Roket Archives | DefenceTurk

İlk PCB (Printed Circuit Board) tasarım örneğinin patenti, Alman mucit Albert Hanson tarafından 1903 tarihinde İngiltere’de alınmıştır. Patentte yalıtkan lamine üzerine iletken folyoların birleşimi ile PCB konsept tasarımı oluşturdu. 1943 yılı ilk profesyonel anlamda baskı devreler, II.Dünya savaşı sırasında ABD ordusu tarafından seri olarak proximity mk 53 tapalarında yakınlık sigorta üretiminde kullanılmıştır. Proximity Mk 53 tapalarında, yansıma radyo sinyalleri kullanarak içindeki kondansatörün boşaltması ve fünyeyi ateşlemesi ile hedefe en yakın mesafede patlaması prensibine göre çalışmaktadır. Aynı zamanda Avusturyalı bir mucit olan Paul Eisler tarafından iletken olmayan bir cam taban üzerine bakır folyo yerleştirilerek, günümüze en yakın PCB benzeri ürün oluşturulmuştur. Paul Eisler, radyo tesisini oluşturmak için baskı devre kartı üretip kullanmıştır. Daha sonrasında roket ve ateşleme sistemlerinde çalışması için ABD ordusu tarafında seramik taban, metalik boya, dirençler için karbon malzeme ve seramik disk kapasitörleri ile ilk askeri serigrafi üretim gerçekleşmiştir. Hala seramik materyali, PCB taban malzemesi olarak kullanılmaktadır. 1948 yılında ABD ordusu tarafından edinilen PCB üretim teknikleri ve patentler, ticari kullanım için serbest bırakıldı. Bu aşamadan sonra ilerleme ve gelişmesine devam eden PCB üretimi; Hazeltine Corporation tarafından PCB plaka bileşenlerinin çapraz bağlantı olmadan çok daha güvenilir bir şekilde yerleştirilmesine izin veren ilk plakalı delik teknolojisi için bir patent alınmış ve IBM tarafından yüzeye montaj teknolojisi geliştirilmiştir. 1970’ler de IC (Entergre devre), yani mikroişlemcilerin bulunması ve yaygınlaşması ile PCB üretimi şuan kullandığımız aşamasına evrilmiştir. Günün ihtiyaçları gereği çok katlı ve flexi teknoloji ile birlikte mikroişlemci teknolojine paralel olarak yapıları çok küçülmüştür. Bilgisayar teknolojisinin gelişmesi ile birlikte elle çizilen devrelerden EDA (Elektronik Tasarım Otomasyonu) dediğimiz PCB tasarım programları ile çizilmeye başlamıştır. Programlar farklı olsa da kullanılan entegreler aynı kılıf (fiziksel ölçüler) olduğu için tasarım sonuçları aynı üretim süreçlerinden geçmektedir ve sonuç çıktıları benzerdir. Ülkemizde Tarihçesi Ülkemizde tarihçesi 1970’lere dayanmaktadır. İlk üretim, Ünal Tatoğlu tarafından ülkemizde yerli olarak yapılmıştır. İthalatın zor olduğu devirlerde özellikle TV, su sayaçları ve kumanda PCB üretimleri yerlilik oranı çok iyi seviyeye ulaşmış fakat daha sonra serbest bırakılan ithalat ve eksenin Uzakdoğu ülkelerine dönmesi ile ülkemizde ithalat ürün temini, yerli üretim oranının büyük ölçüde önüne geçmiştir. Butik ölçekte olan üretimler numune bazlı üretimlere yanıt verebiliyorken; milli teknoloji hamlesi ile Arte Elektronik, yerli malı belgesine sahip ilk PCB üretimini gerçekleştirmiş ve seri üretime geçmiştir. Sahada, bitmiş ürünler arası savaşı sürerken yarı mamül olan ürünlerde de ithal yerli savaşı sürmektedir. Yazılım, Donanım ve Standartlar Demo kartlar, kitler veya sanal ortamda oluşturulan yazılımlardan sonra tasarımcının tam anlamıyla projeye imzasını atması için sanal tasarımının PCB ve dizgi aşamalarına girmesi