Baskılı devre kartı
Baskılı devre kartı (PCB), elektronik bileşenleri birbirine bağlamak için yapılmış bir karttır. Bunlar günümüzde neredeyse tüm bilgisayarlarda ve elektronik cihazlarda kullanılmaktadır.
"Kart" elektriği iletmeyen bir malzemeden, genellikle fiberglastan yapılır. Genellikle bakır, kartın içine fiberglas katmanları arasına veya kartın yüzeyine kazınır (ince çizgiler halinde yerleştirilir). Bu, elektriğin sadece istenen yere gitmesini sağlar.
Elektronik bileşenler daha sonra elektriği iletmek için bir metal kullanılarak bu karta bağlanır. Karta kazınan metal, elektrik devrelerinde elektriğin bir bileşenden diğerine geçmesini sağlar.
Panolar, birbirine bağlı ve birlikte çalışan birçok farklı parçaya sahip olabilir. En yaygın devre kartları belirli bir iş için, örneğin bir bilgisayarı, cep telefonunu veya televizyonu çalıştırmak için çok sayıda üretilir. Bazı devre kartları, bir kişinin yeni bir elektrik görevi için kendi devre kartını oluşturabilmesi amacıyla düz olarak üretilir. Elektrik kullanan çoğu şeyin içinde onları çalıştıran en az bir devre kartı vardır.
Esnek devre kartları, esnemek (bükülmek) için yeterince ince ve doğru malzemeden yapılmış olanlardır.
Baskılı devre kartı bileşenleri takılı
Tarih
Baskılı devre kartları 1850'lerde kullanılan elektrik bağlantı sistemlerinden ortaya çıkmıştır. Başlangıçta ahşap tabanlar üzerine monte edilmiş büyük elektrikli bileşenleri bağlamak için metal şeritler veya çubuklar kullanılıyordu. Daha sonra metal şeritlerin yerini vidalı terminallere bağlı teller, ahşap tabanların yerini de metal çerçeveler aldı. Bu, devreler daha fazla parça ile daha karmaşık hale geldikçe ihtiyaç duyulan şeylerin daha küçük olmasını sağladı. Thomas Edison keten kağıt üzerinde metal kullanma yöntemlerini test etti. Arthur Berry 1913 yılında İngiltere'de bir baskı ve aşındırma yönteminin patentini aldı. 1925'te Amerika Birleşik Devletleri'nden Charles Ducas elektrokaplama kullanan bir yöntem geliştirdi. Tıpkı teller gibi elektriği iletebilen özel bir mürekkeple bir şablon (bir tahta ya da kağıt üzerine kesilmiş bir şekil) aracılığıyla baskı yaparak doğrudan yalıtılmış bir yüzey üzerinde bir elektrik yolu oluşturdu. Bu yönteme "baskılı kablolama" veya "baskılı devre" adı verildi.
1943 yılında, Birleşik Krallık'ta çalışan Avusturyalı Paul Eisler, elektriği iletmeyen sert bir tabana tutturulmuş bakır folyo tabakası üzerine iletken desen veya devreleri aşındırma yönteminin patentini aldı. Eisler'in tekniği ABD ordusu tarafından fark edildi ve İkinci Dünya Savaşı'nda yakınlık füzeleri de dahil olmak üzere yeni silahlarda kullanılmaya başlandı. Fikri, 1950'lerde transistörün tanıtılmasıyla çok kullanışlı hale geldi. O zamana kadar vakum tüpleri ve diğer bileşenler o kadar büyüktü ki geleneksel montaj ve kablolama yöntemlerine ihtiyaç duyuluyordu. Ancak transistörlerin kullanılmaya başlanmasıyla birlikte bileşenler çok küçüldü ve üreticilerin bağlantıların da küçük olabilmesi için baskılı devre kartları kullanmaları gerekti.
Kaplamalı delik teknolojisi ve bunun çok katmanlı PCB'lerde kullanımı 1961 yılında ABD'li Hazeltine firması tarafından patentlendi. Bu, bileşenlerin birbirine yakın yerleştirildiği çok daha karmaşık panolara olanak sağladı. Entegre devre çipleri 1970'lerde tanıtıldı ve bu bileşenler hızlı bir şekilde baskılı devre kartı tasarım ve üretim tekniklerine dahil edildi. Bugün Baskılı Devre Kartı bazı uygulamalarda 50 katmana kadar çıkabilmektedir.
Yüzey montaj teknolojisi 1960'larda geliştirilmiş ve 1980'lerin sonunda yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır.
