PCB Blogu - PCB nedir ve PCB tasarım süreci

PCB nedir? PCB, tam isim yazılmış devre tahtası, modern elektronik ürünlerin inşaması ve kanın sınırı, gereksiz bir rol oynuyor. Elektronik saatlerin günlük giysilerinden öğrenciler hesap makinesi olmadan, gereksiz bilgisayarın ofisinde yapamazlar. Sonra iletişim elektronik ekipmanların dünyasına bağlanacaklar. Hatta ülkenin askeri silah sisteminin ordu gücünün bir semboli bile,bu görünüşe göre farklı, elektronik ekipmanlarının farklı fonksiyonları, iç yapıs ında, sofistikli ve karmaşık bir pcb tabanında oluşturulmuş.

Baskılı devre kartları üç ana kategoriye bölünebilir: Esnek Baskılı devreler (FPC), sert devre kartları ve Sert-Esnek PCB'ler (Sert-Esnek PCB).

FPC, ya da Flexible Printed Circuit, yüksek yoğunluklara, hafif kilo, ultra-thinness ve mükemmel eğme özellikleri için geniş olarak tanınır. Örneğin, şu anki ürünlerimizden birisi FPC'yi düzenleme şeklinde kullanır. Bu, hafif kilo ve kolay düzenleme özellikleri için değerlendirildir.

Sıcak Flex PCB (Rigid-Flex yazılmış devre tahtaları) laminasyon gibi bir seri süreçler üzerinden fleksibil pcb ile sabit devre tahtası ile birleştirerek yapılır. Bu elektronik tahtasının avantajı, FPC ve PCB tahtasının saygı avantajlarını birleştirmektir. Ancak, bunun yanlışlıkları aynı şekilde açık: kompleks üretim süreci, relativ düşük yiyecek, üretim zorlukları ve relativ uzun üretim döngüsü.

pcb klasifikasyonu

Katman sayısına ve bakır folyo dağılımına göre sınıflandırma

Bakar yağmalarının sayısına göre devre tahtaları tek taraflı tahtalara, iki taraflı tahtalara ve çok katı tahtalara bölünebilir.

Tek Katmanlı Kartlar: Teller sadece bir tarafta sağlanır. Kablolama sadece bir tarafa sınırlı olduğundan, birçok tasarım kısıtlaması vardır. Bu kartlar erken devrelerde daha yaygındı, ancak şimdi çoğunlukla basit yapılara ve sıkı maliyet gereksinimlerine sahip ürünlerde kullanılıyor.

Çift Katmanlı Kartlar: Kartın her iki tarafında kablolama sağlanır. Çift taraflı kablolama sayesinde, aşamalı kablolamanın neden olduğu sorunları tek bir panelde çözmek ve böylece daha optimal bir düzen elde etmek mümkündür. Çift taraflı levhalar genellikle nispeten basit devrelerde kullanılır, çip pin dağıtımı yoğun durumlar değildir.

Çok katmanlı levhalar (Çok katmanlı levhalar): Kablolama alanını genişletmek için, çok katmanlı levhalar birden fazla katmanlı tek veya çift taraflı levhalar kullanır ve yalıtım malzemesi aracılığıyla bağlanır. Yaygın olarak kullanılan çok katmanlı levhalar genellikle 4 ile 8 katman arasındadır.

Substrate tarafından sınıflandırma

Substrat tarafından sık klasifikasyon: fenolik kağıt laminatları, epoksi kağıt laminatları, poliester cam laminatları ve epoksi cam laminatları.

Delikler türüne göre, pcb devre kartı şu şekilde sınıflandırılabilir:

Hole'dan: Bu tür delik bütün elektronik devre tahtasına tamamen girer, her taraf tahta en uzak katında bulunan.

Kör delik: Kör bir delik elektronik devre kartının dış yüzeylerinden birinde başlar, ancak tüm kartı nüfuz etmez, ancak iç katmanın bir yerinde sona erer.

Gömülmüş Yol: Gömülmüş bir yolu tamamen elektronik devre kartının içinde bulunur, her iki ucu da kartın dış katmanına dokunmaz ve yalnızca kartın içindeki farklı katmanları bağlamak için kullanılır.

