. Sebuah mesin penggilingan PCB (disebut sebagai ‘PCB Prototyper’) beroperasi dalam cara yang mirip dengan plotter, menerima perintah dari perangkat lunak host yang mengontrol posisi kepala penggilingan di x, y, dan (jika relevan) sumbu z . Data ke drive Prototyper diekstrak dari file yang dihasilkan dalam software desain PCB dan disimpan dalam format Gerber HPGL atau file.

“Aditif” proses juga ada. Yang paling umum adalah “semi-aditif” proses. Dalam versi ini, dewan unpatterned memiliki lapisan tipis tembaga sudah di atasnya. Sebuah topeng reverse kemudian diterapkan. (Tidak seperti masker proses subtraktif, topeng ini mengekspos bagian-bagian dari substrat yang pada akhirnya akan menjadi jejak.) Tembaga tambahan kemudian dilapiskan pada papan di daerah membuka kedok, mungkin tembaga berlapis untuk setiap berat yang diinginkan. platings permukaan Tin-lead atau lainnya kemudian diterapkan. topeng ini dilucuti dan langkah etsa singkat menghilangkan tembaga asli sekarang-terkena laminasi dari papan, mengisolasi jejak individu. Beberapa forum dengan berlapis melalui lubang tapi masih satu sisi dibuat dengan proses seperti ini. General Electric membuat set konsumen radio di akhir 1960-an menggunakan papan seperti ini.

Proses aditif umumnya digunakan untuk papan multi-layer karena memfasilitasi plating-melalui lubang-lubang (untuk menghasilkan vias konduktif) pada papan sirkuit.

*

Elektroplating tembaga PCB mesin untuk menambahkan tembaga dengan proses-in PCB
*

PCB dalam proses penambahan elektroplating tembaga melalui

Dimensi konduktor tembaga dari papan sirkuit cetak berkaitan dengan jumlah arus konduktor harus membawa. Setiap jejak terdiri dari bagian, datar sempit foil tembaga yang tersisa setelah etsa. jejak sinyal biasanya lebih sempit dari jejak kekuasaan atau tanah karena persyaratan saat ini tercatat biasanya jauh lebih sedikit. Dalam lapisan-multi papan satu lapisan mungkin seluruh sebagian besar tembaga yang solid untuk bertindak sebagai ground plane untuk melindungi dan mengembalikan kekuasaan. Untuk papan sirkuit cetak yang mengandung sirkuit microwave, jalur transmisi dapat diletakkan dalam bentuk stripline dan mikrostrip dengan dimensi hati-hati dikendalikan untuk menjamin impedansi yang konsisten. Dalam rangkaian radio-frekuensi induktansi dan kapasitansi dari konduktor printed circuit board dapat digunakan sebagai bagian delibrate dari desain sirkuit, menghindarkan kebutuhan untuk komponen diskrit tambahan.
Kimia etsa

Etsa kimia dilakukan dengan ferri klorida, amonium persulfat, atau kadang-kadang asam klorida. Untuk PTH (berlapis-melalui lubang-lubang), langkah-langkah tambahan deposisi electroless dilakukan setelah lubang dibor, kemudian dilapisi tembaga untuk membangun ketebalan, papan disaring, dan disepuh dengan timah / timah. timah ini / memimpin menjadi menolak meninggalkan tembaga telanjang akan terukir pergi.

Metode yang paling sederhana, yang digunakan untuk produksi skala kecil dan sering oleh penggemar, adalah etsa perendaman, di mana papan terendam dalam larutan etsa seperti besi klorida. Dibandingkan dengan metode yang digunakan untuk produksi massal, waktu etsa panjang. Panas dan agitasi dapat diterapkan untuk mandi untuk mempercepat laju etsa. Dalam etsa gelembung, udara melewati mandi ETSA menghasut solusi dan mempercepat etsa. etsa Splash menggunakan dayung motor didorong untuk papan splash dengan ETSA, prosesnya telah menjadi komersial usang karena tidak secepat etsa semprot. Di semprot etsa, solusi ETSA didistribusikan atas papan dengan nozel, dan diresirkulasi oleh pompa. Penyesuaian pola nozzle, laju alir, suhu, dan komposisi ETSA memberikan kontrol diprediksi tingkat suku etsa dan tingkat produksi yang tinggi. [3]

Seperti tembaga lebih banyak dikonsumsi dari papan, ETSA menjadi jenuh dan kurang efektif; etsa yang berbeda memiliki kapasitas yang berbeda untuk tembaga, dengan beberapa setinggi 150 gram tembaga per liter larutan. Dalam penggunaan komersial, etsa bisa regenrated untuk memulihkan aktivitas mereka, dan tembaga terlarut pulih dan dijual. etsa skala kecil membutuhkan perhatian pelepasan ETSA digunakan, yang bersifat korosif dan beracun karena kandungan logam.

ETSA mengangkat tembaga pada semua permukaan yang terpapar oleh menolak. “Cacat” terjadi ketika ETSA menyerang tepi tipis tembaga bawah menolak, hal ini dapat mengurangi lebar konduktor dan menyebabkan sirkuit terbuka. Hati-hati mengatur waktu etch diperlukan untuk mencegah memotong. Dimana plating logam digunakan sebagai s menolak, ia dapat “overhang” yang dapat menyebabkan hubungan arus pendek listrik antara jejak adjacnet ketika dekat spasi. Overhang dapat dihapus oleh kawat-menyikat papan setelah etsa. [3]

Part of a 1983 Sinclair ZX Spectrum computer board; a populated PCB, showing the conductive traces, vias (the through-hole paths to the other surface), and some mounted electrical components

A PCB as a design on a computer (left) and realized as a board assembly populated with components (right). The board is double sided, with through-hole plating, green solder resist, and white silkscreen printing. Both surface mount and through-hole components have been used.

A PCB in a computer mouse. The Component Side (left) and the printed side (right).

The Component Side of a PCB in a computer mouse; some examples for common components and their reference designations on the silk screen.

PCB’s in process of adding copper via electroplating

PCB with test connection pads

A cordwood module.

Surface mount components, including resistors, transistors and an integrated circuit

Schematic Capture. (KiCAD)

PCB layout. (KiCAD)
3D View. (KiCAD)
source wikipedia
semoga bermanfaat :D

Tidak ada komentar:

Posting Komentar