gerekmektedir. Özellikle savunma ve otomativ sanayi projelerinde denemelerinizi hazır kitler ile yapsanız bile projenin sadeleştirilmesi, mekanik kılıflara göre fiziki tasarımın oluşturulması ve kabul standartlara göre yeniden düzenlenmesi gerekmektedir. Üretilecek ürünün her aşaması IPC standartları en ince ayrıntısına kadar belirlenmiştir. IPC standartları sayesinde, üretilecek bir üründe üretici ve tüketicinin aynı dili konuşması sağlanmıştır. Uygulama süreçlerinde hataları en aza indirerek, daha kaliteli ürün üretilmesini sağlamaktadır. IPC standartları eğitmen eğitimi alarak, tesisinizde personelinize sertifikalı eğitimini verebilir veya direkt sertifikalı eğitimi alabilirsiniz. IPC kendi içerisinde standartlara ayrılmış ve her standart için ayrı eğitim almak gerekmektedir. Örneğin IPC-A-600, kabul edilebilir baskı devre kartı standardı iken; IPC-A-610, kabul edilebilir Elektronik üretim standardıdır. IPC standart şablon diyagramında görüldüğü gibi PCB üretimi ve dizgi aşamaları birbirinden proses olarak farklı olsalar bile, PCB üretiminin çıktısı dizgi üretiminin başlangıcıdır. Eğer PCB ürününde hata yaptıysanız, bu hata, ürünün en son çıktısına kadar devam etmektedir. Bir projenin bitmiş ürüne dönüşme sürecinde, ürünün üretim süreçlerinin arasındaki bağlantı iyi belirlenmelidir PCB Üretim Süreçleri 1.Base materyal seçimi Üreteceğiniz ürünün fiziki olarak temel parçası diyebiliriz. Seçimi sırasında; yüksek ve düşük sıcaklık dayanımı, esneklik(sehim oranı), sertlik, yüksek gerilim dayanımı, solder mask tutuculuğu, işleme kolaylığı, soğutucu özelliği, bakır kopma testi, lehimlenebilirlik testi, soyulma testi ve kullanım yerine göre seçimi yapılmaktadır. Yaygın olarak; FR2: Kimyasal yapısı olarak fenol türevi selülozik kağıttan üretilmiştir. Düşük maliyetlidir ve kalıplı üretimlerde tercih edilmektedir. Delme, freze, kesme ve sıcak delme işlemlerinde işlenebilir. Çatlama ve patlama meydana geldiği için kalıp ile soğuk işlenmesi önerilmez. Yüzey kaplaması olarak OSP kaplaması gerçekleştirilmelidir. Delik içi proses için uygun değildir. FR4(Alev Geciktirici): Kimyasal yapısı, cam elyaf ve epoxy karışımından oluşmaktadır. En yaygın kullanılan PCB malzemesidir. Kalınlık olarak 1.60 mm (0,062 inç) için 8 kat cam elyaf kullanılmaktadır. Isıya ve mekanik zorlanmaya karşı dayanıklıdır. Yüksek maliyetlidir, yüksek frekanslarda çalışabilmektedir, zorlu iklim şartlarında daha dayanıklıdır, delik içi kaplama için uygundur ve yüksek kararlılık ile elektriksel değerlerde çalışabilmektedir. Kaplama olarak tüm proseslere uygundur. Ürün seçimi sırasında, ürünün, Tg (The glass transition temperature), Td, CTI (Stands for Comparative Tracking Index), Water absorption factor (WA) ve Coefficient of thermal expansion (Tce) gibi özeliklerine bakarak seçmek gerekmektedir. Tek yüzlü, çift yüzlü ve çok katlı PCB üretimleri için uygundur. Genellikle askeri üretimlerde tercih edilmektedir. CTI aralığı (V) UL Standart (PLC) IEC Standart CTI >600 0 I 600>CTI>400 1 II 400>CTI>250 2 IIIa 250>CTI>175 3 175>CTI>100 4 IIIb 100>CTI>0 5 -- CTI gerilim değerlerine göre UL ve IEC standartları Class Type Name Code 1 E Standard electrodeposited STD-Type E 2 E High ductility electrodeposited HD-Type E 3 E High