READER PRINTPLATEN

Wat is een printplaat?
De meest eenvoudige printplaat bestaat uit een plaat isolatiemateriaal waarop een koperfolie-
laag is aangebracht.
Met behulp van een etstechniek zijn in deze folielaag geleidende banen of sporen gemaakt die de aansluitpunten van de aan de ge�soleerde zijde aangebrachte onderdelen met elkaar verbindt,
zie onderstaande figuur 1.

figuur 1.

De draden van de onderdelen welke aan de ge�soleerde zijde worden gemonteerd worden door geboorde gaten gestoken en op de onderzijde aan het spoor vastgesoldeerd.

HISTORIE.

In de jaren dertig van de vorige eeuw was het gebruikelijk elektronische apparatuur op een z.g. chassis van plaatstaal op te bouwen.
De grote componenten zoals radiobuizen, transformatoren en elektrolytische condensatoren en spoelen kregen allemaal hun plaats op dit chassis.
Kleine onderdelen zoals weerstanden en kleine condensatoren werden op een z.g weerstandsrekje gesoldeerd.
Dit rekje werd geplaatst aan de onderkant van het chassis gemonteerd.
Vervolgens werden alle componenten met behulp van draden met elkaar verbonden.
Dit is nogal een tijdrovend werk en de kans op fouten is groot.
Dit werk dan ook door vrouwen gedaan die aan de lopende band deze apparatuur in elkaar soldeerden.
Het was vermoedelijk de Oostenrijkse ingenieur Paul Eisler welke werkte in Engeland die een printplaat maakte als onderdeel voor een radioset.
Vanaf 1943 gebruikte de Amerikanen deze methode van montage voor hun radioapparatuur welke gebruikt werd in de oorlog.
Na 1948 werden printplaten gebruikt voor commerci�le apparaten en half jaren vijftig kwam het in gebruik bij consumenten elektronica.
Het voordeel van een printplaat is dat indien het ontwerp goed is er in de bedrading geen montagefouten meer gemaakt kunnen worden.
Er kunnen met z.g. golfbad solderen in ��n bewerking alle componenten op de printplaat worden gesoldeerd.
Met z.g. pick and place robots kan men automatisch de onderdelen op de print plaatsen.
Een nadeel van dit soort printplaten is dat er gaten geboord moeten worden.
Dit is tijdrovend en daarom is in de jaren zestig de z.g surface mounted device methode ontwikkeld.
Half de jaren tachtig werd deze methode wijd verbreid. De meeste elektronica wordt nu op deze manier geproduceerd.
Zie voor een voorbeeld onderstaande figuur 2.

figuur 2.

SOORTEN PRINTPLAAT

1. fenol of pertinax (hardpapier)
Het goedkoop maar de thermische eigenschappen zijn slechts matig Het is alleen geschikt voor enkelzijdige printen.
De gaten kunnen ook geponst worden i.p.v. geboord.
Het wordt veelvuldig gebruikt in massa-producten dus consumenten elektronica.
Doordat het alleen geschikt is voor enkelzijdige printen heeft men veel draadbrugjes.
Een voorbeeld van een dergelijke pertinaxprint is hieronder gegeven. zie fig. 3.

figuur 3.

2. epoxy (glasvezel): FR4
Deze wordt het meest gebruikt meest gebruikt.
Het is gemaakt van epoxy en heeft een wapening van een heel fijne geweven glasmat.
Daardoor is het dan ook zeersterk.
Het is te herkennen aan de groene kleur.
Epoxyglas is geschikt voor doormetallisatie, dus ook dubbelzijdige printen zijn mogelijk.
Door de glasmat is het veel minder buigzaam dan fenol-printen en mag het gewicht aan gemonteerde componenten groter zijn.
Epoxy is een zeer hard materiaal en daarom moeten de gaten moeten geboord worden (ponsen niet mogelijk).
Door de glasmat verslijten de boren zeer snel.
Een voorbeeld van een dergelijke epoxy-glasvezelprint is hieronder gegeven. zie fig. 4.

figuur 4.

3. PTFE of teflon.
Dit is geschikt voor zeer hoge frequenties en wordt gebruikt voor frequenties vanaf 1 GHz.
Het is bestand tegen zeer hoge temperaturen (220�C).
Vanwege de hoge frequenties zijn de koperbanen vaak verguld.
Een voorbeeld van dergelijke teflonprinten is hieronder gegeven. zie fig. 5.

figuur 5.

4. flexibele print.
Deze is van polyester en epoxy-hars. Moet zo dun mogelijk zijn, bv. 0,25 mm.
De toepassingen zijn in fototoestellen, telefoontoestellen, computers etc.
Een voorbeeld is hieronder gegeven zie fig 6.

figuur 6.

OPBOUW PRINTPLAAT.

De opbouw van een epoxy printplaat is als volgt:
De basis is een dragerplaat van epoxyglas. Standaard is deze 1,6mm dik.
Op deze dragerplaat is een koperfolie van uiterst zuiver elektrolytisch koper gelijmd.
De standaarddikte van deze folie is 35 micrometer.
De lijmlaag tussen de koperfolie en epoxydrager moet van een zeerhoge kwaliteit zijn.
De koperfolie mag niet loslaten tijden het soldeerproces.



UITVOERINGSVORMENVAN PRINPLATEN.

Indien de componenten dichtheid op een printplaat zeer groot wordt neemt het aantal draadbruggen ook toe.
Waar een draadbrug is gemonteerd kan geen component geplaatst worden.
Een spoor, mits smal genoeg kan wel onder een compoment doorlopen en daarom heeft men de dubbelzijdige printplaat ge�ntroduceerd.
Zie onderstaande figuur 7.

figuur 7.

