Devre Kartlarını Tanımak İçin İpuçları

Bir elektrik devresine baktığınızda, çeşitli bileşenlerden oluştuğunu fark edeceksiniz. Örneğin kapasitörler, bir devre kartında elektrik yükünü tutmak ve gerektiğinde serbest bırakmak için kullanılır. İndüktörler ise enerjiyi manyetik bir alanda depolar. Son olarak, elektrik akımının yalnızca bir yönde akmasına izin veren ve yanlış akışın neden olduğu hasarı önleyen diyotlar vardır.

Yaygın devre kartı türleri

İki yaygın devre kartı türü vardır: PCB'ler ve breadboard'lar. PCB'ler prototipleme amacıyla kullanılır ve bileşenleri yeniden kullanmanıza olanak tanır. Bununla birlikte, perfboardlar kadar sert veya eksiksiz değildirler. Her iki türün de yapımı çok zaman alabilir ve satın almak pahalıya mal olabilir. Breadboardlar, devrelerinizi tam bir PCB'ye bağlamadan önce test etmenin harika bir yoludur.

Devre kartları yapmak için kullanılan en yaygın malzeme FR-4'tür. Bu malzeme iyi yalıtım özelliklerine sahiptir ve ark oluşumuna karşı koyabilir. FR-4, farklı elektriksel özelliklere sahip çeşitli sınıflarda mevcuttur. Tipik olarak, FR-4 130 degC'de derecelendirilir. Başka bir devre kartı türü, genellikle FR-4'e lamine edilen bir alüminyum çekirdek kartı olarak bilinir. Bu tip PCB, yüksek düzeyde soğutma gerektiren elektronik devreler için kullanılır.

Ortak bileşenler

Bir devre kartının en yaygın bileşenleri dirençler, kapasitörler ve transistörlerdir. Bu cihazlar elektrik yükünü depolar ve iletirken aynı zamanda ısı olarak dağıtır. Çeşitli malzemelerden yapılırlar ve direnç değerlerine göre renk kodludurlar. Transistörler ise elektrik enerjisini aktarır ve devre kartlarında amplifikatör olarak kullanılır. Bipolar ve radyal tipler de dahil olmak üzere birkaç farklı tipleri vardır.

Devre kartlarını yapmak için kullanılan ana malzemeler bakır ve FR-4'tür. Bakır kaplı laminat, üzerinde aşındırılmamış bakır bulunan bir kart stoğu türüdür. FR-4 malzemesi günümüzde kullanılan en yaygın türdür. Bakır kaplı laminatlar daha yeni bir gelişmedir. Devre kartlarının üretiminde homojen olmayan farklılıklar giderek daha önemli hale gelmektedir. Bu farklılıklar devre kartının dielektrik sabitinde değişikliklere neden olabilir.

Yaygın kullanımlar

Devre kartları, bilgisayar monitörleri, kayıt cihazları ve televizyonlar dahil olmak üzere birçok elektronik cihazın üretiminde önemli bir rol oynar. Ayrıca video oyunları ve DVD oynatıcılar gibi eğlence sistemlerinin içinde de bulunurlar. Aynı şekilde kahve makineleri, mikrodalgalar ve çalar saatler gibi ev aletlerinde de kullanılırlar. Bu yaygın kullanımlara ek olarak PCB'ler, yüksek güç gerektiren ve kaba işleme ve sert kimyasallara maruz kalan makineler de dahil olmak üzere endüstriyel ortamlarda da kullanılır.

PCB'lerin geleneksel kablolu devrelere göre birçok avantajı vardır. Hafiftirler, kolayca onarılabilirler ve karmaşık sistemler oluşturmak ve sürdürmek için uygun maliyetli bir yoldur. Çok yönlülükleri, bilgisayarlardan tıbbi cihazlara kadar çeşitli alanlarda elektronikte önemli ilerlemelere yol açmıştır. Bugün, arabalar bile sorunsuz çalışmalarına yardımcı olmak için PCB'lere güveniyor.

Ortak malzemeler

Baskılı devre kartlarında kullanılan birçok farklı malzeme vardır. Örneğin, FR4 yaygın bir laminattır. Bu malzeme yaklaşık 135 santigrat derecelik bir cam geçiş sıcaklığına (GTT) ve yaklaşık 3,8 ila 4,6'lık bir CTE'ye sahiptir. Diğer laminatlar, yüksek elektrik mukavemetine sahip yüksek sıcaklıkta bir malzeme olan poliimid kullanır. Diğer bazı malzemeler yüksek frekans ve mikrodalga uygulamaları için özel olarak formüle edilmiştir.

Bakır, PCB'lerde kullanılan en yaygın iletken malzemedir. Bu malzeme taban katmanında kullanılır ve gerekli sertliği sağlamak için devre kartlarına uygulanır. Alternatif olarak, alt tabaka katmanını yapmak için epoksiler kullanılır. Bununla birlikte, fiberglasın dayanıklılığından yoksundurlar.

Ortak süreçler

Devre kartı montajında yaygın olarak kullanılan işlemler arasında lehimleme, dağlama ve yüzey bitirme yer alır. Yüzey bitirme işlemi devre kartını korozyondan korur ve lehimleme işlemine yardımcı olur. Yüzey işlemine bir örnek, kartın akı ile kaplanmasını ve erimiş lehime daldırılmasını içeren sıcak hava lehim tesviyesidir. Daha sonra kartın deliklerindeki fazla lehimi çıkarmak ve lehim yüzeyini düzeltmek için yüksek basınçlı bir sıcak hava üflemesi kullanılır.

Bakır kaplamanın ilk adımı, panelin bakır sülfat ve sülfürik asit içeren bir bakır kaplama banyosuna yerleştirilmesini içerir. Daha sonra panel üzerine ince bir bakır tabakası bırakılır. Bu tabaka daha sonra kalay kaplı bir banyo ile korunur. Bakır tabaka sertleştikten sonra kalay kaplı devre kartı, aşındırma bariyeri görevi gören kalay banyosundan çıkarılır.

Yaygın üretim sorunları

Yetersiz bakır kaplama hatalı devre kartlarına yol açabilir. Bakır kaplama, elektrik akımının karttan geçmesi için kritik öneme sahiptir. Yetersiz bakır kaplama, PCB tasarım yazılımı kullanılarak veya bir PCB imalatçısı tarafından kolayca tespit edilebilir. Hava kabarcıklarını önlemek için delme işleminden sonra delikleri iyice temizlemek de çok önemlidir.

PCB tasarımı, yaygın üretim sorunlarına karşı ilk savunmadır. İyi bir PCB tasarımı kullanmak elektrostatik deşarjı ve lehimleme hatalarını önlemeye yardımcı olabilir. Üretim mühendisleri ve tasarımcılar, sorunları öngörmek ve bu sorunları ele alan bir plan oluşturmak için birbirleriyle iletişim kurmalıdır. Basit hatalar maliyetli arızalara dönüşebilir, bu nedenle mümkün olan en iyi tasarımı elde etmek çok önemlidir. Ayrıca deneyimli bir tasarımcı kullanmak, fark edilmeyebilecek hataların önlenmesine yardımcı olabilir.