PCB üretim süreci, elektronik endüstrisinde yer alan herkes için çok önemlidir. Baskılı devre kartları, PCB'ler, elektronik devrelerin temeli olarak çok yaygın olarak kullanılmaktadır. Baskılı devre kartları, devrenin üzerine inşa edilebileceği mekanik temeli sağlamak için kullanılır. Buna göre, neredeyse tüm devreler baskılı devre kartları kullanır ve milyonlarca miktarlarda tasarlanır ve kullanılır.
PCB'ler günümüzde hemen hemen tüm elektronik devrelerin temelini oluştursa da, kabul edilme eğilimindedirler. Yine de bu elektronik alanındaki teknoloji ilerlemektedir. Hat boyutları azalıyor, kartlardaki katman sayısı, gerekli olan artan bağlantıya uyum sağlamak için artıyor ve tasarım kuralları, daha küçük SMT cihazlarının işlenebilmesini ve üretimde kullanılan lehimleme işlemlerinin uyumlu olmasını sağlamak için geliştiriliyor.
PCB üretim süreci çeşitli şekillerde gerçekleştirilebilir ve çeşitli varyantlar vardır. Birçok küçük varyasyona rağmen, PCB üretim sürecindeki ana aşamalar aynıdır.
PCB bileşenleri
Baskılı devre kartları, PCB'ler, çeşitli maddelerden yapılabilir. En yaygın olarak FR4 olarak bilinen bir cam elyaf esaslı levha biçiminde kullanılır. Bu, sıcaklık değişimi altında makul bir kararlılık derecesi sağlar ve aşırı pahalı olmamakla birlikte kötü bir şekilde bozulmaz. Düşük maliyetli ticari ürünlerde PCB'ler için daha ucuz malzemeler mevcuttur. Substratın dielektrik sabitinin önemli olduğu ve düşük kayıp seviyelerinin gerekli olduğu yüksek performanslı radyo frekansı tasarımları için, çalışmak çok daha zor olmasına rağmen PTFE bazlı baskılı devre kartları kullanılabilir.
Bileşenler için izli bir PCB yapmak için önce bakır kaplı levha elde edilir. Bu, normalde her iki tarafta da bakır kaplamalı tipik olarak FR4 olan alt tabaka malzemesinden oluşur. Bu bakır kaplama, levhaya yapıştırılmış ince bir bakır levha tabakasından oluşur. Bu bağlanma normalde FR4 için çok iyidir, ancak PTFE'nin doğası bunu daha da zorlaştırır ve bu, PTFE PCB'lerin işlenmesini zorlaştırır.
Temel PCB üretim süreci
Çıplak PCB kartları seçilip kullanılabilir durumdayken bir sonraki adım, kart üzerinde gerekli izleri oluşturmak ve istenmeyen bakırı çıkarmaktır. PCB'lerin üretimi normal olarak bir kimyasal aşındırma işlemi kullanılarak gerçekleştirilir. PCB'lerle kullanılan en yaygın dağlama şekli demir klorürdür.
Doğru iz desenini elde etmek için bir fotoğrafik işlem kullanılır. Tipik olarak çıplak baskılı devre kartları üzerindeki bakır, ince bir foto direnç tabakası ile kaplanmıştır. Daha sonra, gerekli izleri detaylandıran bir fotoğraf filmi veya fotoğraf maskesi aracılığıyla ışığa maruz bırakılır. Bu şekilde, izlerin görüntüsü foto-direnç üzerine geçirilir. Bu tamamlandığında, fotoğraf direnci bir geliştiriciye yerleştirilir, böylece panonun yalnızca izlere ihtiyaç duyulan alanları direnişle kaplanır.
İşlemdeki bir sonraki aşama, baskılı devre kartlarını demir klorüre yerleştirerek iz veya bakır gerekmeyen alanları aşındırmaktır. Demir klorür konsantrasyonu ve levhanın üzerindeki bakır kalınlığı bilinerek, gerekli miktarda asit köpüğü içerisine yerleştirilir. Baskılı devre kartları dağlamaya çok uzun süre yerleştirilirse, demir klorür foto-direncin altını kesme eğiliminde olacağından bazı tanımlamalar kaybolur.
Çoğu PCB kartı fotoğrafik işleme kullanılarak üretiliyor olsa da, başka yöntemler de mevcuttur. Bunlardan biri, özel bir yüksek hassasiyetli freze makinesi kullanmaktır. Makine daha sonra, bakırın gerekli olmadığı alanlarda bakırı öğütmek için kontrol edilir. Kontrol açıkça otomatiktir ve PCB tasarım yazılımı tarafından oluşturulan dosyalardan sürülür. Bu tip PCB üretimi büyük miktarlar için uygun değildir, ancak çok küçük miktarlarda PCB prototip miktarlarına ihtiyaç duyulan birçok durumda ideal bir seçenektir.
Bazen bir PCB prototipi için kullanılan başka bir yöntem, bir serigrafi işlemi kullanarak PCB üzerine aşınmaya dayanıklı mürekkepleri yazdırmaktır.
Çok katmanlı baskılı devre kartları
Elektronik devrelerin karmaşıklığı arttıkça, PCB'nin sadece iki tarafını kullanarak gerekli olan tüm bağlantıyı sağlamak her zaman mümkün değildir. Bu, yoğun mikroişlemci ve diğer benzer kartlar tasarlanırken oldukça sık görülür. Bu durumda çok katmanlı panolar gereklidir.
Çok katmanlı baskılı devre kartlarının üretimi, tek katmanlı kartlarla aynı işlemleri kullanmasına rağmen, önemli ölçüde daha fazla doğruluk ve üretim süreci kontrolü gerektirir.