PCB levhaları, geçiş deliğinin bakır olup olmadığına göre sınıflandırılabilir ve iki tür deliğe ayrılabilir: bakırlı kaplama delikler ve bakırsız delikler.

Kaplamalı Delik (PTH): Bu tip delik bakırla kaplanır ve bir iletken olarak hizmet eder ve pcb yönlendirmesi için kullanılan yaygın bir deliktir.

Kaplamamış Delik (NPTH): NPTH, genellikle pcb devre kartının konumunu sabitlemek için kullanılan deliğin içinde bakır bağlantısı olmadığı anlamına gelir.

Pratikte, çoğu devre kartı hem bakır hem de bakırsız delikler içerir.

Fonksiyona göre sınıflandırma

Etkileyici tahtaların stabil impedans özellikleri var, bu da onlara yüksek hızlı sinyal transmisi ve yüksek frekans uygulamalarında bir avantajı verir.

Diğer taraftan mikrodalgılık pcb, mükemmel mikrodalgılık performansına dayanır. Bu da onları özellikle RF ve mikrodalgılık iletişim uygulamaları için uygun yapar.

Flex PCB, mükemmel kaldırma özellikleri ve yorgunluk dirençliği ile birlikte, stresleri düşürmeye ve uzatmaya layık ekipmanlar için ideal.

Yüzey tedaviyle klasifikasyon

Bakar doğal çevresinde oksidizasyona yakın olduğundan dolayı, bu kötü çözüm sonuçlarına yol a çabilir, genelde bakra yüzeyine korumalı bir kaput uygulanır. Bunlar birkaç ortak yüzeysel tedavi türü:

Kurşunlu (HASL: Sıcak Hava Seviyesi Lehimleme): Bakır yüzey, sıcak hava düzeltme teknolojisi kullanarak kurşunlu bir ortamda teneke edilir.

Kurşunsuz Lehim (HASL / LF: Sıcak Hava Seviyesi Lehim Kurşunsuz): Aynı sıcak hava düzenleme teknolojisi kullanılır, ancak kurşunsuz bir ortamda.

Daldırma Altın (ENIG: Elektronsuz Nikel / Daldırma Altın): Bakır yüzeyine bir elektronsuz nikel katmanı biriktirilir, sonra altınla daldırılır.

Imersion Tin/Chemical Sn:Bir katman kimyasal olarak bakının yüzeyine yerleştirilir.

Daldırma Gümüş / Kimyasal Ag: Bir gümüş katmanı bakır yüzeyine kimyasal olarak biriktirilir.

Oxidasyon Protection (OSP:Organic Solderability Preservatives/Entek/Copper passivated):Oksidasyon engellemek için bakra yüzeyinde organik korumalı bir film kaplıyor.

Altın kaplama / flaş altın: Elektrokaplama yoluyla bakır yüzeyine bir altın katmanı kaplama.

Karbon yağı:Özel uygulamalar için pcb devre tahtasının yüzeyinde kaplanmış karbon yağı katı.

Peelable solder maskesi:PCB tahtasının bazı bölgelerini çözülmekten korumak için kullanılan bir parçalı solder maskesi.

Kaplama Altın Parmak / Kenarlı Temas / Bağlantı Parmak: İletkenliği ve korozyon direncini artırmak için bir pcb devre kartının kenarlarında veya belirli alanlarında kaplama altın bir katman. IPC-6012 Sınıf 2 standartına göre, altın parmağın asgari altın kalınlığı 0.80UM (30U") ve asgari nikel kalınlığı (NI) 2UM'dur.

PCB tahtasının fonksiyonları

Elektrikli Bağlantı

Bir PCB kartındaki bakır izler, dirençler, kondansatörler ve entegre devreler gibi çeşitli elektronik bileşenleri birbirine bağlamak için dikkatli bir şekilde düzenlenir. Bu tür bağlantı sadece devre tasarım sürecini basitleştirmekle kalmaz, aynı zamanda devre güvenilirliğini de önemli ölçüde geliştirir.

