PCB Baskılı Devre Kartı Üretimi Baskılı devre kartları (PCB – Printed Circuit Boards), elektronik cihazların temel bileşenlerinden biridir. Bir PCB, elektronik bileşenleri birbirine bağlamak için kullanılan iletken devreleri içeren bir platformdur. Modern elektronik cihazlar, bilgisayarlar, telefonlar, televizyonlar, araçlar ve çok daha fazlası, PCB’ler üzerinde çalışmaktadır. PCB üretimi, karmaşık bir süreç olup, birçok dikkatli aşama ve özel teknik gerektirir. Bu yazıda, PCB üretiminin nasıl yapıldığını, kullanılan malzemeleri ve bu sürecin her aşamasını inceleceğiz.
PCB Nedir?
Baskılı devre kartı (PCB), elektronik bileşenlerin yerleştirildiği ve birbirleriyle elektriksel olarak bağlandığı bir platformdur. PCB, bir dizi iletken yol (devre) ile bileşenleri birbirine bağlar. Bu yollar, bakır levhalar üzerine yerleştirilmiş ince bakır katmanlardan oluşur. PCB’ler genellikle tek katmanlı (single-sided), çift katmanlı (double-sided) veya çok katmanlı (multi-layer) olabilir. Ayrıca, bu kartlar, çoğu zaman reçine, cam elyafı veya seramik gibi dayanıklı malzemelerle kaplanır.
PCB Baskılı Devre Kartı Üretimi
PCB üretim süreci birkaç ana aşamadan oluşur. Bu aşamalar, tasarımdan son ürüne kadar her adımı içerir. PCB üretiminde, yüksek hassasiyet gerektiren çeşitli kimyasal işlemler, baskı, kazıma ve montaj teknikleri kullanılır. Bu süreci adım adım inceleyelim.
PCB Tasarımı
PCB üretim süreci, tasarım aşamasıyla başlar. Bu aşamada, mühendisler veya tasarımcılar, devre kartının nasıl çalışacağını belirler. Bu tasarım aşamasında, devre şeması, bileşen yerleşimi, bağlantılar ve yol yerleşimleri belirlenir. Tasarım, genellikle PCB tasarım yazılımları kullanılarak yapılır (örneğin: Eagle, Altium Designer, KiCad, vb.).
Tasarım tamamlandıktan sonra, bu bilgilerin üretim için kullanılabilmesi adına bir Gerber dosyası oluşturulur. Gerber dosyası, kartın tüm detaylarını içerir ve üreticilere her katmandaki devreyi nasıl üreteceklerini gösterir. Bu dosya, PCB üretiminde kritik bir rol oynar.
PCB Malzeme Seçimi
Bir PCB’nin temel yapısını oluşturan ana malzeme, genellikle fiberglas (cam elyafı) ve epoksi reçinesi karışımından yapılan laminattır. Ancak bazı durumlarda, alüminyum tabanlı PCB’ler veya seramik tabanlı PCB’ler de kullanılabilir. Hangi malzemenin kullanılacağı, kartın amacı ve kullanılacağı ortamla doğrudan ilişkilidir.
Laminat malzemeler genellikle çok güçlüdür ve ısıya dayanıklıdır, bu nedenle endüstriyel PCB’lerde yaygın olarak tercih edilir. Diğer malzemeler, özellikle ısıyı iyi dağıtan ve iletkenlik gereksinimlerini karşılayan PCB’ler için kullanılır.
Bakır Kaplama ve Yüzey Hazırlığı
Tasarımda belirlenen PCB, genellikle bakır levha üzerine yerleştirilir. İlk adımda, bakır levha ile kaplanmış laminat malzeme alınır. Bu bakır, devre yollarını oluşturmak için kullanılacaktır. Bu aşamada, bakır levha istenilen boyutlarda kesilir ve ardından yüzey hazırlığı yapılır.
Yüzey hazırlığı, bakırın oksitlenmesini engellemek ve temiz bir yüzey elde etmek için asidik çözeltilerle yapılır. Bu, bakırın doğru şekilde bağlanmasını ve sonraki adımlarda devrelerin doğru şekilde oluşturulmasını sağlar.
