Papan sirkuit tercetak

Sejarah

Papan sirkuit tercetak berasal dari sistem sambungan listrik yang digunakan pada tahun 1850-an. Awalnya, strip atau batang logam digunakan untuk menghubungkan komponen listrik besar yang dipasang pada alas kayu. Kemudian, strip logam digantikan oleh kabel yang terhubung ke terminal sekrup, dan alas kayu digantikan oleh bingkai logam. Hal ini memungkinkan segala sesuatunya menjadi lebih kecil, yang dibutuhkan karena sirkuit menjadi lebih kompleks dengan lebih banyak bagian. Thomas Edison menguji metode penggunaan logam pada kertas linen. Arthur Berry pada tahun 1913 mematenkan metode cetak-dan-etsa di Inggris. Pada tahun 1925, Charles Ducas dari Amerika Serikat mengembangkan metode menggunakan elektroplating. Dia menciptakan jalur listrik secara langsung pada permukaan yang terisolasi dengan mencetak melalui stensil (bentuk yang dipotong ke dalam papan atau kertas) dengan tinta khusus yang dapat menghantarkan listrik, seperti halnya kabel. Metode ini disebut "kabel tercetak" atau "sirkuit tercetak."

Pada tahun 1943, Paul Eisler dari Austria, yang bekerja di Inggris, mematenkan metode etsa pola konduktif, atau sirkuit, pada lapisan foil tembaga yang melekat pada dasar keras yang tidak menghantarkan listrik. Teknik Eisler diperhatikan oleh militer AS dan mereka mulai menggunakannya dalam senjata baru termasuk proximity fuzes dalam Perang Dunia II. Idenya menjadi sangat berguna pada tahun 1950-an ketika transistor diperkenalkan. Hingga saat itu, tabung vakum dan komponen lainnya begitu besar sehingga metode pemasangan dan pengkabelan tradisional adalah semua yang dibutuhkan. Namun, dengan diperkenalkannya transistor, komponen menjadi sangat kecil, dan produsen perlu menggunakan papan sirkuit tercetak sehingga koneksi juga bisa menjadi kecil.

Teknologi lubang tembus berlapis dan penggunaannya dalam PCB multi-lapis dipatenkan oleh perusahaan AS Hazeltine pada tahun 1961. Hal ini memungkinkan papan yang jauh lebih kompleks, dengan komponen-komponen yang ditempatkan berdekatan. Chip sirkuit terpadu diperkenalkan pada tahun 1970-an, dan komponen-komponen ini dengan cepat dimasukkan ke dalam desain papan sirkuit tercetak dan teknik manufaktur. Saat ini, Papan Sirkuit Cetak dapat memiliki hingga 50 lapisan dalam beberapa aplikasi.

Teknologi surface-mount dikembangkan pada tahun 1960-an dan mulai digunakan secara luas pada akhir tahun 1980-an.

Papan sirkuit buatan tangan

Desain

Tugas utama dalam mendesain PCB adalah mencari tahu ke mana semua komponen akan pergi. Biasanya ada desain atau skematik yang akan diubah menjadi PCB. Tidak ada yang namanya papan sirkuit tercetak standar. Setiap papan dirancang untuk penggunaannya sendiri dan harus memiliki ukuran yang tepat agar sesuai dengan ruang yang dibutuhkan. Perancang papan menggunakan perangkat lunak desain berbantuan komputer untuk menata letak desain sirkuit di papan. Ruang antara jalur listrik bisa 0,04 inci (1,0 mm) atau lebih kecil. Lokasi lubang untuk lead komponen atau titik kontak juga ditata. Setelah pola sirkuit ditata, gambar negatif dicetak pada ukuran yang tepat pada lembaran plastik bening. Dengan gambar negatif, area yang bukan bagian dari pola sirkuit ditampilkan dalam warna hitam dan pola sirkuit ditampilkan sebagai jelas. Logam kemudian dihilangkan dari area yang jernih, biasanya dengan bahan kimia. Desain ini dibuat menjadi instruksi untuk mesin bor yang dikendalikan komputer atau untuk pasta solder otomatis yang digunakan dalam proses manufaktur.

Manufaktur

Kartu dibuat dengan lapisan luar tembaga. Tembaga yang tidak diinginkan dibuang, menyisakan kabel tembaga yang akan menghubungkan komponen elektronik. Komponen ditempatkan pada papan, membuat kontak dengan kabel.

Fotoresis

Papan sirkuit kadang-kadang dibuat dengan fotolitografi. Penutup yang disebut photoresist bereaksi dengan cahaya, dan kemudian papan sirkuit dan penutupnya dimasukkan ke dalam pengembang. Metode ini mahal per papan, tetapi sangat murah untuk disiapkan pada awalnya.

Silkscreen

Namun demikian, ada berbagai metode pembuatan papan sirkuit. Beberapa papan sirkuit yang dibuat secara profesional menggunakan metode yang berbeda untuk menghilangkan tembaga ekstra dari papan sirkuit. Sebuah proses yang disebut sablon sutra digunakan. Sablon sutra adalah saat kain ditarik kencang di atas bingkai. Kemudian gambar dicetak ke kain. Kemudian tinta ditekan melalui kain. Tinta tidak pergi ke tempat gambar telah dicetak pada kain. Ini disebut sablon sutra karena kainnya biasanya sutra. Kain biasanya sutra karena memiliki lubang yang sangat kecil. sablon sutra digunakan untuk mencetak tinta yang disebut resist ke papan. Resist adalah tinta yang menolak etchant yang digunakan untuk membuat papan sirkuit. Etchant melarutkan tembaga di papan tulis. Ini lebih murah untuk setiap papan daripada foto-resist, tetapi lebih mahal pada awalnya.

Penggilingan

Cara lain untuk membuat papan sirkuit adalah dengan menggunakan gilingan. Gilingan adalah bor yang bergerak ke berbagai arah. Bor menghilangkan sejumlah kecil tembaga setiap kali bergerak melintasi papan. Gilingan menghilangkan tembaga di sekitar kabel di papan. Hal ini menyisakan tembaga ekstra pada papan. Metode lain tidak menyisakan tembaga ekstra pada papan. Metode ini lebih murah per papan, tetapi peralatan untuk membuatnya mahal. Metode ini tidak sering digunakan, karena dua metode lainnya lebih mudah.