PCB Malzeme Seçim Kılavuzu

Elektroniğin en önemli parçası baskılı devre kartıdır (PCB). Alternatif olarak, kısaltma aynı şey olan baskılı devre kartları ve baskılı devre kartlarını da ifade eder. Bu kartların bilgisayarlardan hesap makinelerine kadar her şeydeki kritik rolü nedeniyle, PCB kartı malzeme seçimi belirli bir ekipmanın elektriksel gereksinimleri için dikkatli ve bilgili bir şekilde yapılmalıdır.

PCB'nin geliştirilmesinden önce, devre kartı malzemeleri çoğunlukla belirli bağlantı noktalarında kolayca arızalanabilen, birbirine dolanmış, üst üste binen kablo yuvalarıyla kaplıydı. Ayrıca, yaşlanınca ve belirli kablolar çatlamaya başladığında kısa devre de yapabilirlerdi. Beklendiği gibi, bu erken kartların kablolanmasına giren manuel süreç kafa karıştırıcı ve zahmetliydi.

Günlük elektronik bileşenlerin giderek artan çeşitliliği devre kartlarına güvenmeye başladıkça, daha basit, daha kompakt alternatifler geliştirme yarışı başladı ve bu da PCB malzemesinin geliştirilmesine yol açtı. PCB malzemeleriyle, devreler birçok farklı bileşen arasında yönlendirilebilir. Kart ile bağlı bileşenler arasında akım transferini kolaylaştıran metal, lehim olarak bilinir ve yapışkan özellikleriyle de ikili bir amaca hizmet eder.

PCB Malzeme Bileşimi

Bir PCB'nin bileşimi genellikle tek bir katmana ısıyla lamine edilmiş dört katmandan oluşur. PCB'de kullanılan malzeme yukarıdan aşağıya şu katmanları içerir:

• Serigrafi

• Lehim maskesi

• Bakır

• Alt tabaka

Bu katmanların sonuncusu olan alt tabaka, fiberglastan yapılır ve FR4 olarak da bilinir; FR harfleri "yangına dayanıklı" anlamına gelir. Bu alt tabaka, PCB'ler için sağlam bir temel sağlar, ancak kalınlığı belirli bir kartın kullanım alanlarına göre değişebilir.

Piyasada aynı yukarıda belirtilen PCB malzemelerini kullanmayan, bunun yerine fenolik veya epoksilerden oluşan daha ucuz bir kart yelpazesi de mevcuttur. Bu kartların termal hassasiyeti nedeniyle, laminasyonlarını kolayca kaybetme eğilimindedirler. Bu daha ucuz kartları lehimlenirken yaydıkları kokudan genellikle kolayca ayırt edebilirsiniz.

PCB'nin ikinci katmanı, ısı ve yapıştırıcı karışımıyla alt tabakaya lamine edilen bakırdır. Bakır katman incedir ve bazı kartlarda, alt tabakanın üstünde ve altında olmak üzere iki katman bulunur. Sadece tek bir bakır katmanına sahip PCB'ler daha ucuz elektronik cihazlarda kullanılır.

Yoğun olarak kullanılan bakır kaplı laminatlar (CCL), takviye malzemesi, kullanılan reçine yapıştırıcısı, yanıcılık, CCL performansı gibi farklı sınıflandırma standartlarına göre farklı kategorilere ayrılabilir.

Yeşil lehim maskesinin üstünde, PCB'yi teknik programcılar için okunabilir hale getiren harfler ve sayısal göstergeler ekleyen serigrafi katmanı bulunur. Bu da, elektronik montajcılarının her bir PCB'yi her bir bileşende doğru yere ve doğru yöne yerleştirmesini kolaylaştırır. Serigrafi katmanı genellikle beyazdır, ancak bazen kırmızı, sarı, gri ve siyah gibi renkler de kullanılır.

PCB Katman Teknik Terimleri

PCB'lerin nasıl katmanlandırıldığını anlamanın yanı sıra, PCB'lerin kullanımına eşlik eden aşağıdaki teknik terimleri bilmek de önemlidir:

• Halka şeklindeki halka. PCB üzerindeki delikleri çevreleyen bakır halka.

• DRC. Tasarım kuralı kontrolü için bir kısaltma. Esasen DRC, bir PCB'nin tasarımının işlevselliği açısından kontrol edildiği bir uygulamadır. Kontrol edilen ayrıntılar arasında izlerin genişliği ve delme delikleri bulunur.