temperature elongation electrodeposited HTE Type E 4 F Annealed electrodeposited ANN Type E 5 W As rolled-Wrought AP Type W 6 W Light cold rolled-Wrought LCR Type W 7 W Anneal – Wrought ANN Type W 8 W As rolled-Wrought low-temperature annealable ARLT Type W Pcb Yüzeyi Bakır Type Tablosu PCB materyallerinin yüzeylerinde bulunan bakır yüzeyler, sahip oldukları fiziksel özeliklere göre ayrılmaktadır. PCB materyal seçimi sırasında, bakır yüzey performansına da bakılmaktadır. CEM1: Kimyasal yapısı, selülozik kağıt ve epoxyden oluşan kompozit malzemedir. Maliyeti daha ucuzdur, elektriksel ve mekaniksel özellikleri yüksektir, kalıp için uygundur, LED üretim teknolojilerinde kullanım oranı yüksektir ve CNC işlemesi kolaydır. Delik içi kaplama için uygun değildir ve tek yüzlü proses için tercih edilmektedir. Kaplama olarak OSP, Hals veya kimyasal kalay prosesleri tercih edilmektedir. CEM3(thermal): Yapısal olarak FR4’e çok benzer ve temel olarak FR4 baz alınarak geliştirilmiş yeni nesil temel materyaldir. Süt beyaz bir renge sahiptir ve pürüzsüzdür, işlemesi kolaydır. LED ürünlerin üretiminde sıklıkla kullanılmaktadır. CNC matkap aşınması FR4’e göre düşüktür. Alüminyum: Yapısal olarak, isminden de anlaşılacağı üzere, alüminyum bazlıdır. Fiziksel olarak daha dayanıklı ve uzun ömürlüdür. Isı dağıtma özelliği sayesinde, özelikle yüksek güçlü LED devrelerinde tercih edilmektedir. Montaj sırasında genellikle dış gövdeleri soğutuculara bağlanmaktadır. Soğutucu bağlantısı sırasında araya termal macun kullanarak PCB gövdesindeki ısı soğutucu gövdesine aktarılarak yüksek soğutma özelliği sağlanabilmektedir. CNC işlemesi diğer materyallere göre daha zordur. Flexi: Yapısal olarak en farklı materyaldir. Yüksek esneklik sunmakta ve özellikle HDI ekranlarda sıkça kullanılmaktadır. Üretimi sırasında yalıtkan ve bakır katmaların birleşimi ile oluşturulmaktadır. Laminant için esnek polimer sağlayan materyaller; polyester (PET), poliimid (PI), polietilen naftalat (PEN), polieterimid (PEI), çeşitli floropolimerler (FEP) ve kopolimerler. İletken katma için Flexi PCB’lerde bakır folyolar kullanılmaktadır. Hatların oluşturuduğu ve aşındırılan kısımdır. Laminant katman ve bakır folyo kısımları, özel yapıştırıcılar ile bileştirilerek flexi PCB’yi oluşturmaktadır. Multi layer (çok katmanlı) PCB’lerle birleşerek, komplex ürünlerin üretilmesine imkan sağlamıştır. Çok hassas üretim süreçlerinden geçmektedir ve üretim süreçleri ayrıntılıdır. Diğer materyallere göre, üretim maliyeti ve hasar alma ihtimali yüksektir. Seramik: Yüksek basınç, yüksek sıcaklık, yüksek yalıtım, sağlam ve düşük hacimli üretimlerde kullanılmaktadır. Çok yüksek ısı iletkenliği, kimyasal aşınmaya dayanıklı ve çok düşük ısı genleşme katsayısına sahiptir. Üretiminde alüminyum oksit, alüminyum nitrür, berilyum oksit ve silisyum karbür gibi farklı çeşitli seramik malzemelerden yapılmaktadır. Seramik PCB’lerin 3 farklı türü bulunmaktadır. Yüksek Sıcaklık Seramik PCB Düşük Sıcaklık Seramik PCB Kalın Film Seramik PCB İletken malzeme izolasyon tabaka kullanılmadığından montajlandığı için ısı geçirgenliği çok yüksektir. Savunma sanayi (füze, atış rampaları), telekominasyon ve havacılıkta çok sık kullanılmaktadır ve maliyeti yüksektir. 