El yapımı bir devre kartı
Tasarım
Bir PCB tasarlamanın ana görevi, tüm bileşenlerin nereye gideceğini bulmaktır. Normalde PCB'ye dönüştürülecek bir tasarım veya şematik vardır. Standart baskılı devre kartı diye bir şey yoktur. Her kart kendi kullanımı için tasarlanmıştır ve gerekli alana uyması için doğru boyutta olmalıdır. Kart tasarımcıları, devre tasarımlarını kart üzerinde düzenlemek için bilgisayar destekli tasarım yazılımı kullanır. Elektrik yolları arasındaki boşluklar 0,04 inç (1,0 mm) veya daha küçük olabilir. Bileşen uçları veya temas noktaları için deliklerin konumu da düzenlenir. Devre deseni yerleştirildikten sonra, negatif bir görüntü şeffaf bir plastik tabaka üzerine tam boyutta basılır. Negatif görüntüde, devre modelinin parçası olmayan alanlar siyahla gösterilir ve devre modeli net olarak gösterilir. Daha sonra metal, genellikle kimyasallarla şeffaf alanlardan çıkarılır. Bu tasarım, bilgisayar kontrollü bir delme makinesi veya üretim sürecinde kullanılan otomatik lehim pastası için talimatlar haline getirilir.
Üretim
Kartın dış katmanları bakırdan yapılmıştır. İstenmeyen bakır çıkarılır ve geriye elektronik bileşenleri bağlayacak bakır teller kalır. Bileşenler kartın üzerine yerleştirilerek tellerle temas ettirilir.
Fotorezist
Devre kartları bazen fotolitografi ile yapılır. Fotorezist adı verilen bir kaplama ışıkla reaksiyona girer ve ardından devre kartı ve kaplama bir geliştiriciye konur. Bu yöntem devre kartı başına pahalıdır, ancak başlangıçta kurulumu çok ucuzdur.
Serigrafi
Bununla birlikte, bir devre kartı yapmanın farklı yöntemleri vardır. Profesyonel olarak üretilen bazı devre kartları, devre kartından fazladan bakır çıkarmak için farklı bir yöntem kullanır. Serigrafi baskı adı verilen bir işlem kullanılır. Serigrafi, bir kumaşın bir çerçeve üzerine sıkıca çekilmesidir. Ardından kumaşın üzerine bir görüntü basılır. Daha sonra mürekkep kumaşın içinden bastırılır. Mürekkep, görüntünün kumaş üzerine basıldığı yere gitmez. Kumaş genellikle ipek olduğu için serigrafi olarak adlandırılır. Kumaş genellikle ipektir çünkü çok küçük delikleri vardır. Serigrafi, direnç adı verilen bir mürekkebi tahtaya basmak için kullanılır. Direnç, devre kartını yapmak için kullanılan aşındırıcıya direnç gösteren bir mürekkeptir. Etchant kart üzerindeki bakırı çözer. Bu, her bir kart için foto-rezistten daha ucuzdur, ancak başlangıçta daha pahalıdır.
Frezeleme
Devre kartı yapmanın bir başka yolu da değirmen kullanmaktır. Değirmen, birçok yönde hareket eden bir matkaptır. Matkap, tahta üzerinde her hareket ettiğinde az miktarda bakır çıkarır. Değirmen, kart üzerindeki tellerin etrafındaki bakırı kaldırır. Bu da kart üzerinde fazladan bakır bırakır. Diğer yöntemler kart üzerinde fazladan bakır bırakmaz. Bu yöntem kart başına daha ucuzdur, ancak bunu yapmak için gereken ekipman pahalıdır. Diğer iki yöntem daha kolay olduğu için bu yöntem sık kullanılmaz.
Sorular ve Yanıtlar
S: Baskılı devre kartı nedir?
C: Baskılı devre kartı (PCB), elektronik bileşenleri birbirine bağlamak için yapılmış bir karttır.
S: Devre kartları ne için kullanılır?
C: Devre kartları günümüzde neredeyse tüm bilgisayarlarda ve elektronik cihazlarda kullanılmaktadır.
S: Bir PCB neyden yapılır?
C: "Kart" elektriği iletmeyen bir malzemeden, genellikle fiberglastan yapılır.
S: Bir PCB, elektrik devrelerinde elektriğin bir bileşenden diğerine geçmesine nasıl izin verir?
C: Genellikle bakır, kartın içine fiberglas katmanları arasına veya kartın yüzeyine kazınır (ince çizgiler halinde yerleştirilir). Kartın içine kazınan metal, elektrik devrelerinde elektriğin bir bileşenden diğerine geçmesini sağlar.
S: Esnek devre kartları nedir?
C: Esnek devre kartları, esnemek (bükülmek) için yeterince ince ve doğru malzemeden yapılmış olanlardır.
S: Sert-esnek kartlar nedir?
C: Sert-esnek kartlar, sert kartların ve esnek kartların özelliklerini birleştiren, bazı noktalarda sert ve diğer bazı noktalarda bükülebilir olan kartlardır.
S: Elektrik kullanan çoğu şeyin içinde en az bir devre kartı var mıdır?
C: Evet, elektrik kullanan çoğu şeyin içinde onları çalıştıran en az bir devre kartı vardır.