Kartlar, her katman için bir tane olmak üzere çok daha ince tekli panolar kullanılarak yapılır ve bunlar daha sonra genel PCB'yi üretmek için birbirine yapıştırılır. Katman sayısı arttıkça, bitmiş PCB'nin çok kalın olmasını önlemek için tek tek kartların incelmesi gerekir. Ek olarak, herhangi bir deliğin aynı hizada olmasını sağlamak için katmanlar arasındaki kayıt çok doğru olmalıdır.
Farklı katmanları birbirine bağlamak için levha, yapıştırma malzemesini iyileştirmek için ısıtılır. Bu, bazı çözgü sorunlarına yol açabilir. Doğru tasarlanmamışlarsa, büyük çok katmanlı tahtalar üzerinde belirgin bir eğilme olabilir. Bu özellikle, örneğin iç katmanlardan biri bir güç düzlemi veya bir yer düzlemi ise meydana gelebilir. Bu kendi başına iyi olsa da, makul derecede önemli bazı alanların bakırdan arındırılması gerekiyorsa. Bu, PCB içinde eğilmeye neden olabilecek gerilmeler oluşturabilir.
PCB delikleri ve yolları
Farklı katmanları farklı noktalarda birbirine bağlamak için bir PCB içinde genellikle delikler veya yollar olarak adlandırılan deliklere ihtiyaç vardır. Kurşunlu bileşenlerin PCB üzerine monte edilebilmesi için deliklere de ihtiyaç duyulabilir. Ek olarak bazı sabitleme deliklerine ihtiyaç duyulabilir.
Normalde deliklerin iç yüzeyleri, levhanın katmanlarını elektriksel olarak bağlayacak şekilde bakır katmana sahiptir. Bu "kaplanmış delikler" bir kaplama işlemi kullanılarak üretilir. Bu şekilde kartın katmanları birbirine bağlanabilir.
Delme daha sonra sayısal olarak kontrol edilen delme makineleri kullanılarak gerçekleştirilir, veriler PCB CAD tasarım yazılımından sağlanır. Farklı boyutlardaki deliklerin sayısını azaltmanın PCB üretim maliyetini düşürmeye yardımcı olabileceğini belirtmek gerekir.
Örneğin, kartın iç katmanlarının bağlanması gerektiğinde, bazı deliklerin yalnızca kartın ortasında bulunması gerekli olabilir. Bu "kör yollar", PCB katmanları birbirine bağlanmadan önce ilgili katmanlarda delinir.
PCB lehim kaplama ve lehim direnci
Bir PCB lehimlendiğinde, lehimlenmeyecek alanların lehim direnci olarak adlandırılan bir katmanla korunmasını sağlamak gerekir. Bu katmanın eklenmesi, lehimin neden olduğu PCB kartlarında istenmeyen kısa devrelerin önlenmesine yardımcı olur. Lehim direnci normalde bir polimer tabakadan oluşur ve kartı lehimden ve diğer kirleticilerden korur. Lehim direncinin rengi normalde koyu yeşil veya kırmızıdır.
Karta eklenen kurşunlu veya SMT bileşenlerin karta kolayca lehimlenmesini sağlamak için, kartın açıkta kalan alanları normalde "kalaylanır" veya lehimle kaplanır. Bazen panolar veya panoların alanları altın kaplamalı olabilir. Kenar bağlantıları için bazı bakır parmaklar kullanılacaksa bu uygulanabilir. Altın kararmayacağı ve iyi iletkenlik sağladığı için düşük maliyetle iyi bir bağlantı sağlar.
PCB serigrafi
Genellikle metin yazdırmak ve diğer küçük basılı kimliklerin bir PCB'ye yerleştirilmesi gerekir. Bu, kartın tanımlanmasına ve ayrıca arıza bulmaya vb. Yardımcı olmak için bileşen konumlarının işaretlenmesine yardımcı olabilir. Çıplak tahta için diğer üretim işlemlerinden sonra, PCB tasarım yazılımı tarafından oluşturulan bir serigrafi, panoya işaret eklemek için kullanılır. tamamlandı.
PCB prototipi
Herhangi bir geliştirme sürecinin bir parçası olarak, tam üretime geçmeden önce normalde bir prototip yapılması tavsiye edilir. Aynı şey, bir PCB prototipinin normal olarak tam üretimden önce üretildiği ve test edildiği baskılı devre kartları için de geçerlidir. Ürün geliştirmenin donanım tasarım aşamasını tamamlamak için her zaman baskı olduğundan, tipik olarak bir PCB prototipinin hızlı bir şekilde üretilmesi gerekecektir. PCB prototipinin ana amacı, gerçek düzeni test etmek olduğundan, PCB prototip kartlarının yalnızca küçük bir miktarına ihtiyaç duyulacağından, genellikle biraz farklı bir PCB üretim sürecinin kullanılması kabul edilebilir. Bununla birlikte, birkaç değişikliğin yapılmasını ve nihai baskılı devre kartına birkaç yeni elemanın eklenmesini sağlamak için nihai PCB üretim sürecine mümkün olduğunca yakın tutmak her zaman akıllıca olacaktır.
PCB üretim süreci, elektronik üretim yaşam döngüsünün önemli bir unsurudur. PCB üretimi birçok yeni teknoloji alanını kullanır ve bu, hem kullanılan bileşenlerin ve yolların boyutlarının azaltılmasında hem de kartların güvenilirliğinde önemli iyileştirmelerin yapılmasına olanak sağlamıştır.