Bileşen Desteği

PCB elektronik komponentler için güçlü bir destek platformu sağlar ve düzenli bir şekilde ayarlanmasını sağlar. Çözümleme ve diğer süreçler aracılığıyla, komponentler PCB üzerinde sabit olarak ayarlanabilir, bu yüzden ekipmanın yapısal stabiliyeti ve taşınabililiğini arttırır.

Döngü Koruması

PCB kartlarında kullanılan yalıtım malzemesi devreleri elektromanyetik müdahaleden etkili bir şekilde korur ve onları nem ve toz gibi dış faktörlerden korur. Bu koruma, özellikle sert endüstriyel ortamlarda elektronik cihazların ömrünü uzatmak için çok önemlidir.

Termal Performans

Yüksek performanslı, güç aç elektronikte, ısı dağılımının özel bir sorun olduğu yerde, PCB kartındaki metal katmanlar, özellikle bakır folyolar, verimli ısı süpürgecileri olarak hareket etmek için dikkatlice tasarlanmıştır. Devre tarafından üretilen ısıyı hızlı bir şekilde emip dağıtırlar ve bileşenlerin aşırı ısınmadan zarar görmesini önler. PCB levhalarının ısı dağılım verimliliği, bakır folyoların kalınlığını artırarak, düzeni ve diğer tasarım araçlarını optimize ederek daha da geliştirilebilir.

Ayrıca, ısı süpürgecileri ve ısı süpürgecileri gibi yenilikçi ısı dağılım yapıları da PCB kartı tasarımında yaygın olarak kullanılır. Bu tasarımlar, PCB kartlarının kompaktlığını ve estetiğini korurken ısı dağılım etkisini artırır ve yüksek performanslı ve uzun ömürlü elektronik cihazlar inşa etmek için sağlam bir teknik destek sağlar.

Uzay iyileştirmesi ve kompleks yapı

PCB tahtalarının tasarımı sadece devre fonksiyonlarının gerçekleştirmesine ilgili değil, ancak üretim maliyetlerine, üretim etkinliğine ve sonraki tutuklama ve değiştirmesine karşı derin etkiler. Yapılma sürecinin seçiminde, delik disk süreci gibi gelişmiş teknolojiler, PCB tahta üretimi üzerinde geniş olarak kullanılır. Bu süreçler, sınırlı PCB tahta alanının içinde daha fleksibil bir şekilde komponent düzenlemesine izin verir, uzay kullanımını büyüklenerek. Ateşli patlama delikleri + elektroplatılı kaplar kullanılması, delik dalgaları sürecine ulaşmak için sadece düzeni ve sürücülerini iyileştirmek için değil, ancak kalın sızdırması gibi problemlerden kaçırır, elektronik aygıtların iç yapısını daha kompakt ve güzelleştirir.

PCB kurulu için yaygın olarak kullanılan hammaddeler

1. PCB devre kartının orijinal malzemesi, substrat olarak adlandırılan bakır kaplı substrattır. Bir substrat temelde her iki tarafta da lamine edilmiş bakır folyosu olan bir reçine levhasıdır. Birçok üretici arasında, FR-4 kartları mükemmel performansları nedeniyle bilgisayarlar ve iletişim ekipmanları gibi yüksek kaliteli elektronik ürünler alanında ilk seçim haline gelmiştir.

FR-4 levha için, endüstrinin üç çekirdek gereksinimi vardır: Birincisi alev direncidir, yani tahta yanmaz, yalnızca yumuşatmaya devam etmek için yüksek sıcaklıklarla karşılaşabilmelidir; malzemenin yüksek sıcaklıklarda istikrarını yansıtan Tg noktası (cam geçiş sıcaklığı) tarafından takip edilir; ve sonra dielektrik sabit, devre kartının sinyal iletim verimliliği ve kalitesi ile doğrudan ilişkili bir parametredir. Kısacası, pcb devre kartında kullanılan FR-4 kartları, formu yanmadan belirli bir sıcaklıkta koruyabilmek için mükemmel bir alev direncine sahip olmalıdır ve aynı zamanda, modern elektronik ürünlerin yüksek performans ve yüksek istikrar için sıkı gereksinimlerini karşılamak için uygun bir Tg noktasına ve düşük dielektrik sabite sahiptir.