• Matkapla vuruldu. Bir PCB üzerindeki tüm delikleri, doğru veya yanlış yerleştirilmiş olsun, tanımlamak için kullanılır. Bazı durumlarda, üretim sırasında kullanılan donuk delme ekipmanı nedeniyle bir delik biraz yanlış olabilir.

• Parmak. İki PCB arasında bağlantı noktası görevi gören, tahta kenarı boyunca açığa çıkan metal. Parmaklar genellikle eski video oyunlarında ve hafıza kartlarında bulunur.

• Fare parçaları. PCB'nin yapısal bütünlüğünü tehdit edecek kadar aşırı delinmiş bir kart bölümü.

• Ped. Genellikle lehimlenmiş bir parçanın uygulandığı, PCB üzerindeki açık metal alan.

• Panel. Daha sonra ayrı ayrı kullanım için ayrılan daha küçük kartlardan oluşan büyük bir devre kartı. Bu uygulamanın nedeni, işleyicilerin daha küçük kartlarla uğraşırken yaşadıkları zorluğu ortadan kaldırmaktır.

• Macun şablonu. Lehimleme için üzerine macun sürülen bir tahta üzerindeki metal şablon.

• Düzlem. PCB üzerinde sınırları işaretlenmiş ancak yolu olmayan, açıkta kalan daha büyük bir bakır bölümü.

• Delikten kaplama. Genellikle başka bir bileşeni bağlamak amacıyla bir PCB'den doğrudan geçen bir delik. Delik kaplanmıştır ve genellikle halka şeklinde bir halka içerir.

• Yuva. Dairesel olmayan herhangi bir delik. Yuvalı PCB'ler genellikle bir devre kartında garip şekilli delikler oluşturmanın üretim maliyetleri nedeniyle yüksek fiyatlıdır. Yuvalar genellikle kaplanmaz.

• Yüzey montajı. Harici bileşenlerin delikler kullanılmadan doğrudan karta monte edildiği bir yöntem.

• İz. Bir PCB boyunca devam eden bir bakır hattı.

• V-puan. Tahtanın kısmen kesildiği yer. Bu, PCB'yi kırılmaya karşı savunmasız hale getirebilir.

• Via. Katmanlar arasında sinyallerin geçtiği bir delik. Via'lar çadırlı ve çadırsız versiyonlarda görülür. Çadırlı versiyonlar koruyucu lehim maskesiyle kaplıdır, çadırsız via'lar ise konnektör bağlantıları için kullanılır.

Bir katmandan önce gelen sayı, bir yönlendirme veya düzlem katmanı olsun, iletken katmanların tam sayısını ifade eder — iki katman türü. Katmanlar genellikle 1 sayısına veya sonraki dört çift sayıdan herhangi birine sahiptir: 2, 4, 6, 8. Katman kartları bazen tek sayılara sahiptir, ancak bunlar nadirdir ve neredeyse hiçbir fark yaratmaz. Örneğin, 5 katmanlı veya 6 katmanlı bir karttaki PCB malzemesi neredeyse aynı olacaktır.

İki katman türünün farklı işlevleri vardır. Yönlendirme katmanları izler içerir. Düzlem katmanları güç konnektörleri olarak hizmet eder ve bakır düzlemler içerir. Düzlem katmanları ayrıca bir kartın sinyalleme amacını belirleyen adalar içerir, ister 3.3 V ister 5 V olsun.

FR4, cam takviyeli epoksi lamine levhaların kod adıdır. Dayanıklılığı ve neme ve yangına dayanma kabiliyeti nedeniyle FR4 en popüler PCB malzemelerinden biridir.

Ek PCB Tasarım Hususları

1.6 mm gibi bir rakam, bir katman tahtasının kalınlığını belirtmek için kullanılır. 4 katmanlı tahtalarda, 1.6 mm standart ölçüdür. Kalınlık, bir cihaz için tahta seçerken dikkat edilmesi gereken bir şeydir. Örneğin, daha kalın tahtalar, ağır bağlantı nesnelerinin desteklenmesi gerektiğinde daha fazla destek sunacaktır.

Düz katmanlardaki standart bakır kalınlığı seviyesi 35 mikrondur. Alternatif olarak, bakır kalınlığı bazen ons veya gram olarak belirtilir. Çok sayıda uygulamayı destekleyen kartlarda normalden daha yüksek bakır kalınlığına gitmek en iyisidir.

