Baskılı Devre Kartı Tasarımı ve Üretimi Hakkında Bilmeniz Gereken Her Şey

Anahtar Kelimeler: Baskılı Devre Kartı Üreticisi

Baskılı devre kartları, elektronik cihazları bir araya getirmenin bir yolunu sağladıkları için elektronik cihazlarda kullanılan çağdaş malzemelerdir. Bu kartlar, FR-4 epoksi fiberglas gibi iletken olmayan malzemelere bağlanmış bakır folyolardan fotolitografi işlemleriyle yapılan metal izler ve pedlerin yanı sıra diğer şekillendirici unsurlara sahiptir. Baskılı Devre Kartı Üreticisinden gelen baskılı devre kartları, ev aletleri, endüstriyel cihazlar ve havacılık cihazları dahil olmak üzere çok sayıda kullanım alanında gereklidir. Tek taraflı, çift taraflı ve çok katmanlı baskılı devre kartları, bir devrenin belirli tasarım parametrelerini ve kısıtlamalarını karşılar.

Gelişmiş ve mini boyutlu elektronik cihazlar geliştirmenin karmaşıklıklarını karşılamak için piyasaya sunulan esnek, rigid-flex ve yüksek yoğunluklu interkonnekt baskılı devre kartlarını içeren diğer baskılı devre kartı teknolojisi alt türleri de bulunmaktadır. Seçim sürecinde, belirli bir uygulamada hangi tür baskılı devre kartlarının kullanılacağı temeldir ve bu, baskılı devre kartlarının doğasına ve karakterine bağlı olarak daha net bir perspektifle yapılabilir.

baskılı devre kartının Ana Hammaddeleri

Bir baskılı devre kartının temel katmanları, normalde FR-4, poliamid veya PTFE olarak adlandırılan fiberglastan türetilen iletken olmayan bir taban malzemesidir. Gerekli elektriksel yolları oluşturmak için, substrat yüzeyinde solid bakır yollar, bağlantılar ve diğer desenler geliştirilir.

Üzerine bu bileşenlerin yerleştirildiği baskılı devre kartının farklı bölümlerinin elektriksel bağlantısını sağlamak için bakır izler kullanılır. Bu izler, devrenin taşıma kapasitesine ve istenen empedansına bağlıdır, bu nedenle genişlikler ve kalınlıklar belirlenmelidir.

Vialar, baskılı devre kartı üzerindeki küçük deliklerdir ve bakır katmanlarla doldurulur, böylece kart katmanlarının bağlanmasına izin verir. Yaygın via türlerinden bazıları, baskılı devre kartı tasarımında farklı kullanımları olan delikli, kör ve gömülü vialardır.

Normalde bir polimer olan lehim maskeleri, baskılı devre kartı yüzeyine esas olarak bakır izleri oksidasyona karşı korumak ve özellikle lehimleme sırasında kısa devreyi önlemek için uygulanır. Ayrıca, en yakın iz ile ona yakın ped arasında elektriksel yalıtım yapılmasına yardımcı olur.

Bakır folyo: Bakır folyo, iletken iz, ped ve düzlemlerin üretimi için farklı ağırlıklarda gelir.

Substrat malzemeleri: FR-4, iyi mekanik ve elektriksel karakteri nedeniyle tipik taban malzemesidir, ancak poliamid ve PTFE yüksek frekans ve yüksek sıcaklıkta kullanılır.

Lehim maskesi: LPI lehim maskeleri, harika boyutsal doğruluk ve önemli esneklik sağlama yeteneği nedeniyle oldukça popülerdir.

İpek baskı: Bileşen montajını ve sorun gidermeyi kolaylaştıran metin, logolar ve bileşen referansları içeren dış bakır katman üzerindeki bir mürekkep katmanı.

Yüzey kaplamaları: Sıcak hava lehim seviyeleme (HASL) ve ayrıca açıkta kalan bakırı kaplayan ve lehimlenebilirliği iyileştiren kimyasal kaplama yöntemleri olan kimyasal nikel altın kaplama (ENIG) veya organik lehimlenebilirlik koruyucu (OSP) gibi substrat seçenekleri.

Baskılı devre kartları günümüzde çeşitli malzemelerden oluşur, ancak her birinin özelliklerini bilmek önemlidir.

Cam takviyeli epoksi laminat anlamına gelen FR-4, 1 MHz'de 4.5 dielektrik sabiti ve 0.02 dağılım faktörü ile karakterize edilen elektriksel, termal ve mekanik özellikleri nedeniyle baskılı devre kartı üreticileri arasında popülerdir ve genel kullanım için uygundur. 130°C ila 180°C arasında Tg'ye ve 0.3 W/mK termal iletkenliğe sahiptir.

Polimid, yüksek performanslı bir polimer olarak, yüksek ısı direnci, kimyasal direnç ve mekanik dayanıklılık ile karakterize edilir. 1MHz'de, 3.2 ila 3.6 arası bir dielektrik sabiti ve 0.002'lik bir dağılım faktörü, onu yüksek frekans kullanımı için ideal kılar. Polimid termoset plastikler sınıfına aittir ve 260 ila 400 Santigrat derece arasında bir camsı geçiş sıcaklığına sahiptir; malzeme, metre Kelvin başına 0.2 watt'lık bir ısı dağıtma yeteneğine sahiptir.

