Hırsızlığın İyi Niyetlisi: PCB’de Copper Thieving (Bakır Hırsızlığı)

Copper Thieving, PCB üzerindeki bakır dağılımını dengelemek için kullanılan bir tekniktir. PCB üzerindeki boş alanlardaki bakır eritilmek yerine belli bir şekil oluşturacak şekilde bırakılır. Bırakılan bakırlar genellikle kare veya daire şeklinde olurlar. Plane olarak adlandırılan büyük bakır düzlemleri halinde de yapılabilmektedir.

Görseldeki yılbaşında yaptığımız anahtarlıklardan biridir. Kartın etrafında bakır hırsızlığı motifleri görülebilir.

Lee Ritchey’nin deyişine göre bakır hırsızlığı işlemi sadece dış katmanlara uygulanır ve iç katmanlara uygulanan bakır dengeleme işlemine bakır hırsızlığı denmez. İç katmanlarda bakır dengeleme işleminin yapılması laminasyon sırasında reçinenin dengeli akmasını sağlayabilmektir, dolayısıyla laminasyonun daha stabil olmasını sağlamaktadır der. Bana sorarsanız aşağıda açıklayacağım nedenlerden dolayı iç katmanlardaki bakır dengelemesine bakır hırsızlığı denmesi daha doğrudur. İnternette bu konu hakkında tartışmalar dönmektedir 🙂

NEDEN UYGULANIR, AVANTAJLARI NEDİR ?

Bakır Hırsızlığı ilk bakışta önemsiz gibi görünse de PCB üretimi ve işlevselliği için oldukça önemli bir kavramdır.

• Plating Current (Kaplama Akımı): Kaplama akımı, PCB üretiminde kullanılan bir terimdir. Via gibi Plated Through-Hole’lerin delik içi kaplamalarıyla ilişkili bir terimdir. PCB üretiminde kullanılan kaplama işlemi sırasında anot ve katot arasında akışkan bir elektrolitik çözeltisi içinde akıtılan akım olarak adlandırılır. Bu akım, kaplama işlemi sırasında bakır veya diğer metallerin levha üzerinde biriktirilmesini sağlar. Bu sayede, PCB’nin yüzeyine istenilen kalınlıkta bir metal kaplama uygulanabilir. Kaplama akımı, kaplama işlemi sırasında doğru miktarda ve doğru yerlerde metalin birikmesini sağlamak için hassas bir şekilde kontrol edilir. Bu şekilde, PCB’lerin kalitesi ve performansı artırılır.

Bakır hırsızlığının uygulanması, Kaplama Akımı’nın PCB yüzeyi etrafında daha iyi yayılmasını sağlar. PCB’nin bir bakır çözeltisi banyosuna daldırıldığı bir elektrokaplama işlemi sırasında, yüksek bakır yoğunluğuna sahip alanlar, düşük bakır yoğunluğuna sahip alanlara göre daha fazla kaplama akımı çeker, bu durum da delik kaplama sırasında eşitsizliklere neden olabilir. Bakır Hırsızlığı, lokal bakır yoğunluğunu PCB yüzeyindeki ortalama bakır yoğunluğuna çekerek kaplamanın eşit ve öngörülebilir şekilde gerçekleşmesini sağlar.

Yukarıdaki görsellerde görüldüğü üzere kaplama akımı dağılımı yeterli derecede iyi yapılamazsa via’lar ve PTH’ler gereğinden fazla veya az kaplamaya maruz kalabilirler. Bu durum da PCB’nin performansını büyük ölçüde değiştirebilir.

• Üretim Sırasında Kullanılan Asitler, Çözücüler: Biliyoruz ki bir PCB bütün bir bakır folyodan aşındırılarak oluşturuluyor. Bu bakırı aşındırmak için üreticiler bazı kimyasallar kullanıyor. PCB yüzeyindeki eritilecek bakır ne kadar ise o kadar çok kimyasal kullanılıyor daha doğrusu kimyasalın yaşam döngüsü azalıyor. Bu durum da hem enerji kaybına hem de artan bir maliyete neden oluyor. Bu durumdan dolayı bakır hırsızlığı tekniği uygulanıp yüzey üzerindeki bakır miktarı artışı sağlanıyor ve maliyetleri düşmüş oluyoruz. Dolayısıyla, sırf PCB için değil üretici için de oldukça faydalı bir uygulama olduğunu söyleyebiliriz.

• Bakır Aşındırma Zamanı: PCB’de ince yolların olduğu ve büyük bakır düzlemlerin olduğu yerlerin kimyasallar ile aşındırma süreleri farklılık gösterir. Dolayısı ile, PCB kimyasala maruz kaldığında bir tarafı daha hızlı aşınır bir tarafı daha yavaş aşınır. Bu durum da, PCB’nin kimyasala maruz kaldığı zamanı artırır. Bakır Hırsızlığı yöntemi uygulanarak PCB üzerindeki kullanılmayan büyük düzlemler azaltılarak kimyasalla tepkimeye girdiği süre azaltılır ve maliyet açısından pozitif bir durum ortaya çıkar.

• Lehimlenebilirlik: PCB üzerindeki uygun bakır kalınlığı, bakır dağılımı ve uygun delik içi kaplama komponentlerin lehimlenebilirlik düzeyini oldukça değiştiren bir durumdur, güçlü bir lehim noktası ve uzun süre işlevsellik sağlar.

• Kart kalınlığı: Her PCB’nin ulaşması istenilen bir kalınlığı vardır. 12 katmanlı bir kartımız olsun, bakır yoğunluğu kartımızın sağ tarafında olsun. Sol tarafındaki bakır eksikliğinden dolayı kartımızın laminesinde sol taraf daha ince olacaktır. Dolayısıyla, bakır hırsızlığı yöntemi ile kartın homojen bir kalınlıkta olması sağlanabilir.

• Warping and Twist (Eğilme ve Bükülme): PCB üzerindeki bakır homojen olarak dağılmadığında ve termal strese maruz kaldığında (reflow vb.) PCB eğilip bükülebilir. Dolayısıyla, düzgün bir bakır dağılımı yaparak termal strese bağlı olarak mekanik bir güçlendirme yapabiliriz.

SON SÖZLER

Günümüz CAD programlarının çoğunda Copper Balancing veya Copper Thieving ismi altında bu bakır dağılımını yapabileceğiniz yazılımlar bulunuyor. Siz yapmadığınızda da genellikle üretici ekliyor, onlar için de oldukça önemli bir durum çünkü maliyet açısından.

Bu yazımızın da sonuna gelmiş bulunmaktayız. İnternette oldukça tartışılan bir konu. Deneyimlerimi ve bilgilerimi aktarmaya çalıştım. Umarım yararlı olmuşumdur. İyi günler.