Bakır kaplama tahtaları yaygın olarak aşağıdaki kategorilerde kullanılır:

FR-1 - fenolik pamuk kağıdı (yaygın olarak bakelit olarak bilinir, FR-2'den daha yüksek ekonomi)

FR-2 - fenolik pamuk kağıdı

FR-3 - pamuk kağıdı, epoksi reçine

FR-4 - cam kıyafeti, epoksi resin (Shenzhen Qinji elektronik genelde kullanılan substratlar)

FR-5 —

FR-6 - Ham cam, polyester

CEM-1 - Pamuk kağıdı, epoksi reçine (alev geciktirici)

CEM-2 â”Cotton paper, epoxy resin (non-flame retardant)

CEM-3 - Cam kumaş, epoksi reçine

CEM-4 - Cam kumaş, epoksi reçine

CEM-5 â”â”Glass cloth, polyester

AIN Alüminyum nitrür

SIC —

G-10 â”

Bakır Kaplı Laminat (CCL), çeşitli yollarla sınıflandırılabilen bir malzemedir. Yalıtım malzemesine bağlı olarak, üç ana türe bölünebilir: kağıt, cam kumaş ve sentetik lif. Kullanılan bağlayıcı reçine türüne bağlı olarak, bakır kaplı laminatlar daha da fenolik, epoksi, polyester ve PTFE tiplerine bölünebilir. Ayrıca, uygulama açısından bakır kaplı laminatlar da iki kategoriye ayırılabilir: farklı endüstrilerin ve ürünlerin özel ihtiyaçlarını karşılamak için genel amaçlı ve özel amaçlı.

2.Koper Foil

Özellikle bir süreç sonrasında, bakır yağmurunun geri kalan parçası, devre için gerekli kabloları yerleştirebilir. Bakar yağmalarının üretimi süreci genellikle kalendering ve elektroliz içeriyor.

3.Yarı iyileştirilmiş çarşaf (PP)

Elektronik devre tahtalarının üretim sürecinde yarı tedavi edilmiş çarşaf (PP) gereksiz bir anahtar materyalidir. Bu, çoğunlukla katlar arasındaki bağlama görevi için sorumlu. Kısa sürede, yarı iyileştirilmiş bir çarşaf B a şağıdaki ince bir çarşaf. Onun özellikleri kalınlığıyla ve içerisindeki resin sayısıyla belirlenir.

4. Kuru Film (Işığa Hassas Malzemeler)

Kuru film, sadece fotoduyarlı kuru film olarak da bilinir, çekirdekinde belirli bir spektruma maruz kaldığında fotokimyasal bir reaksiyondan geçen özel reçine benzeri bir maddeden oluşur. Pratikte, kuru film genellikle üç katmadan oluşur: ışığa duyarlı katman iki koruyucu plastik film arasında akıllıca sandviç edilir. Fotoduyarlı maddelerin benzersiz kimyasal özelliklerine dayanarak, kuru filmler iki ana kategoriye ayrılabilir: fotopolimer ve fotobozulabilir. Fotopolimeriz kuru film, suda çözünürden suda çözünmeze geçiş geçirir ve belirli bir ışık spektrumuna maruz kaldığında sertleşir, fotobozulmuş kuru film ise tersine tepki verir.

5. Lehim Dirençli Mürekkep

Lehim Direnci Mürekkebi, temelde profesyonel bir lehim direnci, sıvı bir fotoğraf malzemesi olarak hareket eder ve sıvı lehim için hiçbir affinitesine sahip değildir. Fotoğraf duyarlı kuru film gibi, lehim direnci mürekkep belirli bir ışık spektrumuna maruz kaldığında sertleşir. Kullanıldığında, lehim direnci mürekkebi sertleştirici ile iyi karıştırılmalıdır. Genellikle mürekkep olarak adlandırdığımız şey, ayrıca soldermask olarak da bilinir, ortak basılı devre kartlarımıza zengin renklerini verir.