2.Plotter Makinesi (Lazer Film Makinesi) ile filmlerin basılması PCB tasarımcısının atmış olduğu dosyanın (genellikle uzantılar gerber olur) üretilebilirlik konusunda her katmanı incelenir ve seri üretim için panelleme işlemi gerçekleştirilir. Üretime uygun hale getirilen dosyanın, lazer kuru film makinesi ile her katmanı çıkartılır. Her katman sanal ortamdaki dosyası ile karşılaştırılarak tekrar gözden geçirilir. Tek yüzlü bir PCB için düşünürsek; aşındırma, solder mask ve silkscreen olarak filmleri bastırılmaktadır. 3.Pozlama ve Baskı Plotter makinesinden çıkarılan filmler, bakır plakaların üzerine yerleştirilerek yüksek yoğun ışık altında, sarı oda içerisinde, pozlama işlemi gerçekleştirilir. Kullanılan kimyasal boya, photoimageable olduğu için sarı ışık altında üretim gerçekleştirilmektedir. Pozlama işlemi sırasında, kuru film üzerindeki devre şekli PCB base materyali üzerine çıkmaktadır. Pozlanmış bakır yüzeyli materyal, özel kimyasallı prosesten geçtikten sonra bakır yüzey aşındırmaya gönderilerek, PCB yüzeyindeki iletken hatların ortaya çıkması sağlanmaktadır. Bakır yüzeyin aşındırılmasın önce ve sonrasında Görsel Kontrol Cihazları ile analiz edilmesi ve hatların uygunluklarının bakılması gerekmektedir. Manuel ve otomatik göz kontrolden sonra sadece lehim alan, test point noktaları ve montaj noktalarının bakır bölgeleri açıkta kalacak şekilde solder mask baskısı yapılır. Solder mask işlemi de farklı ışık şiddetinde pozlandıktan sonra aynı özel kimyasaldan geçilir. Aşındırma ve solder mask pozlama işlemi biten PCB’nin, silk screen işlemi gerçekleştirilir. Silk screen, PCB yüzeyindeki komponentlerin nerede olduğunu gösteren tanımlama baskısıdır. 4.CNC işlemi Baskı işlemi biten PCB, CNC aşamasında ürünün durumuna göre önce delme daha sonra freze işlemi yapılarak üretim dosyasındaki şeklin aynısı çıkartılmaktadır. CNC işlemi ürünün CEM1, CEM3, FR2, FR4 ya da Alüminyum olmasına göre üretim süresi değişmektedir. 5.V-cut Ürünlerin dizgi aşamasında panelli olarak beslenmesi, üretici için üretim hızını artıran bir etkendir. Panellemesi yapılan PCB’ler, dizgi işlemi bittikten sonra V-cut noktalarından ayrılmaktadır. V-cut, PCB yüzeyinde V şeklinde üst ve alt noktada birbirine paralel düzlemsel olarak kesme işlemidir. İki kesik bölge arasında dizgi işlemi bitene kadar PCB’yi tutan ince bir tabaka bulunmaktadır. Yuvarlak ürünlü devrelerde ve çok katlı PCB’lerde, V-cut yerine CNC freze yaparak ve kırım noktaları bırakarak panelleme ayrıştırma işlemi yapılabilmektedir. Ölçüsü genel olarak 0,6 mm uygulanmasına rağmen ürün materyalinin ve tasarımına göre en rahat ayrılma ve dizgi sonuna kadar kırılmayacağı uygun parametre ayarlanır. 6.Press Eğer ürün seri üretim ürünü ise, Press kalıpları yaptırılarak CNC’de vakit kaybetmeden çok kısa sürede üretimi gerçekleştirilebilmektedir. Press baskı sırasında, PCB’ler ısıtılarak basılmakta ve çatlama ve patlamalara karşı ürünün korunması sağlanmaktadır. Press baskı sonrası PCB’deki deliklerde komponentlerin daha sıkı geçme ve montaj kolaylığı gibi avantajları bulunmaktadır. 