Raylar güç aktarmak için tasarlanmamıştır, ancak bu bazen sinyaller frekansları düzgün bir şekilde işlemediğinde gerçekleşebilir. Sorun kontrol altında tutulmazsa, raylar büyük miktarda güç kaybedebilir. Bir rayın bir tarafından diğerine mümkün olduğunca fazla güç aktarmak için rayın düzeni iletim denklemlerini hesaba katmalıdır.

Genel olarak, bakır izli FR4 PCB malzemesinden oluşan katman panolarında, sinyal süresi bir nanosaniye olduğu sürece, iki inç doğru iz mesafesidir. Ancak, özellikle sinyal bütünlüğü kritik önem taşıyorsa, yüksek iz uzunlukları için iletim hattının etkilerini de hesaba katmalısınız. İnternet, insanların belirli katman panoları için uygun empedans hesaplamaları yapmasına yardımcı olmak üzere tasarlanmış programlar ve elektronik tablolarla doludur.

Çoğu panoda, geçiş delikleri boştur ve genellikle içlerinden görebilirsiniz. Yine de, geçiş delikleri doldurulabilecek çeşitli durumlar vardır. Başlangıç ​​olarak, toz ve diğer kirliliklerden koruyucu bariyerler oluşturma söz konusu olduğunda geçiş delikleri doldurulması gerekir. İkinci olarak, geçiş delikleri bir akımın taşıma kapasitesini artırmak için doldurulabilir, bu durumda iletken malzemeler kullanılabilir. Geçiş delikleri doldurulmasının bir diğer nedeni de bir panoyu düzleştirmektir.

Vialar genellikle küresel ızgara dizisi (BGA) parçalarıyla doldurulur. Bir BGA pimi ile iç katman arasında temas meydana gelirse, lehim viadan kayarak farklı bir katmana geçebilir. Bu nedenle, vialar lehimin başka bir katmana sızmamasını ve kontakların bütünlüğünün amaçlandığı gibi korunmasını sağlamak için doldurulur.

Bir katman kartında en sorunlu olaylardan biri, bir temasın kart boyunca bir noktada girip çıkmasıdır. Bu ne kadar çok olursa, kartın o kısmı o kadar çabuk tamamen bozulmaya meyilli olur. Ortalama bir ev elektroniği kullanıcısı, bir hesap makinesindeki düğmelerden biri çalışmayı bıraktığında bu sorunu yaşayacaktır. Her düğme, katman kartının belirli bir kısmına basar ve bir nokta arızalandığında, o noktayla ilişkili düğme sinyalini gönderemez.

Temas noktalarının belirli noktalarda silinmesinin bir başka yolu da anakart üzerine ikincil bir kart yuvasının takılmasıdır. Kart kötü bir şekilde kullanılırsa, kart üzerindeki noktalardan biri hasar görebilir ve bundan sonra çalışmayabilir. Birbirleriyle temas eden tahta yüzeylerini korumak için en iyi yol, yaşamı iyileştiren bir bariyer görevi gören altın bir tabaka kullanmaktır. Ancak altın pahalı olabilir ve tırnaklarda kullanımı PCB üretim sürecine başka bir adım daha ekler.

PCB Lehim Maskesi

Anakartlar söz konusu olduğunda çoğu insanın aşina olduğu renk, soldermask rengi olan yeşildir. Çok yaygın olmasa da, soldermask bazen kırmızı veya mavi gibi diğer renklerde de görünür. Soldermask, sıvı fotoğraf görüntülenebilir soldermask anlamına gelen LPISM kısaltmasıyla da bilinir. Soldermask'ın amacı, sıvı lehimin sızmasını önlemektir. Son yıllarda, soldermask eksikliği nedeniyle bunun vakaları daha yaygın hale geldi. Ancak çoğu hesaba göre, kullanıcılar genellikle soldermask'ı olmayan kartlara göre soldermask'ı olan kartları tercih ediyor.

PCB'ye lehim maskesi uygulandıktan sonra PCB erimiş lehime tabi tutulur. Bu işlem gerçekleşirken, bakırın açıkta kalan yüzeyleri lehimlenir. Tüm bunlar sıcak hava lehim tesviyesi (HASL) olarak bilinen bir işlemin parçasıdır. SMD yongaları lehimlenirken, kart lehimin erimiş bir form aldığı noktaya kadar ısıtılır ve bileşenler uygun yerlerine yerleştirilir. Lehim kurudukça, bileşenler de lehimlenir. HASL genellikle lehimdeki bileşiklerden biri olarak kurşun içerir, ancak kurşunsuz seçenekler de mevcuttur.

