A nyomtatott áramkör (NYÁK) sorozatban vagy egyedileg előállított 1-48 rétegű bakelit, kerámia, vagy üvegszálas erősítésű epoxigyanta alapú elektronikai alkatrész.
Feladata a rajta kialakított elektromos áramkör alkatrészeinek mechanikai hordozása és közöttük villamos kötések biztosítása.
Elkészítése komoly tervezői munkát igényel. Az elektronikai iparban tervezése és gyártása során szabványokat használnak, amelyeket egy nemzetközi szabványosítási szervezet, az [IPC]? (Association Connecting Electronics Industries) készít és ellenőriz.
NYÁK típusai:
Nyomtatott áramköri lap, lehet :
- egyoldalas
- kétoldalas
- többrétegű (drága)
Kivitelezése szerint, lehet:
- felületszerelt alkatrészekhez
- furatba szerelt alkatrészekhez
A NYÁK anyaga szerint, lehet:
- textilbakelit
- üvegszálas
- teflon
A NYÁK lap vastagsága szerint, lehet:
- vékony (1 mm-es)
- normál (2 mm-es)
A fólia vastagsága szerint, lehet:
- 1 unciás (35 μm vastag rézfólia: 1 uncia/négyzetláb)
- 2 unciás (70 μm vastag rézfőlia: 2 uncia/négyzetláb)
Általában egy vagy kétoldalas, üvegszálas, normál vastagságú, 1 unciás NYÁK lapot szoktunk használni.
Kialakulása:
- Először a 19. század közepén készítettek áramköröket ekkor még csak egyszerű szerkezetek formájában. A fa házba vagy lemezre rögzített áramköri elemek, fémszalagokkal vagy rudakkal voltak összekapcsolva.
A 20. század elején a telefonok és rádiók elterjedése ,valamint a funkcionalitás növekedése újabb igényeket vetett fel: a méretek csökkentése, automatizált tömegtermelés.
- Albert Parker Hanson szabadalma: kidolgozta többrétegű áramkör koncepcióját, gyakorlatban paraffinnal átitatott papírra ragasztotta fel a rézből készült vezetőket. Telefonközpontokba szánta őket a telefonvonalak kézi kapcsolgatásának a problémájának megoldására. Ezek a lapok alkatrészeket még nem tartalmaztak.
- Charles Ducas szabadalma: 1925-ben kidolgozta az első olyan módszert, amivel szigetelt felületre vezető csíkokat lehetett felvinni. Módszerében a vezető anyagot (réz, ezüst vagy arany) maszk segítségével nyomtatással vitte fel a hordozó rétegre, majd galvanizálással rögzítette. Ebben a szabadalomban szerepelt először a nyomtatott áramkör kifejezés.
- A második világháború alatt titkos kutatások során fejlesztették ki a kerámia hordozókat és az ezekre felvitt áramköröket. A kerámia hordozóra előzőleg fém hozzáadásával vezetővé tett tintát vittek fel. Mai elnevezésük hibrid áramkör.
A háború után a technológiát szabványosították.
- Paul Eisler 1943-as szabadalma: Általa lehetővé vált vezető sávok kialakítása üvegszálas erősítésű nem-vezető alapanyagra felvitt rézfólián. Emiatt a nyomtatott áramkör atyjának is tartják. A tranzisztor megjelenése lehetővé tette az áramkörök funkcióinak növelését a méretek drasztikus csökkentése mellett. Az alkatrészek méretének csökkenése arra késztette a gyártókat, hogy az elektromos készülékek méretét csökkentsék. Ezután kezdték el széles körben bevezetni és használni a nyomtatott áramköröket. Ezek még egyrétegű áramkörök voltak.
- A többrétegű áramköröket és a rétegeket villamosan összekötő furatokat 1961-ben vezették be. Hatására a villamos vezető nyomvonalak sokkal közelebb kerültek egymáshoz és az alkatrészek sűrűsége is megnőtt. Az integrált áramkörök megjelenése tovább csökkentette a méreteket.
A méretek csökkentése és egyben a funkcionalitás növekedése napjainkig tart.
Gyártása:
- A szigetelő alaplemezre rágőzölögtetnek egy adott vastagságú (kb. 30-70 mikron vastag) sárgaréz-réteget.
- A lapokon meghatározott helyeken lyukakat fúrnak, melyekbe később a lapkára kerülő alkatrészek lábazatát forrasztják.
- Felhordanak egy speciális maratásgátló fényérzékeny lakkot a lemezre, amely több módon is történhet:
• Fújással
• Felöntéssel (a réteget hengerrel terítik, vagy forgatással, aminél a centrifugális erő hatására terül el az anyag)
• Szitanyomtatással (egyszerű, viszont lassú eljárás) - Ezt a réteget a vezetőpályák rajzát tartalmazó átlátszó filmen keresztül UV-fénnyel megvilágítják.
- Előhívják, mely során a fényt kapott részeknél leoldódik a lakk, és szabaddá válik a felesleges rézréteg.
- Ezt a rézréteget lemarják, így alakul ki a vezetőpálya a lemezen.
- Végül a vezetőpályákat védő maratásgátló lakkréteget is leoldják.
- A lemezre megint felvisznek egy fényérzékeny lakkréteget (forrasztásgátló lakk), mely jellegzetesen zöld színű, de igény szerint bármilyen színű lehet.
- Ezt megint megvilágítják egy filmen keresztül, amely az előzőleg előállított furatoknál, a forrasztási pontok helyén nem engedi át a fényt.
- Megint előhívják a lemezt, itt a fényt nem kapott lakkréteg oldódik le.
- A lakkréteg polimerizációval szilárdul meg, melyet előhívás után hőkezeléssel felgyorsítanak. Így a furatok körül 1-2 mm átmérőjű területen szabaddá válik a réz.
- Erre a rézrétegre kémiai úton egy forrasztást megkönnyítő fémréteget hordanak fel, aminek anyaga többnyire ón.
Esetenként fóliát is alkalmazhatnak a maratásgátló lakkok helyett, melyet laminálással visznek fel a hordozó lemezre.
Nagyüzemben, alaplapok gyártásánál, valamint flexibilis panelek esetén is általában csak a vezetőpályát hordják fel, többnyire szitanyomtatással, speciális, magas fémtartalmú festékek használatával.
Maratás:
Redoxi-eljárásokkal szokás a maratást végezni.
A maratást leggyakrabban két eljárással végzik:
- Az első eljárás során sósavas (HCl) vas(III)-kloriddal (FeCl3) lemarják a megvédetlen rézfóliát. A sárgaréz-ötvözet cink része a sósavval reagál, így erre nem fogy a vas(III)-klorid.
Ha a maratófolyadékot használat után levegőn állni hagyják, a keletkezett vas(II)-klorid (FeCl2) a levegő oxigénjének hatására visszaalakul vas(III)-kloriddá. Ezzel a vegyszerrel a maratás lassú és a folyadék csúnya barna foltot hagy mindenen, valamint a nemesfémek kivételével szinte minden fémet megtámad. - A másik eljárás során hidrogén-peroxidos (H2O2) sósavat használnak. A rézfóliát a keletkező naszcens klór (Cl) támadja meg. Az eljárás veszélyesebb, mérgező klórgáz fejlődhet, valamint a vegyszer nem regenerálható, azonban gyorsabb.
Ma ezeket az eljárásokat csak a kis számban vagy házilag gyártott paneleknél használják.