baskı devre üretim tekniği ve günümüzde kullanılan alternatif

baskı devre üretim tekniği ve günümüzde kullanılan alternatif

BASKI DEVRE ÜRETİM TEKNİĞİ VE GÜNÜMÜZDE
KULLANILAN ALTERNATİF YÖNTEMLER
Cem Cengiz, Bölüm Tenisyeni
Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü, Doğu Akdeniz Üniversitesi,
Gazimağusa, E-posta: [email protected], Tel: 0392 630 1445
1. GİRİŞ
2. BASKI DEVRE NASIL YAPILIR?
Baskı Devre genelde elektronik devrelerde bağlantı tellerinin yalıtkan bir kart üzereninde iletken yollar olarak
oluşturulduğu devre olarak tanımlanmaktadır. Baskı
Devre Plaketi (BDP-PCB) üretim ve tasarım teknikleri
lise, yüksek okul ve üniversite dengi teknik okullarda
öğrencilere yeteri kadar aktarılama-maktadır. Bu bildiride BDP yapımının detayları anlatılarak BDP üretimi
hakkında pratik bilgi verilmektedir.
Herhangi bir baskı devre yaparken Şekil 1(a)’da
resimlenmiş olan aşağıdaki malzemelere ihtiyaç
duyulmaktadır.
BDP genelde elektronik ve sayısal devrelerde kullanılmaktadır. Elektronik ve sayısıal
devre gerçekleştirilirken üç basmaklı bir süreç
yaşanmaktadır. Bu basmaklar; birincisi devre
tasarımı, ikincisi devre benzetim ve optimizasyonu
ve son olarak fiziksel devre kurulum ve controlu
olarak sıralanabilir. Günümüzde benzetim ve optimizasyon sürecinde kullanılan yazılım programları
BDP tasarımıda da kullanılmaktadır. BDP kullanıldığı
zaman devre da derli-toplu, daha güvenilir ve daha
dayanıklı olmaktadır. BDP kullanımına alternative olabilecek deneme devre panoları (breadboards) sadece
geçici çözümler oluşturmakta ve sağlıklı seçenekler
sunmamaktadırlar. Çalışan bir devreyi deneme devre
panoları üzerinde tutmak çok sağlıklı bir iş değildir.
Herhangi bir devrenin çalıştığından emin olduktan
sonra, bu devreyi bir BDP üzerine aktarmak gerekir.
Bunun bir yöntemi de delikli plaka kullanmaktır. Devre
malzemelerini delikli plaka üzerine yerleştirerek alt
taraftan bağlantı kabloları ile gerekli bağlantılar lehimlenebilir. Fakat bu çok sağlıklı bir yöntem değildir.
İleride devre üzerinde oluşabilecek bir arızada kolay
ve kısa zamanda arızanın nedeninin tesbit edilmesi
oldukca zordur. Bu yöntem küçük olan devrelerde
kullanılabilir. Bir diğer yöntem ise, bakır plaka ile baskı
devre kalemi (permanent pen) kullanmaktır. Yani
devreyi bakır plaka üzerine elinizle de çizebilirsiniz. Bu
karmaşık devrelerde kolay bir iş değildir. Bu nedenle
devre çizimlerini Bilgisayar ile gerçekleştirmek gerekir.
Bunun için de bir çok program kullanmak mümkündür. Traxmaker, Proteus ve Eagle gibi BDP devre
çizim programları bunlardan bir kaç tanesidir.
İçindekiler
Duyurular
Makale
1- Positiv 20 Spray
2- Bakır Plaka
3- Şeffaf kağıt
4- Sodyum Hidroksit(NaOH)
5- Hidrojen Peroksit
6- Tuz Ruhu
Şekil 1: (a) BDP yapımında kullanılan malzemeler ve (b) bir baskı devre örneği.
Baskı Devre
Üretimi Tekniği
Sempozyum Eğlence
Seminer
Gezi
Yeni Üyeler
Şekil 2: (a) UV ışık kaynağı içeren donanım ve (b) bakır levhanın bu donanıma
yerleştirilmesi.
Baskı devrenizi bilgisayarda tasarlayıp çizdikten sonra,
şeffaf bir kağıda çıktısı alınır (Şekil 1-b). Bakır plaka üzerine Positiv 20 sprayi 20 cm uzaklıktan sıkılır. Plaka
toz ve ışık alamayacağı bir dolap içine yerleştirilir ve
Positiv 20’nin kuruması için bir gün beklenir. Positiv
20 sprayi elektronik malzeme satan elektronikçilerden
tedarik edilebilir. Bakır plaka üzerindeki Positiv 20 kuruduktan sonra şeffaf kağıdımızda çizili olan devremizi
bakır plakaya aktarmalıyız. Bu işlemi gerçekleştirmek
için kullanılan UV (Ultra Violet) zaman ayarlı çantaya
ihtiyacımız vardır. Bu çanta içinde 3 adet floresan lamba
ve lambaların üzerinde de cam vardır. Bu çantanın görevi
floresan lambalardan yayılan UV ışığın şeffaf kağıt üzerindeki devrenin boş kısımlarından geçerek bakır plakaya aktarılmasını sağlamaktır (Şekil 2-a). Şeffaf kağıdın
üzerindeki devre yukarı bakacak şekilde çantaya konulur
ve bakır plakanın Positiv 20’li olan tarafı da devrenin üzerine yerleştirilir (Şekil 2-b).
