Printkort (PCB) – Hvad er et printkort? Definition, funktioner og typer

Printkort stammer fra elektriske forbindelsessystemer, der blev brugt i 1850'erne. Oprindeligt blev der brugt metalstrimler eller -stænger til at forbinde store elektriske komponenter, der var monteret på træfødder. Senere blev metalstrimlerne erstattet af ledninger, der var forbundet med skrueterminaler, og træbaserne blev erstattet af metalrammer. Dette gjorde det muligt at gøre tingene mindre, hvilket var nødvendigt, da kredsløbene blev mere komplekse med flere dele. Thomas Edison afprøvede metoder til brug af metaller på linnedpapir. Arthur Berry tog i 1913 patent på en print-and-etch-metode i Storbritannien. I 1925 udviklede Charles Ducas i USA en metode, hvor der blev anvendt elektroplettering. Han skabte en elektrisk bane direkte på en isoleret overflade ved at trykke gennem en stencil (en form, der er skåret i en plade eller et papir) med en særlig blæk, der kunne lede elektricitet, ligesom ledninger kunne det. Denne metode blev kaldt "trykte ledninger" eller "trykt kredsløb".

I 1943 patenterede østrigeren Paul Eisler, der arbejdede i Storbritannien, en metode til at ætsning af det ledende mønster eller kredsløb på et lag kobberfolie, der var fastgjort til et hårdt underlag, som ikke ledede elektricitet. Eislers teknik blev bemærket af det amerikanske militær, og de begyndte at bruge den i nye våben, herunder nærhedszoner under Anden Verdenskrig. Hans idé blev meget nyttig i 1950'erne, da transistoren blev introduceret. Indtil da var vakuumrør og andre komponenter så store, at de traditionelle monterings- og ledningsmetoder var det eneste, der var nødvendigt. Med indførelsen af transistorer blev komponenterne imidlertid meget små, og producenterne måtte bruge printplader, så forbindelserne også kunne være små.

Teknologien med pletterede gennemgående huller og dens anvendelse i flerlagede PCB'er blev patenteret af det amerikanske firma Hazeltine i 1961. Dette muliggjorde langt mere komplekse printplader, hvor komponenterne var placeret tæt på hinanden. Integrerede kredsløbschips blev introduceret i 1970'erne, og disse komponenter blev hurtigt indarbejdet i design og fremstillingsteknikker for printkort. I dag kan printkortet have op til 50 lag i nogle applikationer.

Overflademonteringsteknologien blev udviklet i 1960'erne og blev udbredt i slutningen af 1980'erne.

Den vigtigste opgave ved design af et printkort er at finde ud af, hvor alle komponenterne skal placeres. Normalt er der et design eller en skematisk tegning, der skal omsættes til et printkort. Der findes ikke noget standardprintkort. Hvert printkort er designet til sit eget formål og skal have den rigtige størrelse for at passe til den nødvendige plads. Boarddesignere bruger computerstøttet designprogrammel til at layoute kredsløbsdesignene på printkortet. Mellemrummene mellem de elektriske baner kan være 1,0 mm (0,04 tommer) eller mindre. Placeringen af hullerne til komponentledninger eller kontaktpunkter er også udlagt. Når kredsløbsmønstret er lagt ud, udskrives et negativt billede i nøjagtig størrelse på en klar plastplade. Med et negativt billede er de områder, der ikke er en del af kredsløbsmønstret, vist med sort, og kredsløbsmønstret er vist som klart. Metallet fjernes derefter fra de klare områder, normalt med kemikalier. Dette mønster laves til instruktioner til en computerstyret boremaskine eller til den automatiske loddepasta, der anvendes i fremstillingsprocessen.

Kortet er fremstillet med ydre lag af kobber. Uønsket kobber fjernes, så der er kobbertråde tilbage, som skal forbinde de elektroniske komponenter. Komponenterne placeres på kortet, så de kommer i kontakt med ledningerne.

Fotoresist

Printplader fremstilles undertiden ved hjælp af fotolitografi. En belægning kaldet fotoresist reagerer med lys, og derefter lægges printkortet og belægningen i en fremkalder. Denne metode er dyr pr. printplade, men meget billig at sætte op i begyndelsen.

Silketryk

Der findes dog forskellige metoder til fremstilling af et printkort. Nogle professionelt fremstillede printplader bruger en anden metode til at fjerne ekstra kobber fra printpladen. Der anvendes en proces, der kaldes silketryk. Ved silketrykning trækkes et klæde stramt over en ramme. Derefter trykkes et billede på stoffet. Derefter presses blækket gennem stoffet. Blækket går ikke derhen, hvor billedet er blevet trykt på stoffet. Det kaldes silketryk, fordi stoffet normalt er af silke. Stoffet er normalt silke, fordi det har meget små huller. silketryk bruges til at trykke et blæk, der kaldes resistens, på tavlen. Resist er et blæk, der er modstandsdygtigt over for det ætsemiddel, der bruges til at fremstille printkortet. Etchant opløser kobberet på printpladen. Dette er billigere for hvert printkort end fotoresist, men er dyrere i begyndelsen.

Fræsning

En anden måde at lave et printkort på er at bruge en fræser. En fræser er en boremaskine, der bevæger sig i mange retninger. Boret fjerner en lille mængde kobber, hver gang det bevæger sig hen over pladen. Fræseren fjerner kobberet omkring ledningerne på printpladen. Dette efterlader ekstra kobber på printpladen. Andre metoder efterlader ikke det ekstra kobber på printpladen. Denne metode er billigere pr. printplade, men udstyret til at lave den er dyrt. Denne metode anvendes ikke ofte, fordi de to andre metoder er nemmere.