7.Kaplama PCB’lerin iletken bölgeleri, en uygun materyal olan bakır ile oluşturulmuştur. Kalıkları değişse bile bakır yüzeyler uzun süre hava ile temas halinde olduğunda, oksitlenme meydana gelmektedir. Bu olumsuz durumları engellemek ve lehim almayı kolaylaştırmak için Organik Kaplama(OSP), Kurşunlu veya Kurşunsuz Lehim kaplama (HASL-Hot Air Solder Leveling), ENIG(Electroness Nickel Immersion Gold), ISn(Immersin Tin) ve IAg(Immersion Silver) ile kaplama işlemleri gerçekleştirilmektedir. Kaplama işlemlerinin her birinin avantajı ve dezavantajları bulunmaktadır; 7.1 –ENIG(Electroless Nickel Immersion Gold) Bakır yüzeyi koruyan çift katmanlı kaplamadır. Bakır yüzey nikel kaplama ile kaplandıktan sonra, yüzeyi altın kaplama ile kaplanmaktadır. Altın kaplama, bakır yüzeyi korumaktadır. Özelikle otomativ ve askeri üretimlerde kullanılmaktadır. BGA entegresinin kullanıldığı devrelerde, entegre altında kalan bacakların daha sağlıklı lehim almasını sağlamak için bu proses uygulanmaktadır. ENIG kaplaması, sert ve dayanıklıdır. Uzun raf ömrüne sahiptir. Maliyeti diğer kaplamalara göre pahalıdır. Bazı durumlarda, fosfor birikmesinden dolayı siyah lekeler (Black pad sendromu) oluşabilmektedir. RoHs uyumludur ve mükemmel lehim alma özelliğine sahiptir. 7.2 - Kurşunlu ya da Kurşunsuz Lehim kaplama (HASL-Hot Air Solder Leveling) ENIG kaplamaya göre daha düşük maliyetli ve en çok kullanılan kaplama çeşitlerindendir. HASL dezavantajı, uygulama sırasında bazen PCB yüzeyinde mikron seviyede pürüzler olabilmekte ve PCB’nin ekstradan yüksek sıcaklıktan geçmesindedir. İsteğe bağlı olarak, proses, kurşunlu ya da kurşunsuz üretim olarak yapılabilmektedir. Raf ömrü uzundur. Dizgi sonrası, padlerde lehimsiz açık alan kalmaması için uygunlanmaktadır. 7.3 – OSP (Organik Kaplama) OSP, bakır padlerin üzerine kaplanan su bazlı organik bir kaplamadır. OSP çevre dostudur, düz bir yüzey sağlar, kurşunsuzdur ve az bakım gerektirir. Üretim süreci basittir ve yeniden işlenebilir, düşük maliyetlidir ve kalınlığını ölçmek zordur. RoHS uyumludur. 7.4 – ISN (Daldırma Kalay) Bakır yüzeyin üzerini kalay tabakası ile kaplanmasını sağlamaktadır. Yüzey olarak pürüzsüz, düz bir yüzey sağlar. Kurşunsuzdur, uygun maliyetlidir ve yüksek güvenilirliğe sahiptir. RoHS uyumdur. Raf ömrü biraz daha kısadır. 7.5 – IAG (Daldırma Gümüş) Bakır yüzeylerin üzeri, kurşunsuz gümüş bir yüzey tabakası ile kaplanır. Lehimlenebilirliği yüksektir, düzlemsel yüzey sağlamaktadır, ENIG için alternatif olabilir, yüksek hızlı PCB uygulamaları için uygundur ve iletkenlik açısından yüksektir. HASL OSP ISn IAg ENIG RoHS Compliant No( Unless Lead Free) Yes Yes Yes Yes Flat Surface No Yes Yes Yes Yes Aluminum Wire Bond No No No Variable Yes Solderability/Wettability Best Good Good Very Good Good Shelf Life Over a Year 6-11 Mon. 6 Mon. 6-11 Mon. Over a Year Costs High Low Med. Med. High Popularity High Very High Med. Low Low Kaplama proses karşılaştırması 8.Elektriksel Test Tüm işlemlerin bitmesi sonucu oluşan ürünün, fonksiyonel olarak uygunluk testleri yapılmaktadır. PCB üzerinde, iletken hatları arasında düşük akımlı sinyaller vererek devrenin tamamlanması beklenmektedir. Eğer devre istenen iletken padler arasında tamamlanmıyor ya da istenmeyen pedlerle eşleme yapıyorsa, PCB üretim sonucu hatalı olduğu anlaşılmaktadır. Eğer istenen padler arası iletkenlik sağlanmadıysa, kopuk ya da pad üzeri yalıtkan