İşte en önemli baskılı devre kartı tasarım hususları:

Bileşen yerleşimi: Emisyonları azaltmak, aynı zamanda sinyal ve termal bütünlüğü iyileştirmek, baskılı devre kartının üretilebilirliğini artırmak için bileşenlerin doğru yerleştirilmesi hedeflenmelidir. Bileşen yerleşimi konusunda bazı özel önlemler alınmalıdır: bileşenlerin boyutu, şekli, yönlendirilmesi ve parazit faktörlerle ilişkili yakınlıkları uygun şekilde değerlendirilmeli ve sistemin düzgün çalışmasını sağlamak için gerekli koşullara karşılık gelmelidir.

Sinyal bütünlüğü: Baskılı devre kartı Üreticisi'nden itibaren, uygun iz ve yönlendirme, empedans uyumu ve çapraz konuşma ile EMI'yi en aza indirerek, sinyal kalitesi ve zamanlamasının tüm baskılı devre kartı boyunca korunduğundan emin olun. Sinyal bozulmasını önlemek için toprak katmanları, keskin dönüşlerin olmaması ve iyi sonlandırma gibi unsurlar uygulanmalıdır. Bu nedenle, performansı iyileştirmek için TDR ve göz diyagramları veya diğer simülasyon araçları ve analiz tekniklerini kullanın.

Termal yönetim: Aşırı ısı birikimi nedeniyle bileşen arızalarını önlemek için ısı kontrolü yapıldı. Elektrik bileşeninin güç kaybını, çevre sıcaklığını ve sistemi soğutma yöntemlerini dikkate alın. Isıyı dağıtmak için termal geçiş delikleri, bakır döküm alanları ve soğutucu kullanın. Özellikle yüksek güç kullanımında termal yönetimi araştırmak ve iyileştirmek için tüm termal simülasyon araçlarını kullanın.

Güç dağıtımı: Sistem bileşenlerinin kesintisiz ve temiz güç kaynağı alabilmesi için uygun bir Güç Dağıtım Ağı (PDN) tasarlayın. Güç ve toprak katmanlarını ayırın, baskılı devre kartları üzerinde kullanılmayan bakır alanlardan kaçının ve güç kaynağı sıçramasını azaltın. Güç dağıtım durumunu iyileştirmek için ayrıştırma kapasitörleri kullanılmalı ve geçiş deliği yerleşimi optimize edilmelidir. Önemli ölçüde düşük maliyetle saygın bir üretim güvenilirliği elde etmek için bu sınırlar dahilinde geliştirin.

Elektromanyetik uyumluluk (EMC): Bu, herkesin baskılı devre kartının yüksek EMI üretmediğinden ve dışarıdan gelen yüksek EMI'ye direndiğinden emin olması gerektiği anlamına gelir. AC topraklama, ekranlama ve filtreleme gibi önlemler uygulayın. Özellikle otomotiv, havacılık ve tıp sektöründe EMC mevzuatına ilişkin EMC uyumluluğu ve standartları.

Baskılı Devre Kartı Türleri

Kullanımlarında daha iyi bir seçim yapılabilmesi için ana baskılı devre kartı türleri hakkında bazı bilgilere sahip olmak da eşit derecede önemlidir. Baskılı devre kartlarının üç sınıflandırması, kendi özellikleri, güçlü ve zayıf yönleri olan tek taraflı, çift taraflı ve çok katmanlıdır.

Tek taraflı bir baskılı devre kartı, iletken hatlara ve bileşenlere yalnızca substrat malzemesi çoğunlukla FR-4 olan substratın bir tarafında sahiptir. Bu kartlar, tasarımcılar için mevcut en basit ve en düşük maliyetli olanlardır; basit cihazlarda ve ilk modellerde bulunan kolay devreler için önerilir. Ancak, tek taraflı baskılı devre kartlarının iki dezavantajı vardır: a) sınırlı yönlendirme seçenekleri ve b) daha sofistike uygulamalardaki kullanımlarını sınırlayan daha düşük bileşen yoğunluğu.

Çift taraflı baskılı devre kartları, delikli geçiş delikleri kullanılarak substratın her iki yüzünde iletken iz ve bileşenlere sahip olanlardır. Bu geçiş delikleri aslında, iki katman arasında sinyal akışını kolaylaştıran üst katmanlarda kaplama alan delinmiş deliklerdir. Herhangi bir karmaşıklıkta yönlendirme ve yüksek bileşen yoğunluğu çift taraflı baskılı devre kartlarında mümkündür ve kullanım türleri tüketici elektroniği, bilgisayar ekipmanları, endüstriyel kontrol ve otomasyon gibi alanları kapsar.

Çok katmanlı PCB'ler, üç veya daha fazla iletken katmana sahip devrelerdir; devre kartları ise dokunmuş veya elyaf dolgulu yalıtım malzemesinden veya prepreg katmanlarından yapılır. Bu kartlar, en karmaşık tasarımı ve katmanlı bileşenleri sunarak yüksek hızlı dijital cihazlar, elektronik RF ekipmanları ve havacılık araçları gibi karmaşık uygulamalarda kullanılmalarını sağlar.

Bu nedenle, PCB Üreticisinden gelen çok katmanlı PCB, karmaşık yönlendirme, daha iyi sinyal bütünlüğü ve daha iyi ısı dağılımı kapasitesi sunar çünkü tüm iç katmanlar güç ve toprak düzlemleri olarak kullanılabilir. Ayrıca, daha fazla katman, kör ve gömülü via gibi gelişmiş tekniklerin kullanımına olanak tanır, bu da çok katmanlı PCB'lerin genel performansını artırır.