6.Resim Negatif (Film Tablosu)

Burada görüntü negatifinin fonksiyonu, görüntüleri yakalamak ve kaydetmek için ışığa duyarlı malzemeler kullanan fotoğrafçılıktaki negatif filmin fonksiyonuna benzer. Müşteri tamamlanmış tasarımı devre kartı fabrikasına ilettiğinde, CAM merkezindeki çalışma istasyonu normal bir yazıcı yerine bir ışık grafikçisi kullanarak devre diyagramını görüntü negatifi olarak çıkarır. Görüntü negatifi devre kartları üretiminde önemli bir rol oynar, çünkü görüntü aktarma teknolojisi ile substratta gerçekleştirilmesi gereken tüm desenler veya hatlar önce negatife dönüştürülmelidir.

PCB Tasarım İşlemi

PCB tasarım süreci, işlevsel olarak istikrarlı ve güvenilir basılı devre kartları oluşturmak için sistematik bir yaklaşımdır. Her adım, başlangıç ​​kavramlaştırmadan bitmiş ürünün son üretimine kadar kritiktir. Süreç, projenin başarısında belirleyici bir rol oynayan bir dizi temel unsurdan oluşur.

PCB tasarım süreci, elektronik ürünün genel ihtiyaçlarını ve özelliklerini tanımlamak üzere ana görev konseptüel tasarım fazlasıyla başlar. Bu faz sırasında, elektrik mühendislik ekibi, mekanik mühendislik ekibi ve diğer mevcut ilgisi olan diğer ilgisi sahipleri PCB için gereken fonksiyonel özellikler, boyutları ve performans kriterilerini belirlemek için yakın bir araya çalışıyorlar.

Kavramsal tasarım aşaması tamamlandıktan sonra, şematik tasarım aşaması takip eder. Bu aşamada mühendisler, devrenin elektrik bağlantılarını ve bileşenlerini doğru bir şekilde tasvir etmek için şematik yakalama araçları kullanırlar. Şema, PCB düzeninin temel taşıdır, elektronik devre kartının tasarımına açık bir rehber sağlar ve devrenin elektrik işlevselliğini gösterir.

Şematik tasarımı tamamlandığında, PCB tasarımı fazı başlar. Bu adımda mühendisler devreyi dikkatli bir şekilde düzenleyerek ve yönlendirerek fiziksel formu inşa ederler. Düzenleme s ürecinde, kurulun üretilebilirliğini ve işletimli güveniliğini sağlamak için, düzenleme sürecinde, düzenleme yöntemlerine kesinlikle uymalılar.

PCB tasarım sürecinde, çeşitli takımlar arasındaki sinergi önemli bir rol oynuyor. Elektrik mühendislik ekibi mekanik mühendislik ekibi ile yakın işbirliğinde çalışıyor. PCB'lerin gerekli evlere tamamen uyum sağlaması ve tüm sıcak ve yapısal ihtiyaçlarına uyum sağlaması için. Aynı zamanda, üretim ekibi üretim sürecinde sorunları azaltmak ve üretimliliğini arttırmak için tasarlanmış üretim tasarımı (DFM) için önemli yöntemler sağlar.

PCB düzeni tamamlandıktan sonra, tasarım, Tasarım Kuralı Kontrolü (DRC), Elektrik Kuralı Kontrolü (ERC) ve Sinyal Bütünlüğü Simülasyonu içeren titiz bir doğrulama ve doğrulama sürecine tabi tutulur. Bu süreçler, üretime girmeden önce potansiyel sorunları tanımlamak ve çözmek için çok önemlidir. PCB tasarım sürecinin kuyruk ucu, özellikle PCB üreticisinin fiziksel levha üretmesi için gerekli olan Gerber dosyaları ve matkap dosyaları gibi üretim dosyalarının oluşturulmasıdır. Üretilen basılı devre kartları daha sonra elektroniklere son entegrasyondan önce titiz bir test ve montaj sürecine tabi tutulur.