Parça genişliğinin aralığı bir çizgi ile gösterilir. Örneğin, 6/6 mil rakamını gördüğünüzde, bu 6 milin minimum parça genişliği ve minimum parça aralığı olarak belirtilmesini gerektirir. Bu nedenle, söz konusu karttaki tüm aralıklar 6 mili karşılamalı veya aşmalıdır. Bilmeyenler için, mil birimleri PCB malzemelerindeki mesafeleri belirlemek için kullanılır. Genişlik ve aralık, özellikle yüksek miktarda akımı idare etmek üzere tasarlanmış kartlar söz konusu olduğunda önemlidir.

Bir PCB kartı çok katmanlı olduğunda, çeşitli izler erişilebilirlik açısından görsel olarak incelenemez. Bu nedenle, tüm sinyallerin erişilebilir olduğunu doğrulamak için izlerin sonuna problar yerleştiren bir test yapılır. Test, bir uçtan volt uygulamalarıyla gerçekleştirilir. Bu voltajlar diğer taraftan algılanırsa, izlerin çalışır durumda olduğu kabul edilir. Test, yalnızca bir veya iki katmana sahip kartlarda her zaman gerekli olmasa da, kaliteye gerçekten önem veriyorsanız yine de önerilir.

İç ve dış katmanları birbirine bağlayan geçişlere kör geçişler denir. Bu isim, bu geçişlerin yalnızca bir taraftan görülebilmesinden kaynaklanır. İki veya daha fazla iç katmanı birbirine bağlayan geçişlere gömülü geçişler denir ve bunlar her iki taraftan da dışarıdan görülemez. Kör ve gömülü geçişler içeren kartlarda, geçiş dolgusu sıklıkla kullanılır. Bu, dış yüzeyi daha güvenli tutar ve lehimin kayma ve iç geçişlere nüfuz etme olasılığını düşürmeye yardımcı olur.

Maliyeti Etkileyen Malzeme Seçimleri

PCB, altın sekmeler, kör veya gömülü geçişler veya geçiş dolgusu gibi özellikler içerdiğinde genellikle daha pahalıya mal olur. Aynı şekilde, 6 milden daha düşük hat/genişlik aralığına sahip PCB'ler de daha pahalı olma eğilimindedir. Bu daha yüksek fiyatların nedeni, alışılmadık PCB kartlarının üretiminde kullanılan alternatif işlemdir. Aynı şekilde, belirli PCB üretimleri, düşük mil veya iç geçişler sunulduğunda neredeyse hiç karlı veya başarılı olmuyor ve daha yüksek fiyat kayıpları telafi etmek için ayarlanıyor. Hat/genişlik ölçümleri 3 mil kadar düşük PCB üreten üreticiler var, ancak bu, belirli bir bileşen için tek seçeneğiniz olmadığı sürece genellikle önerilmez.

Güç ve Isının PCB Malzeme Seçimi Üzerindeki Etkisi

PCB'leri etkileyen tüm faktörlerden ikisi en yoğun olanıdır güç ve ısı. Bu nedenle, her biri için eşikleri belirlemek çok önemlidir ve bu, bir PCB'nin termal iletkenliğini değerlendirerek yapılabilir. Bu, watt gücünün malzemenin uzunluğu boyunca sıcaklığa nasıl dönüştürüldüğünü tanımlar. Ancak, termal iletkenlik için sektör genelinde belirlenmiş değerler yoktur.

Örneğin, Rogers Corp., EW ve iletişimde sıklıkla kullanılan bir PCB malzemesi olan RT/duroid 5880'i taşır. Bu malzemenin dielektrik sabiti düşüktür, çünkü mikro-lifli cam elemanları içeren bir kompozit malzemedir. Bu mikrolifler, malzemedeki lifin mukavemetini artırma amacına hizmet eder.

Bu düşük dielektrik sabiti nedeniyle PCB, yüksek frekansları kullanan uygulamalar için idealdir. Ancak, malzemenin düşük termal iletkenliği nedeniyle kolayca ısınabilir ve bu, ısı yoğun uygulamalarda büyük bir dezavantaj olabilir.