Wil men een spoor van de componentezijde verbinden met een spoor aan de soldeerzijde,
dan boort men een gaatje in figuur 6 aangeduid met "VIA".
Dit gat kan men nu met een chemisch en elektrolytisch proces doormetaliseren.
De sporen aan weerszijde van de print zijn nu met elkaar elektrisch verbonden.
Doordat de componenten steeds kleiner werden en de IC's steeds meer functies kregen met steeds meer aansluitingen was dubbelzijdige printplaat
ook niet meer voldoende. Denk maar een aan het moederbord van je PC.
Men heeft daarom de multylayer printplaten ontwikkeld.
In onderstaande figuur staan in volgorde de enkelzijdige,dubbelzijdige , dubbelzijdige doorgemetaliseerde
en multilayerprint afgebeeld. De bovenzijde is de componentenzijde.

figuur 8.
Enkelzijdige printplaat.






figuur 9.
Dubbelzijdige printplaat.






figuur 10.
Dubbelzijdige doorgemetaliseerde printplaat.






figuur 11.
Multilayerprintplaat.

Als we de multilayerprint bekijken zien we vier koperlagen.
Men kan echter gaan tot wel 22 lagen. Het is natuurlijk wel duidelijk dat deze printen duur zijn.
Een voorbeeld is hieronder gegeven van een PC- moederbord multilayerprint, zie fig. 12.

figuur 12.

ENIGE ONTWERPEISEN

Een print moet voldoen aan diverse ontwerpeisen. We gaan hier niet diep op in maar een paar moeten wel worden genoemd.

1.Warmte.
De warmte van de diverse componenten moet goed worden afgevoerd.
De warme onderdelen worden aan de zijkant van de print geplaatst.
Wordt de print rechtop gemonteerd dan worden deze bovenaan gezet.
Ze kunnen de rest van de componenten dan niet opwarmen. Weerstanden die echt heet worden mogen niet
direct op de print gemonteerd worden.
Onderdelen zoals processoren mogen niet te heet worden.
Ze worden daarom uitgerust met een koelvin.
Is dit niet voldoende dan wordt deze koelvin met een ventilator geforceerd gekoeld.

2. Elektrische weerstand.
De printbanen zijn niet zo dik en daarom moet er indien er grote stromen gaan lopen ze breed zijn.
Hieronder is een tabelletje gegeven wat de breedte van een printbaan moet zijn ten opzichte van de stroom.
Baanbreedte (inch)
Stroomsterkte (A)
0.010
0.3
0.015
0.4
0.020
0.7
0.025
1.0
0.050
2.0
0.100
4.0
0.150
6.0


De printbanen worden in principe zo kort mogelijk gehouden.
In de printbanen zal men geen rechte hoeken van 90 graden aanbrengen maar 2 hoeken van 45 graden.
Bij het etsen zal de scherpe hoek teveel worden weggeetst waardoor er ter plekke een te dunne baan ontstaat.
Zie onderstaande figuur 13.

figuur 13.

Wat de spanningen betreft moeten de printbanen voldoende uit elkaar liggen.
Er kan in de loop der tijd vuil en stof tussen de printbanen komen waardoor kruipstromen kunnen gaan lopen.
Verder is de afstand tussen de printbanen spanningsafhankelijk.


FABRICAGE.

Professioneel printplaten worden over het algemeen met behulp van een fotografisch proces gemaakt.
De printontwerpen werden vroeger met de hand geplakt op een van een 0,1 inch raster voorziene doorzichtige folie.
Er bestaan echter al lang ontwerpprogramma's waarin de componenten met alle eigenschappen in een database zijn opgeslagen.
Na softwarisch testen van de schakeling en plaatsing van de componenten zoekt het programma zelf de beste route voor de printbanen. Vervolgens wordt de printlay-out op een plotter uitgeplot.
Dit is dan de positieve film.
Hieronder wordt de fotografische methode in het kort weergegeven.

figuur 14.






figuur 15.



Men kan ook de plaat met een fotogevoelige laag er op kant-en-klaar kopen.
Men moet dan wel de beschermfolie welke over de fotogevoelige laag is aangebracht eraf halen.

figuur 16.






figuur 17.






figuur 18.






figuur 19.



Het koperpatroon is dan nog bedekt met de fotogevoelige laag.
Deze moet met een oplosmiddel worden verwijderd en daarna wordt de koperzijde met heel fijn schuurpapier geschuurd.
Meteen daarna worden de delen van de banen waaraan niet wordt gesoldeerd van een laklaag voorzien en de delen
waaraan wel wordt gesoldeerd van een z.g. een soldeerflux voorzien.
Flux wordt gebruikt om het oxidelaagje aan het oppervlak van een metaal te verwijderen om een goede hechting van elektronische
componenten aan printplaten te verzekeren. De fluxresten worden verwijderd om problemen met corrosie, kortsluiting te voorkomen.

CONECTOREN.
Een print bevant meestal een connector.
De print zelf dien dan als een grote steker die in een stekerblok of in PC-termen een "slot" wordt gestoken.
De connector is zelf is meestal als deel van de print uitgevoerd.
Dit kunnen dan geen blanke koperstrippen zijn omdat koper op den duur oxideert.
Meestal verguld men dergelijke kontakten omdat goud niet of nauwelijks oxideert.
Soms wordt ook wel een connector op de print zelf gesoldeerd.
Vaak zijn daarvan ook de pennen verguld maar soms ook wel verzilverd.


--------------------
Hosted by www.Geocities.ws

1