Nedir Bu PCB ?

Merhaba. Çevrem Elektrik-Elektronik mühendisi olduğumu ve aktif olarak mühendislik yaptığımı biliyor fakat daha detaylı olarak sorulduğunda PCB Tasarım Mühendisi olduğumu söylüyorum ve büyük bir çoğunluk PCB’nin ne olduğunu bilmediğini belirtiyor. Dolayısı ile PCB işi yapan biri olarak PCB’nin ne olduğunu ve ne işe yaradığını çok detaya inmeden yazma gereği duydum.

PCB bir kısaltmadır. Printed Circuit Board olarak açılabilir. Baskılı Devre Kartı olarak Türkçe’ye çevrilebilir. Aynı şekilde bazı kaynaklarda PWB olarak da geçebilir. PWB’nin de açılımı Printed Wiring Board olmaktadır. Türkçesi üzerinden gidecek olursak bir kart olduğu ve bunun bir devre kartı olduğu aşikâr. Basitçe açıklamak gerekirse, kurulacak olan devrenin bileşenlerinin birbirine tutunmasını ve elektriksel olarak bağlantısını sağlayan bir yatak, bir ortam görevi görmektedir.

               PCB ile PWB arasındaki fark ise şudur: PWB, genelde dizgisi yapılmamış PCB’lere verilen addır fakat günümüzde yaygın olarak kullanılmamaktadır. Günümüzde genelde dizgisi yapılmamış kartlara PCB, dizgisi yapılmış kartlara ise PCBA (Printed Circuit Board Assembly) denir.

Görsel 1: Level-Shifter PCB’si

Resimde gördüğünüz basit bir PCB’dir, amacı farklı gerilim seviyelerini kaydırmaktır. PCB’nin üzerinde herhangi bir bileşen bulunmamaktadır, dolayısıyla bu dizgisi yapılmamış bir PCB’dir. Dizgisi yapıldığında üzerine malzemeleri lehimlenecek ve işlevsel hale gelebilecektir.

Görsel 2: Dizgisi Yapılmış Bir Level Shifter PCB’si

Görsel 1 ve Görsel 2’deki PCB’ler aynı işlev ile tasarlanmıştır. Görsel 1’deki PCB’nin bileşenleri kendileri için oluşturulan alanlara lehimlenmemiştir, Görsel 2’deki PCB’deki bileşenler ise lehimlenmiş ve kullanıma hazır durumdadır.

PCB’lerin oluşturulma amacını açıklayabilmişimdir umarım. Peki, belirttiğim bileşenler arasındaki etkileşimi nasıl sağlıyor bu PCB’ler? Gelin bir görsel üzerinde inceleyelim.

Görsel 3: PCB Katmanları

Görsel 3’te gördüğünüz yapı 2 katmanlı bir PCB’nin kesit halini göstermektedir. “Core” isimli materyal dielektrik bir materyaldir. PCB’nin kalınlığını ve sertliğini bu malzeme oluşturur (PCB her zaman sert olmak durumunda değildir, ilerleyen yazılarda açıklayacağım). Sıkça adı duyulan core Materyaller FR-4, CEM-1 ve Alüminyum’dur. Core materyalin altında ve üstünde bulunan “Top Layer” ve “Bottom Layer” isimli katmanlar yer almaktadır. Bu katmanlar ince bakır folyolardır ve elektriği iletirler, dolayısıyla elektriksel bağlantıları bakır folyonun şekillendirilmesi ile sağlarız. 2 katmanlı demek de aslında 2 farklı bakır katmanımız var demektir, dolayısı ile hem “top” dediğimiz üst yüzeyde bağlantılar yapabiliriz, hem de “bottom” dediğimiz alt yüzeyde bağlantılar yapabiliriz. Bu iki katmanı “via” denilen içi bakır kaplı delikler aracılığı ile birleştiririz. Solder Mask olarak tabir edilen olgu ise Türkçe’ye birebir çevrilir ve maske adı verilir. Maskenin amacı PCB’nin üzerini kaplayarak bakır katmanı korumak ve dizgi sırasında malzemelerin lehim alacağı noktaları açık bırakmaktır. Genelde PCB denilince akla yeşil renk gelir, bu yeşil rengin nedeni uygulanan maskenin rengi olmasıdır. Kırmızı, mor, siyah gibi çeşitli renkler de uygulanabilir.

Görsel 4: Maske uygulanmış bir PCB (Solda), Maske uygulanmamış bir PCB (Sağda)

Diğer bir önemli işlem olarak silkscreen işlemi görülebilir. Türkçe’ye serigrafi olarak çevrilir ve PCB’lerin üzerine baktığımızda gördüğümüz yazılardır. En önemli amaçları hangi komponentin hangi isme sahip olduğunu belirtmeleridir. Aynı zamanda şirketler veya şahıslar tasarladıkları PCB’nin üzerine logolarını koymak isterler, bu işlem serigrafi katmanına eklenir ve PCB’nin üretimi tarafında serigrafi verileri PCB üzerine aktarılır.

Görsel 5: Serigrafi Örneği

Maske uygulaması yapıldıktan sonra dizgide PCB’ye lehimlenecek komponentlerin pad’leri açıkta kalır. Bu pad’lerin paslanmaya, eskimeye, yıpranmaya karşı güçlendirmek ve PCB’nin raf ömrünü arttırmak için Surface Finish denilen yüzey kaplamalar uygulanır. Birden çok türü vardır. Daha sonra bu konu için özel bir yazı yazacağım.

               Basit bir şekilde PCB teknolojisinin temelini anlatmaya çalıştım, umarım yardımcı olabilmişimdir. Bir sonraki yazımda görüşmek dileğiyle. 🙂