Fotolitografi Süreci (Baskı)
PCB üretiminde bir sonraki adım, fotolitografi işlemidir. Bu aşama, devre yollarının bakır levha üzerine aktarılmasını sağlar. Fotolitografi süreci, genellikle şu adımlardan oluşur:
Fotoğraf maskesi hazırlanır: PCB’nin tasarımına uygun olarak, devre yollarının ve bileşenlerin yerlerini belirten bir film maskesi hazırlanır.
Film maskesiyle kaplama: Laminat, fotoğraf maskesiyle kaplanır. Maskenin üzerindeki devre yolu desenleri, ışık geçirgenliği ile belirlenir.
UV ışık altında maruz bırakma: Maskenin üzerine UV ışık gönderilir. Bu ışık, maskedeki şeffaf alanlardan geçerek bakır levhaya ulaşır ve yalnızca ışık geçiren alanlarda bakır tabakasını kazandırır.
Aşındırma: Maskelenmiş bakır yüzey, kimyasal asidik solüsyonla işleme sokulur. Bu işlem, istenmeyen bakırın yüzeyden kaldırılmasını sağlar ve sadece devre yolları kalır.
Delik Açma ve Yükseltme
PCB’ler genellikle, bileşenlerin yerleştirilebilmesi için delikler içerir. Bu delikler, delik açma makineleri ile yapılır. Bu delikler, bileşenlerin lehimlenmesi ve elektriksel bağlantılarının sağlanması için gereklidir.
Delik açma işlemi de oldukça hassastır, çünkü PCB’nin her bir katmanındaki yolların doğru şekilde hizalanması ve deliklerin istenilen boyutlarda olması gerekir.
Bakır Yüzeyin Temizlenmesi ve Kaplama
Delik açma işleminden sonra, bakır yüzeyler temizlenir ve sonrasında altın, gümüş veya nikel gibi kaplamalar yapılabilir. Bu kaplama, hem bileşenlerin düzgün şekilde lehimlenebilmesi için gereklidir, hem de PCB’nin dayanıklılığını artırır.
Lehim Maskesi ve Silkscreen Baskı
Lehim maskesi, bileşenlerin lehimlenmesi sırasında kısa devrelerin oluşmaması için bakır yollarını korur. Ayrıca, bu maskenin üzerine, PCB’nin ne amaçla kullanıldığına dair semboller, metinler veya marka işaretleri eklenebilir. Bu aşama silkscreen baskı olarak bilinir.
Lehim maskesi genellikle yeşil renkte olup, devre yollarının korunmasını sağlar. Silkscreen baskı ise, kartın üzerine yazılar ve semboller yerleştirir.
Montaj ve Son Test
PCB üretimi sonrasında, montaj işlemi başlar. Montaj aşamasında, PCB’ye çeşitli bileşenler yerleştirilir. Bileşenler genellikle SMD (Yüzeye Montaj Bileşenleri) veya THT (Thru-Hole Teknolojisi) kullanılarak montajlanır. SMD bileşenler, doğrudan PCB yüzeyine lehimlenirken, THT bileşenler deliklerden geçirilip lehimlenir.
Montaj tamamlandıktan sonra, PCB genellikle test edilir. Bu test, devrelerin doğru çalışıp çalışmadığını kontrol etmek için yapılır. Ayrıca, PCB’nin elektriksel performansı, devre yollarının dayanıklılığı ve bileşenlerin doğru bir şekilde yerleştirilip yerleştirilmediği de bu test sırasında kontrol edilir.
PCB Üretiminin İleri Teknolojileri ve Sonuç
PCB üretimi, yüksek hassasiyet ve dikkat gerektiren bir süreçtir. Gelişen teknoloji ile birlikte, PCB üretiminde daha hassas makineler ve yenilikçi teknikler kullanılmaktadır. Ayrıca, katmanlı PCB’ler, esnek PCB’ler ve alüminyum tabanlı PCB’ler gibi özel türler de üretilebilmektedir.
Bunların yanı sıra, üretim sürecinin her aşamasında kalite kontrol ön planda tutulur ve nihai ürünlerin yüksek standartlara uygunluğu sağlanır. Elektronik cihazların sayısının arttığı ve teknolojinin hızla geliştiği bu dönemde, PCB üretimi, elektronik dünyasında hayati öneme sahiptir.