PCB Malzemeleri ve Endüstri Uygulamaları

Askeri ve havacılık, otomotiv ve tıbbi endüstrilerdeki uygulamalar için PCB'ler, bazıları bakır kaplı ve diğerleri alüminyum kullanan tek taraflı ve çift taraflı çeşitlerde üretilir. Bu endüstrilerin her birinde, malzeme belirli alanlarda maksimum performans için kullanılır. Bu nedenle, PCB malzemeleri belirli endüstrilerde hafif kaliteleri veya diğerlerinde yüksek miktarda gücü idare edebilme yetenekleri için seçilir. Bu nedenle, performans yetenekleri hesaba katıldığında, PCB malzemeleri seçilirken hangi işlevlerin birbirleriyle karşılaştırılması gerektiğini belirlemek çok önemlidir, çünkü malzeme seviyeleri performans seviyeleriyle ilişkilidir.

Esnek ve Sert-Esnek Levhalar

Son yıllarda, esnek ve sert-esnek panolar, çeşitli kullanımlarda sağladıkları seçenekler nedeniyle popülerlik kazanmıştır. Temel olarak, bükülebilir, katlanabilir ve hatta nesnelerin etrafına sarılabilirler, bu nedenle düz devre kartlarıyla asla mümkün olmayacak uygulamaları elde etmek için kullanılabilirler. Örneğin, esnek bir pano, panelleri bağlamaya gerek kalmadan bir uçtan diğerine akım taşımaya devam eden ve bir panonun açılı olarak katlanmasını gerektiren bir ekipman parçası için kullanılabilir.

Piyasadaki esnek levhaların çoğunluğu, DuPont Corporation tarafından geliştirilen bir poliimid film olan Kapton'dan oluşur. Film, ısı direnci, boyut tutarlılığı ve sadece 3.6 dielektrik sabiti gibi niteliklere sahiptir.

Kapton'un üç Pyralux versiyonu bulunmaktadır:

• Alev geciktirici (FR)

• Alev geciktirici olmayan (NFR)

• Yapıştırıcısız / yüksek performanslı (AP)

PCB Kart Malzemelerinin Seçimi – Önce Kalite

PCB kart malzemelerini seçerken, ister ev elektroniği ister endüstriyel ekipman için olsun, her türlü kartın yapımında kalite son derece önemlidir. Baskılı devre kartı içeren bir bileşen büyük veya küçük, ucuz veya pahalı olabilir, ancak en önemlisi söz konusu öğenin beklenen kullanım ömrü boyunca üstün performans sunmasıdır.

Belirli bir karta giren birkaç tür PCB malzemesi olmasına rağmen, tüketicilerin ve işletmelerin devre kartları kullanan ürünlerde aradığı şey nihai olarak ürün güvenilirliğidir. Elbette, PCB kart malzemelerinin, bir bileşen yanlışlıkla düşürülse veya yana doğru çarpsa bile bir arada duracak kadar güçlü olması da önemlidir.

Örneğin bilgisayarlı ekipmanlarda dayanıklı PCB'ler, önceden var olan PCB kart malzemelerine zarar vermeden donanım güncellemelerinin yapılabilmesini sağlar. Aynı durum, çalışma koşullarında kalmak için PCB teknolojisine güvenen elektronik cihazlar, mikrodalgalar ve diğer ev aletleri için de geçerlidir. ATM'ler gibi elektronik kamu tesislerinde bile PCB'ler arızasız çalışmalıdır, böylece düğmeler çalışır ve komutlar gecikmeden anlaşılır.

At Wonderful PCB, PCB tedarik ve montaj hizmetleri konusunda tam bir yelpaze sunuyoruz. 20 yılı aşkın iş deneyimimiz ve yenilikçi teknolojilerimiz sayesinde, Wonderful PCB FR4, Rogers vb. gibi en popüler ve yaygın olarak kullanılan farklı laminat malzemeleri ve alt tabaka malzemelerini işleyebilir. Hizmetlerimiz, PCB kullanan bileşenlerin çalışması ve işlevselliği söz konusu olduğunda benzersiz hedeflerle endüstriyel sektörlerdeki mühendisler tarafından kullanılmıştır. Hizmetlerimiz hakkında daha fazla bilgi edinmek için montaj genel bakış ve yetenekler sayfalarımızı ziyaret edin veya bugün anında teklif almak için bizimle iletişime geçin.