madde bulaşması, eğer istenmeyen padler arasında iletim durumu varsa, kısa devre olarak kabul edilmektedir. Elektriksel test makineleri olarak, flying probe makineleri ve Universal grid test makineleri kullanılmaktadır. Flying probe makinelerinde, sahip olduğu ölçüm kafaları ile devrenin top ve bottom kısımlarında eşleme yaparak, seri üretim için yavaş ama pratik uygulamalarda hızlı olabilecek şekilde test işlemini gerçekleştirmektedir. Boş devrelerde kullanılmasının yanı sıra, flying probe makineleri, dolu devre kartlarında ICT testlerini de gerçekleştirebilmektedir. Universal Grid test makineleri ise seri üretim için fikstür oluşturulması ya da kendi sahip olduğu programlanabilir fiktür yapısı ile daha çok seri üretim için kullanılmaktadır. Fikstür üretim süreci zaman ve maliyet alsa bile, seri üretim için hızlı ve idealdir. 9.Laboratuvar Mikrosection mikroskobunda ürünün bakır, boya, base materyal ve ürün katmaları incelenmektedir. Yapılan ölçümler ile her katmanın istenen ölçüde olup olmadığı ve ürünün üretiminin IPC-A-600J stadartlarına göre yapılıp yapılmadığı araştırılmaktadır. 10.Paketleme Tüm üretim süreçleri bittikten sonra, son aşamada, ürünün antistatik shrink ile ve taşıma sırasında darbe ihtimaline karşı patlangaç ile paketlemesi yapılmalıdır. Paket içerisinde silika jel nem alıcı ve nem humidity indicator card konulmaldır. Sonuç Elektrik akımının geçtiği her yerde vardır. Tek başına her zaman yarı mamuldür ancak baskı devre kartı olmadan nihai ürünü oluşturamazsınız. Baskı devre kartları, teknoloji ile birlikte durmadan gelişmiş. Bu gelişme ve teknolojinin mimarı; her zaman savunma sanayisi, uzay teknolojileri, otomotiv ve havacılık sanayi olmuştur. Çünkü bu alanlarda hataya yer yoktur ve en sağlam ve en iyi malzemenin kullanılması esastır. Askeri PCB kullanan uygulamalar şunları içerebilir: AWACS-Havadan Uyarı ve Kontrol Sistemi için güç kaynakları - "Gökyüzündeki Göz" Radar kontrol sistemleri için yardımcı güç üniteleri Radyo iletişim sistemleri Kontrol kulesi sistemleri Ateşli silahlar ve patlayıcı test ekipmanları Sualtı navigasyon sistemleri Jet enstrümantasyonu Elektronik karşı önlemler ve daha fazlası Bu askeri baskılı devre kartları, genellikle, yüksek basınçlara ve gerilimlere maruz kalacak, bu da sıklıkla sıcaklığa dayanıklı laminatlar, bakır veya alüminyum gibi yüksek sıcaklıkta yüzeylere ihtiyaç duyacakları anlamına gelir. Askeri PCB üreticileri, ısı kaynaklı oksidasyona dayanacak ve ısıyı düşük ağırlıklı bir tasarımda etkili bir şekilde dağıtacak PCB'ler üretmektedir. Yazar: Kıvanç Mutlu Arte Elektronik Teknik Müdürü

Milli araştırma gemisi MTA Oruç Reis’in özellikleri neler?

Türkiye dünya havacılık kalite süreçlerine dahil oldu

ASELSAN’ın yükselişi sürüyor; savunmada liderliği devam ediyor

Müşterek kaska monteli nişangah sistemi (JHMCS) II, F-16V platformunda uçuş testine giriyor

SSİK: Türkiye yoluna kararlı bir şekilde devam edecek

Etiket Arşivi: Roket

Google Haberler

Libya Dosyası

Twitter

Özgün Yazılar

Atauni Rocket Team ile Söyleşi

Şehit Pilot Yüzbaşı Cengiz Topel Kimdir?

Baskılı Devre Kartı – PCB Üretim Teknolojileri

Beyrut’taki Patlama Yeni Dönemin 11 Eylül’ü mü?

İlginizi Çekebilecek Haberler

Hakkımızda

Bizi takip et