Şekil 3: (a-d) Su ve Sodyum Hidroksit karışımının oluşturulması ve bakır levhanın bu karışım içeriside işlenmesi. Bir sonraki adımda aynı süreç Hidrojen
Peroksit ve Tuz Ruhu karışımı için de tekrarlanacaktır.
İçindekiler
Duyurular
Makale
Baskı Devre
Üretimi Tekniği
8 dakika bekledikten sonra bakır
plaka çantanın içinden alınır.
İlk anda positiv 20’den dolayı
şeffaf kağıt üzerindeki devrenin,
bakır
plakaya
geçmediğini
düşünebiliriz. Fakat bir sonraki
işlemde devrenin bakır plaka
üzerinde olduğu görülecektir.
Positiv 20’yi temizlemek için
bakır plakayı örtecek kadar
bir kab içerisine su ve 3-4 damla Sodyum Hidroksit
dökülüp(Şekil 3a-b) karıştırılır. Sodyum Hidroksiti marketlerde lavabo açıcı sıvı olarak bulunabilir.
Bu karışımın içine bakır plakayı yavaşca
bırakın, kabı hafifce ileri geri oynatarak karışımın
dalgalanmasını ve bakır plakanın karışımın içinde
gezmesini sağlayın (Şekil 3c-d). Eğer karışımın içine
Sodyum Hidroksit çok fazla dökülmüşse hem positiv
20’ yi hem’de devrenizi bir anda temizleyecektir. Eğer
böyle birşey olursa buraya kadar yaptığınız işlemleri
tekrarlamak zorunda kalacaksınız. Positiv 20’yi
tamamen temizledikten sonra devremizin bakır plaka
üzerinde olduğunu göreceksiniz. Sıra bakır plakayı
asite daldırmaya geldi. Marketlerden rahatlıkla elde
edebileceğimiz asit olan malzeme Hidrojen Peroksit
ve Tuz Ruhudur. Fakat marketlerde satılan Hidrojen
Peroksidin değeri %3 olduğundan iki şişe almanız
gerekecektir. Yine bir kab içerisine bakır plakayı
örtecek kadar Tuz Ruhu ve Hidrojen Peroksit dökün
(Şekil 3a-b). Sonra bakır plakayı içine atarak kabı hafif
hafif ileri geri oynatarak asitin dalgalanmasını ve bakır
plakanın asit içinde gezmesini sağlayın (Şekil 3c-d).
Sempozyum Eğlence
Seminer
Gezi
Yeni Üyeler
Asitin rengi yavaşca yeşile dönmeye başlayacaktır.
Bu bakırın plaka yüzeyinden ayrılmaya başladığını
gösterir. Bu esnada kötü bir koku yayılacaktır. Bu
kokuyu akciğelerinizle paylaşmamanızı öneririz. Bir
süre sonra bakırın plaka üzerinden ayrıldığını ve
sadece baskılı kısımların devre üzerinde kaldığını
göreceksiniz. Artık plakayı asitten çıkarabilirsiniz.
Daha sonra Alkol ile plakayı iyice temizleyerek, siyah
baskı ve toner izlerinden kurtulun (Şekil 3a). Sıra
geldi devreyi delmeye. Bunun için mini uçlu, devre
delmek için kullanılan matkaplardan kullanmalısınız.
Bu matkabı da elektronik malzeme satan yerlerden
bulabilirsiniz. Devre elemanlarını yerleştirilecekleri
yerlerden deldikten sonra baskı devremiz hazırdır
(Şekil 3c).
3. ALTERNATİF BASKI DEVRE ÜRETİM
SİSTEMLERİ
Yukarıda adım adım anlatılan yöntem daha çok
küçük devrelerde ihtiyaçlarının pratik olarak
karşılanmasına yardımcı olur. Eğer fazla miktarda
ve daha karmaşık devrelerin oluşturulması
gerekiyorsa asitlerden uzak daha ekonomik, daha
hızlı ve daha verimli endüstriyel alternatifler de
mevcuttur. PROTOMAT S42 böyle sistemlere iyi
bir örnektir (Şekil 5).
3.1 Protomat S42 Cihazının Çalışma
Prensibi
Cihaza herhangi bir windows yüklü bilgisayar
kullanarak RS-232 veya USB kablosuyla veri aktarımı
yapılabilir. Bilgisayardaki çizim programı çalıştırılarak
yapılmak istenilen devre çizilir. Cihazın önünde
vakumlu bir bölümü vardır. Bu bölüme bakır plaka
yerleştirilir. Vakumlu bölümün görevi ise bakır plakanın
sabitleşip hareket etmemesini sağlamaktır. Devre
çizimi bittikten sonra işleme başlanır ve cihaz çizmiş
olduğunuz devreyi, bakır plaka üzerine çizer ve sonra
istenmeyen bakırları mekanik olarak kazımaya başlar.
En son işlem olarak cihaz elektronik devre elemanlarının
yerleştirilmesi için delikleri otomatik olarak açar. İşte
size oturduğunuz yerde fabrikasyon çıkışlı baskılı devre.
Asitlerle uğraşmadan, ekonomik ve zahmetsiz.
Tablo 1: Protomat S42 Cihazının Teknik Bilgileri
Çalışma alanı (X-Y)
229 mm x 305 mm
Motor kazıma hızı (rpm)
42,000
Delme hızı
90 delik/dakika
Ağırlık
43 kg
Güç kaynağı
120/240V, 50-60 Hz
Şekil 5: PROTOMAT S42 baskı devre üretim cihazı.
İçindekiler
Duyurular
Makale
Baskı Devre
Üretimi Tekniği
Sempozyum Eğlence
Seminer
Gezi
Yeni Üyeler